DE1003460B

DE1003460B - Waage

Info

Publication number: DE1003460B
Application number: DET8858A
Authority: DE
Inventors: Robert Orville Bradley
Original assignee: Toledo Scale Corp
Current assignee: Toledo Scale Corp
Priority date: 1953-01-16
Filing date: 1953-12-31
Publication date: 1957-02-28

Description

Waage Die Erfindung bezieht sich auf eine Waage, bei der das Gewicht des zu wiegenden Gutes aus der Ablenkung eines außerhalb seiner Gleichgewichtslage durch eine auslösbare Falle festgehaltenen und nach deren Auslösung zu einer einzigen Schwingbewegung freigegebenen, unter dem Lastgewicht ungedämpft ausschwingenden Systems unter Ätitwirkung einer lichtelektrischen Einrichtung ermittelt wird.
Die bekannte Waage dieser Art, bei der es sich um eine Sortierwaage handelt und der Wiegebalken mit einem möglichst geringen Trägheitsmoment behaftet ist, hesitzt den Nachteil. daß sie für viele Wägevorgange zu langsam arbeitet, da sich das Trägheitsmoment nicht genügend vermindern läßt.
Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, die Reaktionsgeschwindigkeit der Waage zu vergrößern, ohne ihre Genauigkeit nachteilig zu beintlussen. Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Kombination eines unter der Wirkung einer Lastausgleichsfeder stehenden schwenkbaren, mit dem Lastaufnehmer verbundenen Hebels mit lichtelektrisehen Mitteln zur Erzeugung einer dem größten T-Tehelausschlag proportionalen Anzahl elektrischer, je einem bestimmten Hebelausschlag entsprechender Impulse und mit einem elektronischen Zähler.
Es ist zwar weiterhin schotl bekanntgeworden, die Reaktionsgeschwindigkeit einer Waage zu vergrößern, ohne ihre Genauigkeit nachteilig zu beeinflussen. Bei dieser Waage wird eine Falle oder Klinke einer einfachen Pendelhehelwaage hinzugefügt, um den Hebel an einem Ende seines zulässigen Bewegungsbereiches festzuhalten. Ferner sind Steuermittel vorgesehen, diesen Hebel freizugeben, wenn er belastet wird. und ihn wieder festzuhalten, weiin eine Last von dem I,astaufnehmer abgenommen worden ist. Die Bed ienungsperson dieser Waage beobachtet einen Anzeiger, wenn der Hebel schwillt und den Zeiger längs einer unterteilten Anzeigetafel verlagert, und bestimmt die Größe der Last durch Notieren der Einteilung, gegenüber der der Zeiger seine Berregungsrichtung umkehrt, d. h., die Bedienungsperson liest den maximalen Ausschlag des Zeigers ab. Diese Waage ist jedoch, obwohl sie sehr genau arbeitet, im Betrieb sehr langsam, und zwar nicht nur, um der Bedienungsperson Zeit zu lassen, den maximalen Ausschlag zu beohachten, sondern auch wegen der Unmöglichkeit, das Verhältnis der Rückholkraft zu der Masse des Hebels zu vergrößern, ohne ihre Empfindlichkeit zu verringern. Bei dieser bekannten Waage wird die Empfindlichkeit des Hebels gegenüber kleinen Schwankungen in der Belastung dadurch erreicht, daß der Schwerpunkt des Hebels dicht an und unterhalb des Schwenkzapfens des Hebels gelegt wird. Die zulässige Rückholkraft, die Schwerkraft, multipliziert mit der horizontalen Verlagerung des Schwerpunktes, kann nicht vergrößert werden, um eine höhere Reaktionsgeschwindigkeit zu erreichen, ohne die Empfindlichkeit der Waage zu verringern. Die einzige verbleibeide Möglichkeit ist also, die Masse des Hebels zu verringern, um sein Trägheitsmoment zu reduzieren.
Anstrengungen in dieser Richtung sind ohne Erfolg gebliel)en, weil es unmöglich ist, die Masse zu verringern und trotzdem eine ausreichend stabile Konstruktion zu behalten, die die Last und den I,astaufnehmer tragen kann.
Bei der Waage nach der Erfindung kann jedoch die Reaktionsgeschwindigkeit weitgehend erhöht werden, da eine I,astausgleichsfeder an Stelle des pendelähnlichen Hebels zum Ausgleich der Last verwendet ist.
Die Vergrößerung der Arbeitsgeschwindigkeit wird durch Verringerung des Abstandes erreicht, um den sich die Last und die mechanischen Teile bewegen müssen, und durch weitgehendes Vermeiden von Drehbewegungen von Teilen, die dazu neigen, das Trägheitsmoment des Wägesystems erheblich zu vergrößeren.
Bei der vergrößerten Reaktionsgeschwindigkeit, die durch eine Feder erreichbar wird, ist es erforderlich, verbesserte Mittel zum Messen des Bewegungsausschlages des Wägesystems vorzusehen. Zu diesem Messen sind elektronische Zähler verschiedener Typen in der Lage, die eine große Anzahl elektrischer Impulse rasch und zufriedenstellend zählen und anzeigen, welche durch eine Einrichtung erzeugt werden, die auf die Bewegung des Lastaufnehmers oder zugeordneter Teile bei jeder Geschwindigkeit reagiert, mit welcher der Lastaufnehmer bewegt werden kann.
Eine bevorzugte Ausführungsfofm der Erfindung und einzeln abgewandelte Formen sind in der Zeichnung dargestellt.
Fig. I ist eine im allgemeinen schematische Seitenansicht einer Waage nach der Erfindung; Fig. II ist eine teilweise Aufsicht in stark vergrößertem Maßstab nach der Liniell-Il der Fig. I; Fig. III ist ein senkrechter Schnitt im vergrößerten Maßstab nach der LinieIII-III der Fig. I; Fig. IV ist eine teilweise Endansicht im vergrößerten Maßstab nach der LinieIV-IV der Fig. 1; Fig. V ist eine teilweise Ansicht eines Verschlusses, der auf einem Teil der Wiegeeinrichtung angeordnet ist; Fig. VI ist ein schematischer Schaltplan. der eine Form der Steuerung der verbesserten Waage veranschaulicht; Fig. VII iist eine abgewandelte Ausffihfungsform der mechanischen Teile der Waage; Fig. VIII verdeutlicht eine weitere Ausführungsform des mechanischen Aufbaues der Waage; Fig. IX ist eine vereinfachte Vorderansicht, die in teilweise geschnittenem Zustand eine andere Form der Wiegeeinrichtung nach der Erfindung verdeutlicht; Fig. X ist ein senkrechter Schnitt durch die Lichtquelle und die Photozellenanordnung in Fig. IX; Fig. XI ist ein senkrechter Schnitt nach der Linie XI-XI der Fig. X; Fig. XII ist ein ähnlicher senkrechter Schnitt nach der Linie XII-XII der Fig. X; Fig. XIII ist ein schematischer Schaltplan einer elektronischen Zähl- und Steuereinrichtung, die für die Benutzung mit der Waage geeignet ist; Fig. XIV ist ein vergrößertes Schaltbild eines Teiles des in Fig. IX gezeigten elektronischen Zählwerken; Fig. XV ist ein schematisches Schaltbild einer elektronischen Zeiteinrichtung, die an Stelle der in Fig. VI veranschaulichten Zeiteinrichtung verwendet werden kann.
Die Figuren der Zeichnung und die nachstehende Beschreibung dienen lediglich der Erläuterung der Erfindung, ohne eine einschränkende Wirkung auszuüben.
Bei der bevorzugten Ausführungsform nach den Fig. I bis VI wird ein Lastaufnehmer 1 von einem dreifüßigen Träger 2 unterstützt, welche mittels einer oberen Prüfstange 3 und einer unteren Prüfstange 4, die sich von ob einem Ständer 5 erstrecken, in einer senkrechten Lage gehalten und längs eines im wesentlichen senkrechten Weges geführt ist. Die Prüfstangen 3 und 4 sind schwenkbar mit dem dreifüßigen Träger 2 und dem Ständer 5 durch gekreuzte Biegeplatten 6 und 7 verbunden, die aus schwachem elastischem metall bestehen, derart, daß mehrere Biegeplatten 6 horizontal zwischen den Prüfstangen und dem dreifüßigen Träger oder dem Ständer verlaufen und Biegeplatten 7 senkrecht angeordnet sind. Um gute Ergebnisse zu erreichen, schneiden sich die Ebenen der elastischen Biegeplatten an jeder Schwenkverbindung in der Nähe, aber nicht an den Enden der nicht unterstützten Teile der Biegeplatten.
Der Ständer 5 umfaßt einen Arm oder Winkel 8, der oberhalb der unteren Prüfstange 4 angeordnet ist und sich parallel zu dieser erstreckt. Wie aus Fig. III ersichtlich, ist ein Paar von schraubenförmigen Lastausgleichsfedern 9 und 10 zwischen einem oberen Joch 11 an dem Arm 8 und einem unteren Joch 12 angeordnet, welches an der unteren Prüfstange 4 befestigt ist. Obwohl nicht dargestellt, können die Federverbindungen Schwenkzapfen, und zwar insbesondere zwischen den Federn und dem unteren Joch 12 umfassen. Die letztere Verbindung liegt zweckmäßig in der Ebene der Biegeplatten, um einen ausreichenden Bereich für die Prüfstange 4 zu gewährleisten, welche als Hebel dient. Die Verbindung der oberen Enden der Federn 9 und 10 mit dem oberen Joch 11 umfaßt mit Gewinde versehene Augenbolzen 13, mittels denen die Enden der Federn verstellt werden können, um dile Nullaststellung des freifüßigen Trägers 2 zu justieren.
