DE3416764C2 - Präzisionswaage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Präzisionswaage der im Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.

Ein typisches bekanntes Wiegesystem enthält ein Auflager z. B. in Form einer Waagschale zur Aufnahme des zu messenden Gewichts. Die Waagschale ist über einen Kraftwandler mit einer Basis oder einem Rahmen z. B. über ein Gestänge ge­ koppelt, was eine relativ genaue Gewichtserfassung ermög­ licht. Als Kraftsensoren werden Zugmesser oder Tauchspulen in einem festen Magnetfeld in einer Rückkopplungsanordnung verwendet. Diese bekannten Wiegesysteme haben jedoch gewisse Nachteile, zu denen eine hohe Empfindlichkeit gegenüber einer außermittigen Auflage des zu messenden Gegenstands in der Waagschale gehören. Eine derartige außermittige Bela­ stung kann die Ursache für Fehler auf Grund von Reibungsver­ lusten im System sein. Um solchen Fehlern entgegenzuwirken, wird bei einer in der US-4 062 416 offenbarten Präzisions­ waage eine Gestängeanordnung zur Kraftübertragung verwendet, welche die Bewegung der Waagschale längs einer einzigen Ab­ tastachse beschränkt. Dieses System ist jedoch in seinem Be­ wegungsbereich und folglich im Bereich der zulässigen Ge­ wichte beschränkt. Ein weiterer Nachteil ist die Temperatur­ abhängigkeit, was auf Wärmeeffekte am Abtastwandler und der zugeordneten Schaltung zurückzuführen sein kann.

Aus der US-4 170 270 ist eine Vorrichtung bekannt, mit der eine Überlastung einer Wägezelle verhindert werden soll. Zu diesem Zweck ist ein Sicherheitsmechanismus vorgesehen, der auf das Tragelement der Wägezelle einwirkt, sobald ein Über­ lastzustand auftritt. Die einachsigen Absenkbewegungen eines Tragzapfens werden von einer Dämpfungseinrichtung abgefan­ gen, die einen federbelasteten Kolben in einem Zylinder um­ faßt und zwischen dem Tragzapfen und einem Gehäuseteil an­ geordnet ist.

In dem DE-GM 7 935 203 ist eine oberschalige Waage offen­ bart, deren Auflager für die zu messenden Gegenstände aus einer Oberschale und einer die Last zentral in das Wäge­ system einleitenden Unterschale besteht. Zwischen Ober- und Unterschale sind mehrseitig horizontal wirkende Federelemen­ te angeordnet, die bei horizontaler Stoßeinwirkung als rück­ stellende Dämpfungselemente wirken und als relativ flache mehrarmige spiralförmige Kunststoffkörper ausgebildet sind. Eine effektive Dämpfung von in der Geräteachse wirkenden Schwingungen und Vibrationen ist mit diesen Dämpfungselemen­ ten nur begrenzt möglich.

Aus der WO 82/04 124 ist eine gattungsgemäße Präzisionswaage bekannt, die auch in den Fig. 1 bis 6 der beiliegenden Zeichnung dargestellt ist. Diese Präzisionswaage enthält ein als Waagschale ausgebildetes Auflager für die zu messenden Gegenstände, das am oberen Ende einer nur in einer Achse verschiebbaren Tragsäule befestigt ist. Diese Tragsäule ist über ein seitliches Parallelogrammgestänge mit einem Stütz­ körper und über eine Dämpfungseinrichtung mit der Gehäuse­ basis verbunden. Dem Kraftwandler ist ein Positionssensor zugeordnet, dessen Ausgangssignale in einem Prozessor ver­ arbeitet und als Meßwerte angezeigt werden. Die Dämpfungs­ einrichtung enthält eine am Kraftwandler befestigte Platte und eine an der Gehäusebasis befestigte Platte, an deren gegenüberliegenden Flächen komplementäre Ringe und Ringnuten ausgebildet sind. Bei einer gewichtsbedingten Absenkbewegung des Kraftwandlers greifen die Ringe der zugehörigen Platte in Passung in die Ringnuten der unteren Platte ein und umge­ kehrt, wodurch das eingeschlossene bzw. verdrängte Luftvolu­ men einen Dämpfungseffekt bewirkt. Die Ringrippen und Ring­ nuten müssen mit großer Präzision hergestellt werden, was einen entsprechend hohen Herstellungsaufwand bedingt. Durch die zum Kraftwandler parallele Anordnung der Dämpfungsein­ richtung können sich ferner reibungsbedingte Meßfehler erge­ ben.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Präzi­ sionswaage derart weiterzubilden, daß bei gleichem oder verringertem Herstellungsaufwand genauere Meßergebnisse erzielt werden.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Dämpfungseinrich­ tung in Reihe zwischen dem Auflager und dem Stützkörper werden alle bei einem Wiegevorgang auftretenden Bewegungen und Schwingungen des Auflagers wirksam gedämpft zu dem Stützkörper und seinem zugehörigen Kraftwandler übertragen. Es ergeben sich praktisch keine Reibungseffekte, welche die Genauigkeit der Messung beeinträchtigen könnten.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfin­ dung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Im folgenden werden eine bekannte Präzisionswaage (gemäß WO 82/04 124) und Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine bekannte Präzisions­ waage einer "parallelen" Dämpfung;

