DE1980973U - Praezisionswaage. - Google Patents

Description

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Dipl.-Ing..K. Ε/Μ Ρ L ^

München 27,Schumannstr.2

16. Oktober 1967 Akte: Gm 6413

MEPAG- A»G-6_t Sreifensee (Zürich, Schweizer" "

Präzisionswaage *

Die vorliegende !Teuerung betrifft eine Präzisionswaage mit einem am Waagengestell schwenkbar gelagerten Waagebalken, dessen einer Waagebalkenarm eine mit, Zahlen und Teilstrichen beschriftete Messplatte aufweist; einer Projektionseinrichtung, deren Objektiv das jeweils im optischen Strahlengang, befindliche Teilstüek: der Messplatte optisch vergrössert auf einen im. Waagengestell angebrachten Bildschirm abbildet? und mit einem am Waagengestell schwenkbar gelagerten Pendel, welches mit dem genannten Objektiv versehen ist, um die durch. Horizontierfehler des Waagengestells verursachten Ablesefehler zu. beseitigen* Der Zweck der Neuerung besteht nun vorwiegend, darin, die erwähnten Ablesefehler mittels eines Pendels auch dann beseitigen zu können, wenn der Waagebalken der Waage mit einer Federtarie" rung zusammenwirkt· Dies wird gemäss der !Teuerung, dadurch einreicht, dass bei einer Waage oder oben vermerkten Bauart - in welcher zudem in an sich bekannter Weise der Waagebalken, mittelbar oder unmittelbar unter dem Einfluss einer oder mehrerer rierfedern steht, welch letztere mit Hilfe einer im Waagen^

gestell angebrachten Verstellvorrichtung gemäss der jeweiligen Tarierung gespannt werden tonnen. — Mittel vorgesehen sind, welche das genannte Pendel seinerseits dem Einfluss einer zwischen ihm und dem. Waagengestell wirkenden Zusatzkraft "unterwerfen.· Im Waagengestell ist dabei. Tor zugsweise eine Justiervorrichtung angebracht, mittels welcher die zwischen dem Pendel und dem. Waagengestell wirkende Zusatzkraft einstellbar gemacht Ist»

Ausführungsbeisplele der vorliegenden !feuerung, sind in. der Zeichnung schematisch dargestellt, wobei für das Verständnis der Neuerung nicht unbedingt erforderliche Einzelheiten aus Gründen der übersichtlicheren Darstellung weggelassen sind· In der Zeichnung zeigt:

!Pig· 1 eine vereinfachte Draufsicht auf eine Präzdslonsrwaage, welche von der !feuerung Gebrauch machte

Fig». 2 eine der Fig· 1 entsprechende Seitenansicht der Präzisionswaage, in welcher die Tariervorrichtung sowie eine erste Ausführungsform des mit dem Objektiv versehenen Pendels gezeigt ist, und

FIg* 3 die Seitenansicht einer zweiten Ausführungsfontt des Pendels, wobei jedoch der Waagebalken und die Tarlervorrichtung nicht veranschaulicht slndo

Das Waagengestell 4 der Präzisionswaage weist die übliche Säule 5 auf j die oben mit einem auskragenden Kopfstück 6 "versehen ist· Auf diesem Kopfstück 6 befindet sich das Widerlager,

in welchem die Hittelschneide 7 des Waagebalkens 8 ruht» An seinem längeren Hebelarm, weist der Waagebalken 8 eine Eess>platte 9 auf, die mit Zahlen und Teilstrichen beschriftet ist» Die Zahlen und Teilstriche erstrecken sich längs eines Kreisbogens tückes 10, dessen Mittelpunkt in der Schneide 7 liegt» Der kürzere Arm des: Waagebalkens 8 weist die übliche. Aussen— schneide 11 (Fig. 2) auf, auf welch letzterer der mit der Waageschale 12 versehene Schalenträger 13 ruht· Der Schalenträger kann dabei mit Hilfe eines lenkhebels 14 parallel geführt sein*