Die seitlich verlaufenden Arme 8 und die untere Prüfstange 4, von denen die letzte als Hebel wirkt, sind geschlitzt, so daß die Joche 11 und 12 längs dieser bewegt werden können, um die Empfindlichkeit der Waage, d. h. die Bewegung des Lastaufnehmers und des dreifüßigen Trägers 2 für jeden Lastzuwachs einzustellen.
Der Ständer 5 und ein zweiter Ständer 14 sind auf der Basisplatte 15 aufgebaut, die ausreichend stabil ist, um die Ständer 5 und 14 in genauer Lage zueinander zu halten. Der Ständer 14 unterstützt schwenkbar einen Anzeigerhebel 16, der ein dünnwandiges Rohr 17 umfaßt, welches in einem Hebelblock 18 (s. auch Fig. II) montiert ist, welcher mittels eines Paares senkrechter Biegeplatten 19 und eines Paares waagerechter Biegeplatten 20 schwenkbar von dem Ständer 14 unterstützt wird. Der Hebelblock 18 umfaßt außerdem einen aufrecht stehenden Teil 21, in welchem das Hebel rohr 17 fest eingesetzt ist.
Der Hebel 16 ist kraftschlüssig mit dem dreifüßigen Träger 2 mittels eines biegsamen Metallbandes 22 verbunden, dessen oberes Ende unter einer Klemmbefestigung 23 an dem Hehelblock 18 festgehalten wird, während das Unterende an einem Arm 24 angreift, der seitlich aus dem Unterende des dreifüßigen Trägers 2 hervorsteht. Die senkrechten Biegeplatten 19 und das Metallband 22 sind horizontal gegeneinander um die Stärke des Blockes 18 auseinandergestellt, damit ein Hebel arm entsteht, derart, daß der Hebel 16 um Winkelbeträge schwenkt, die der Bewegung des dreifüßigen Trägers 2 proportional sind.
Die Grenzen der Bewegung des Lastaufnehmers 1 und des dreifüßigen Trägers 2 werden durch Sicherheitsmuttern 25 und 26 bestimmt, die auf einen Stehbolzen 27 aufgeschraubt sind, welcher aus dem Unterende des dreifüßigen Trägers 2 hervorsteht und durch eine Bohrung in einem oberen waagerechten Arm eines Z-förmigen Winkels 28 hindurchtritt, welcher an der Basis 15 befestigt ist.
Eine Steuertafel 29 ist der der Basis 15 in der Nähe des freien Endes des Hebels 16 befestigt; um die Bewegung des Hebels zu steuern, umfaßt die Steuerplatte einen verstellbaren Anschlag 30, der in dem Weg eines Stiftes 31 liegt (s. auch Fig. IV), welcher aus dem Unterende eines Rasters 32 hervorspringt, der an dem freien Ende des Hebels 16 befestigt ist.
Die Zusammenarbeit des Anschlages 30 und des Stiftes 31 dient dazu, die Abwärtsbewegung des Endes des Hebels 16 in bestimmter Weise zu begrenzen und gleichzeitig durch die Verbindung des Hebels mit dem dreifüßigen Träger die Aufwärtsbewegung dieses Trägers 2 zu begrenzen. Eine Falle in Form eines Stiftes 33, welcher seitlich aus einem Arm 34 des Ankers 35 einer Drehspule 36 hervorsteht, erfaßt die obere Fläche des Stiftes 31 und hält den Hebel 16 so lange in seiner Stellung fest, wie die Drehspule 36 nicht erregt ist und eine Feder 37 die an dem Anker 35 befestigt ist, den Anker entgegen dem Uhrzeigersinn - wie in Fig. I dargestellt - verdreht. Wenn die Spule 36 erregt wird, dreht sie ihren Anker 35 im Uhrzeigersinn, gibt damit den Stift 31 frei und erlaubt dem Hebel 16, auszuschwingen. Da in dem System keine Dämpfung vorhanden ist, trägt die Trägheit des dreifüßigen Trägers, des Lastaufnehmers und Hebels das System über den Punkt hinaus, an welchem das System schließlich zur Ruhe kommen würde, wenn der Ausgleich in entgegengesetzter Richtung ausreichend wäre, um das System zu einem Stillstand zu bringen. Da das System in entgegengesetzter Richtung unter einer Rückführkraft steht, schwingt es in die in der Figur dargestellte Stellung zurück.
Zu diesem Zeitpunkt wird die Spule 36 abgeschaltet und dem Arm 34 und dem Stift 33 gestattet, den Stift 31 zu erfassen und gegen den Anschlag 30 zu drücken.
Eine Lichtquelle 38 und eine Photozellenanordnung 39 einschließlich einer Photozelle 40 sind auf der Tafel 29 auf entgegengesetzten Seiten des Weges des Rasters 32 angebracht, so daß der Raster 32 den Lichtdurchgang von der Lichtquelle 38 zu der Photozelle 40 steuert. Wie in Fig. V dargestellt, hat der Raster 32 in gleichem Abstand stehende Stäbe 41, die voneinander durch transparente Gebiete getrennt sind, und ist so ausgestaltet. daß eine Reihe von Lichtblitzen auf die Photozellen gelangen können, wenn der Hebel 16 seinen Weg hin und zurück macht. Die Anzahl dieser Lichtblitze in jeder Reihe entspricht dem Ahstand, um den der Hebel 16 ausschwingt, und ist infolgedessen ein Maß für die Last auf der Waage.
Die Wirkungsweise der verbesserten Waage bei Durchführung einer einfachen Wägung wird an Hand von Fig. VI erläutert. Wie in dieser Figur veranschaulicht, werden ein elektronischer Zähler 42 und ein Zeitmotor 43 durch Kraftleitungen 44 und 45 mit Strom versorgt. Wenn eine Wägung durchgeführt werden soll, wird ein Startknopf 46 gedrückt, der den Kontakt schließt, so daß der Strom von der Leitung 44 durch den Startknopf46 und Leitung 47 zu dem Motor 43 und von dem Motor zurück über Leitung 45 fließt. Der Motor läuft sofort an und dreht eine Abtriebswelle 48, welche Nocken 49 und 50 trägt, so daß der Nocken 49 sofort einen Satz von Kontakten 51 schließt, welche parallel zu dem Startknopf 46 geschaltet sind. Sobald die Kontakte 51 geschlossen sind, kann der Startknopf 46 freigegeben werden.
Wenn die Welle 48 sich weiterdreht, schließt ein zweiter Nocken 50 einen zweiten Kontaktsatz 52, so daß der Strom von dem elektronischen Zähler 42 über eine Leitung 53, die Kontakte 52, eine Leitung 54, die Drehspule 36 und eine Leitung 55 zurück zu dem Zähler 42 fließen kann. Hierdurch wird die Spule 36 erregt, so daß sie den Hebel 16 zur Schwingbewegung freigibt. Gleichzeitig überträgt das Schließen der Kontakte durch plötzlichen Wechsel der Spannung in der Leitung 54 ein Signal über eine Leitung 56 zurück in den Zähler 42, welches Signal dazu dient, den Zähler auf Null zurückzustellen, um ihn für eine neue Wägung vorzubereiten. Wenn der Hebel infolge des Einflusses einer Last auf dem Lastaufnehmer 1 aufwärts schwingt, erzeugt der Raster 32 beim Durchlauf zwischen der Lichtquelle 38 und der Photozelle 40 eine Reihe von Lichtblitzen, die in elektrische Impulse umgewandelt und über Leitungen 56 und 57 auf den elektronischen Zähler 42 übertragen werden. Die Anzahl dieser Impulse wird durch den Zähler gezählt und das Ergebnis durch Lichter (Lampen) 58 auf der Vorderseite des Zählers angezeigt.
Die Drehzahl der Welle 48 wird in Übereinstimmung mit der Bewegung des Hebels 16 gewählt, so daß die Kontakte 52 sich rechtzeitig zum Abschalten der Spule 36 öffnen, damit der Arm 34 hinter dem Stift 31 einschwingen und den Hebel am Ende seiner Rückbewegung fangen kann. Gleichzeitig mit dem Öffnen der Kontakte 52 oder kurz danach öffnet der Nocken 49 die Kontakte 51, um den Zeitmotor 43 anzuhalten und damit eine Wägung zu beenden.
