DE3301117C2 - Waage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Waage mit einer Kon­ sole, einem beweglichen Lastträger, der mittels einer aus in zwei Ebenen übereinander angeordneten Lenkern gebildeten Par­ allelführung mit der Konsole verbunden ist, einem wegarmen Meßsystem und einer diesem vorgeschalteten, zur Untersetzung der vom Lastträger auf das Meßsystem ausgeübten Kraft dienen­ den Meßfeder, wobei die Lenker und die Meßfeder als flache, biegeelastische Elemente von mindestens im Bereich ihrer Bie­ geelastizität gleichem Material ausgebildet sind.

Bei einer derartigen bekannten Waage (EP-A1-0 016 238) weist die Biegeelastizität der Lenker und der Meßfeder jeweils einen stetigen Verlauf über deren gesamte Länge auf. Hierdurch ist es jedoch schwierig, die Anzeigegenauigkeit beeinträchti­ gende Einflüsse zu beseitigen. Insbesondere sind die Auswir­ kungen von Kriechfehlern und von Temperaturänderungen nur schwer zu beherrschen.

Bei einer anderen bekannten Waage (US-A-4 196 784) mit parallel geführtem Lastträger ist die Elastizität der den Lastträger führenden Parallellenker auf an den Enden der Len­ ker ausgebildete Biegestellen örtlich konzentriert. Der Über­ tragung der am Lastträger angreifenden Kraft auf das Meßsystem dient ein mit dem beweglichen Lastträger einstückig ausgebil­ detes Lastübertragungsteil, das in großer Stärke derart starr ausgeführt ist, daß hierdurch die gesamte am Lastträger an­ greifende Kraft auf das Meßsystem übertragen wird. Maßnahmen zur Kompensation von durch die Elastizität der Biegestellen hervorgerufenen Kriecheffekten sind dabei nicht vorgesehen.

Ebenso ist bei einer weiteren bekannten Waage (DE-GM 71 15 570) die Biegeelastizität der den Lastträger parallel füh­ renden Lenker auf örtlich konzentrierte Biegestellen begrenzt, um dadurch besser definierte, von axialen Kräften weniger ab­ hängige Lagerstellen zu erhalten. Dabei ist zusätzlich die Möglichkeit vorgesehen, die Biegestellen innerhalb eines Len­ kers unterschiedlich zu dimensionieren. Dadurch kann für jeden aus konstruktiven Gründen gegebenen Angriffspunkt der Kräfte eine Kombination der Biegesteifigkeiten gewählt werden, die die axialen Kräfte an den Lenkern praktisch zum Verschwinden bringt. Maßnahmen zur Kompensation von Kriechfehlern der Bie­ gestellen sind jedoch auch hier nicht vorgesehen.

Das Kriechproblem ist in der DE-A1-20 40 987 behandelt. Danach ist eine Vorrichtung zur Lastanzeige mit zwei mechani­ schen Widerständen versehen, welche bei Belastung teilweise ausgelenkt werden und dadurch eine Anzeigeeinrichtung beein­ flussen. Zur Lesung des Kriechproblems sollen diese Wider­ stände eine solche mechanische Hysteresekennlinie aufweisen, daß sie sich in ihrer Wirkung auf die Anzeigeeinrichtung ge­ genseitig kompensieren. Doch hat auch hier die Praxis gezeigt, daß insbesondere bei gemischter Verwendung von Schrauben und Biegefedern das Kriechproblem nicht gut zu beherrschen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Waage der eingangs genannten Art durch Kriechen hervorgerufene An­ zeigefehler weitgehend zu vermeiden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Biegeelastizität auf derart dimensionierte, örtlich kon­ zentrierte Biegestellen der im übrigen steifen Lenker und Meß­ feder beschränkt ist, daß zur gegenseitigen Kompensation von Kriechfehlern die durch eine Laständerung hervorgerufene mitt­ lere Biegespannungsänderung an allen Biegestellen gleich ist.

Durch die Erfindung ist es also möglich, Kriechfehler ohne zusätzlichen Aufwand an Hilfsmitteln zu vermeiden. Gleichzeitig kann das Untersetzungsverhältnis für die vom Lastträger auf das Meßsystem ausgeübte Kraft genau eingehalten werden. Auch sind die Auswirkungen von Temperaturänderungen auf die Meßgenauigkeit sehr gering.