Gemäss der Fig. 2 ist die Waage ferner mit einer Tariervorrichtung versehen» Diese weist eine im Waagengestell 4 drehbar gelagerte Schraubenspindel 15 auf, vermittels welcher die Höhenlage der gegen Drehung gesicherten Wandermutter 16 verstellt werden kann,». Zwischen der Wandermutter 16 und dem. Schalenträger 13 ist eine Tarierfeder 17 ausgespannt» An der Stelle nur einer einzigen Tarierfeder 17 können auch mehrere zueinander parallel oder in Reihe beanspruchte Tarierfedern verwendet werden» Die nähere Bauart der Tariervorrichtung 15 bis 17 ist jedoch unerheblich; massgebend ist nur, dass der Waagebalken 8 direkt oder indirekt unter dem Einfluss einer Federkraft steht, deren anderer Angriffspunkt, nämlich die Wandermutter 16, sich am Waagengestell 4 - und in der dargestellten Ausführung über die Schreubenspindel 15 — abstützt» G-emäss der Fig. 2 weist die Waage ferner eine Progektions^-

einrichtung, auf, um. ein jeweils im optischen Strahlengang befindliches Teilstück der Messplatte 9 optisch vergrössert abzubilden» Zu diesem Zweck ist im Waagengestell 4 eine Lampe 18 mit Beleuchtungsoptik: 19 angebracht, um das im optischen Strahlengang 20 befindliche leilstück der Hess-platte 9 zu beleuchten» Termittels eines Objektives 21 und eines Umlenk— spiegeis. 22 wird das beleuchtete Teilstück der Messplatte 9 optisch stark vergrössert auf einen im Waagengestell 4 angebrachten Bildschirm 23 geworfen, der beispielsweise eine im Durchlicht betrachtete Mattscheibe sein kann*

Das Objektiv 21 der Progektiomemriehtung 18 bis 23 ist nun auf dem einen Arm 24 eines Pendels befestigt, dessen Schneide 25 sich am Kopfstück 6 der Säule 5 schwenkbar abstützt· Der weitere Arm 26 des zweiarmigen Pendels hat ein Gegengewicht und das Pendel 24 bis 27 ist derart ausgebildet, dass sein Schwerpunkt sich hinreichend weit im Raum unterhalb seiner Schneide 25 befindet·

Im G-egensatz zur bisher üblichen Bauart, eines derartigen Pendels ist bei der dargestellten Ausführung desselben seine Schneide 25 nicht gleichachsig zur Mittelschneide 7 des Waagebalkens 8 angeordnet, sondern gemäss Fig* 2 sowohl in vertikaler wie auch in horizontaler Richtung versetzt· Diese Versetzung, zwischen den Schneiden 7 tm.d 25 ist ferner derart getroffen, dass die wirksame Länge des Pendelarmes 24, oder

mit anderen Worten der Abstand der Achse des Objektivs 21 von der Schneide 25, vorzugsweise erheblich kürzer ist,, wie der Radius: des als Teilkreis dienenden Kxeisbogenstückes, dessen Mittelpunkt· in der Schneide 7 liegt» Bei genau horizontiertem Waagengestell 4 und bei im Gleichgewicht befindlichen Pendel 24 bis 27 soll ausserdem. eine durch die Schneiden 7 und 25 gelegte Ebene wenigstens näherungsweise durch die optische Achse des Objektivs 21 verlaufen. Torausgesetzt ist dabei, dass auch das Kreisbogenstück 10 bei den in Betracht kommenden Neigungen des Waagebalkens 8 wenigstens näherungsweise die optische Achse des Objektivs 21 schneidet»

Das Pendel 24 bis 27 ist nun nicht wie bisher als ein lediglich unter dem Einfluss der Schwerkraft frei hängendes Pendel ausgeführt, sondern es sind zusätzliche Mittel vorgesehen, welche das Pendel auch dem Einfluss einer zwischen ihm und dem Waagengestell 4 wirkenden Zusatzkraft unterwerfen^ die mit Hilfe einer im Waagengestell angebrachten Justiervorrichtung einmalig eingestellt werden kann«.

Bei der Ausführung des Pendels nach Pig* 2 wird die erwähnte Zusatzkraft von zwei schwachen Permanentmagneten 28 und 29 erzeugt, deren ungleichnamige Pole einander gegenüberstehen.» Der eine Permanentmagnet 28 ist am unteren Pendelarm 26 befes»^ tigt, während der andere Permanentmagnet 29 an der Justierschraube 50 angebracht ist, welch letztere im unteren Teil der Säule 5 verschraubbar gehalten ist* Der eine der beiden. Permanentmagnete 28 oder 29 könnte auch durch ein als Anker wirken—

des. Weicheisenstück ersetzt sein» Es ist dann ebenfalls zwischen den Teilen 2.8 trad 29 eine anziehende Kraft wirksam, die auf das Pendel ein schwaches im Gegenuhrzeigersinn wirkendes Drehmoment ausübt» Um dieses Drehmoment zu kompensieren,' muss offenbar der Schwerpunkt des Pendels 24 bis 27 in einen Be— reich verschoben werden, der rechts von der durch die Schneide 25 gelegten Tertikaiebene liegt«, Die dazu erforderliche Einstellung ■wird mit dem Schraubgewicht 31 vorgenommen, das längs der im Pendelarm 26. befestigten Schraubenspindel 32 verstellbar ist» Das Schraubgewicht 31 dient, jedoch lediglich zur Einstellung der vorgegebenen Gleichgewichtslage, des Pendels bei genau horizontiertem Waagengestell·