Fig. 2 die Präzisionswaage nach Fig. 1 in Draufsicht;

Fig. 3 die Präzisionswaage nach Fig. 1, 2 im Vertikalschnitt;

Fig. 4 ein Schaltbild des Positionssensors der Präzisionswaage nach Fig. 1;

Fig. 5 eine Ausführung des Induktors des Posi­ tionssensors von Fig. 4;

Fig. 6 im Blockdiagramm einen Prozessor für eine Präzisionswaage nach Fig. 1;

Fig. 7 schematisch eine Präzisionswaage gemäß der Erfindung mit einer seriellen Dämpfung;

Fig. 8 schematisch eine andere Ausführung der Erfindung;

Fig. 9 einen Teil der Präzisionswaage nach Fig. 7 im Vertikalschnitt;

Fig. 10 eine alternative Ausführung der Dämpfungseinrichtung von Fig. 7;

Fig. 11 schematisch eine bevorzugte Ausfüh­ rung der Erfindung mit einer seriellen Dämpfung;

Fig. 12 schematisch eine analoge Ausführung der Dämpfungseinrichtung nach Fig. 11.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Präzisionswaage 210 enthält eine in der US-PS 4 382 479 beschriebene Dämpfungs­ einrichtung und umfaßt ein als Waagschale 212 ausgebildetes Auf­ lager für die zu wiegenden Gegenstände, das auf einer in einer Bezugsachse 216 verschiebbaren Tragsäule 214 befestigt ist. Die Waagschale kann durch andere Krafteingangselemente ersetzt werden. Die Tragsäule 214 ist über eine mechanische Dämpfungseinrichtung 218 mit einer Basis oder einem Gehäuse 220 gekoppelt und mit einem formsteifen Stützkörper (Armatur) 226 über ein Parallelogrammgestänge 160 verbunden. Dieser Stützkörper 226 ist über ein weiteres Parallelogrammgestänge 110 mit der Basis bzw. dem Gehäuse 220 verbunden. Ein zwischen dem Stützkörper 226 und dem Gehäuse 220 angeordneter Kraftwand­ ler 10 ist über eine Leitung 10a mit einem Positionssensor 244 gekoppelt, dessen für die gewichtsbedingten Bewegungen des Kraftwandlers 10 repräsentativen Ausgangssignale über eine Leitung 244a einem Prozessor 250 zugeführt werden. Die Ausgangssignale dieses Prozessors 250 in einer Leitung 250a repräsentieren das Gewicht des Gegenstands in der Waagschale 212.

