DE7115570U - Parallelführung, insbesondere fur oberschalige Waagen - Google Patents
Parallelführung, insbesondere fur oberschalige WaagenInfo
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Description
Mettler Instrumente AG, Greifensee (Schtoeiz)
Parallelführung, insbesondere für oberschalige Waagen
Die Neuerung bezieht sich auf eine Parallelführung, wie sie insbesondere bei oberschaligen Waagen zur Anwendung
kommen, und zwar speziell auf eine solche »it elastischen Lenkern.
Derartige Parallelführungen sind seit langem bekannt und
können bei Waagen der erwähnten Art entweder nur zur Führung des Schalenträgers oder aber direkt zur Gewichtsermittlung dienen (z.B. Federwaagen). Bei einer häufig
verwendeten Anordnung wurde der bewegliche Teil der Führung (Schalenträger) mit dem festen Teil (Waagengehäuse) in
einer oberen und einer unteren Ebene durch je zwei gleich lange Bandfedern konstanter Biegesteifigkeit zu einem
Parallelogramm verbunden. Dabei hatte es sich gezeigt,
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dass eine derartige Anordnung keinen hohen Anforderungen an die Reproduzierbarkeit der Wägeergebnisse zu genüge/i
vermag. Der Grund dal'ür ist darin zu suchen, dass infolge der grossen statischen Unbestimmtheit eine für hohe Ansprüche
an die Qualität der Führung notwendige spannungssymmetrische Montage praktisch nicht möglich ist.
Es sind daher bereits ParallelfUhrungen konzipiert worden,
bei denen die elastischen Lenker nur noch an total sechs anstatt acht Stellen befestigt sind. So wird z.B. im
US-Patent 5, 148,^2 eine Anordnung gezeigt, bei welcher
der bewegliche Teil durch zwei obere und eine untere rechteckförmige
Blattfeder geführt wird. Im US-Patent 5,191,702 werden für den oberen und den unteren Lenker gleichgestaltige
Federn konstanter Dicke verwendet, wobei zwei äussere Zungen am festen Teil angebracht sind und der
Schalenträger am ebenfalls gegen den festen Teil weisenden Ende einer mittleren Zunge, in der Mitte zwischen festem
und freiem Ende des Lenkers, montiert ist.
Die bekanntgewordenen Parallelführungen mit total sechs Lagerstellen weisen jedoch noch Mängel auf, wenn es um
grossere Anforderungen an die Anordnung hinsichtlich
Genauigkeit und Reproduzierbarkeit geht. So wird beispielsweise das Verhalten der elastischen Lenker wesentlich
davon beeinflusst, ob der Kraftangriff genau zentrisch in bezug auf die Symmetrieachse der Dreipunkteinspannung
erfolgt oder nicht, da Eckenlast eine zusätzliche Formänderungsarbeit
bewirkt und damit einen Eckenlastfehler.
Aufgabe der vorliegenden Neuerung war es, diesen Eckenlastfehler durch eine optimale Gestaltung der Lenker
weitgehend zu eliminieren, wobei ausserdem angestrebt wurde, eine optimale Formgebung im Hinblick auf kleinstraögliche
Massen der Lenker sowie wirtschaftliche Herstellung und Montage zu erreichen.
Neuerungs gemäss wird dies dadurch erreicht, dass die
elastischen Lenker im wesentlichen die Form von offenen oder geschlossenen - Dreiecken aufweisen, wobei
die Dreiecke vorzugsweise gleichseitig sind. Die Ecken der Dreiecke fallen dabei wenigstens näherungsweise mit den
Einspann- resp. Lagerstellen zusammen. Als besonders vorteilhaft hat sich dabei erwiesen, die Lenker so zu
gestalten, dass die Dreiecke innen eine Aussparung von ebenfalls dreieckförmiger Gestalt aufweisen. Als Folge
iieser Formgebung zerlegt sich eine infolge eines exzentrischen Kraftangriffs in der Lenkerebene wirkende Quexfcraft
senkrecht zur Mittellinie des Dreiecks in zwei gleiche Komponenten in Richtung der Lenkerarme. Diese Komponenten
wirken sieh nun infolge des hartelastischen Verhaltens der
Lenkerarme in Längsrichtung praktisch nicht mehr auf die Qualität der Parallelführung aus.