Demgegenüber ist bei der Ausführung des Pendels nach Pig. 3 die Gleichgewichtslage des Pendels 24 bis 27 bei hori— zontiertem Waagengestell 4 unabhängig, von der Grosse der jeweils gewählten Zusatzkraft· Dies wird dadurch erreicht, dass die Richtung der Zusatzkraft in der erwähnten Gleichgewichtslage des Pendels durch dessen Schneide 25 verläuft» Zu diesem Zweck ist eine Zugfeder 33 angebracht, deren oberes Ende lotrecht oberhalb der Schneide 25 am Fortsatz 34 des Pendels angreift» Das untere Ende der Feder 33 ist in einem Verstellglied 35 eingehängt, dessen Höhenlage vermittels der im Waagengestell 4 drehbar gelagerten Schraubenspindel 36 justierbar ist. Die Anordnung ist desweiteren derart getroffen, dass bei genau horlzontierteni Waagengestell 4 und bei dem in der Gleichgewichtslage befindlichen Pendel die Zugfeder 33 eine in genau

lotrechter Richtung nach "unten ziehende Zusatzkraft erzeugt» In der Gleichgewichtslage des Pendels kann, dann durch die Zugfeder 33 ein Drehmoment gerade nicht ausgeübt werden· Bin Drehmoment entsteht vielmehr erst dann, wenn das Pendel aus der Gleichgewichtslage herausbewegt wird und dies ist der Fall,., sobald das Waagengestell 4 aus seiner horizontierten Stellung herausgekippt wird*

Zur Erläuterung der Wirkungsweise sei von der horizontier— ten Stellung des Waagengehäuses bzw. des Waagengestells 4 ausgegangen, in welcher somit das Pendel 24 bis 27 nach Fig. 2 oder 3 seine Gleichgewichtslage einnimmt, während der Waagebalken 8 eine an sich beliebige als Ausgangslage betrachtete Neigung haben kanne Dementsprechend wird auf dem Bildschirm 23 das sich gerade im optischen Strahlengang 20 befindliche Teil— stück der Messplatte 9 vergrb'ssert abgebildet· Wird nun bei gleichbleibender Belastung, der Waageschale 12 und bei unveränderter Einstellung der Tariervorrichtung 15 bis 17 das Waagengestell 4 etwa um den kleinen Winkel α aus seiner horizontier— ten Stellung herausgekippt, so wird sich der Waagebalken 8 um einen Winkel β und das Pendel 24 bis 27 um einen Winkel « zurückdrehen, wobei die Winkel β und <T auf das Waagengestell 4 bezogen sind. Der Winkel β hängt dabei vom Anteil ab, mit welchem die Tariervorrichtung 15 bis 17 die Empfindlichkeit der ganzen Waage beeinflusst. Legt man die einfache mit nur einer einzigen Tarierfeder 17 arbeitenden Tariervorrichtung

zu Grunde, so wird der Winkel β stets kleiner sein wie der der vorerwähnte Winkel α. Der Winkel f hingegen ist bei gegebenem Pendel 24 bis 27 erstens von der Grosse der Zusatz— kraft und zweitens von der Art und Weise abhängig, mit welcher die Zusatzkraft auf das, Pendel einwirkt *. Werden gemäss der Fig. 2 einer oder zwei Permanentmagnete 28 oder 29 oder gemäss der Fig;» 3 eine Zugfeder 33 in der dargestellten Weise zur Erzeugung der Zusatzkraft benutzt, so wirkt am Pendel 24 bis 27 ein schwaches Kippmoment, welches das Bestreben hat,, einen einmal eingetretenen Pendelausschlag noch etwas zu ver— grössern» Aus diesem Grund wird bei.den in Fig» 2 und 3 veranschaulichten Ausführungen des Pendels 24 bis 27 der Winkel Y" stets entsprechend grosser sein wie der Winkel α» Durch passende Einstellung der Zusatzkraft — mittels der Justierschraube 30 (Fig» 2) oder 36 (Fig·3) — kann man somit den offenbar vorhandenen Proportionalitätsfaktor zwischen dem Winkel f und dem vorerwähnten Winkel β einmalig so justieren,, dass das auf dem Bildschirm 23 sichtbare Teilstück der Mess— platte 9 keine Verschiebungen erfährt, wenn das Waagengestell 4 in Richtung des Waagebalkens 8 um kleinere Winkel α gekippt wird* Um diese angestrebte Wirkungsweise zu erhalten, ist dabei wenigstens näherungsweise die Beziehung r»^= R^eß zu erfüllen, wobei r die wirksame länge des Pendelarmes 24 bzw. den Abstand der optischen Achse des. Objektivs 21 von der Schneide 25 bedeutet, während R der Radius des durch das Kreis—

