DE2703899A1 - Blattfederwaage mit optischem detektor - Google Patents

Description

LEINWEBER & ZIMMERMANN

PATENTANWÄLTE

Dipl.-Ing. H. Leinweber Dipl.-Ing. Heinz Zimmermann Dipl.-Ing. A. Gf. v. Wengersky

Rosental 7, 8000 München 2

2. Aufgang (Kustermann-Passage) Telefon (089) 2603989 Telex 528191 lepatd
Telegr.-Adr. Leinpat München

31. Januar 1977

den

Unser Zeichen

Z/Seg/Sd/B-323

Pitney-Bowes, Inc., Stamford, Connecticut 06904/USA Blattfederwaage mit optischem Detektor

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Wägevorrichtung mit einer optischen Leseeinrichtung zur Anzeige der Auslenkung der Waage.

Aus dem US-Patent 3 861 480 ist eine automatische Hochgeschwindigkeits-Postverarbeitungsanlage zum Sortieren und Frankieren großer Mengen gemischter Postsendungen bekannt. In dieser Anlage wird eine optische Leseeinrichtung zur Anzeige der Auslenkung der Waage bzw. deren Tariereinrichtung verwendet, wenn ein Poststück zur Bestimmung der Postgebühr aufgelegt wird. Diese bekannte Einrichtung weist eine Reihe Photodetektoren am Ende eines Lichtwegs auf. Eine von der Tariereinrichtung getragene Blende kann dahingehend betätigt werden, daß sie schrittweise den Lichtweg zu den aufeinanderfolgenden Photodetektoren in der Reihe blockiert. Auf diese Weise wird ein Signal erzeugt, das der Anzahl der im

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Lichtweg verbleibenden Photodetektoren und damit der Auslenkung der Tariereinrichtung entspricht, und dieses Signal wird zur Festsetzung des auf das Poststück aufzudruckenden Portos verwendet.

Mit der bekannten optischen Leseeinrichtung sind mehrere Nachteile verbunden. Z.B. werden für einen kleinen Wägebereich bereits sehr viele Photodetektoren benötigt, deren Anzahl mit Vergrößerung des Wägebereichs zunehmen muß. Ferner muß der jeweilige Ubergangspunkt, an welchem jeder Photodetektor schaltet, z.B. vom leitenden Zustand in den nichtleitenden Zustand, für die aufeinanderfolgenden Portoabstufungen individuell eingestellt werden. Diese Übergangs- bzw. Schaltpunkte sind sehr kritisch, und die gestellten Anforderungen an die Toleranz machen die endgültigen Einstellarbeiten schwierig und zeitraubend.

Ein anderer Nachteil betrifft den relativ großen Projektionsweg, beispielsweise 45 bis 60 cm (18 bis 24 inches), die im Hinblick auf die notwendige optische Vergrößerung benötigt wird. Ein derartig großer Projektionsweg und die kritischen Schaltpunkte führen dazu, daß die Genauigkeit der Anzeige gegenüber Erschütterungen und anderen Umgebungseinflüssen sehr empfindlich ist.

Eine ähnliche optische Anzeigeeinrichtung zur Gewichtsbestimmung ist ferner in dem US-Patent 3 528 517 beschrieben, wonach eine kodierte Karte durch einen lastabhängigen Hebel bewegt wird, wobei die kodierten Markierungen der Karte auf eine Reihe Photozellen projeziert werden. Diese Einrichtung hat u.a. auch den Nachteil, daß sehr viele Photozellen zur Gewichtsbestimmung benötigt werden, wobei der Ubergangspunkt einer jeden Photozelle kritisch ist.

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Gemäß der US-PS 3 826 318 kommen ein bewegliches und ein; stationäres Stabgitter in optischer Ausrichtung zur Anwendung, i Das bewegliche Gitter wirkt als Verschluß, um nacheinander eine^i Lichtstrahl durch die Gitter zu blockieren. Die von dem aufeinanderfolgenden Lichtimpulsen erzeugten elektrischen Signale ' werden dann zur Erzeugung eines gewichtsanzeigenden Signals verarbeitet. Ein markanter Nachteil dieses optischen Systems liegt darin, daß kleine Verschiebungen (weniger als die Abstände zwischen den aufeinanderfolgenden Gitterstäben) praktisch nicht zur Anzeige gelangen können.

