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Grob- und Feinwaage Die Erfindung betrifft eine Wiegevorrichtung mit
einer einen vorbestimmten Teil der zu messenden Last ausgleichenden Grobwaage ohne
Anzeige und einer sich nach Überschreiten dieses vorbestimmten Teiles der Last einschaltenden
Feinwaage hoher Empfindlichkeit in Form eines biegsamen Federelementes, wobei die
Auslenkung der Feinwaage durch Dehnungsmeßstreifen gemessen wird. Solche Einrichtungen
werden beispielsweise benötigt, wenn es sich darum handelt, eine größere Anzahl
gleicher Gewichtsmengen laufend abzuwiegen und nur der vorgegebene Gewichtswert
und seine nähere Umgebung messend verfolgt werden sollen.
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Grob-Fein-Waagen, bei denen die Anzeige eines nicht interessierenden,
von Null ausgehenden Meßbereiches unterdrückt ist und bei denen erst nach Erreichen
einer vorgegebenen Belastung eine Feinwaage eingeschaltet wird, sind bekannt, beispielsweise
in Form einer Laufgewichtswaage als Grob-Wiegeeinrichtung, die vermittels des Laufgewichtes
auf den unteren Wert des interessierenden Meßbereiches eingestellt wird und sich
im Augenblick des Erreichens des Gleichgewichtes kraftschlüssig auf einen mit dem
Laufgewichtsarm gekoppelten Biegestab abstützt. Die Auslenkung des Biegestabes als
Maß für die Belastung wird auf elektrische Weise über Stufenkontakte oder Dehnungsmeßstreifengeber
angezeigt. Eine solche Wiegeeinrichtung ist auf Grund ihrer mechanischen Beschaffenheit
umfänglich und aufwendig. Es sind weiter Grob-Fein-Waagen bekannt, bei denen durch
Unterdrückung des nicht interessierenden Meßbereiches auf elektrischem Wege und
durch Spreizung der Skala eine hohe Ablesegenauigkeit erreicht wird. Die Genauigkeit
des Meßsystems an sich wird jedoch nicht vergrößert.
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Eine größere Genauigkeit bei sehr einfachem Aufbau und geringer Störanfälligkeit
unter Vermeidung der bei bekannten Grob-Fein-Waagen auftretenden Nachteile ergibt
eine Wiegevorrichtung, die eine einen vorbestimmten Teil der zu messenden Last ausgleichende
Grobwaage ohne Anzeige und eine sich nach Überschreiten dieses vorbestimmten Teiles
der Last einschaltende Feinwaage hoher Empfindlichkeit in Form eines biegsamen Federelementes
aufweist, wobei die Auslenkung der Feinwaage durch Dehnungsmeßstreifen gemessen
wird, wenn diese so ausgebildet ist, daß erfindungsgemäß ein als Grobwaage dienendes
biegsames Federelement sich nach Überschreiten seiner Ausgleichskraft auf die parallelgeschaltete
Feinwaage ab stützt.
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Ist die zu wiegende Masse z. B. 100 kg und ist eine maximale Sollwertabweichung
von z. B. +5 kg zu erwarten, so wird die Grobwaage so bemessen, daß sie bei einer
Belastung von 95 kg auf die Feinwaage einwirkt. Die eigentliche, das Gewicht in
äquivalente elektrische Größen umformende und anzeigende Meßeinrichtung braucht
also nur für 10 kg ausgelegt zu werden.
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Ist der Systemfehler der beispielsweise aus einem Meßwertgeber, einem
Kompensator und einem Anzeigeinstrument bestehenden, von der Feinwaage beaufschlagten,
elektrischen Meßeinrichtung z. B.
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3 O/oo des Vollausschlages, hier bei 10 kg, so wird der Fehler, bezogen
auf das Gesamtgewicht von 100 kg, etwa 0,3 O/oo.
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Die Wiegegenauigkeit der ganzen Anlage kann demgemäß erheblich erhöht,
in diesem Beispiel etwa um das Zehnfache einer entsprechenden Anlage mit elektrischer
Nullpunktunterdrückung, werden.
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In Ausbildung der Erfindung stützt sich ein einseitig eingespannter
Biegebalken als Grobwaage über eine an seinem freien Ende angeordnete, voreinstellbare
und arretierbare Anschlagvorrichtung in Form einer Schraube auf den Biegebalken
der Feinwaage beim Überschreiten seiner Ausgleichskraft ab. Bei einer anderen Ausführungsform
ist vorgesehen, daß in einem als Grobwaage dienenden federnden Ring am Lastangriffspunkt
ein kleinerer Ring als Feinwaage befestigt ist, welcher sich auf eine, dem Lastangriffspunkt
gegenüberliegende Stelle ortsfest ange-
ordnete, arretierbare Schraube
beim Überschreiten der Ausgleichskraft des Ringes abstützt. Es sind zwar Wiegevorrichtungen
mit zwei federnden Ringen bekannt, die in Lastangriffsrichtung fest miteinander
verbunden sind, also eine H ntereinanderschaltmtg federnder Elemente darstellen,
während es sich bei der vorgeschlagenen Anordnung um eine Parallelschaltung von
federnden Elementen handelt, wobei durch entsprechende Auslegung des kleineren Ringes
ein hohes Auflösungsvermögen in dem interessierenden Meßbereich erzielt werden kann.