Zur Dämpfung der Bewegung der Tragsäule 214 in der Bezugs­ achse 216 können beliebig viele Dämpfungseinrichtungen Ver­ wendung finden. Bei der bekannten Ausführung nach Fig. 1 ist die Dämpfungseinrichtung 218 zwischen der Tragsäule 214 und der Basis 220 parallel zum Kraftwandler 10 geschaltet und enthält zwei kreisförmige Platten 218a und 218b, vgl. Fig. 2 und 3, deren gegenüberliegende Teile je einen Satz von kon­ zentrischen Ringrippen aufweisen. Bei einer Relativbewegung der Platten 218a, 218b in der Bezugsachse 216 greifen die Ringrippen der Platte 218a in die Ringnuten zwischen den Ringrippen der Platte 218b, so daß die zwischen den Rippen verdrängte Luft durch eine Reibungswirkung die Relativbewe­ gung der Platten 218a, 218b hemmt. Die maximale Abwärtsver­ schiebung der Waagschale 212 ist auf die Tiefe der Rippen der Platten 218a und 218b beschränkt.

Bei der in Fig. 7 dargestellten Ausführung der Erfindung ist die Dämpfungseinrichtung 218 zwischen der Tragsäule 214 und dem Stützkörper 226 angeordnet, so daß Reibungsverluste bei der Dämpfung keine Fehler des gemessenen Gewichts liefern. Bei dieser Anordnung der Dämpfungseinrichtung 218 ist die Platte 218b nicht am Gehäuse 220 gemäß Fig. 2 und 3, sondern am Boden des Stützkörpers 226 am V-förmigen Element 138 (Fig. 2 und 3) des Parallelogrammgestänges 110 befestigt.

Bei der bevorzugten Ausführung einer erfindungsgemäßen Dämpfungseinrichtung nach Fig. 11, deren mechanische analoge Schaltung schematisch Fig. 12 zeigt, wird die Funktion des Parallelogrammgestänges 160 und der Dämpfungseinrichtung 218 durch ein Parallelogrammgestänge 150 ersetzt, das zwei parallele, starre Vertikalstreben 152 und 154 und zwei parallele, elastische Federstäbe 156, 158 aufweist. Bei einer senkrechten Bewegung einer Vertikalstrebe 152 oder 154 durch das Gewicht des zu wiegenden Gegenstands werden die Federstäbe 156, 158 S-förmig gebogen. Dieses Parallelogramm­ gestänge bewirkt eine zwangsgeführte Bewegung der Vertikal­ strebe 152 in Richtung der senkrechten Bezugsachse 216. Die Elemente 152, 154, 156 und 158 sind senkrecht zur Ebene von Fig. 11 ausreichend breit, um in andere Richtungen wirkenden Momenten zu widerstehen. Eine äquivalente Funktion des Parallelogrammgestänges 150 kann auch durch Befestigen der Federstäbe 156, 158 direkt an der Tragsäule 214 und am Stützkörper 226 erzielt werden.

Das Parallelogrammgestänge 150 enthält zwei Arme 161, 162, die jeweils an einer Vertikalstrebe 152, 154 befestigt sind.

Die Arme 161, 162 können starr sein, sind aber vorzugsweise bei Biegebeanspruchung biegsam und bei Zug-Druckbeanspru­ chung in ihren Längsachsen ziemlich starr. Sie erstrecken sich im Abstand parallel zueinander vorzugsweise längs einer Diagonalen des Parallelogrammgestänges. Die freien Enden 161a, 162a der Arme 161, 162 überdecken einander. Ein Dämpfungselement 218′ aus energieabsorbierendem elastischen Material ist zwischen den freien Endteilen 161a, 162a der beiden Arme 161 und 162 befestigt. Das Dämpfungselement 218′ schwächt Schwingungen, die beim Auflegen des Gegenstands auf die Waagschale 212 oder durch äußere Ursachen erzeugt wer­ den. Die Biegungen des Parallelogrammgestänges erzeugen hauptsächlich Scherbeanspruchungen im Dämpfungselement 218′, obwohl auch Zug- oder Druckbelastungen auftreten. Wenn die Arme völlig starr und an ihren Verankerungspunkten angelenkt sind, treten nur Scherbeanspruchungen des Dämpfungselements 218′ auf. Die Arme 161, 162 und das Dämpfungselement 218′ verleihen dem Parallelogrammgestänge 150 eine gewisse Nach­ giebigkeit, wobei die Arme zum Beispiel mit den Vertikal­ streben an einer Stelle verbunden sein können, die von den an die Federstäbe 156, 158 angrenzenden Ecken entfernt sind, oder sie können auch mit den Federstäben selbst verbunden sein.