Die erwähnten Kraftkomponenten in Richtung der Lenkerarme
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werden umso kleiner, je grosser de.r Winkel des Drsiecks
auf der Seite des einzelnen Lagers gewählt wird. Andererseits ist für die Parallelführung eine möglichst
grosse Lenkerlänge wünschenswert. Aus der Berücksichtigung dieser beiden Forderungen ergibt sich als optimale
Gestalt diejenige eines gleichseitigen Dreiecks.
Um die Führung möglichst stabil zu erhalten, wird man vorzugsweise die beiden Ecken des Dreiecks am festen Teil
durch einen Steg verbinden; man erhält so die Form des geschlossenen Dreiecks. Unter besonderen Bedingungen
jedoch, beispielsweise wenn mit. thermischen Einflüssen auf die Parallelführung gerechnet werden muss, kann sich
die offene Form als günstiger erweisen, um Spannungen infolge von v/ärmedehnungen zwischen den beiden Lagerstellen
am festen Teil zu vermeiden.
Es zeigte sich weiterhin, dass die neuerungsgemässe Dreiecksform bei gegebenen Anforderungen hinsichtlich der
Pederkonstanten die kleinstmöglichen Massen des beweglichen Teils der Führung ergibt, was sich günstig auf die
Eigenfrequenz des Systems und damit auf die Anfälligkeit gegenüber äusseren Störfrequensien auswirkt, besonders
bei Waagen mit hoher Anzahl Wägungen pro Zeiteinheit.
Vorteilhafterweise werden die Lenker aus einem Stück hergestellt, da dies bei der Montage und insbesondere bei
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der Justieriing eine einfachere Handhabung bedeutet.
Im Wormalfall werden der obere und der untere Lenker der
Parallelführung von gleicher Form und Biegesteifigkeit sein. Es sind jedoch Fälle denkbar, in denen die Biegesteifigkeiten
beider Lenker verschieden gewählt werden, beispielsweise wenn einer von ihnen stets auf Zug
beansprucht wird und daher schwächer dimensioniert werden kann als der andere.
Je nach den speziellen Anfordere igen an die Parallelführung
können die Lenker aus Federn konstanter Biegesteifigkeit oder aber aus solchen mit beispielsweise durch
Einschleifen oder Prägen erhaltenen Biegegelenken bestehen, wobei diese neuerungs gemäss wenigstens näherungsweise in
den Ecken des Dreiecks liegen. Biegegelenke der genannv,an
Art (im Prinzip bekannt geworden beispielsweise in den US-Patenten 2,981,100 und 3.182,495) wird man beispielsweise
dann vorsehen, wenn bei grosser Starrheit des Systems eine relativ grosse Auslenkung gewünscht ist.
Dies hat ausserdem den Vorteil, dass die Biegegelenke im
Gegensatz zu Lenkern konstanter Biegesteifigkeit besser definierte, von axialen Kräften unabhängigere Lagerstellen
bilden, wodurch erfahrungsgemäss die Empfindlichkeit der Anordnung erhöht werden kann.
Ein weiterer Vorteil dieser Biegegelenke besteht darin, dass man sie innerhalb eines Lenkers unterschiedlich
dimensionieren.kann. Es ist wünschenswert, die Lenker von
axialen, d.h. in der Lenkerebene zwischen den gegenüberliegenden Einspann- resp. Lagerstellen verlaufenden
Kräften möglichst freizuhalten. Das ideale Verhalten der Parallelführung hinsichtlich Genauigkeit tond Reproduzierbarkeit
wird in dieser Hinsicht erreicht, wenn derartige axiale Kräfte, möglichst über den ganzen Nei^ungsbereich
der Parallelführung, ganz wegfallen. Dies ist wenigstens näherungsweise dadurch erreichbar, dass man sämtliche in
Richtung der Auslenkung der Parallelführung angreifenden Kräfte, bei einer Waage also die Gewichtskraft sowie
etwaige Tarier- oder sonstige Kompensationskräfte, genau in der elastischen Mitte zwischen den Biegegelenken einwirken lässt. Bei gleichen Sch] nkheiten fällt die
elastische Mitte bei gleicher Summe der Biegesteifigkeiten der Biegegelenke auf beiden Seiten, d.h. also bei doppelter
Biegesteifigkeit des einzelnen Gelenks am beweglichen Teil verglichen mit denjenigen der einzelnen Gelenke am festen
Teil, mit der geometrischen Mitte zwischen den Gelenken zusammen. Hat jedoch jedes der drei Biegegelenke des
Lenkers die gleiche Biegesteifigkeit, so liegt die elastische Mitte im Abstand von 2/5 der Entfernung zwischen den
Gelenken, vom festen Teil mit zwei Gelenken aus gerechnet. Unter der elastischen Mitte ist dabei derjenige Punkt auf
der Mittellinie des Dreiecks zu verstehen, in weichem die Linie der Eir.spannmomente durch Null geht.