Optische Meß- und Steuersysteme, welche Moire-Interferenfcmuster verwenden, sind bereits im Zusammenhang mit Werkzeugmaschinen vorgeschlagen worden. Meßgeräte dieaßr Art sind in den US-Patenten 2 886 717, 2 886 718, 2 861 345 und 3 154 688 beschrieben und messen die Bewegung des Werktisches der Maschine im Hinblick auf das Rahmenwerk.

Eine weitere Positionsanzeigeeinrichtung, die mit Moires Mustern arbeitet, ist in dem US-Patent 3 755 682 offenbart. Diebe Einrichtung benötigt mindestens 8 photoelektrische Zellen. ' Der Ausgang der Photozellen wird in zyklischer Folge durch j Abtastimpulse ausgewählt, um ein zusammengesetztes Ausgangssignal zu erzeugen, das mit einem Bezugssignal verglichen wird. Die vielen Photozellen machen jedoch die Einrichtung komplizier und teuer und erhöhen die Gefahr einer Fehlleistung.

Die US-Patente 3 713 139 und 3 708 681 zeigen typische Einrichtungen mit einer Moire-Optik zur Feststellung von Verschiebungen und weisen auf einen der Nachteile der früheren mit Hilfe des Moire-Effektes arbeitenden Meßtechniken hin. Dort werden mehrere Streifen-Photodetektoren verwendet, deren Länge jeweils etwa der Breite des Indexgitters entspricht. Zur Ab-

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Stimmung des Abstandes der Photodetektoren mit dem Abstand der Moire-Streifen wird der schiefe Winkel zwischen den Gittern verstellt, um den Abstand der Moire-Streifen zu verändern. Unglücklicherweise ergeben kleinste Änderungen dieses Winkels große Änderungen im Abstand der Moire-Streifen, so daß eine diffizile, präzise Winkel eins teilung vorgenommen werden muß, sollen die Moire-Muster mit den Abständen der Photodetektoren übereinstimmen.

Der Erfindung liegt nunmehr allgemein die Aufgabe zugrunde, eine Wägevorrichtung mit einer optischen Leseeinrichtung zu schaffen, die nicht diQobengenannten Nachteile der bekannten Systeme aufweist.

Ferner soll eine Waage mit einem optischen Detektor geschaffen werden, der wirtschaftlich hergestellt werden kann, und einfach im Aufbau ist.

Des weiteren soll der angesprochene optische Detektor der Waage leicht einstellbar sein.

Fern er soll eine Waage mit einem optischen Detektor geschaffen werden, der unabhängig vom Meßbereich der Waage , mit einer festen, minimalen Anzahl Photodetektoren auskommt.

Ferner soll ein optischer Detektor geschaffen werden, dessen Aufbau einfach ist und der dennoch für eine schnelle und genaue Bestimmung des Gewichts aufeinanderfolgender Postsendungen in einer automatischen PostVerarbeitungsanlage geeignet ist, in dem ein zur Bestimmung des aufzudruckenden Brtos verwendbares Ausgangssignal geschaffen werden soll. j

Weiterhin soll eine Waage mit einem optischen Detektor geschaffen werden, der die Tarierauslenkung anzeigt, indem die Bewegung eines verstärkten, direkt quer zum relativ kurzen optischen Weg projezierten Interferenzmusters erfaßt wird.

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Schließlich soll eine Waage mit einem optischen Detektor! geschaffen werden, der für eine Verstärkung der gewichisanzeigenden Signale sorgt, um eine erhöhte Zuverlässigkeit zu erhalten.

Zu einem mehr oder weniger großen Teil sind diese Forderungen bei der Wägevorrichtung erfüllt, die in einer anhängigen älteren Patentanmeldung derselben Anmelderin mit dem Titel "Wägevorrichtung mit einem auf dem Moire-Effekt beruhenden optoelektronischen Umwandler" vorgeschlagen ist. Nach dieser Patentanmeldung müssen große Anstrengungen unternommen werden, um die Parallelität der Gittersätze über den gesamten Meßbereich der Waage sicherzustellen. Dort wird ein teuerer, mit äußerster Präzision zu fertigender, schienengeführter Träger zur beweglichen Lagerung des einen Gittersatzes gezeigt.

Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich hingegen insbesondere um eine Blattfederwaage, die einen optischen Detektor zur Erfassung der Tarierauslenkung aufweist, indem ein Moire-Interferenzmuster erzeugt und das Interferenzmuster in verstärkter direkter Abhängigkeit der Auslenkung bewegt wird. Das Interferenzmuster wird durch Modulation eines Lichtstrahls hervorgerufen, der durch ein Paar paralleler Strichgittersätze geworfen wird. Die Verschiebung des einen Gittersatzes aufgrund der Tarierauslenkung ruft eine nachfolgende Bewegung der aufeinanderfolgenden Moire-Interferenzstreifen quer zu einer Reihe Photodetektorpaare hervor. Ein fixierter Gittersatz ist an dem einen Arm eines U-förmigen Umwandlers angeordnet, während die Lichtquelle am anderen Arm angeordnet ist. Der bewegliche Gittersatz ist am Tarieraufbau für eine relative parallele Bewegung in einer vertikalen Ebene zwischen den Armen des Umwandlers angeordnet.

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Diese parallele Bewegung des beweglichen Gittersatzes wird durch seine Befestigung an einem Paar vertikal auf Abstand gehaltener Blattfedern erzwungen. Die Blattfedern, die einen Teil der Tariereinrichtung bilden, sind derart konstruiert, daß sie für eine Translationsbewegung (parallel zueinander) der Last und des beweglichen Gittersatzes sorgen. Die Translationsbewegung schafft die notwendige Lineari· tat für eine genaue Gewichtsbestimmung.

Die Grobeinstellung der Synchronisation zwischen den Photodetektorpaaren und dem Interferenzmuster wird durch Einstellung des schiefen Winkels zwischen den Gittersätzen vorgenommen, während die Feineinstellung durch Änderung der effektiven Photodetektorabstände relativ zur Bewegung des Interferenzmusters vorgenommen wird.

Eine Last gegebenen Gewichts erzeugt einen bestimmten Ausschlag der Tariereinrichtung und damiL die lineare Bewegung einer vorgegebenen Anzahl Interferenzstreifen, die an einem Bezugspunkt, d.h. einem Photodetektor, vorbeilaufen, wodurch eine bestimmte Anzahl aufeinanderfolgender Impulse erzeugt wird, die zur weiteren Verwendung geeignet sind.

Gegenüber der bereits vorgeschlagenen Wägevorrichtung benötigt die erfindungsgemäße Wägevorrichtung keine teure Parallelführung, um die korrekte Zuordnung der Gittersätze zu gewährleisten.

Nach der vorliegenden Erfindung wird für die Parallelität der Gittersätze dadurch gesorgt, daß eine Waage mit einem Tarieraufbau verwendet wird, der unweigerlich eine Parallelbewegung durchführt. Da gemäß der Erfindung der bewegliche Gittersatz agilen sich parallel bewegenden Tarieraufbau fixiert ist, erfährt dieser ebenfalls eine Parallelbewegung.

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Die Erfindung umfaßt also insbesondere eine Tariereinrichtung mit einem Paar vertikal zueinander auf Abstand gehaltener paralleler Blattfedern.

Diese Blattfedern werden parallel zueinander ausgelenkt, ι wenn eine Last auf die Waagschale bzw. den Lasthalter aufgelegt¹ wird. Der bewegliche Gittersatz, der an den beweglichen Blattfedern befestigt ist, verschiebt sich translatorisch, so daß über den gesamten Meßbereich seine parallele Lage zu dem komplementären, fixierten Gittersatz aufrechterhalten bleibt · (wobei das fixierte Gitter unbeweglich am Rahmen der Waage verankert ist).

Außer einer Verminderung der Bauteile wird mit der

Erfindung auch eine sichere Befestigung der beiden Gittersätze an ihren zugehörigen Teilen erzielt. Dadurch unterscheidet sich der Gegenstand der vorliegenden Erfindung eindeutig vom Gegenstand der älteren Patentanmeldung, bei der der bewegliche Gittersatz universell mit der Waagschale verbunden ist.Die ; mil der vorliegenden Erfindung erzielbaren Vorteile sind also in einer Reduzierung der Bauteile und der Herstellungskosten sowie in einer Vereinfachung des Zusammenbaus und der Konstruktion zu sehen.

Die Erfindung wird nun an einem Ausführungsbeispiel und anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung stellen dar:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Postabwiegestation in einer automatischen Postverarbeitungsanlage, wobei die dort gezeigte Waage gemäß der Erfindung aufgebaut ist,

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Fig. 2 eine Seitenansicht der in Fig. 1 dargestellten Waage, die im wesentlichen auf die Schnittebene II—II in Fig. 1 gerichtet ist und einen optischen Detektor zeigt, wobei Teile der Waage zur besseren Darstellung der Erfindung weggelassen sind,