Fig. 12 zeigt ein mechanisches Gegenstück zum gedämpften Parallelogrammgestänge von Fig. 11. Die Anordnung ist im wesentlichen ein gedämpftes Feder-Masse-System mit dem Dämpfungselement 218′, das in Reihe mit einer Feder S₁ und einer Masse angeordnet ist und eine Dämpfung mit einem Frei­ heitsgrad bewirkt. Dieses System enthält ein Federelement S₂, das mit dem Dämpfer parallelgeschaltet ist. Die Feder S₁ ist wichtig zum Dämpfen von hochfrequenten Schwingungen, da das Dämpfungselement bei Hochfrequenzen so anspricht, als ob eine starre Verbindung vorhanden wäre. Ein einfaches gedämpftes Feder-Masse-System schwächt für gewöhnlich diese hohen Frequenzen nicht wirksam ab, da diese von der Reso­ nanzfrequenz des Systems meist weit entfernt sind.

Ein weiterer Vorteil der gedämpften Parallelogrammstruktur 150 besteht darin, daß ihre Bauteile aus üblichen Materia­ lien auf einfache Weise hergestellt werden können. Zum Bei­ spiel können die Elemente 156, 158, 161 und 162 aus Feder­ stahl bestehen. Dies vermeidet die Verwendung des verhält­ nismäßig komplexen Parallelogrammgestänges 160 und der Dämpfungsein­ richtung 218.

Bei einer relativ einfachen und preiswerten Dämpfungsein­ richtung nach Fig. 10 ist auf der Tragsäule 214 eine kreis­ förmige Platte 214a befestigt. Ein ringförmiges elastisches Rohr 213 ist zwischen der Waagschale 212 und der Platte 214a angeordnet. Bei dieser Ausführung und auch bei denjenigen nach Fig. 7 bis 9 befindet sich eine Wand 220a des Gehäuses 220 in geringem Abstand unter der Waagschale 212. Bei der Ausführung von Fig. 9 hat die Gehäusewand 220a einen erha­ benen Teil, der als Anschlag für die Platte 214a dient und die maximale Absenkung der Waagschale 212 begrenzt. Bei an­ fänglich großen Gewichtskräften begrenzt der Anschlag die maximale Amplitude der Schwingungen und unterstützt hier­ durch die Dämpfungseinrichtung. Die Gehäusewand 220a hat auch seitliches Spiel zur Tragsäule 214, so daß keine Reibungsverluste auftreten.

Bei der Ausführung nach Fig. 10 ist in der Platte 214a innerhalb des Ringrohrs 213 eine Öffnung 215 vorgesehen, die beim Auflegen eines Gegenstands auf die Waagschale 212 das Ein- und Ausströmen von Luft ermöglicht, die im Raum zwi­ schen der Waagschale 212, der Platte 214a und dem Ringrohr 213 eingeschlossen ist. Die Größe der Dämpfung wird durch die je Zeiteinheit verdrängte Luftmenge und daher durch die Größe der Öffnung bestimmt. Mehrere elastische Stützelemente 217 tragen die Waagschale 212 mit Federwirkung und begrenzen bei maximaler Zusammendrückung in Verbindung mit der Gehäu­ sewand 220a die Abwärtsverschiebung der Waagschale 212.

Bei der alternativen Ausführung dieser Luftfederbauart mit Dämpfer in Reihenschaltung nach Fig. 9 weist die kreisförmi­ ge Waagschale 212 eine nach unten abstehende Schürze 212a auf. Auf der Tragsäule 214 ist eine kreisförmige Platte 214a befestigt, deren Rand mit der Schürze 212a einen Spalt zum Ausströmen der zwischen der Platte, der Waagschale und der Schürze eingeschlossenen Luft bildet. Dieser Ringspalt wirkt in gleicher Weise wie die Öffnung 215 bei der Ausführung nach Fig. 10. In ähnlicher Weise dient eine Anzahl von elastischen Stützelementen 217 zwischen der Waagschale und der Platte 214a als federartige Waagschalenstützen und als Anschlagelemente.