— 7 —
Es kann somit für jeden aus beispielsweise konstruktiven
Gründen gegebenen Angriffspunkt äusserer Kräfte, die im Bereich zwischen den Gelenken senkrecht zu ihrer Verbindungsebene
einwirken, eine Kombination der Biegesteifigkeiten der Gelenke gewählt werden, die die erwähnten
axialen Kräfte in den Lenkern praktisch zum Verschwinden bringt.
Eine Variante der neuei-ungsgemässen Parallelführung
besteht darin, dass man auf den beweglichen Teil der Führung eine wenigstens näherungsweise parallel zu den Lenkern
verlaufende elastische Kraft dergestalt einwirken lässt, dass beide Dreiecklenker stets auf Zug beansprucht werden.
Diese Massnahme gestattet die Verwendung vcn wesentlich
schwächeren Biegegelenken resp. von elastischen Federn kleinerer Knickfestigkeitj gleichzeitig kann je nach der
Grosse der elastischen Kraft die Empfindlichkeit der
Parallelführung justiert werden.
Zur Erzielung guter Eigenschaften der Parallelführung ist die oben erwähnte Spannungssymmetrie eine wichtige Voraussetzung, und dabei insbesondere die exakte Parallelität
der Lenker untereinander. Zur Justierung dieser Parallelität bei der neuerungsgemässen Parallelführung wird vorteilhafterweise eine Höhe zwischen den Befestigungsstellen der
beiden Lenker, beispielsweise am festen Teil, um einen geringen Betrag (z.B. einige Tausendstel mm) grosser
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vorgesehen als am beweglichen Teil. Die genaue Parallelität der beiden Lenker wird sodann durch Justieren mittels
feingängigen Schrauben, welche in einem Vorsprung der Konsole in Gewinde geführt sind und beispielsweise auf
den oberen Lenker nahe der Konsole bzw. zwischen Konsole und Biegegelenk einwirken, herbeigeführt. Eine andere
Möglichkeit besteht darin, den ortsfesten oder den beweglichen Teil beispielsweise durch Aussparungen teilweise
hartelastisch zu gestalten und wiederum den Abstand zwischen den Befestigungsstellen wie oben angeführt zu
justieren.
Ei e weitere Verfeinerung der neuerungagemässen Parallelführung
bei ihrer Verwendung in einer Waage ergibt sich, wenn man auf einem der Lenker ein in Richtung der Parallelbewegung
verstellbares Gewicht zur Justierung dor Empfindlichkeit anbringt.
Wenn im Betrieb einer beispielsweise in eine oberschalige Waage eingebauten neueimngsgemässen Parallelführung mit
Stössen oder ähnlichen Ueberlastungen gerechnet werden
muss, so kann eine Beschädigung der Parallelführung dadurch vermieden werden, dass man der neuerungsgemässen
Parallelführung eine zweite dergestalt überlagert, dass der bewegliche Teil der ersten Parallelführung mit dem
Schalenträger durch die zweite Parallelführung verbunden ist. Zweckmässigerweise wird der Weg dieser zweiten
Führung durch einen konsolseitigen, auf den Unterteil
cLss Schalenträgers wirkenden Anschlug begrenzt, bever
die Auslenkung der ersten Parallelführung einen kritischen Wert erreicht.