Fig. 3 einen Schnitt durch den optischen Detektor entlang der Linie III—III der Fig. 2, wobei wiederum unwesentliche Teile zwecks klarerer Darstellung der Erfindung weggelassen sind und eine Lichtquelle, eine Sammellinse, ein Paar Gittersätze und ein Photodetektor gezeigt sind,

Fig. 4 ein fragmentarischer Schnitt durch den optischen Detektor entlang der Linie IV-IV der Fig. 3, wobei die Positionen eines beweglichen Gittersatzes bei unterschiedlichen Auslenkungen des Tarieraufbaus gezeigt sind, und

Fig. 5 eine Ansicht ausgehend von der Linie V-V in Fig. 3 in erheblich vergrößertem Maßstab, wobei das Moire-Interferenzmuster gezeigt ist, wie es auf eine Reihe auf einer drehbaren Scheibe im Umwandler angeordneter Photodetektoren geworfen wird.

Im folgenden wird nun im einzelnen Bezug auf die Figuren genommen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. Mit 10 ist eine Blattfederwaage bezeichnet, die ' an einer Abwiqgestation 12 einer automatischen Postverarbeitungs-t anlage angeordnet ist, die beispielsweise im US-Patent 3 877 531 beschrieben ist. ;

j In Fig. 1 ist ein hochkant aufgerichteter Briefumschlag ι bzw. Brief 14 gezeigt, der sich entlang eines Postzuführwegs

der Anlage bewegt, um mittels eines Paars Zuführrollen 16 und j eines Leitblechs 18 zur Abwiegestation 12 gefördert zu werden, ! "9-

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wie es im einzelnen in dem obengenannten Patent beschrieben ist!.

Es wird ganz besonders darauf hingewiesen, daß die Waage 10 eine im wesentlichen lineare Auslenkung beim Auflegen unterschiedlicher Gewichte auf einer Waagschale bzw. einem Briefhalter 20 erfährt. Der Briefhaller 20 weist eine Seitenwand 22 auf, die aus einer vertikalen Ebene leicht gekippt ist, und eine den Brief tragende Binne 24, die von der unteren Kante der Seitenwand 22 in den Postzuführweg vorsteht. Wenn ein Brief auf die Waage 10 abgelegt wird, behält er im wesentlichen seine aufrechte Lage bei, wobei seine untere Kante in der Rinne 24 zu liegen kommt, während er mit seiner Rückseite sich an der Seitenwand 22 anlehnt.

Der Briefhalter 20 isfam Tarieraufbau 26 durch bekannte Mittel, z.B. ein Paar getrennter £Laninan27, angebracht, wobei der Tarieraufbau an den distalen Rändern eines Paars horizontal ausgerichteter, vertikal auf Abstand befindlicher, breiter Blattfedern 28, 30 befestigt ist. Jede Blattfeder ist an ihrem entgegengesetzten Rand an einem geneigten Befestigungsrahmen 32 freitragend abgestützt, wie es im einzelnen in den beiden zuvor genannten US-Patenten 3 877 531 und 3 807 517 beschrieben ist. Die Auslenkung einer derartigen Blattfederwaage in Abhängigkeit unterschiedlicher, auf den Briefhalter 20 aufgebrachter Lasten erfolgt im wesentlichen linear und vertikal mit einer praktisch völlig vernachlässigbaren Auslenkung in der Horizontalebene über einen bestimmten Arbeitsmessbereich. In diesem Zusammenhang ist die grüße Breite der Blattfedern 28 und 30 von erheblicher Bedeutung, da dadurch ι seitliche Auslenkungen des Tarieraufbaus 26 verhindert werden, i

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Ein optischer Detektor 34 ist innerhalb der Waage 10 zwischen den Blattfedern 28, 30 derart angeordnet, daß die vertikale Verschiebung des Tarieraufbaus aufgrund einer Belastung des Briefhalters 20 erfaßt werden kann. Wie zuvor erwähnt, wird die Bewegung eines Mcdre-Interferenzmusters für die Anzeige und Messung des Gewichts der Last verwendet. Zu diesem Zweck ist ein Paar paralleler Strichgittersätze auf transparenten Substraten vorgesehen, wobei der eine Satz fixiert ist und der andere Satz sich mit dem Tarieraufbau 26 in einer zum fixierten Satz parallelen Ebene bewegt. Die Gitter eines jedenßatzes können beispielsweise 800 ronchi-Gitterstriche/cm bzw. 2000/teh. aufweisen, wobei jedoch der Abstand zwischen den Gitterstrichen eines jeden Gittersatzes variieren kann und nicht notwendigerweise gleich sein mu ß wie später beschrieben werden wird.