Bei den Präzisionswaagen nach Fig. 1 und 7 wird ein in den Fig. 2 und 3 im einzelnen dargestelltes Parallelogrammge­ stänge 160 verwendet, das eine Bewegung der Tragsäule 214 nur in der Bezugsachse 216 zuläßt. Das Parallelogrammgestän­ ge 160 umfaßt zwei Paare von V-förmigen elastischen Biege­ elementen 168 und 170 bzw. 172 und 174, wobei jedes Biege­ element 168, 170, 172 und 174 einen Scheitelteil und zwei Schenkel aufweist.

Die Scheitelteile der oberen Biegeelemente 168 und 172 der beiden Paare sind mit dem Stützkörper 226 im Punkt M1 bzw. M2 gekoppelt, wobei die Punkte M1 und M2 in Richtung der Bezugsachse 216 durch einen Abstand getrennt sind. Die Scheitelteile der unteren Biegeelemente 170 und 172 der bei­ den Paare sind an der Tragsäule 214 in den Punkten N1 und N2 befestigt.

Der Abstand zwischen den Punkten M1 und M2 (M1M2) ist im we­ sentlichen gleich dem Abstand zwischen den Punkten T und U (TU) und der Abstand zwischen den Punkten N1 und N2 (N1N2) ist im wesentlichen gleich dem Abstand zwischen den Punkten V und W (VW), wobei sich alle diese Abstände M1M2, TU, N1N2 und VW auf Abstände in Richtung der Bezugsachse 216 bezie­ hen. Die Abstände QS, PR, VW und TU sind alle gleich dem Abstand L.

Außerdem hat der Punkt S an der Oberfläche der Biegeelemente 172 und 174 gleiche Abstände von den Punkten W und U (d h. SW = SU), der Punkt R hat den gleichen Abstand auf der Ober­ fläche der Biegeelemente 172 und 174 von den Punkten W und U (d. h. RW = RU), der Punkt Q hat den gleichen Abstand auf der Oberfläche der Biegeelemente 168 und 170 von den Punkten T und V (d. h. VQ = TQ), und der Punkt P hat den gleichen Ab­ stand auf der Oberfläche der Biegeelemente 168 und 170 von den Punkten T und V (d. h. VP = TP).

Wie aus Fig. 7 ersichtlich, ist der Stützkörper 226 mit dem Gehäuse 220 über das Parallelogrammgestänge 110 verbunden, das seine Bewegungen nur in einer Bezugsachse zuläßt, welche parallel zur Bezugsachse 216 verläuft und eine feste Orien­ tierung gegenüber dem Gehäuse 220 besitzt. Dieses Parallelogestänge 110 umfaßt zwei Biegeelemente 124 und 126, die je eine Biege­ stelle 125 bzw. 127 an einem Ende haben und mit den Enden 124a und 126a am Gehäuse 220 befestigt sind (vgl. Fig. 2, 3). Das andere Ende jedes der Biegeelemente 124 und 126 ist mittels einer einstellbaren Kopplungsanordnung mit dem Ge­ häuseelement 220 verbunden. Die Kopplungsanordnung für das Biegeelement 124 umfaßt eine Stellschraube 130 mit einer Feder 134 sowie eine Gewindebohrung in einem Verlängerungs­ teil 132 des Gehäuseelements 220. Die Kopplungsanordnung für das Biegeelement 126 enthält eine Stellschraube 131 mit einer Feder 135 und eine Gewindebohrung im Verlängerungsteil 132.

Das Parallelogrammgestänge 110 umfaßt ferner zwei V-förmige Biegeelemente 136 und 138, von denen jedes ein Scheitelende mit einer Bie­ gestelle und zwei Schenkel mit jeweils einer Biegestelle um­ faßt. Die Scheitelbereiche der Biegeelemente 136 und 138 sind über Verlängerungsträgerteile mit den Enden des Stütz­ körpers 226 in den Punkten B bzw. C befestigt (vgl. Fig. 2, 3). Die beiden Schenkel des Biegeelements 136 sind in den Kopp­ lungspunkten A bzw. D über Verlängerungsträgerteile jenseits der Biegestellen am fernen Ende und über zugeordnete Ab­ standselemente 142 mit den Biegestäben 124 und 126 zwischen den Biegestellen und den freien Enden dieser Biegestäbe ver­ bunden. Die Punkte A und D liegen in einer Achse, die recht­ winklig zur Bezugsachse 216 verläuft.