Durch die örtliche Konzentration der Biegestellen und de­ ren geeignete Dimensionierung wird die mittlere Biegespan­ nungsänderung bei einer Laständerung an allen Biegestellen sowohl der im übrigen steifen Lenker als auch der Meßfeder gleich gehalten. Hierdurch wird erreicht, daß die Kriechef­ fekte an der Parallelführung und an der Meßfeder gleich sind, so daß eine gegenseitige Kompensation erfolgt. Beim Vorliegen gleicher Materialdehnungsverhältnisse an allen Biegestellen ist das Ausmaß des Kriecheffektes an der Parallelführung und an der Meßfeder gleich, so daß eine Auswirkung auf das Meßsy­ stem unterbleibt. Die Übereinstimmung ist natürlich aufgrund von Material- und Maßtoleranzen nicht vollkommen. Durch die Verwendung glei­ chen Materials für alle Biegestellen und ähnliche oder glei­ che Konstruktion derselben läßt sich jedoch eine sehr ge­ naue Übereinstimmung erreichen, und zwar über den ganzen Lastbereich, wenn durch geeignete Konstruktion dafür gesorgt wird, da die Kompensationsbedingung im oberen Teil des Lastbereichs erfüllt ist, wo der Kriecheffekt am größten ist. Aufgrund des gleichen Materials herrscht zudem an al­ len Biegestellen der gleiche Temperaturkoeffizient in bezug auf Ausdehnung und Elastizitätsmodul, so daß sich der Ein­ fluß von Temperaturänderungen auf die Meßgenauigkeit ebenfalls weitgehend kompensieren läßt.

Grundsätzlich wird auf die durch eine Laständerung her­ vorgerufene mittlere Biegespannungsänderung an den Biege­ stellen abgestellt. Dabei bezieht sich der Mittelwert auf den variablen Verlauf der Biegespannungsänderung über die Länge der Biegestelle. Diese Voraussetzung ist für Materia­ lien mit geringem Kriecheffekt hinreichend. Bei Verwendung von Materialien mit verhältnismäßig hohem Ausmaß des Kriecheffektes ist es zur Kompensation von Kriechfehlern zudem erforderlich, daß auch die mittlere Maximalbiege­ spannung an allen Biegestellen gleich ist.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. 1 Schema einer Saitenwaage gemäß einer ersten Aus­ führungsform,

Fig. 2 und 3 Schnitt- bzw. Seitenansicht einer Saitenwaage gemäß einer zweiten Ausführungsform.

Die Waage nach Fig. 1 weist eine Konsole 1 und einen be­ weglichen Lastträger 2 auf. Diese sind miteinander verbun­ den durch eine Parallelführung, welche aus in zwei Ebenen übereinander angeordneten elastischen Lenkern 3 bzw. 4 ge­ bildet ist. Das wegarme Meßsystem ist eine schwingende Saite 5, der eine Meßfeder 6 vorgeschaltet ist. Die Lenker 3 und 4 und die Meßfeder 6 sind flache, steife Elemente mit örtlich konzentrierten Biegestellen 31, 32, 41, 42 bzw. 61 und sind mit der Konsole 1 und dem Lastträger 2 einstückig ausgebildet. Somit bestehen alle Biegestellen aus gleichem Material. Länge l, Breite (Dimension senkrecht zur Zeichen­ ebene) und Höhe h der Biegestellen sind jeweils nun so ge­ wählt, daß einerseits die Federkonstanten der die Parallelfüh­ rung bildenden Lenker 3, 4 und der Meßfeder 6 zusammen mit derjenigen der Saite 5 zu einem Verhältnis der auf die Saite 5 ausgeübten Kraft K bezüglich der am Lastträger 2 wirkenden Kraft Q führen, das bei gegebener Höchstlast der Waage an die Be­ lastbarkeit der Saite angepaßt ist, und daß anderseits die durch eine Laständerung hervorgerufene, im Mittel über die Länge 1 der Biegestellen genommene Biegespannungsände­ rung an den Biegestellen 31, 32, 41, 42 der Lenker 3 und 4 gleich sind wie an der Biegestelle 61 der Meßfeder 6.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 2 und 3, die prin­ zipiell gleich aufgebaut ist wie die nach Fig. 1, bestehen die Konsole 10 und der Lastträger 11 je aus einer stabilen Rahmenkonstruktion, an der die Lenker 12, 13, 14 und 15 und die Meßfeder 16 in Form flacher, steifer Elemente mit ört­ lich konzentrierten Biegestellen befestigt sind. Je die in einer Ebene angeordneten Lenker 12, 13 bzw. 14, 15 sind zusam­ men einstückig ausgebildet, indem sie je durch einen Steg 17 bzw. 18 auf der Seite der Konsole 10 miteinander verbun­ den sind. Die an der Konsole 10 verankerte Meßfeder 16 liegt in der Ebene der oberen Lenker 12, 13 und ist mit die­ sen gleichermaßen einstückig ausgebildet. Dadurch bestehen die Lenker und die Meßfeder, soweit sie zusammenhängen, nicht bloß aus gleichem Material, sondern stammen zwangsläufig aus demselben Stück Rohmaterial, ähnlich wie bei der Ausführung nach Fig. 1, womit minimale Materialabweichungen an den verschiedenen Biegestellen erzielt werden. Am freien Ende der Meßfeder 16 und am unteren Teil des Lastträgers 11 sind Sockel 19 bzw. 20 angebracht, zwischen denen die in diesen verankerte schwingende Saite 21 verläuft.