Der optische Detektor 34 weist einen U-förmigen Umwandler 36 auf, der an einen sich vom Befestigungsrahmen 32 erstreckenden Abstandshalter 38 befestigt ist. Ein Paar voneinander auf Abstand gehaltener paralleler Arme 40, 42 des Umwandlers 36 erstreckt sich zum Tarieraufbau 26. Jeder Arm weist eine Querbohnng44 auf, die sich in einer Horizontalebene erstreckt.

Ein fixierter Gittersatz 46, der auf einer ebenen Oberfläche eines transparenten Substrats 48, z.B. Glas, ausgebildet ist, ist am vorderen Ende einer Hülse 50 angeordnet, die im Arm 40 gelagert ist. Um den Abstand zwischen den Gittersätzen und die Abstände zwischen den Streifen des Moire-Interferenzmusters einstellen zu können, ist die Hülse 50 innerhalb der Bohrung beweglich und kann durch einen Ring 52 manipuliert werden, der in einem vergrößerten Ende der Bohrung 44 sitzt. Der Ring 52 wird nach Positionierung des Gittersatzes festgeklemmt.

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Ein auf einer ebenen Oberfläche eines transparenten , Substrats 56 ausgebildeter beweglicher Gittersatz 54 ist i in einer vertikalen Lage in einer U-förmigen Halteschiene 58 ' angeordnet. Die Schiene 58 ist am Tarieraufbau 26 an ihren entgegengesetzten Enden mit Hilfe bekannter Einrichtungen, wie z.B. Klammern, befestigt. Der bewegliche Gittersatz 54 ist zwischervflen Armen 40, 42 des Umwandlers 36 positioniert und kann über den gesamten Meßbereich der Waage 10 eine vertikale Bewegung und gegenüber dem Umwandler eine begrenzte horizontale Bewegung ausführen. Die ebene Oberfläche des beweglichen Gittersubstrats liegt an einer flachen inneren Flanschwand der Halteschiene 58 an und ist in dieser Lage mittels mehrerer Klemmschrauben 60 angepreßt, die gegen ein Futter 62 drücken.

Um einen Lichtstrahl für die Modulation durch die Gittersätze vorseh-en zu können, ist die Bohrung 44 durch den Arm 42 an dem vom Arm 40 abgewandten Ende erweitert, in das eine geeignete Lampe 64 angeordnet ist. Eine Sammellinse 66 ist zwischen der Lampe 64 und dem beweglichen Gittersatz 54 angeordnet und wirft einen Lichtstrahl senkrecht auf und durch die beiden Gittersätze 54, 46. Da die Gitter des fixierten _f Gittersatzes 46 unter einem kleinen schiefen Winkel bezüglich zu den Gittern des beweglichen Gittersatzes 54 angeordnet sind,' wird der Lichtstrahl aufgrund der Wechselwirkung zwischen den i beiden Gittersätzen derart moduliert, daß mehrere zyklische, · parallele Moire-Streifen entstehen.

Beim Aufsetzen eines Briefes auf den Briefhalter 20 bewegt sich der Tarieraufbau 26 und damit der bewegliche Gitter-· satz 54 nach unten. Aufgrund der besonders großen Breite der Blattfedern 28, 30 wird eine seitliche Auslenkung des beweglichen Gittersatzes 54 während seiner Abwärtsbewegung vermieden.

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Daher bleiben die Gittersätze 46, 54 immer äußerst präzise parallel zueinander und behalten ihren Abstand voneinander bei, wodurch die optische Projektion des Moiremusters mit hoher Auflösung erfolgen kann.

Die Abwärtsbewegung des Gittersatzes 54 ergibt eine Horizontalbewegung der aufeinanderfolgenden, im wesentlichen vertikal orientierten Moire-Streifen. Die Streifenbewegung wird erfaßt und gemäß der Erfindung gezählt, so daß ein das Briefgewicht anzeigendes Signal erzeugt wird. Ein solches Signal kann im Zusammenhang mit der Abwiegestation 12 einer automatischen Postvaarbeitungsanlage zur Bestimmung des in einer nachfolgenden Station aufzudruckenden Portos verwendet werden.