Die beiden Schenkel des V-förmigen Elements 138 sind über Verlängerungen jenseits der Biegestellen mit dem Gehäuse 220 verbunden.

Bei der beschriebenen Konstruktion des Parallelogrammgestän­ ges 110 gestatten die beiden Stellschrauben 130 und 131 ein genaues Ausrichten bzw. eine Feinabstimmung des Gestänges zur Optimierung der Bewegung des Stützkörpers 226. Das Ge­ stänge ist besonders widerstandsfähig gegen Momente, die durch außermittige Belastung in irgendeiner Richtung durch einen zu wiegenden Gegenstand in der Waagschale 212 ent­ stehen.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Biegeelemente 124, 126, 134 und 136 relativ starre Träger mit Biegestellen an bestimmten Orten. Bei anderen Ausführungsbeispielen kön­ nen diese Elemente durch Elemente mit einer verteilten Bie­ gestelle, zum Beispiel, Federstahl, ersetzt werden.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Kraftwandler 10 ein kapazitiver Sensor, der zwei längliche Elemente 12 und 14 aufweist, deren obere und untere Trag­ teile 12a, 14b und 12b, 14a miteinander verbunden sind. An zwei mittleren ebenen Bereichen der Elemente 12 und 14 sind jeweils eine elektrische Leiter 34 bzw. 36 angeordnet. Die Elemente 12 und 14 bestehen vorzugsweise aus Quarz und sind durch Schmelzen miteinander verbunden, um eine monolithische Struktur zu bilden. Es können auch andere Materialien, z. B. Titansilikat, Keramiken oder andere dieelektrische Materialien verwendet werden. Der an der Gehäusewand 220a befestigte Kraftwandler 10 ist über ein starres Ein­ gangskraftelement 52 aus vorzugsweise Quarz und Kopplungs­ armen 227, 229 mit dem Stützkörper 226 fest verbunden.

Bei einem Gewichts-Meßvorgang wird eine zu messende Kraft parallel zur Bezugsachse 216 über die Waagschale 212, die Tragsäule 214, das Parallelogrammgestänge 160, den Stützkörper 226, die starren Kopplungsarme 227, 229 und das Eingangskraftelement 52 auf den in Fig. 3 rechten Teil des Elements 14 übertra­ gen. Diese Kraft erzeugt in dem in Fig. 3 linken Teil des Elements 12 an der Gehäusewand 220a eine gleichgroße Reak­ tionskraft. Dieses Kräftepaar verformt die Bauteile der Trägerelemente 12 und 14 derart, daß die Leiter 34 und 36 um eine proportionale Strecke auseinanderbewegt werden. Die Ka­ pazität des von den Leitern 34 und 36 gebildeten Kondensa­ tors liefert ein Maß für die auf das Eingangskraftelement 52 aus­ geübte Kraft. Da der Kraftwandler 10 gegenüber Momenten und Kräften in anderen Richtungen als längs einer zur Bezugs­ achse 216 parallelen Achse sehr widerstandsfähig ist, muß die ausgeübte Kraft vorher nicht genau parallel zur Bezugs­ achse 216 sein.

Kraftwandler 10 aus Quarz haben eine sehr geringe Hysterese und ein sehr geringes Kriechen unter einer Belastung mit einem Präzisions-Index in der Größenordnung von 10^-5 bis 10^-6. Ferner ergeben sich nur geringe Kapazitätsschwankungen bei Temperaturänderungen.

Der Positionssensor 244 nach Fig. 4 ist über Leitungen 10a mit dem Kraftwandler 10 verbunden. Die Kapazität, die mit diesen Anschlüssen verbunden ist, tritt in Wechselwirkung mit dem Kreis des Positionssensors 244 und bildet einen Os­ zillator, dessen Ausgangssignale in der Leitung 244a eine Frequenz haben, die der Kapazität zwischen den Leitungen 10a und der Induktivität einer Drosselspule 90 und damit auch der auf die Waagschale 212 ausgeübten Kraft proportional ist.