Die neuerungsgemässe Parallelführung wird im Folgenden
anhand von nicht massstäblichen, schematischeu Zeichnungen
näher erläutert. Für die Ausführungsbeispiele wurden in oberschalige Waagen eingebaute Parallelführungen gewählt.
In den Zeichnungen zeigen
Fig. 1 die Seitenansicht einer· Parallelführung,
Fig. 2 einen Lenker mit eingeschliffenen Biegegelenken, Fig. 3 die Seitenansicht einer weiteren Parallelführung
als Ueberlastschutz, und
Fig. 4 einen Schnitt längs 4 - 4 in Fig. ?.
Die Waage nach Fig. Ϊ besteht im wesentlichen aus einer
Grundplatte 5 mit einem vertikalen Aufbau 6. An diesem sind
mittels hier nicht näher veranschaulichter Befestigungselemente je zwei Enden 8 der zwei Lenker 7 fixiert. An
der gegenüberliegenden Seite ist in gleicher Weise der Schalenträger 9 mit der Waagschale 10 befestigt. Die
Lagersteilen der Parallelführung werden durch die eingeschliffenen
Biegegelenke 11 gebildet.
Auf dem unteren Lenker 7 ist ein Schraubenbolzen 12 befestigt, der ein mit Gewinde versehenes Gewicht IJ
zum Einstellen der Empfindlichkeit der Parallelführung trägt.
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An einem mit dem beweglichen Teil 9 fest verbundenen
Ausleger 14 greift auf der Mittellinie des von den Lenkern gebildeten Dreiecks die Tarierkraft T an, welche durch
ein - hier nicht gezeigtes - elastisches Kraftglied ausgeübt wird und wenigstens näherungsweise auf der gleichen
Wirkungslinie wie die durch das Wägegut in der Mitte der Waagschale IO ausgeübte Kraft P liegt.
Eine Zugfeder 15, befestigt einerseits an eivwm Ausleger
der Waagschale 10 und andererseits an einem ortsfesten, zum Waagengehäus gehörenden Halter 17, sorgt dafür, dass
der obere Lenker 7 stets unter Zugspannung steht.
Zur Feinjustierung des vertikalen Abstandes der Lenkereinspannstellen
8 dient die Schraube 1δ, welche im Ansatz der Konsole 6 in einem Gewindeloch höhenverstellt werden
kann.
Eine Variante der neuenmga gemässen Parallelführung
zeigen die Fig. 3 und 4. Hier ist der Parallelführung
6,7,8,9 eine zweite Parallelführung überlagert, bestehend aus den Lenkern 20 und dem Schalenträger 21, auf dem die
Waagschale 10 ruht. Eine unzulässig grosse Auslenkung der Parallelführungen wird durch den an der Grundplatte 5
vorgesehenen Anschlag 22 verhindert.
Die Feinjustierung der Parallelführung 6,7,8,9 geschieht bei dieser Ausführung folgendermassen: In der Konsole 6
sind Aussparungen 23 und Schlitze 24 eingelassen. In
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durch seitliche Ausnehmungen 25 gebildeten Ansätzen 26
laufen in Gewindelöchern zwei Schrauben 27, mittels welcher der vertikale Abstand zwischen den Einspannstcllen 8 der
Dreiecklenker 7 entsprechend dem durch die Aussparungen und 24 bewirkten hartelastischen Verhalten der äusseren
Teile der Konsole 6 einjustiert werden kann.
Bei beiden Ausführungsbeispielen sind die Mittel zur Anzeige der Auslenkung, beispielsweise elektrische
Abtast,vorrichtungen, als für die vorliegende Neuerung
unerheblich nicht dargestellt worden.
Die neuerungs^emässe Parallelführung wurde anhand ihrer
Verwendung in oberschaligen Waagen erläutert. Es versteht sich jedoch, dass auch andere Anwendungsmöglichkeiten
bestehen, beispielsweise für genaue optische !führungen
sowie generell für genaue mechanische Parallelführungen.