Die Bewegung des Moire-Interferenzmusters wird durch mehrere Photodetektoren 68, 70, 72 und 74 abgetastet. Obwohl vier Photodetektoren dargestellt sind, lassen sich ebenso gut zufriedenstellende Ergebnisse mit nur zwei Photodetektoren erreichen, die sowohl die Größe als auch die Richtung der Bewegung des Moire-Interferenzmusters erfassen. Die Photodetektoren 68, 70, 72 und 74 sind in einer nichtleitenden Scheibe in gleichem Abstand zueinander entlang einer Achse angeordnet, die mit einer Diagonalen der Scheibe zusammenfällt. Die Scheibe 76 ist in der Innenbohrung der Hülse 50 in Anlage geger/einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Anschlag angeordnet und in ihrer gewünschten Lage durch eine mit einem Gewinde versehene Manschette 78 gesichert. Es wird festgestellt, daß jeder der Photodetektoren in optimaler Weise bezüglich des sich quer zur Ptotodetektorreihe bewegenden More-Interferenzmusters um 90° vom benachbarten Photodetektor entfernt angeordnet ist.

Die Photodetektoren 68, 72 sind derart verschaltet, daß ein einziges Ausgangssignal erzeugt wird, wobei die Photodetektoren 70, 74 in ähnlicher Weise zur Erzeugung eines einzigen AusgangssigpaLs verschaltet sind. Jedes verbundene

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Paar Photüdetektoren ist physikalisch gesehen 90° vom anderen entfernt, so daß das kombinierte Ausgangssignal eines jeden Paars um 90° phasenverschoben bezüglich des anderen Paars ist und als Verstärkungssignal dient.

Es wurde herausgefunden, daß zur genauen Abstimmung der Photodetektorabstände mit den Abständen der Moire-Streifen eine aufwendige und präzise Einstellung des schiefen Winkels zwischen den diesbezüglichen Gittersätzen notwendig ist. Dies ist in erster Linie aufgrund des funktionellen Zusammenhangs zwischen dem schiefen Winkel und der Streifenteilung erforderlich, und oftmals äussern sich kleine Winkeländerungen in einer disproportionalen Änderung der Streifenabstände.

Erfindungsgemäß wird eine Feineinstellung der Synchronisation bzw. Abstimmung der Photodetektorteilung mit der Streifenteilung dadurch vorgenommen, daß der wirksame Abstand zwischen den Photodetektoren bezüglich der Streifenmusterbewegung geändert wird, indem die Scheibe 62 gedreht und durch Anziehen der Manschette 78 festgelegt wird. Zur Anwendung dieser Technik soll die maximale Ausdehnung des Photodetektors nicht großer als die Breite eines Interferenzstreifens sein. Dadurch/geben sich keine ungenauen Gewichtsablesungen, wenn die Scheibe 62 derart verdreht ist, daß die Achse der Photodetektoren nicht mehr senkrecht zur Bewegung des Streifenmusters verläuft.

Es wird nun auf Fig. 5 Bezug genommen, und die Feineinstellung der Photodetektorteilung bezüglich der Streifenteilung im einzelnen erläutert. Es sei angenommen, daß die Abstände zwischen den aufeinanderfolgenden Moire-Streifen im Vergleich zu den Photodetektorabständen zu groß sind. In diesem Fall wird der Feinabgleich für die größere Streifenteilung durch Drehen der Scheibe 62 im Gegenuhrzeigersinn vorgenommen, wodurch sich der wirksame Abstand zwischen den Photodetektoren

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bezüglich der Streifenbewegung vergrößert. Die Ausgangssignale der Photodetektorpaare werden dann unier Verwendung einer bekannten Schaltungsanordnung verarbeitet, wie sie z.B. in den US-Patenten 2 886 718 und 3 713 139 gezeigt ist, wobei die Signale gezählt werden, um ein für die optische Anzeige geeignetes, gewichtsanzeigendes Signal zu erzeugen.

Wie im einzelnen im US-Patent 3 807 517 beschrieben ist, bewegt sich der Tarieraufbau 26 aus einer Ruhestellung in lastfreiem Zustand der Waage bei Belastung der Waage entlang einer Auslenkungskurve. In Fig. 4 ist die Auslenkungskurve punktiert dargestellt, wobei die Ruhestellung des Gittersatzes 54 mit ausgezogenen Linien gezeigt ist, eine mittlere Laststellung strichpunktiert und die Vollaststellung gestrichelt gezeigt ist. Im Idealfall ist der Tarierwinkel derart gewählt, daß die Ruhestellung aie Vollaststellung der Waage sich in gleichen Abständen von den horizontalen Mittelstellungen der Blattfedern 28, 30 befinden.