Die in Fig. 5 dargestellte Drosselspule 90 des Positions­ sensors 244 nach Fig. 4 besteht aus einem starren, zylin­ drischen dielektrischen Trägerelement 91 aus Quarz mit einem Durchmesser von 15,88 mm. Eine Wicklung aus vierzig Windun­ gen erstreckt sich zwischen zwei Anschlüssen 92 und 93 auf der Stange 91, wobei die einzelnen Windungen einen gleich­ mäßigen Abstand von jeweils 0,3 mm haben.

Die Wicklung besteht aus einem Verbunddraht 94 mit einem Durchmesser von 0,18 mm, der einen gehärteten Stahlkern und einen Kupfermantel besitzt.

Bei dieser Ausbildung bilden der Kraftwandler 10 und der Positionssensor 244 einen Oszillator, der durch eine hohe Temperaturstabilität gekennzeichnet ist und an der Leitung 244a ein Ausgangssignal liefert, das seine Frequenz in Ab­ hängigkeit von der Kraft ändert, die auf den Kraftwandler 10 ausgeübt wird.

Der in Fig. 6 in Form eines Blockdiagramms dargestellte Prozessor 250 umfaßt den Oszillator, dessen Ausgangssignale in der Leitung 244a repräsen­ tativ für die erfaßte Kraft sind und einem Zähler 260 zuge­ führt werden.

Ein Temperatursensor 264 liefert oszillierende Signale, deren Frequenz der Temperatur der Präzisionswaage 210 pro­ portional sind, über eine Leitung 264a zu einem Zähler 266, dessen digitale Zählersignale (F_T) repräsentativ für die Frequenz der Signale in der Leitung 264a sind. Die Leitungen 260a und 266a sind an einen Mikroprozessor 270 angeschlos­ sen.

Der Mikroprozessor 270 umfaßt einen zugehörigen Schreib/ Lese-Speicher (RAM) 272 und einen Lesespeicher (ROM) 274 sowie ein Eingabe/Ausgabe-Tastenfeld 276. Der Mikroprozessor 270 liefert Ausgangssignale über eine Leitung 250a, die eine Anzeige ansteuern. Ein Zeitgebernetzwerk 280 liefert die Zeitsteuersignale für die Blöcke im Prozessor 250. Der Mikroprozessor 270 und der zugehörige Speicher können auch das Ausgangssignal verarbeiten unter Verwendung bekannter digitaler Signalverarbeitungstechniken, um die Hochfrequenz­ komponenten des Signals zu schwächen.

Die vorliegende Ausführung kann auch zum Eichen verwendet werden, zur Erzeugung und Speicherung von Daten im Schreib/Lese-Speicher 272, die für die Kraftfunktion repräsentativ sind. Zur Durchführung dieses Eichverfahrens wird eine Folge von vier bekannten Gewichten bei jeweils drei Temperaturen auf die Waagschale 212 gelegt. Bei anderen Ausführungsformen können unterschiedliche Gewichtszahlen und Temperaturen verwendet werden.

Im Eichbetrieb bestimmt der Prozessor 250 eine "Eichober­ fläche" für die Präzisionswaage 210, wobei ein Gewichtswert (W) eine Funktion der Frequenz (F) des Oszillators des Positionssensors 244 für aufgelegte Gewichte und die Temperatur (T) der Präzisions­ waage 210 ist. Dieser funktionsmäßige Zusammenhang W (F, T), der die Eichoberfläche für die Präzisionswaage 210 beschreibt, wird als Eichfunktion bezeichnet. Eine Folge von Bezugsgewichten wird bei jeweils mehreren Temperaturen auf die Waagschale 212 gelegt. Das Gewicht wird als Kraft auf den Kraftwandler 10 übertragen, wobei die Parallelogrammgestänge 160 und 110 der Ausführun­ gen nach Fig. 1 und 7 und die Parallelogramm-Konstruktion der Ausführung nach Fig. 11 die Wirkung der auf die Bezugsachse 216 wirkenden Momente bei außermittiger Belastung der Waag­ schale auf ein Minimum reduzieren. Die auf den Kraftwandler 10 ausgeübten Kräfte bewirken Relativbewegungen der leit­ fähigen Oberflächen dieses Wandlers, die zu Kapazitätsände­ rungen führen. Diese Kapazitätsänderungen bewirken entspre­ chende Änderungen der Ausgangsfrequenz des Oszillators auf der Leitung 244a. Der Prozessor benutzt dann diese Werte in der vorstehend beschriebenen Weise, um W (F, T) vollständig zu definieren, und speichert dann die für diese Funktion reprä­ sentativen Daten im RAM 272.