Bei der bekannten Anordnung mit zwei Ringen wird nur eine Art Meßbereichsumschaltung
erreicht, die naturgemäß ein kleineres Auflösungsvermögen mit sich bringt.
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Eine insbesondere zur Verwendung an Kranhaken od. dgl. vorgesehene
Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß eine am Rand eingespannte Membran
als Grobwaage in ihrer Mitte eine Lastangriffsvorrichtung sowie einen mit dieser
fest verbundenen, darüberstehenden Bügel trägt, welcher sich mit der voreinstellbaren
Anschlagvorrichtung auf einen mit dem Biegebalken der Feinwaage fest verbundenen
Anschlag abstützt.
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Die Erfindung wird an Hand der oben angeführten Ausführungsbeispiele,
welche in den Fig. 1 bis 4 dargestellt sind, im folgenden einzeln beschrieben.
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In Fig. 1 dient als Grobwaage ein einseitig eingespannter Biegebalken
1, der an seinem freien Ende eine Anschlagvorrichtung, bestehend aus einer Schraube
2 mit Gegenmutter 3, besitzt, die so einstellbar ist, daß sie sich bei einer einem
vorgegebenen Gewicht entsprechenden Belastung auf die Feinwaage, hier ein ebenfalls
einseitig eingespannter Biegebalken 4, abstützt. Auf dem Biegebalken 4 sind ein
oder mehrere Dehnungsmeßstreifen 5 angebracht, die in bekannter Weise über nicht
gezeichnete Zwischenglieder eine Anzeigeeinrichtung betätigen. Da der Biegebalken
4 nur einen Bruchteil der Gesamtbelastung aufzunehmen hat, kann er den gegebenen
Verhältnissen entsprechend kleiner und aus elastisch weicherem Material als der
Biegebalken 1 gefertigt werden. Um eine Überlastung der Wiegevorrichtung zu vermeiden,
ist noch ein Anschlag 6 vorgesehen, auf den sich die beiden Biegebalken bei Überlast
abstützen.
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Eine andere Ausführungsform ist in F i g. 2 dargestellt. Hier ist
die Grobwaage ein federnder Ring 7, der durch die am Lasthaken 8 hängende Last gedehnt
wird. In ihm ist an einer im Lastangriffspunkt liegenden Stelle ein als Feinwaage
dienender, kleinerer, federnder Ring 9 befestigt, der sich bei Erreichen einer vorgegebenen
und mit der Anschlagvorrichtung, bestehend aus Schraube 2' mit Kontermutter 3',
einstellbaren Belastung auf der Anschlagvorrichtung abstützt. Der auf diesem Ring
9 angebrachte Dehnungsmeßstreifen5 gibt entsprechend der Beschreibung zur F i g.
1 die Gewichtsangaben in elektrischer Form. Auch hier sind, um einer Beschädigung
der Wiegevorrichtung durch Überlast zu begegnen, Anschläge 6 vorgesehen.
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F i g. 3 und 4 veranschaulichen in zwei Ansichten eine vollständig
ausgeführte, in einen Lastzug einzuschaltende Wiegevorrichtung nach der Erfindung.
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Als Grobwaage dient hier eine am äußeren Rand eingespannte Membran
10, in deren Mitte ein die in einem Kugellager schwenk- und drehbare Lastöse 11
enthaltendes Bauelement 12 zur Lasteinleitung ange-
ordnet ist. Auf dieses ist eine
abgestufte Platte 13 aufgeschraubt, die einen bügelförmigen Aufbau 14 trägt. Im
rechten Winkel zu dem bügelförmigen Aufbau 14 ist auf einer Grundplatte 15 ein weiterer
bügelförmiger Aufbau 16 angeordnet, an dessen einer waagerechten Wand als Feinwaage
ein Biegebalken 17 angebracht ist. Der Biegebalken 17 ist an seinem freien Ende
verdickt; dort ist ein Krafteinleitungskörper befestigt in Form von zwei trapezförmigen
Platten 18, die durch zwei Traversen 19 so verbunden sind, daß sich der Biegebalken
zwischen den trapezförmigen Platten bewegen kann.
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Die obere, etwa über der Mitte des Biegebalkens 17 angebrachte Traverse
enthält eine Kugelkalotte 20 zur Krafteinleitung. Auf dem Biegebalken 17 sind Meßwertgeber
in Form von Dehnungsmeßstreifen 5 aufgeklebt. Wird die Lastöse 11 belastet, so biegt
sich die eingespannte Membran 10 nach unten durch und das durch eine Öffnung 21
in der Grundplatte 15 ragende Bauelement 12 mit der auf ihr angeordneten Platte
13 und dem Bügel 14 bewegt sich ebenfalls in Lastangriffsrichtung. Bei Erreichen
einer vorgegebenen Last drückt eine im waagerechten Teil des Bügels 14 angebrachte
Anschlagvorrichtung, bestehend aus Schrauben2" und Kontermutter3", auf die Kugelkalotte
20 und wirkt von dort über die Krafteinleitungskörper auf die Feinwaage, nämlich
den Biegebalken 17 ein. Der weitere Meßvorgang gleicht dem bereits in Fig. 1 beschriebenen.
Bei Überlast liegt der Stufenrand der Platte 13 auf dem Rand der Öffnung 21 in der
Grundplatte 15 auf.