Die horizontale Bewegung des Tarieraufbaus 26 und damit des Gittersatzes 54.die der Doppelblattfederwaage 10 eigen ist, muß aber keineswegs die Arbeitsweise des optischen Detektors 34 beeinflussen. Die horizontalen Gitter des Gittersatzes 54 sind nämlich jeweils viel langer als der maximale lichtempfindliche Bereich der Photoleiterreihe in Querrichtung. Daher hat die begrenzte Horizon Laibewegung des Gittersatzes 54 keine Diskontinuität im Hinblick auf die Gitter zur Folge, und sowohl das Auftreten als auch die Erfassung des sich bewegenden Moir-emusters bleiben unbeeinflusst.

Wie bereits erwähnt, muß die Anzahl der Gitterstriche pro Zentimeter der Gittersätze nicht jeweils gleich sein. Wenn die Gitter mit ungleicher Anzahl Gitterstriche/cm sich parallel überlagern, ergibt sich ein Interferenz-Schwebungsmuster, in dem die Anzahl der Streifen/cm gleicher Differenz zwischen

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der ungleichen Anzahl der Streifen eines jeden Gitters ist. Die Bewegung eines derartigen Schwebungsmusters wird dann auf die gleiche Weise, wie zuvor beschrieben, erfaßt.

Die oben beschriebene Wägevorrichtung mit einem optischen Detektor erfüllt also die vaschiedenen Aufgaben der Erfindung und ist den Anforderungen der Praxis gut gewachsen.

Zusammenfassung :

Die erfindungsgemäße Wägevorrichtung mit einem durch ein Paar paralleler, vertikal auf Abstand gehaltener Blattfedern gehaltenen Tarieraufbau weist einen optischen Detektor mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines Moire-Interferenzmusters und zur Bewegung des Musters mit dem Tarierausschlag auf. Der eine Gittersatz eines Paars paralleler Strichgittersätze ist fixiert, während der andere Gittersatz am Tarieraufbau beweglich und parallel fluchtend mit dem fixierten Gittersatz angeordnet ist. Ein Lichtstrahl durchdringt beide Gittersätze, so daß das Interferenzmuster auf eine Photodetektorreihe geworfen wird, die vom Waagenrahmen getragen wird. Beim Aufsetzen einer Last auf die Waage hat die Auslenkung des Tarieraufbaus eine lineare Bewegung der aufeinanderfolgenden Interferenzstreifen quer zu den Photodetektoren und die aufeinanderfolgende Erzeugung gewichtsanzeigender Signale zur Folge. Die Photodetektoren sind auf einem drehbaren Träger zur Einstellung ihres gegenseitigen wirksamen Abstands bezüglich des Interferenzmusters befestigt.

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Claims (10)

1. Patentansprüche:

   (Jy Waage mit einem Tarieraufbau einschließlich eines Lastträgers, einer Einrichtung, die für im wesentlichen lineare vertikale Auslenkung des Tarieraufbaus in direkter Abhängigkeit vom Gewicht der zu wiegenden Last sorgt, und einem optischen Detektor zur Bestimmung der Größe der Auslenkung des Tarieraufbaus, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Detektor (34) ein erstes optisches Gitter (46) aufweist, ferner eine Einrichtung (38, 36) zur Fixierung des ersten optischen Gitters (46) bezüglich der Auslenkung des Tarieraufbaus (26), ein zweites optisches Gitter (54), eine Einrichtung (58), die das zweite optische Gitter (54) mit dem Tarieraufbau (26) für eine einheitliche Bewegung mit diesem direkt verbindet, und eine Einrichtung zur Führung des zweiten Gitters (54) derart, daß es sich nur in einer zur Ebene des ersten Gitters (46) parallelen Ebene bewegt, wobei die Einrichtungen zur linearen vertikalen Auslenkung des Tarieraufbaus (26) und zur Führung des zweiten optischen Gitters (54) ein Paar vertikal auf Abstand gehaltener und horizontal ausgerichteter Blattfedern (28, 30), eine Abstützfläche (12), eine Einrichtung (32) zur Befestigung eines Rands einer jeden Blattfeder an der Abstützfläche und eine Einrichtung zur Befestigung des entgegengesetzten Rands einer jeden Blattfeder am Tarieraufbau (26) umfassen, daß der Detektor (34) weiterhin eine einen Lichtstrahl erzeugende Einrichtung (64, 66) aufweist, daß die Gitter (54, 46) derart angeordnet sind, daß sie den Lichtstrahl zu einem zyklischen optischen Interferenzmuster modulieren, das mehrere Moire-Streifen unter gegenseitigem Abstand aufweist, wobei die Bewegung des zväten Gitters (54) eine Bewegung der Moire-Streifen hervorruft, und daß Photodetektpreinrichtungen (68, 70, 72, 74) mit dem Interferenzmuster fluchtend angeordnet sind und die Bewegung des Interferenzmusters erfassen; können, wodurch nacheinander gewichtsanzeigende, zur weiteren Verarbeitung geeignete Signale erzeugt werden. - 17 -