Bei dieser Anordnung empfängt die Photozelle 40 Lichtimpulse sowohl während der Aufwärts- als auch der Abwärtsschwingung des Hebels 16 und gibt damit einen Impuls für jede Kante eines jeden der Schlitze oder Stäbe des Rasters. Der photoelektrische Stromkreis und der Zähler können so angeordnet sein, daß sie entweder auf den Beginn des hellen Teiles eines Blitzes oder den Beginn eines dunklen Teiles reagieren. Das erste entspricht der Vorderkante des Schlitzes, während das zweite der rückwärtigen Kante entspricht. Während der Aufwärtsbewegung der Oberkante eines Schlitzes ist die Oberkante eines Schlitzes die voraneilende Kante, während die Unterkante bei der Abwärtsbewegung vorwegläuft. Somit erfolgt die Auflösung der Wägung entsprechend der Breite eines Schlitzes oder eines Stabes des Rasters, d. h., ein Impuls oder eine gerade Anzahl von Impulsen wird erzeugt, wenn der Raster der belichteter Photozelle umkehrt (unter der Voraussetzung, daß die Photozelle belichtet war, wenn der Hebel freigegeben wurde), und eine ungerade Anzahl von Impulsen wird erzeugt, wenn der Raster dann umkehrt, wenn die Photozelle dunkel ist.
Da der Zeitraum für einen Ausschlag des Hebels 16 in gewissem Umfange zwischen Nullast und Vollast schwankt, ist dieser Wechsel in der Zeit nicht wesentlich, weil der Hebel sich langsam bewegt, wenn er sich dem Anschlag 30 nähert und der Spulenarm34 den Stift 31 in einem erheblichen Abstand von dem Anschlag 30 erfassen kann. Damit ist ein bemerkenswerter Freiheitsgrad in den Zeitschwankungen gewährleistet, ohne die Wirkungsweise nachteilig zu beeinflussen.
Eine Waage, die nach dem vorstehend beschriebenen Beispiel konstruiert ist, ist für die Wägung von Gegenständen von 2 oder 3 Pfund Gewicht geeignet und kann in Klassen sortieren, der im Gewicht um einen Teil pro Tausend differieren, wobei weniger als 1/2 Sekunde für jede Wägung benötigt wird. Durch die Verwendung automatischer Mittel, um die Gegen stände auf den Lastaufnehmer aufzusetzen und nach der Wägung abzunehmen, ist es möglich geworden, diesen Typus einer Waage mit Geschwindigkeiten von 100 Wägungen pro Minute arbeiten zu lassen. Damit erfordert ein vollständiger Ablauf vom Aufsetzen des Gegenstandes auf die Waage, Wägen bis zum Abnehmen des gewogenen Gegenstandes etwa 6/io Sekunden. Schwerere Gegenstände können schneller gewogen werden, da eine Waage, die für größere Belastungen gebaut ist, die gleichen Abmessungen des Hebels 16 haben kann, wobei wesentlich stärkere Federn als die Ausgleichsfedern 9 und 10 Verwendung finden und damit eine erheblich höhere Rückholkraft pro Einheit der Gesamtmasse liefern.
Bei diesem ersten Ausführungsbeispiel sind die Lastausgleichsfedern zwischen der unteren Prüfstange 4 und dem seitlich verlaufenden Arm des Ständer& 5 eingespannt, während die Lastanzeige von dem Weg des Hebels 16 entnommen wird, welcher schwenkbar auf dem Ständer 14 angeordnet ist. Obwohl diese Anordnung für bestimmte Anwendungszwecke vorteilhaft ist, kann es auch günstig sein, eine Abwandlung zur Anpassung des Gerätes für bestimmte andere Wägevorgänge zu erreichen. Fig. VII veranschaulicht eine abgewandelte Ausführungsform, bei der der Hebel 16 und der Ständer 14 vollständig wegfallen. Bei diesem Beispiel wird ein Lastaufnehmer 59 von einem Träger 60 getragen, welcher aufrecht steht und von einer oberen Prüfstange 61 und einer unteren Prüfstange 62 geführt ist, die mit einem Ständer 63 verbunden sind. Die auf den Lastaufnehmer 59 aufgebrachten Lasten werden durch eine Wiegefeder.
64 ausgeglichen, welche zwischen einem seitwärts aus dem Ständer 63 vorspringenden Arm 65 und der unteren Prüfstange 62 eingeschaltet ist. Eine Drehspule 66 liegt im allgemeinen unterhalb des Trägers 60 und ist so angeordnet, daß ein Stift 67, der aus einem Ankerarm 68 vorspringt, das Unterende des Trägers 60 erfaßt und den Träger gegen einen Anschlag 69 nach oben drückt, wenn die Spule nicht erregt ist und eine Feder 70, die mit dem Anker verbunden ist, diesen Anker im Uhrzeigersinn verdreht. Die Bewegung des Lastaufnehmers 59 und des Trägers 60 infolge einer Belastung wird, wenn der als Falle dienende Stift 67 zurückgezogen ist, durch eine Anzahl von Lichtimpulsen einer Lichtquelle 71 gemessen, die von einer Photozelle 72 empfangen werden. Die Lichtimpulse werden durch einen Raster 73 an einem Arm 74 des Trägers 60 derart erzeugt, daß der Raster 73, der perforiert, geschlitzt oder mit Ausnehmungen versehen ist, wechselweise den Lichtstrahl der Lichtquelle 71 unterbricht, wenn sich der Raster 73 bewegt. Diese Anordnung ist durch den Wegfall der Trägheit des Hebels 16 in dem erstgenannten Beispiel in der Arbeitsweise etwas schneller als eine Waage nach dem zuvor beschriebenen Beispiel. Eine Waage nach diesem Ausführungsbeispiel, die einen Gesamtbewegungsbereich des Lastaufnehmers von 50 mm hat, hat eine Realtionsgeschwindigl<eit von etwa t/s Sekunde für eine Wägung. Diese Waage kann selbst bei einem Hub von 50 mm für große Genauigkeit mit automatischem Zubehör mit Geschwindigkeiten von 150 Wägungen pro Minute benutzt werden unter der Voraussetzung, daß das Zubringen weniger als 1/15 Sekunde pro Wägung erfordert. Diese Geschwindigkeit kann durch Verkürzen des Bewegungsbereiches und Verstärken der Feder 64 weiter erhöht werden. Wenn der Hub beispielsweise auf eine Gesamthewegung von 13 mm für Vollast reduziert wird, nimmt eine Wägung nur 1/6 Sekunde in Anspruch. Bei diesen Arbeitsgeschwindigkeiten ist es wichtig, daß elektronische Mittel benutzt werden, um die Bewegung des Lastaufnehmers zu messen, da kein mechanisches Anzeigegerät in der Lage ist. der Bewegung genau zu folgen und die Bewegungsgröße genau anzuzeigen.
Fig.VIII veranschaulicht eine abgewandelte Ausführungsform der in Fig. 1 dargestellten Konstruktion. Obwohl diese Anordnung derjenigen nach Fig. 1 darin stark ähnelt, da sie einen Lastaufnehmer 75 auf einem Träger 76 umfaßt, der von einer oberen Prüfstange 77 und einer unteren Prüfstange 78 an dem Ständer 79 geführt wird, unterscheidet sie sich jedoch darin, daß eine Lastausgleichsfeder 80 zum Ausgleich der Last auf dem Lastaufnehmer 75 nicht mit dem Träger oder der Prüfstange verbunden ist. An Stelle dessen ist die Feder an einem schwenkbaren Hebel 81 eines zweiten Ständers 82 angelenkt. Der Hebel 81 ist durch ein schwaches Metallband 83 kraftschlüssig mit dem Träger 76 verbunden. Das Metallband ist an seinem oberen Ende mit dem Hebel 81 und an seinem unteren Ende mit einem Arm 84 verbunden, welcher seitlich aus dem Träger 76 vorspringt. Der Hebel 81 trägt einen Raster 85, ähnlich dem Raster 32, dessen unteres Ende mit einer Falle 86 in Form einer Drehspule zusammenarbeitet und dessen oberer Teil mit einer Lichtquelle87 und einer Photozelle 88 zusammenwiirkt, um eine Reihe von elektrischen Impulsen zu erzeugen, sobald der Hebel 81 nach Freigabe von der Falle 86 ausschwingt.
Der einzige Unterschied zwischen dieser Konstruktion und der in Fig. T dargestellten besteht in der Anordnung der Lastausgleichsfeder 80 mit Bezug auf den Träger 76 und den Hebel 81. Bei dieser zweiten Anordnung beeinflußt eine Verlagerung der Ständer 79 und 82, welche die relativen Stellungen der Ständer ändern würden, die Genauigkeit der Anzeige nicht so stark. Bei der in Fig. I dargestellten Konstruktion ist die Bewegung des Trägers 2 ein Maß für die Last, und die einzige durch das verbindende Band 22 übertragene Kraft auf dem Hebel 16 ist die Kraft, die notwendig ist, um den Hebel 16 zu bewegen. Veränderungen in den relativen Lagen der Ständer 5 und 14 ändern die relative Lage des Hebels 16 und des Trägers 2, ohne den Träger 2 zu bewegen, weil dessen Lage durch die Last und durch die Federn 9 und 10 bestimmt wird. Bei dem in Fig. VIII dargestellten Aufbau beeinflußt irgendeine Bewegung des Ständers 79 oder 82 nicht ernsthaft die Lastanzeige, weil die Lage des Trägers 76 von dem Hebel 81 und seiner Verbindung mit dem Träger bestimmt wird. Infolgedessen wird, sofern die auf den Lastaufnehmer 75 aufzubringenden Lasten innerhalb der lIöchstbelastungsgrenze des Metallgewebebandes 83 liegen, die in Fig. VIII veranschaulichte Ausführungsform der Form nach Fig. I vorzuziehen sein.