Wiederum sind die Biegestellen so dimensioniert, daß die durch eine Laständerung hervorgerufene mittlere Biegespan­ nungsänderung an allen Biegestellen gleich ist, um die Kriechfehler auf ein Minimum zu reduzieren.

Um die Konsole vom Waagengestell in bezug auf Vibrationen zu entkoppeln, verwendet man mechanische Tiefpaßfilter, wozu ebenfalls Biegefedern vorgesehen sein können. Es be­ steht dabei die Möglichkeit, die als Tiefpaßfilter wir­ kenden Biegefedern mit den Lenkern einer Ebene einstückig auszubilden.

Claims (8)

1. Waage mit einer Konsole, einem beweglichen Last­ träger, der mittels einer aus in zwei Ebenen übereinander an­ geordneten Lenkern gebildeten Parallelführung mit der Konsole verbunden ist, einem wegarmen Meßsystem und einer diesem vorgeschalteten, zur Untersetzung der vom Lastträger auf das Meßsystem ausgeübten Kraft dienenden Meßfeder, wobei die Lenker und die Meßfeder als flache, biegeelastische Elemente von mindestens im Bereich ihrer Biegeelastizität gleichem Material ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegeelastizität auf derart dimensionierte, örtlich konzen­ trierte Biegestellen (31, 32, 41, 42, 61) der im übrigen steifen Lenker (3, 4; 12, 13, 14, 15) und Meßfeder (6; 16) beschränkt ist, daß zur gegenseitigen Kompensation von Kriechfehlern die durch eine Laständerung hervorgerufene mittlere Bie­ gespannungsänderung an allen Biegestellen (31, 32, 41, 42, 61) gleich ist.

2. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegestellen (31, 32, 41, 42, 61) so dimensioniert sind, daß überdies die mittlere Maximalbiegespannung an allen Biege­ stellen gleich ist.

3. Waage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß je die in einer Ebene angeordneten Lenker (3; 4) einstückig miteinander verbunden sind.

4. Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Meßfeder (6; 16) in einer der Lenkerebenen angeordnet ist.

5. Waage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßfeder (6; 16) und die mit dieser in der gleichen Ebene liegenden Lenker (12, 13) einstückig miteinander verbunden sind.

6. Waage nach Anspruch 3, bei der die Konsole über mechanische Tiefpaßfilter mit dem Waagegestell verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefpaßfilter durch in den Lenkerebenen angeordnete und mit den betreffenden Lenkern (12, 13; 14, 15) einstückig ausgebildete Biegefedern gebildet sind.

7. Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Meßsystem wenigstens eine schwingende Saite (5) aufweist.

8. Waage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßfeder (6; 16) am oberen Ende der Saite (5) angreift.