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   ORIGINAL !MCPECTED
2. 2. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitter in vertikalen Ebenen liegpi.
3. 3. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Umwandler (36) vorgesehen ist, der die Einrichtung (64, 66) zur Erzeugung des Lichtstrahls, eines (46) der optischen Gitter und die Photodetektoreinrichtung (68, 70, und 74)aufweist.
4. 4. Waage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

   daß ferner eine Einrichtung (38) zur Fixierung des Umwandlers bezüglich der Auslenkung des Tarieraufbaus (26) vorgesehen ist,
5. 5. Waage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Umwandler (36) ein Paar gegenseitig auf Abstand gehaltener Arme (40, 42) aufweist, daß die Einrichtung (64, 66) zur Erzeugung des Lichtstrahls an einem (42) der Arme angeordnet ist, daß das eine Gitter (46) und die Photodetektoreinrichtung (68, 70, 72, 74) am anderen Arm mit dem Lichtstrahl fluchtend angeordnet sind und daß das andere Gitter (54) zwischen den Amen (40, 42) angeordnet ist.
6. 6. Waage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

   daß der Umwandler (36) zwischen den Blattfedern (28, 30) angeordnet ist.
7. 7. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Photodetektoreinrichtung mehrere Photodetektoren (68, 70, 72, 74) aufweist, wodurch sowohl die Größe als auch die Richtung der Auslenkung erfasst werden.
8. 8. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Photodetektoreinrichtung zwei Paar Photodetektoren (68, 72; 70, 74) aufweist, wodurch für eine Signalverstärkung gesorgt wird.

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9. 9. Optischer Detektor zur Bestimmung der Größe und der
   Richtung einer Primärbewegung eines Objekts, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (34) ein erstes optisches Gitter (46) aufweist, ferner eine Einrichtung zur Fixierung des ersten
   optichen Gitters relativ zum Objekt, ein zweites optisches Gitter (54), eine Einrichtung, die das zweite optische Gitter (54)
   betiebsmäßig mit dem Objekt für eine Primärbewegung mit diesem verbindet, eine Einrichtung (64, 66) zur Erzeugung eines Lichtstrahls, eine Einrichtung, die eine Sekundärbewegung des zweiten optischen Gitters (54) in einer zum Lichtstrahl senkrechten
   Richtung erlaubt, wobei die Gitter (54, 46) derart angeordnet
   sind, daß sie den Lichtstrahl zu einem zyklischen optischen
   Interferenzauster mit mehreren gegenseitig auf Abstand befindlichen Moire-Streifen modulieren, und wobei die Primärbewegung des zweiten Gitters die Sekundärbewegung zur Folge haben kann, sowie eine Photodetektoreinrichtung (68, 70, 72, 74) ait einem lichtempfindlichen Bereich quer zur Richtung der Priaärbew3gung, wobei die Gitter des zweiten Gittersatzes (54) in einer zu der Richtung der Primärbewegung komplementären Richtung länger als die Ausdehnung des lichtempfindlichen Bereichs in der Querrichtung sind, wodurch eine sekundäre Querbewegung des zweiten Gitters in einer zum Lichtstrahl senkrechten Ebene keinen Einfluß auf die Bestimmung der Größe der Primärbewegung hat.
10. 10. Optischer Detektor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Waage (10) vorgesehen ist, die einen Tarieraufbau (26) aufweist, daß das Objekt den Tarieraufbau (26) umfaßt, daß die Waage ferner ein Paar vertikal auf Abstand gehaltener und horizontal ausgerichteter Blattfedern (28, 30), eine Abstützfläche, eine Einrichtung (32) zur Befestigung eines Hands einer jeden Bbttfeder an der Abstützfläche und eine Einrichtung zur Befestigung des entgegengesetzten Rands einer jeden Blattfeder am Tarieraufbau (26) aufweist, und daß die Blattfedern

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    eine kontrollierte Primärbewegung des Tarieraufbaus (36) in einer Vertikalrichtung in Abhängigkeit vom Gewicht der zu wiegenden Last und eine Sekundärbewegung in einer horizontelen Richtung erlauben.

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