- 12 -
Claims (12)
1. Parallelführung, insbesondere für oberschalige Waagen,
bei welcher der bewegliche Teil der Führung mit dem
ortsfesten Teil durch zwei elastische Lenker gleicher
Länge unter Bildung eines Parallelogramms verbunden
ist, wobei die Lenker an einer Stelle mit dem beweglichen Teil und an zwei Stellen mit dem ortsfesten
Teil der Führung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenker (7) im wesentlichen die Form eines Dreiecks aufweisen und die Lagerstellen wenigstens näherungsweise in den Eckpunkten dieses Dreiecks liegen.
bei welcher der bewegliche Teil der Führung mit dem
ortsfesten Teil durch zwei elastische Lenker gleicher
Länge unter Bildung eines Parallelogramms verbunden
ist, wobei die Lenker an einer Stelle mit dem beweglichen Teil und an zwei Stellen mit dem ortsfesten
Teil der Führung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenker (7) im wesentlichen die Form eines Dreiecks aufweisen und die Lagerstellen wenigstens näherungsweise in den Eckpunkten dieses Dreiecks liegen.
2. Parallelführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dreieck ein gleichseitiges Dreieck ist.
3. Parallelführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass das Dreieck eine innere Ausnehmung von wenigstens
näherungsweise dreieckförmiger Gestalt aufweist.
4. Parallelführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass die Lenker einteilig sind.
5. Parallelführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Lenkec eine andere Biegesteifigkeit aufweist
als der untere.
6. Parallelführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass die Lagerstellen in den Eckpunkten des Dreiecks
durch elastische Biegegelenke (11) gebildet werden.
durch elastische Biegegelenke (11) gebildet werden.
• » ■ » ι
7. Parallelführung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
dass die Biege~ 'enke an der Seite des beweglichen
Teils (9) eine gr^ssere Biegesteifigkeit aufweisen als ein einzelnes Biegegelenk an der Seite des ortsfesten
Teils (6).
8. Parallelführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine horizontal auf den beweglichen
Teil der Führung einwirkende elastische Kraft (15) der obere und/oder der untere Lenker stets auf Zug beansprucht werden.
9. Parallelführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Parallelität der Lenker untereinander
mit zwei Stellschrauben (l8), welche nahe dem festen
Teil (6) der Führung auf einen der Lenker einwirken, justiert wird.
10. Parallelführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Parallelität der Lenker untereinander
durch elastische Aenderung der Länge des ortsfesten oder beweglichen Teils der Führung zwischen den Befestigungsstellen (8) der Lenker justiert wird.
11. Oberschalige Waage mit Parallelführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem der Lenker ein
vertikal verstellbares Zusatzgewicht (13) zur Feineinstellung der Empfindlichkeit angebracht ist.
- it -
12. Oberschalige Waage mit Parallelführung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Gewichtskräfte
des Wägeguts als auch etwaige Tarierkräfte wenigstens näherungsweise in der elastischen Mitte der Lenker auf
diese einwirken.
IJ). Oberschalige Waage mit Parallelführung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass eine den beweglichen Teil der Führung (9) mit dem Schalenträger (21) verbindende
zweite Parallelführung (20) mit durch wenigstens einen Anschlag (22) begrenztem Weg zum Schutz der ersten
Parallelführung vor Ueberlastung vorgesehen ist.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE7115570U true DE7115570U (de) | 1971-09-02 |
Family
ID=1267167
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE7115570U Expired DE7115570U (de) | Parallelführung, insbesondere fur oberschalige Waagen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE7115570U (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3301117A1 (de) * | 1982-03-19 | 1983-09-22 | Mettler Instrumente AG, 8606 Greifensee | Waage |
DE3223961A1 (de) * | 1982-06-26 | 1984-01-05 | Gottlieb Kern & Sohn, 7470 Albstadt | Oberschalige waage |
US4679642A (en) * | 1986-08-04 | 1987-07-14 | Ohaus Scale Corporation | Spring-type adjustable mounting for weighing scale flexures |
US4697658A (en) * | 1986-08-04 | 1987-10-06 | Ohaus Scale Corporation | Toggle-type adjustable mounting for weighing scale flexures |
-
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- DE DE7115570U patent/DE7115570U/de not_active Expired
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3301117A1 (de) * | 1982-03-19 | 1983-09-22 | Mettler Instrumente AG, 8606 Greifensee | Waage |
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