In Fig. IX ist eine weitere Ausführungsform einer Lastausgleichseinfichtung nach der Erfindung dargestellt. Bei diesem besonderen Fall werden die Belastungskrifte von dem nicht dargestellten Lastaufnehmer über einen Hebel 100 durch einen konischen Zapfen 101 und eine Lagerpfanne 102 auf ein biegsames Metallband 103 übertragen, welches teilweise um eine Trommel 104 gewickelt ist und an dieser festgelegt ist, welche auf der Anieigewelfe 105 befestigt ist. Die Anzeigewelle 105 ist in geeigneten Lagern drehbar, so daß sie sich frei ohne Reibung drehen kann. Die Ausgleiehskräfte zum Ausgleich der Belastungskräfte die durch das Band 103 übertragen werden, werden durch eine Lastausgleichsfeder 106 geliefert, welche mittels eines Gewindestiftes 107 an dem oberen Ende eines Winkels 108 angehängt ist.
Das Unterende der Feder 106 ist über ein Befestigungsglied 109 mit einem biegsamen Stablband 110 verbunden, welches teilweise um die Trommel 104 gewickelt und an dieser festgelegt ist. Die Federkennlinie der Feder 106, d. h. die der Lastzuwachs pro Einheit entsprechende Ausdehnung wird durch Veränderung der Anzahl von wirksamen Wicklungen bestimmt, indem die Befestigung 111, welche einen Teil der Zugstrebe 107 bildet, in das Qberende der Feder 106 hineingeschraubt wird. Die Ausgangszugkraft der Feder, die benutzt wird, um die konstante, auf den Hebel 100 einwirkende Kraft auszugleichen, wird durch Heben oder Senken des Oberen des der Feder mittels Muttern 112 eingestellt, die auf der Strebe 107 verschraubbar sind.
Ein Anzeiger 113, der auf der Anzeigewelle 105 befestigt, und zwar mit der Trommel 104 verbunden ist, trägt an seinem Oberende eine dünne, vorzugsweise metallische Tafel 114, die eine Mehrzahl von auf genauen Abständen stehenden Lochungen 115 trägt. und zwar eine für jeweils zlvei Teilungen, in welche die Wägekapazität der Waage unterteilt ist. Wenn sich die Anzeigewelle während einer Wägung dreht, arbeitet die perforierte Tafel 114 mit einer Lichtquelle und einer Photozellenanordnung 116 zusammen und erzeugt eine Reihe elektrischer Impulse, die hinsichtlich ihrer Zahl der Zahl von Teilungen entsprechen, welche das Gewicht der Last darstellen. Es sind doppelt so viele Teilungen wie Schlitze vorgesehen, weil jeder Schlitz, der die Photozelle passiert, einmal bei der Vorwärtsbewegung der Tafel und noch einmal bei der Rüdtewegung der Tafel gezählt wird.
Die Lichtquelle und die Photoiellenanordnung 116 ist im Schnitt in Fig. X verdeutlicht. Diese Anordnung umfaßt eine Basis 117, auf der ein Photozellengehäuse 118 und in Lampengehäuse 119 befestigt sind. Das Lampengehäuse umschließt eine Fassung für eine Lampe 120 in einer solchen Lage, daß ihr Licht durch einen schmalen Schlitz 121 in einer Maske 122 und sodann durch einen ähnlichen Schlitz 123 in einer Maske 124 fällt, welche die Photozelle 125 ahdeckt. Die Tafel 114 bewegt sich zwischen den Masken 122 und 124, so daß die Schlitze 115 der Tafel 114 wechselweise den Lichtstrahl von der Lampe 120 durch die Schlitze 121 und 123 auf die Photozelle 125 freigeben und abdecken, Obwohl die Anordnung von Masken und Schlitzen ohne Linsen oder Spiegel nicht so viel Licht auf die Photozelle überträgt wie ein Linsensystem, gewährleisten die Masken und Schlitze dennoch eine scharfe Begrenzung und eine sichere Auflösung in die erzeugten Signale. Mehrere Verstellschrauben 126 sind zur Befestigung der Lichtquelle und der Photozellenanordnung 116 in der richtigen Lage an dem Teil 108 so vorgesehen, daß der Lichtstrahl und die Schlitze 115 in der Tafel genau in Übereinstimmung sind.
Die Anzeigewelle 105 trägt ferner einen seitlich vorspringenden Arm 127, dessen Ende mit einer Verstellschraube 128 versehen ist, die mit einem Nocken 129 und einer Anschlagschraube 130 zusammenarbeitet. In der dargestellten Stellung, in der sich die Waage vor einer Wägung in Ruhe befindet, ist die Anzeigewelle 105 entgegen dem Uhrzeigersinn in eine Stellung verdreht, welche geringfügig unter Null liegt. so daß etwas mehr als die Nettolast, die an dem biegsamen Band 103 wirkt, durch den Arm 127 und den Nocken 129 getragen wird. Wenn sich der Nocken 129 während eines Wiegevorganges im Uhrzeigersinn dreht, fällt die Stellscbraube 128 von einer Ecke 131 des Nockens herunter und gestattet damit dem Hebel mit dem Anzeigesystem. sich infolge der Unausgeglichenheit der Kraft zwischen Last und Lastausgleichsfeder 106 zu bewegen. Da die unausgeglichenen Lastkräfte, die von dem Nocken 129 unterstützt waren, plötzlich auf die Lastausgleichsfeder 106 übergeführt werden, ist die maximale Dehnung der Feder unter diesen Lastkräften doppelt so groß wie die statische Ablenkung, bei der das System zur Ruhe kommen würde. Die Geschwindigkeit, mit der das Anzeigesystem sich bis zu der maximalen Federdehnung bewegt und zurückkehrt, wird durch die relative Größe der Trägheit des Systems und den Federkennwert oder die Steifheit der Lastausgleichsfeder 106 bestimmt.
Der Nocken 129 wird vorzugsweise durch einen Ketten- oder Zahntrieb angetrieben, welcher allgemein durch eine Kette 132 angedeutet ist, die über ein Kettenrad 133 einer Welle 134 läuft, die den Nocken 129 trägt. Ein zweites Kettenrad 135 ist auf der Welle 136 eines Motors 137 befestigt. Die Geschwindigkeit des Motors wird entsprechend der Arbeitsgeschwindigkeit des Anzeigesystems gewählt, so daß, wenn der Arm 127 infolge einer maximalen Last ausschwingt und die Verstellschraube 128 nach Erreichen ihrer maximalen, abwärts gerichteten Ablenkung sich aufwärts bewegt, eine anhebende oder voraneilende Kante 138 des Nockens 129 eng folgt, jedoch das untere Ende der Schraube 128 nicht ganz erreicht, bis sie die in Fig. IX dargestellte gesicherte Stellung fast erreicht hat. Die voraneilende Kante 138 des Nockens 129 ist ein Kreisbogen eines zu der Drehachse des Nockens exzentrisch liegenden Kreises. Wenn der Radius dieses Kreisbogens, der maximale Radius des Nockens und die Lage des Nockens in bezug auf den Hub des Armes 127 in geeigneter Weise ausgewählt sind, folgt die voraneilende Kante 138 des Nockens dicht auf die Rückschwingung des Armes 127, ohne die Schraube 128 zu berühren, wenn eine maximale Last gewogen wird.
Ein Paar von Nocken 139 und 140 ist ferner auf der Welle 134 befestigt, welche Schalterhebel 141 betätigen, von denen einer dargestellt ist. Dbe Schalterhebel 141 sind so angeordnet, daß sie Schalter betätigen, von denen einer einen Stromkreis zu dem Motor 137 schließt, um den Motor eingeschaltet zu halten, bis der Nocken die dargestellte Stellung erreicht, und sodann den Motor in dieser Stellungstillzusetzen, his ein Gewichtssignal empfangen worden ist. Der Schalterhebel für diese Funktion arbeitet mit dem kurzen Nocken 140 zusammen. Derjenige der Schalterhebel 141, der mit dem Nocken 139 zusammenarheitet, entspricht dem in Fig. VI dargestellten Schalter 52 und dient zur Übertragung eines Signals auf den elektronis,chen Zähler, um den Zähler auf Null zu stellen, wenn ei;n Wiegevorgang beginnt und hevor der Anzeigearm 127 freigegeben ist. Wenn ein Druckknopf. ähnlich dem Druckknopf 46 in Fig. VI, geschlossen wird, läuft der Motor 137 an und veranlaßt den Nockenahschnitt 140, den Schalterhebel 141 freizugeben. Dieser Nocken entspricht dem Nocken 49 in Fig. VI.