Im Wiegebetrieb verwendet der Prozessor 250 in Abhängigkeit vom Auflegen eines zu messenden Gewichts auf die Waagschale 212 diese Signale (auf der Leitung 244a) in Verbindung mit dem Signal vom Temperaturoszillator 264 (auf der Leitung 264a), um den Wert der Eichfunktion W (F, T) bei den betref­ fenden Werten für F und T zu identifizieren. Dieser Wert von W (F, T) wird in ein Signal umgewandelt, das bei der gegenwär­ tigen Temperatur der Präzisionswaage 210 repräsentativ für das Gewicht auf der Waagschale 212 ist.

Claims (10)

1. Präzisionswaage, bestehend aus

• - einem oberhalb eines Gehäuses angeordneten Auflager (212) für die zu wiegenden Gegenstände,
• - einem mit der zentralen Tragsäule (214) des Auflagers über ein Parallelogrammgestänge gekoppelten formstei­ fen Stützkörper (226), der parallel zu der Längsachse (216) der Tragsäule (214) bewegbar ist,
• - einem zwischen dem Stützkörper (226) und dem Gehäuse (220) angeordneten Kraftwandler (10),
• - einem mit dem Kraftwandler elektrisch gekoppelten Po­ sitionssensor (244) zum Erzeugen eines das Gewicht des zu wiegenden Gegenstandes repräsentierenden Ausgangs­ signals und
• - einer Dämpfungseinrichtung,

dadurch gekennzeichnet,
daß die Dämpfungseinrichtung zwischen dem Auflager (212) und dem formsteifen Stützkörper (226) in Reihe angeord­ net ist und mindestens ein Federelement, sowie ein Dämpfungselement (218′) aufweist.

2. Präzisionswaage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung in das Parallelogrammge­ stänge zwischen der Tragsäule (214) und dem Stützkörper (226) integriert ist und das Federelement zwei zueinander parallele Stäbe (161, 162) aufweist, von denen einer mit einem Ende an der Tragsäule (214) und der andere mit dem gegenüberlie­ genden Ende an dem Stützkörper (226) befestigt ist und deren freie Enden durch ein Energie absorbierendes Dämpfungselement (218′) miteinander verbunden sind.

3. Präzisionswaage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Stäbe (161, 162) aus elastischem Material bestehen.

4. Präzisionswaage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (161, 162) in einer Diagonalen des Parallelogrammgestänges (150) angeordnet sind.

5. Präzisionswaage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Stab (161) an einer seitlich an der Trag­ säule (214) befestigten Stütze (152) und der andere Stab (162) an einer seitlich am Stützkörper (226) befestigten Stütze (154) befestigt ist.

6. Präzisionswaage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung zwei scheibenförmige Ele­ mente (218a, 218b) mit komplementär profilierten gegen­ überliegenden Oberflächen aufweist, von denen ein Ele­ ment (218b) mit dem Stützkörper (226) und das andere Element (218a) mit der Tragsäule (214) gekoppelt ist.

7. Präzisionswaage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung eine zwischen dem schalen­ förmigen Auflager (212) und einer am oberen Ende der Tragsäule (214) befestigten Platte (214a) vorgesehene Luftkammer mit mindestens einer Drosselöffnung als Dämpfungselement aufweist, in welcher das Federelement (213, 217) zwischen dem Auflager (212) und der Platte (214a) angeordnet ist.

8. Präzisionswaage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement einen geschlossenen Ring (213) aus elastischem Material enthält, der zwischen dem Auflager (212) und der Platte (214a) angeordnet ist und die Luft­ kammer seitlich begrenzt.

9. Präzisionswaage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (217) von mehreren elastisch ver­ formbaren Stützen gebildet ist.