bogenstück 10 gegebenen Teilkreises ist, dessen Mittelpunkt in der Schneide 7 liegt» Wenn die oben genannte Beziehung, lediglich als Näherung bezeichnet worden ist, so ist dies darauf zurückzuführen, dass streng genommen auch die nähere Ausbildung der Projektionseinrichtung 18 bis 23 und inesbesondere deren linearer Yergrösserungsfaktor berücksichtigt werden müsste· Hat jedoch der lineare Yergrösserungsf aktor der Projektionseinrichtung einen hohen nummerisehen Wert und beträgt dieser wie üblich zwischen 50 und 100, so ist die oben genannte Beziehung bereits bis auf einen Fehler von 1 bis 2 Prozent genau*

Aus der angeführten Beziehung geht ebenfalls hervor, dass die Länge r des Pendelarmes 24 erheblich kleiner gemacht werden kann, als der Radius R des auf der Strichplatte 9 befindlichen Teilkreises 10, sofern nur durch entsprechende Bemessung, der auf das Pendel 24 bis 2.7 wirkenden Zusatzkraft der Winkel gegenüber dem Winkel β sinngemäss vergrössert wird* Bei einer derartigen Bemessung ergibt sich offensichtlich eine erhebliche Platzersparnis, und es kann dann das Pendel 24 bis 27 völlig im Raum seitlich des längeren Armes des Waagebalkens 8 untergebracht werden, wie dies die fig:·! bereits teilweise andeutet. Dadurch bietet sich die Möglichkeit dar, das Pendel 24 bis 27 einschliessliah der Mittel zur Erzeugung der Zusatzkraft als besondere Zusatzeinheit auszubilden, die nachträglich in eine bereits vorhandene Waage eingebaut werden kann·

Claims (1)

Α. 5 9 7 8 51 * 17.10. B 7 T Λ Schutzansprüche *

1. Präzisionswaage mit einem am Waagengestell schwenkbar gelagerten Waagebalken, dessen, einer Waagebalkenarm eine, ,mit .Zahlen und Teilstrichen beschriftete Messplatte aufweist} einer Projektionseinrichtung» deren Objektiv das jeweils im optischen-Strahlengang befindliche T.eilstück der Messplatte optisch ver— grö'ssert auf einen im Waagengestell angebrachten Bildschirm abbildet j und mit einem am Waagengestell schwenkbar gelagerten Pendel, welches mit dem genannten Objektiv versehen ist, um. die durch Horizontierfehler des Waagengestells verursachten Ablesefehler zu beseitigen, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Waage - in welcher zudem in an sich bekannter Weise der Waagebalken (8) mittelbar oder unmittelbar unter dem Einfluss einer oder mehrerer Tarierfedern (17) steht, welch letztere mit Hilfe einer im Waagengestell (4) angebrachten. Verstellvorrichtung; (15 bis 16) der jeweiligen Tarierung entsprechend gespannt. wer— den können — zusätzliche Mittel (28 bis 50 oder 53 bis 56) vor— gesehen sind, welche das genannte Pendel (24 bis 27) seinerseits dem Einfluss einer zwischen ihm und dem Waagengestell (4) wirkenden Zusatzkraft unterwerfen»

Z. Präzisionswaage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, dass die genannten Mittel eine am Waagengestell (4) angebrachte Justiervorrichtung (50 oder 56) aufweisen, mittels welcher die zwischen dem Pendel (24 bis 27) und dem Waagengestell (4) wirkende Zusatzkraft justierbar gestaltet ist·

-IX-

3· Präzisionswaage nach Anspraeh 1 oder 2, dadurch gekennz-eich.— net,' dass die genannte Zusatzkraft mit Hilfe wenigstens eines Permanentmagneten (28 bis 29) erzeugt ist» 4« Präzisionswaage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Zusatzkraft mit Hilfe einer Feder (33) erzeugt ist*

5» Präzisionswaage nach Anspruch 1. oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wirksame Länge des mit dem Objektiv" (21) -versehenen Pendelarmes (24) kleiner ist, als der Radius des auf der Messplatte (9) befindlichen Teilkreises (10). 6- Präzisionswaage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Pendel (24 bis 2.7) im Raum seitlich neben dem mit der Messplatte (.9) versehenen Arm des Waagebalkens (8) untergebracht ist»