Diese Anordnung, die den Nocken 129 benutzt, um den Hebel einzustellen, ist gegenüber der in dem vorerwähnten Beispiel dargestellten Drehspule vorzuziehen, weil keine schlagende oder stoßende Beeinflussung des Anzeigemechanismus zu irgendeinem Zeitpunkt stattfindet. Die Schnappwirkung der Drehspule bewirkt einen Verschleiß, so daß hald die Genauigkeit der Waage beeinträchtigt wird. Im Gegensatz hierzu zwingt der Nocken 129 den Hebel allmählich in die gesicherte Stellung.
Die Sicherheitsschraube 130 ist so eingestellt, daß, wenn die Stellschraube 128 des Armes 127 dagegengestoßen wird, ein sehr geringes Spiel zwischen dem unteren Ende der Stellsehraube 128 und dem konstanten Radiusteil des Nockens 129 belassen wird. Die Ausgangsstellung des Armes 127 und der Tafel 114 wird sodann eingestellt, indem nur die Stellschraube 128 gedreht und damit ihre Lage in bezug auf den Arm 127 verändert wird. Die zweite Verstellung verändert das Spiel zwischen der Stellschraube 128 und dem Nocken 129 nicht.
Die Fig. I. VII, VIII und IX zeigen jeweils einen Lastaufnehmeir, der kraftschlüssig mit einer Lastausgleichsfeder und elektrischen Mitteln verbunden ist, die eine Reihe von Impulsen zu erzeugen in der Lage sind, deren Anzahl zu der Bewegung des Lastaufnehmers in Beziehung steht. In jedem Fall können die elektrischen Impulse gezählt und durch ein elektronisches Zählwerk angezeigt werden.
Die elektrischen Stromkreise eines geeigneten elektronischen Zählers sind schematisch in Fig. XIII wiedergegeben. Eine übliche. nicht dargestellte Kraftquelle ist so angeordnet, daß eine Bt-Leitung 200 etwa plus 175 Volt gegenüber Erde und eineB--Leitung 201 minus 175 Volt gegenüber Erde erhält. Der elektronische Zähler selbst umfaßt eine Verstärkerstufe 202, eine Stoßerzeugerstufe 203, einen Rückstellimpulsverstärker 204 und eine oder mehrere Reihen von Zählerstufen in Abhängigkeit von der höchsten Anzahl von anzuzeigenden Ziffern. Jede Zählerreihe umfaßt vier Stufen. welche in einem Einer-Notiefungssystem bis neun Zahlen und dann auf Null zurückstellen, während eine Stelle auf die nächsthöhere Stufe übertragen wird.
Die photoelektrische Zelle 40 (ebenfalls in Fig. 1 dargestellt) ist mit ihrer positiven Elektrode über Leitung 56 mit der BS -Leitung 200 und ihre negative Elektrode über die zweite Leitung 57 und einen Widerstand 205 mit Masse verbunden. Die Vechindung zwischen der Leitung 57 und dem Widerstand 205 ist über Leitung 206 und Kondensator 207 mit einem Gitter 208 der Verstärkefstufe 202 verbunden.
Die Kaffiode 209 des Verstärkers ist direkt mit der ?Leitung 201 verbunden, und die Platte oder Anode 210 ist über einen Anodenwiderstand 211 mit der Bl-Leitung 200 verbunden. Das Gitter 208 des Verstärkers 202 ist über einen ersten Gitterwiderstand 212 mit der B--Leitung 201 und über einen zweiten Gitterwiderstand 213 mit Masse verbunden. Die Anordnung ist derart, daß mit Ausnahme für den Gitterstromfluß das Gitter 208 in bezug auf die Kathode 209 positiv ist und wegen des Gitterstromflusses im Falle des Ausbleibens eines von der Photozelle 40 empfangenen Signals auf Kathoden potential gehalten wird.
In diesem Zustand bezieht der Verstärker 202 durch den Anodenwiderstand 211 den maximalen Strom.
Wenn die Photozelle von Dunkel auf Hell übergeht und eine positive Spannung in der Signalleitung 206 auftritt, ist in dem Anodenstrom der Verstärkerröhre kein oder nur ein sehr geringer Wechsel zu bemerken, weil der maximale Anodenstrom bereits fließt. Wenn die Photozelle von Hell auf Dunkel übergeht, ergibt sich ein negatives Signal in der Leitung 206, welches dazu dient, das Gitter 208 mit Bezug auf die Kathode 209 negativ aufzuladen und damit den Anodenstrom über den Widerstand 211 abzuschneiden und ein positives Signal an der Platte 210 zu erzeugen. Die Platte 210 ist direkt mit einem Gitter 214 eines zweiten Teiles des Verstärkers 202 und ferner mit der B --Leitung 201 über einen Kondensator 215 ausreichender Abmessung verbunden, um scharfe Übergänge in der Beeinflussung des Anodenstromes durch dile zweite Hälfte des Verstärkers 202 zu vermeiden.
Die Kathode 216 in der zweiten Hälfte des Verstärkers 202 wird gegenüber der B--Leitung 201 auf plus 30 bis 40Volt durch eine Kombination des Widerstandes 217, der zwischen der Kathode 216 und der B--Leitung 201 eingeschaltet ist, und eines Widerstandes 218, der zwischen der Kathode 216 und der BS-Leitung 200 liegt, gehalten. Dem Widerstand 217 ist ein Kondensator 219 parallel geschaltet. Eine Platte oder Anode 220 der zweiten Hälfte des Verstärkeres 202 zieht normalerweise keinen Strom, sondern der Strom fließt nur vorübergehend, wenn das Gitter 208 des ersten Teiles des Verstärkers negativ aufgeladen wi!rd. Dieser Strom durch die Anode 220 beginnt die Bildung eines Signalstoßes in der Stoßerzeugerstufe 203.
Die Stoßerzeugerstufe 203 umfaßt zwei Hälften einer Doppeltriode mit Kathoden 221 und 222. die miteinander und mit der B--Leitung 201 über einen Kathodenwiderstand 223 und einem parallel geschalteten Kondensator 224 verbunden sind. Die Stufe umfaßt ferner einen ersten und einen zweiten Widerstandsstromkreis, der zwischen der B+-Leitung 200 und der B--Leitung 201 liegt. Der erste Stromkreis umfaßt einen Plattenwiderstand 225, einen Widerstand 226 zwischen Anode und Gitter, einen Widerstand zwischen Gitter und der gemeinsamen Leitung und einen Widerstand 228 zwischen der gemeinsamen Leitung und B--Leitung. Der zweite Widerstandsstromkreis umfaßt einen Widerstand 222 zwischen Bt-Leitung 200 und Anode, einen Widerstand 230 zwischen Anode und Gitter und einen Widerstand 231 zwischen der gemeinsamen Leitung und dem Gitter.
Die Widerstände 226 und 230 zwischen Anode und Gitter sind durch Kondensatoren 232 bzw. 233 nebengeschaltet.
Die erste Hälfte der Doppeltriode der Stoßerzeugungsstufe 203 umfaßt eine Kathode221, ein Steuergitter 234 und eine Anode 235. Das Steuergitter 234 ist mit der Verbindung zwischen dem Widerstand 226 zwischen Anode und Gitter und dem Widerstand 227 zwischen Gitter und der gemeinsamen Leitung und außerdem mit der Anode 220 der Verstärkerstufe 202 verbunden. Die Anode 235 der ersten Hälfte der Doppeltriode ist mit dem Plattenwiderstand 229 des zweiten Widerstandsstromkreises verbunden. Die zweite Hälfte der Doppeltriode ist mit ihrem Gitter 236 mit der Verbindung zwischen den Widerständen 230 und 231 des zweiten Widerstandsstromkreises verbunden, und ihre Anode 237 ist mit dem Anodenwiderstand 225 des ersten Widerstandsstromkreises verbunden. Die geeigneten Widerstands werte für die einzelnen Widerstände in den Stromkreisen sind folgende: Tabelle 1 Widerstände Widerstandswerte in Ohm 223, 15000 225, 229 40 000.
226, 228, 230 100000 227 270 000 231 47 000 Der Kondensator 223 zwischen Anode und Gitter kann in der Größenordnung von 300 mmF sein, während der Kondensator 232 0,01 mF ist. Als parallel zur Kathode liegender Kondensator 224 ist ein Kondensator von 0,05 mF geeignet. Wegen des verhältnismäßig hohen Widerstandswertes des Widerstandes 227 zwischen Gitter und der gemeinsamen Leitung hat die Stoflerzeugerstufe 203 eine stabile Arbeitsbedingung bei der ersten Hälfte des Doppeltriodenruhestroms und der Abschaltung in der zweiten Hälfte.
Unter diesen Bedingungen ist das Gitter 234 gegenüber der Kathode 216 der Verstärkerstufe 202 bemerkenswert positiv. Sobald ein Signal über die Verstärkerstufe 202 übertragen wird und deren Anode 220 Strom erhält, wiird das Potential des Gitters 234 verringert; d. h., das Gitter wird in bezug auf seine Kathode negativ aufgeladen und neigt daher dazu, den Stromfluß durch die erste Hälfte der Doppeltriode abzuschneiden. Diese Verringerung im Stromfluß durch den Anodenwiderstand 229 erzeugt ein verstärktes positives Signal an dem Gitter 236 der zweiten Hälfte und erzeugt damit einen Stromfluß durch den Anodenwiderstand 225 und die Anode 237; dieser Strom fließt durch den Widerstand 225, erzeugt ein negatives Signal, welcllles über den Kondensator 232 zwischen Anode und Gitter auf das Gitter 234 fließt und damit eine weitere Verringerung des Stromflusses durch die erste Hälfte hervorzurufen sucht.
Dieser Vorgang vollzieht sich sehr schnell und resultiert in einem sehr ausgeprägten negativen Spannungsstoß an dem Gitter 234. Dieser Impuls wird über einen Widerstand 238 und eine Leitung 239 in die Eingangsstufe des Zählerteiles des elektronischen Zählers übertragen. Obwohl beliebige der verschieden umlaufenden oder Ringzähler unter Benutzung von Hochvakuum oder gasgefüllten elektronischen Röhren zur Zählung der durch die Hebeischwingungen erzeugten Impulse Verwendung finden können, hat sich ein abgewandelter binärer Zählerstromkreis als ausreichend erwiesen. Solch ein elektrischer Zähler umfaßt eine Mehrzahl von Reihen oder Dekaden 240, 241 und 242. Obwohl das Diagramm drei Dekaden zeigt, muß jedoch bemerkt werden, daß in Abhängigkeit von der erforderlichen Zählkapazität mehr oder weniger benutzt werden können. Es können also eine Dekade bis neun zählen und anzeigen, zwei Dekaden bis 99, drei Dekaden bis 999 usw. Jede Dekade des Zählers umfaßt vier Stufen, bestehend aus der ersten Zählerröhre 243, einer zweiten Zählerröhre 244, einer dritten Zählerröhre 245, einer vierten Zähleröhre 246 und den jeweils zugeordneten Stromkreisen. Diese Zählerröhren 243 bis 246 einschließlich zusammen mit den zugeordneten Stromkreisen zählen in dem binären Aufzeichnungssystem mit der Zählerröhre 243 die Einer, mit der Zählerröhre 244 die Zweier, mit der Röhre 245 die Vierer und mit der Röhre 246 die Achter. Eine Rückstelleinrichtung ist derart vorgesehen, daß jede Gruppe auf den zehnten Impuls hin, der dieser Gruppe zugeführt wird, auf Null gestellt wird und gleichzeitig einen Signalimpuls an die nächsthöhere Gruppe weitergibt. Damit zählt jede Gruppe selbst in dem binären System. Zusammen ergeben die Gruppen jedoch ein Dezimalsystem.
Die vier Stufen jeder Gruppe sind mit Ausnahme der Rückführungsstromkreise identisch, so daß die Beschreibung einer derselben gleichzeitig für die anderen gilt.
Die dem Zählerrolir 243 zugeordneten Stromkreise sind in vergrößertem Maßstab in Fig. XIV dargestellt.
In diesem Stromkreis ist das Zählerrohr 243 eine Doppeltriode mit einer ersten oder linken Hälfte, die eine Kathode 247, ein Steuergitter 248 und eine Anode 249 umfaßt. Die zweite oder dritte Hälfte der Zählerröhre umfaßt eine Kathode 250, ein Gitter 251 und eine Anode 255. Die Kathoden 247 und 250 sind direkt an eine geerdete Leitung 253 angeschlossen, während die Gitter und Anoden mit einem Paar von Wi derstandsstromkreisen verbunden sind, die im wesentlichen den Stromkreisen ähneln, die der Stoßerzeugerstufe 203 zugeordnet sind. Der erste dieser Stromkreise, der in Fig. XIV links dargestellt ist, enthält einen Anodenwiderstand 254, der mit der B1-Leitung 200 und der zweiten oder rechten Anode 255 verbunden ist; ein Widerstand 255 zwischen Anode und Gitter ist zwischen die Anode 255 und das Gitter 248 eingeschaltet; ein Widerstand 256 zwischen Gitter und gemeinsamer Leitung ist zwischen das Gitter 248 und der gemeinsamen Leitung 257 eingeschaltet, und ein gemeinsamer Widerstand 258 liegt zwischen der gemeinsamen Leitung 257 und der B--Leitung 201. Der zweite Widerstandsstromkreis rechts umfaßt einen Anodenwiderstand 259 (der bei der ersten und vierten Stufe in der Mitte angezapft ist), welcher zwischen die Bt-Leitung 200 und die erste halbe Anode 249 der Zählerröhre 243 eingeschaltet ist, einen Widerstand 260 zwischen der Anode 249 und der linken Hälfte der Triode und dem Gitter 251 der rechten Hälfte und einen Widerstand 261 zwischen Gitter 251 und der gemeinsamen Leitung 257. Die Widerstände 255 und 260 zwischen Anode und Gitter sind durch Kondensatoren 262 und 263 nebengeschaltet. Um den Zustand der Zählerstufe (wenn die Zählung angezeigt werden soll) sichtbar zu machen, ist eine Neonanzeigelampe 264 mit einem Strombegrenzungswiderstand 65 in Reihe zwischen die erste oder linke Anode 249 und die geerdete Leitung 253 eingeschaltet. Geeignete Widerstands-und Kapazitätswerte sind folgende: Tabelle 2 Widerstände 254, 259 40 000 Ohm 255, 258, 260 100 000 Ohm 256, 261 500000ohm 265 500 000 Ohm Kondensatoren 262, 263 300 mmF Die Stromkreise für die erste und zweite Hälfte sind symmetrisch, und die Widerstandswerte und Spannungen liegen so, daß die eine Hälfte oder die andere Hälfte der Zählerröhre den Strom führt. Der Stromkreis ist derart geschaltet, daß er unstabil fest, wenn beide Hälften gleichzeitig versuchen, Strom aufzunehmen und die Spannungen an den verschiedenen Röhrenelementen wechseln auf dem einen Weg oder dem anderen, bis eine Hälfte abgeschnitten ist und die andere Hälfte den vollen Anodenstrom übernimmt. Dies Ergebnis wird erreicht, weil der Anodenstrom einer Hälfte der Röhre das Gitterpotential der anderen Hälfte der Doppeltriode genügend unterhalb des Kathodenpotentials senkt, um den Anodenstrom der genannten anderen Hälfte abzuschneiden. Es sei im Augenblick vorausgesetzt, daß die Anode 249 die stromführende Anode ist. Ihr Gitter 248 sei auf Kathodenpotential und erhalte den Gitterstrom, während die Anode 252 etwa 120 bis 125 Volt plus gegenüber ihrer Kathode 250 hat. Der Kondensator 262 ist infolgedessen auf die gleiche Spannung, d. h. 120 bis 125 Volt, aufgeladen. Da die Anode 249 Anodenstrom erhält, der nur durch den Anodenwiderstand der Röhre und den Anodenwiderstand 259 begrenzt ist, liegt ihre Spannung bei etwa 25 bis 30 Volt positiv gegenüber ihrer Kathode 247. Unter diesen Bedingungen wird das Gitter 251 auf etwa 20 bis 25 Volt minus gegenüber der Kathode gehalten, und der Kondensator 263 wird somit auf etwa 40 Volt aufgeladen.
Die Signale, von denen jedes einen deutlichen negativen Stoß von der Stoßerzeugerstufe 203 ist, werden über die Leitung 239 übertragen und auf einen kleinen Koppelkondensator 266 zu der gemeinsamen Leitung 257 geführt, um diese Leitung augenblicklich negativ aufzuladen. Dieser negative Spannungsimpuls wird durch die Widerstände 256 und 261 zwischen Gitter und gemeinsamer Leitung übertragen und laden beide Gitter 248 und 251 negativ auf, so daß in derjenigen der Hälften der Doppeltriode der Stromfluß abgeschnitten oder reduziert wird, in der Strom geflossen ist. Wenn beide Seiten der Triode nicht leitend sind, ist das Gitter 251 in bezug auf das Gitter 248 positiv wegen des Unterschiedes in den Ladungen der Kondensatoren 262 und 263. Wenn der Stoß oder das Signal der Leitung 239 verschwindet und die gemeinsame Leitung 247 auf ihr normales Potential zurückkehrt, erhält die zweite oder rechte Hälfte der Triode zunächst Strom, so daß die Zählerröhre einen stabilen Zustand mit der zweiten Hälfte der Röhre, welche den Strom führt, und der ersten Hälfte, die nicht leitet, annimmt. Unter diesen Bedingungen ist die Anode 249 ausreichend gegenüber Masse positiv, um einen Strom durch die Neonanzeigelampe 264 durch zulassen und somit anzuzeigen, daß die zweite Hälfte der Triode den Strom führt.
Wenn der Anodenstrom von der zweiten oder rechten Hälfte auf die erste Hälfte der Doppeltriode übertragen wird, ergibt sich ein scharfer negativer Stoß auf dem Gitter der zweiten Hälfte der Röhre, bei welcher sodann der Anodenstrom abgeschnitten wird. Dieser Stromstoß, der durch eine Leitung, wie die Leitung 267, übertragen wird, dient als Anstoßimpuls für die nächste Stufe des Zählers, ebenso wie das negative Signal auf der Leitung 239 dazu diente, die erste Zählerröhre 243 anzustoßen.
Da die Stromkreise für die Zählerröhre 243 symmetrisch sind. macht jeder Impuls einen Wechsel in dem Zustand der Leitung, so daß zwei Impulse notwendig sind, um einen vollständigen Arbeitstakt der Zählerröhre herzustellen.
Beim Beginn jedes Zählvorganges ist es notwendig, daß alle Stufen des Zählers in der besonderen Zählverfassung sind. In dem dargestellten Zähler hat jede Stufe die erste oder linke Hälfte ihrer Doppeltriodenröhre Stromführung, und die zweite ist nicht leitend.
Diese Bedingung wird durch Anwendung eines deutlichten positiven Impulses durch eine Leitung 268 und einen Widerstand 269 erreicht, der mit dem ersten Gitter 248 verbunden ist. Dieser Spannungs stoß verursacht durch positives Aufladen des Gitters 248, daß die erste Hälfte der Triode den Strom führt, gleichgültig, ob sie vorher stromführend war oder nicht.
Der scharfe positiveRückstellimpuls für die Leitung 268 wird durch den Rückstellverstärker 204 erzeugt.
Der Rückstellverstärker 204 umfaßt eine Doppeltriodenröhre mit Kathoden 270 und 271, die mit Erde verbunden sind, und ein zweites Gitter 272, welches über einen Widerstand 273 und einen Kondensator 274 mit einem Stoßerzeugungsstromkreis 275 verbunden ist. Der Stoßerzeugerstromkreis umfaßt einen handbetätigten, normalerweise offenen Druckknopfschalter 276, dessen einer Kontakt mit Masse und dessen anderer Kontakt über ein Paar von Widerständen 271 und 278 mit der B+-Leitung200 verbunden ist. Die Verbindung zwischen den Widerständen 277 und 278 ist über einen Kondensator mit Masse und über den Kondensator 272 mit Widerstand 273 mit dem Gitter 272 der Doppeltriode verbunden. Ein zweiter Rückstellsignalstromkreis von der Leitung 56 in Fig. VI verläuft über einen Kondensator 280, einen Widerstand 281 und einen Kondensator 282 zu dem Widerstand 273, der zu dem Gitter der Röhre führt. Ein Widerstand 283 und ein parallel liegender Sondensator 284 liegen zwischen Masse und der Verbindung des Kondensators 280 mit dem Widerstand 281 und dienen als Filterstromkreis. um falsche Signale aufzuheben. Ferner ist die Verbindung zwischen dem Widerstand 281 und dem Kondensator 282 mit einem Gitter und der Anode 285 und 286 der ersten Hälfte der Rückstellverstärkerröhre 204 verbunden, so daß ein positives Signal in diesem Stromkreis ein von dem Druckknopf 276 erzeugtes negatives Signal nicht aufheben kann. Der Stromkreis für eine Anode 287, die mit dem zweiten Gitter 272 zusammenarbeitet umschließt einen Widerstand 288 und einen Induktor 189, die zwischen der Anode 287 und der B+-Leitung 200 in Reihe liegen. Die Rückstellsignalleitung 268 für die Zählerstufen ist über einen Kondensator 290 mit der Anode 287 verbunden. Ein positiver Rückstell- impuls wird somit der Leitung 268 mitgeteilt, wenn ein negatives Signal in der Leitung 56 erscheint oder wenn der Druckknopf 276 eingedrückt wird. Dieses Signal von kurzer Dauer wirkt auf das Gitter der ersten Hälfte jeder der Zählerstufen aller Dekaden ein und verursacht damit, daß alle Stufen in den ersten Hälften Strom führen und somit eine Nullzählung anzeigen.
In der Betriebsweise dieses Zählers erzeugt jeder Lichtimpuls, der auf die Photozelle 40 fällt, einen elektrischen Impuls, welcher über den Verstärker 202 und die Stoßerzeugerstufe 203 übertragen wird, um der Leitung 239 einen Auslöseimpuls mitzuteilen. Der erste dieser Impulse, der auf die erste Zählerstufe einlsirkt, welche die Röhre 243 umfaßt, schaltet diese Stufe von dem ersten in den zweiten Zustand über, so daß sie dann durch ihre zweite Hälfte Strom bezieht. Gleichzeitig mit der Überführung des Stromes wird ein positiver Spannungsstoß durch eine Leitung 291 (Fig. XI Ii) und einen kleinen Kondensator 292 auf eine Leitung 293 übertragen, welche mit dem zweiten Halbgitter der letzten Zählerstufe 246 und mit der nächsten Dekade 241 verbunden ist. Diese positive Spannung bei dem ersten Signal hat keinen Einfluß auf die übrigen Stromkreise, weil sie in der Größe nicht ausreichend ist, um die letzte Stufe 246 auszulösen. Der Kondensator 292 hat etwa ein Sechstel der Kapazität des Kondensators zwischen Anode und Gitter in jeder Zählerstufe.
Bei dem nächsten negativen Impuls in der Leitung 239 kehrt die erste Zählerstufe 243 in ihren ursprünglichen Zustand zurück und gibt bei der Rückkehr einen scharfen negativen Impuls sowohl an die Leitung 291 und ihre Ausgangsleitung 267 ab. die zu der zweiten Stufe 244 führt. Die zweite Stufe wird daraufhin in den zweiten Zustand übergeführt und erhellt die Neon lampe 264-2, so daß zwei Zählungen angezeigt werden. Der dritte Impuls löst wieder die erste Stufe durch ihre zweite Hälfte zur Stromleitung aus und erleuchtet damit das Anzeigelicht 264-1, wobei die beiden Lampen eine Zählung von drei Einem angeben. Der vierte Impuls bringt die erste Stufe in den abgeschalteten Zustand zurück, und diese Stufe überträgt dann ihrerseits ein Signal auf die zweite Stufe, welches in den abgeschalteten Zustand zurückkehrt. Diese Stufe überträgt ein Signal über die Ausgangsleitung 294 auf die dritte Stufe, welche daraufhin in den zweiten Zustand übergeht und ihre Lampe 264-4 zum Aufleuchten bringt und damit eine Zählung von vier Einheiten anzeigt. wobei die Lichter 264-1 und 264-2 dunkel sind. Der fünfte, sechste und siebente Impuls werden in den ersten beiden Stufen 243 und 244 gezählt, so daß nach dem siebenten Impuls die drei Anzeigelampen 264-1, 264-2 und 264-4 leuchten und die Zählung von sieben Einem anzeigen.
Der achte Impuls führt die erste Stufe in die Stellung zurück, in der nichts angezeigt wird, welche die zweite Stufe in die Nichtanzeigestellung bringt, die ihrerseits die dritte Stufe in die Nichtanzeigestellung überführt und diese dadurch veranlaßt, durch ihre Ausgangsleitung 295 ein Signal auf die vierte Stufe 246 zu übertragen, wodurch diese in die Anzeigestellung übergeführt wird und deren Anzeigelicht 264-8 erleuchtet.
Wenn die letzte Stufe in die Anzeigestellung übergeht, wird ihr zweites Halbgitter, welches mit der Leitung 293 verbunden ist, auf Kathodenpotential gebracht, so daß diese Stufe zurückgestellt werden kann, wenn ein keiner negativer Impuls in der Leitung 293 auftritt. Der neunte Impuls bringt die erste Stufe in ihre Anzeigestellung, bewirkt jedoch keinen weiteren Wechsel in dem Zustand der verschiedenen Stufen. An diesem Punkt sind die erste und vierte Stufe in Anzeigestellung.
Der zehnte Impuls in der Leitung 239 bringt die erste Stufe 243 in ihre Nichtanzeigestellung und überträgt dadurch über die Leitung 291 und den I(ondensator 292 einen scharfen negativen Impuls auf das Gitter 251-8 der letzten Stufe und stellt diese Stufe in die Nichtanzeigestellung zurück. Wenn diese Stufe zurückstellt, wird ein negativer Stoß über eine Leitung 296 und Leitung 294 auf das zweite Halbgitter 251-2 der zweiten Stufe übertragen, um dieses Gitter negativ aufzuladen und damit zu unterbinden, daß diese Stufe auf das Signal von der ersten Stufe anspricht. Dieser scharfe negative Impuls, der von der letzten Stufe über die Leitung 296 ausgeht, ist in seiner Amplitude unzureichend, um die dritte Stufe 245 auszulösen, so daß der einzige Effekt der Signale, die über die Leitung 296 zurückgesandt werden, darin besteht, die zweite Zählerstufe in der Nichtanzeigestellung zu belassen, ohne die dritte Stufe auszulösen, so daß nach dem zehnten Impuls die vier Stufen alle in ihren ursprünglichen Zustand zurückgeführt sind, d. h. alle in dem Nichtanzeigezustand sind.
Das Rückstellen der vierten Stufe 246, ausgelöst durch das Signal über die Leitung 291 und den Kondensator 292 der ersten Stufe, erzeugt ein Stoßsignal, welches über die Leitung 293 auf die zweite Reihe oder Dekade 241 des Zählers übertragen wird, um dort eine einzige Zählung zu registrieren. Diese Zähler reihe 241 arbeitet, um die Zehner anzuzeigen, und stellt sich nach dem Empfang von zehn Impulsen (100 Impulse in der Leitung 239) und überträgt ein Signal auf die dritte Reihe 242, welche ihrerseits die 100 anzeigt. Die eigentliche Zählung wird dadurch alwgelesen, daß man dile Anzeigelampe jeder Dekade daraufhin beobachtet, welche eingeschaltet ist und die entsprechende Zählung wiedergibt.
Das Auslösen jeder Stufe in einem Zählvorgang geht so schnell vonstatten, daß die elektrischen Stromkreise keinerlei Schwierigkeiten haben, den von der Photozelle 40 erzeugten Impulsen zu folgen und diese zu zählen. Die Stromkreise sind also in der Lage, die Zählung unabhängig von der Bewegungsgeschwindigkeit des Rasters 32 anzuzeigen.
Es kann bei bestimmten Anwendungen der Waage wünschenswert sein, den Zeitmotor 43 (dargestellt in Fig. VI) wegzulassen und ihn durch einen elektrischen Stromkreis zu ersetzen. Ein solcher Stromkreis ist schematisch in Fig. XV dargestellt.
Wie in dieser Figur erkennbar, umfaßt der Stromkreis eine erste Röhre 300 von ausreichender Kapazität, um den Strom durchzulassen, der von einer Drehspule benötigt wird, welche zum Klinken oder Fangen des Hebels benutzt wird. Eine solche Spule kann eine Spule 301 umfassen, die zwischen einer B+-Leitung 302 und einer Anode 303 der Röhre 300 in Reihe liegt. Die Kathode der Röhre 300 ist direkt mit Masse verbunden, während das Schirmgitter 304 mit der B'+ -Leitung Verbindung hat. Ein 5 teuergitter 305 der Röhre 300 ist mit einer B--Leitung 306 über einen Widerstand 307 verbunden und hat über einen weiteren Widerstand 308 mit einer Anode 309 einer Doppeltriode 310 Verbindung. Die Anode 309 der ersten Hälfte der Triode 310 ist über einen Anodenwiderstand 311 mit der B.+ -Leitung 302 verbunden. Ein Gitter 312 der Doppelelektrode 310, die mit der Anode 309 zusammenarbeitet, ist über einen Kondensator 313 mit der Anode 303 der Röhre 300 verbunden und ferner über einen Widerstand 314 mit dem Schieber 315 eines Spannungsteilers 316 in Verbindung, welcher zwischen der B+-Leitung302 und Masse liegt. Die zweite Hälfte der Doppeltriode ist mit ihrem Gitter 317 mit dem Gitter 312 der ersten Hälfte verbunden, und ihre Anode 318 ist über einen Widerstand 319 und einen Induktor 320 mit der B+-Leitung 302 in Verbindung. Vorzugsweise liegt zu der Drehspule 301 ein Widerstand 321 parallel.
Zweckmäßig, aber nicht unbedingt erforderlich, wird der Widerstand308, der die Anode 309 der Doppeltriode 310 mit dem Gitter 305 der Röhre 300 verbindet, durch einen Kondensator 322 nebengeschaltet.
Der Druckknopf 323, der zum Auslösen einer Wägung benutzt wird, hat einen mit Masse verbundenen Kontakt, während sein anderer Kontakt über die parallele Kombination eines Widerstandes 324 und eines Kondensators 325 mit der Anode 303 der ersten Röhre 300 Verbindung hat. In diesem Stromkreis erhält die Anode 309 der Doppeltriode 310 normalerweise Anodenstrom, weil das Gitter über den Widerstand 314 mit einem positiven Potential Verbindung hat, welches durch den Spannungsteiler 316 geschaffen wird. Dieser durch den Widerstand 311 fließende Anodenstrom verringert die Spannung an dem Gitter 305 ausreichend unter das Kathodenpotential, so daß kein Strom durch die Drehspule 301 und die Anode 303 fließt. Während dieser Zeit fließt Anodenstrom zu der Platte 318 über den Widerstand 319 und den Induktor 320, so daß beim Abschalten dieses Stromes ein scharfer positiver Spannungsstoß an der Anode 318 auftritt. Die Anode 318 ist über einen Koppelkondensator 326 mit der Zählerrückstellleitung 268 verbunden, welche beim positiven Aufladen den Zähler auf Null zurückstellt.
Wenn eine Wägung durchgeführt werden soll, wird der Druckknopf 323 geschlossen, so daß die Anode 303 der Röhre300, die dasselbe Potential wie die B+-Leitung302 hat, über den Kondensator 325 an Masse gelegt wird. Hierdurch wird über den Kondensator 313 in dem Gitter 312 der Triode 310 eine negative Spannung an ihrer Anode 318 erhalten. Dieses Spannungssystem wird über die Leitung 268 übertragen, um den Zähler zurückzustellen. Alle diese Vorgänge spielen sich ab, bevor der Hebel Zeit hat, sich zu bewegen, und der Zähler ist somit in der Lage, die Anzahl der Impulse aufzuzeichnen, wenn der Hebel entsprechend der Last auf dem Lastaufnehmer durch seinen Bewegungsbereich hindurchgeht. Wenn die Ladung des Kondensators 313, der auf einer Spannung gleich der Spannung der B+-Leitung aufgeladen worden ist, über den Widerstand 314 abfließt, hebt er das Potential des Gitters 312, so daß wieder Strom durch den Anodenwiderstand 311 und die Anode 309 fließen kann, damit das Gitter 305 der Röhre 300 negativ aufgeladen wird und der Strom durch die Spule 301 abgeschaltet wird. Die Spule gibt sodann die Arretierung des Hebels frei. Die Zeiteinstellung, dile so vorgenommen sein muß, daß die Spule gerade frei wird, wenn der Hebel seine Schwingung vervollständigt hat, wird durch die Zeitkonstante des Kondensators 313 und des Widerstandes 314 in Kombination mit der Stellung des Schiebers 315 an dem Spannungsteiler 316 gesteuert. Je weiter der Schieber nach dem BS-Endc des Spannungsteilers 316 geschoben wird, um so kürzer ist das Intervall, währenddem die Spule 301 erregt wird. Ein Spielraum der Zeitintervalle von 2 :1 kann leicht durch die Bewegung des Schiebers längs des Spanungsteilers 316 erreicht werden.
Diese elektronischen Zeit- und Zählstromlçreise oder andere Schaltungen, die die gleichen Funktionen bewirken. wenn sie in Zusammenarbeit mit Schnelifederwaagen benutzt werden, gewãhrleisten im Sinne der Erfindung eine schnelle Anzeige der Last, ohne eine Einbuße an Genauigkeit. Sie erlauben die Durchführung zuverlässiger Wiegevorgänge in einem Bruchteil der Zeit, die durch andere bisher bekannte Wägesysteme von vergleichsweiser Genauigkeit efforderlich waren.
Sowohl in den mechanischen als in den elektrischen Teilen der verbesserten Waage nach der Erfindung können verschiedene Abwandlungen getroffen werden, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Waage, bei der das Gewicht des zu wiegenden Gutes aus der Ablenkung eines außerhalb seiner GleichgewiEèhtslage durch eine auslösbare Falle festgehaltenen und nach deren Auslösung zu einer einzigen Schwingbewegung freigegebenen, unter dem Lastgewicht ungedämpft ausschwingenden Systems unter Mitwirkung einer lichtelektrisehen Einrichtung ermittelt wird, gekennzeichnet durch die Kombination eines unter der Wirkung einer Lastausgleichsfeder stehenden schwenkbaren, mit dem Lastaufnehmer verbundenen Hebels mit lichtelektrischen Mitteln zur Erzeugung einer dem größten Hebelausschlag proportionalen Anzahl elektrischer, je einem bestimmten Hebelausschlag entsprechender Impulse und mit einem elektronischen Zähler.
2. Waage nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastausgleichsfeder derart bemessen ist, daß sie die maximal zu wiegende Last ausgleicht, wenn der Hebel die Mittelstellung seines Bewegungsbereiches einnimmt.
3. Waage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der schwingende Hebel mit einem streifenartigen, bogenförmig verlaufenden Raster verbunden ist, dessen Bewegungsbahn zwischen der Lichtquelle und der Photozelle einer photoelektrischen Einrichtung verläuft.
4. Waage nach den Ansprüchen l bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß der Raster perforiert oder mit quer zu seiner Bewegungsrichtung verlaufenden Schlitzen oder anderen Ausnehmungen versehen ist, die bei Bewegung des Hebels und damit des Rasters den Lichtweg zwischen Lichtquelle und Photozelle wechselweise freigeben und abdecken, derart, daß in Abhängigkeit von der Schwingamplitude eine dieser proportionale Anzahl von Impulsen entsteht.
5. Waage nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gkennzeichnet, daß eine zum Zurückziehen und Freigeben der Falle dienende Zeiteinrichtung und der Zähler nach Durchführung einer Wägung durch elektromotorisch betätigte Schaltmittel zurückstellbar sind. ~~~~~~~~~ In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 595 048, 675 842, 749 517; schweizerische Patentschrift Nr. 268 895; französische Patentschrift Nr. 1 003 062; USA.-Patentschriften Nr. 2 013 937, 2 417 642; Zeitschrift »Das Elektron«, 5. Jahrgang, Heft 10 vom Oktober 1951, S. 323 bis 325.