Präzisionswaage
Präzisionswaagen und insbesondere Analysenwaagen haben in der Regel einen als Messglied dienenden Waagebalken, an dessen Aussenschneide das die Waageschale aufweisende Gehänge aufgehängt ist.
Das Gehänge ist ferner zur Aufnahme von Schaltgewichten eingerichtet, sofern der Waagebalken der unsymmetrischen Bauart ist und an seinem einen Waagebalkenarm ein fest angebrachtes Gegengewicht aufweist. Am Waagebalken ist eine Messplatte befestigt, auf welcher eine Ziffernfolge angebracht ist, um die der jeweiligen Neigung des Waagebalkens entsprechenden Gewichtsdezimalen ablesen zu können.
Mittels einer Ableseoptik werden die jeweils im optischen Strahlengang befindlichen Ziffern in der Regel optisch vergrössert auf einem Bildschirm abgebildet.
Um Taragewichte insbesondere von Gefässen oder Behältern zu kompensieren, haben Präzisionswaagen der oben vermerkten Bauart meistens noch eine Tariervorrichtung, die sich aus einer mit Schaltgewichten arbeitenden Grobtarierung und einer stufenlos regelbaren Feintarierung zusammensetzt. Die Feintarierung kann dabei eine am Gehänge oder am Waagebalken angreifende Feder aufweisen, deren Federzug einstellbar gemacht ist. Zur Durchführung einer Feintarierung kann aber auch die Ableseoptik der Waage herangezogen werden, und es ist zu diesem Zweck bekannt, deren Objektiv in einer zur Ebene der Messplatte des Waagebalkens parallelen Ebene und wenigstens näherungsweise in Richtung der auf der Messplatte befindlichen Ziffernfolge mikrometrisch verstellbar anzuordnen.
Präzisionswaagen mit stufenlos regelbarer Feintarierung werden vorwiegend dann bevorzugt, wenn häufig kleine Gewichtsdifferenzen bestimmt werden müssen, deren Betrag innerhalb des Neigungsbereiches des Waagebalkens liegt. Dabei lässt sich jedoch nur eine geringe Gewichtsvermehrung, wie sie beim sogenannten Einwiegen zu bestimmen ist, direkt ablesen, sofern der Ausgangswert vorher mittels der Tariervorrichtung genau austariert worden ist. Die beim sogenannten Auswiegen festzustellende Gewichtsverminderung ist jedoch direkt nicht ablesbar, und diese muss durch Substraktion rechnerisch bestimmt werden. Dazu kommt, dass zwecks Bestimmung von Gewichtsverminderungen, auch wenn das Ausgangsgewicht wie üblich austariert worden ist, vorgängig der Ablesung des verminderten Gewichtes stets ein Schaltgewicht zu betätigen ist.
Es wird daher als Mangel empfunden, dass die bisher bekannten Präzisionswaagen mit Taflervorrichtung die direkte Ablesung von Gewichtsverminderungen beim sogenannten Auswägen nicht gestattet.
Die vorliegende Erfindung befasst sich nun mit einer Präzisionswaage, insbesondere Analysenwaage, mit Waagebalken und einem an einer Aussenschneide des Waagebalkens aufhängbarem Gehänge, bei welcher am Waagebalken eine mit Ziffern beschriftete Messplatte befestigt und eine Ableseoptik vorgesehen ist, mittels welcher die jeweils im optischen Strahlengang befindlichen Ziffern der Messplatte abgelesen werden können, und bei welcher ferner eine stufenlos regelbare Feintariervorrichtung angebracht ist. Die vorliegende Erfindung bezweckt hierbei, sowohl Gewichtsvermehrungen als auch Gewichtsverminderungen, die innerhalb des Neigungsbereiches des Waagebalkens liegen, zur direkten Anzeige zu bringen.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Messplatte zwei Reihen von Ziffern aufweist, wovon die Ziffernfolge der einen Reihe zur Ziffernfolge der anderen Reihe komplementär ist, und dass eine Umschaltvorrichtung mit in den optischen Strahlengang der Ableseoptik eingreifenden Verstellmitteln vorgesehen ist, mittels welchen wahlweise nur die Ziffern der einen oder anderen Reihe sichtbar gemacht werden.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt, und zwar zeigt diese in perspektivischer Ansicht einen von rückwärts gesehenen Einblick in die Waage, wobei alle für das Verständnis der Erfindung nicht unbedingt erforderlichen Einzelheiten aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht näher veranschaulicht sind.
Auf dem Gestell 1 der Waage ist eine ebene ge schliffene Platte 2 befestigt, ! die als Widerlager für die Mittelschneide 3 des Waagebalkens 4 dient. An seinem längeren Arm ist der Waagebalken 4 mit einer Messplatte 5 versehen. Der kürzere Arm des Waagebalkens 4 hat die übliche Aussenschneide 6, auf deren Schneidekante das Gehänge ruht. Das letztere weist die auf derAussenschneide 6 sitzende Lagerplatte 7, den an ihr mit Stiften 8 abgestützten Zwischenbügel 9, den am Zwischenbügel 9 angelenkten Tragbügel 10 sowie die vom Tragbügel 10 aus nach oben ragende Stange 11 auf, an welch letzterer ein Haken 12 zur Aufnahme eines zusätzlichen Schaltgewichtes 13 angebracht ist.
Der Tragbügel 10 ist nur abgebrochen wiedergegeben; der untere nicht veranschaulichte Teil des Tragbügels 10 ist wie üblich mit Stützen zur Aufnahme der normalen Schaltgewichte sowie gegebenenfalls der einer Grobtariervorrichtung zugeordneten Schaltgewichte versehen und trägt an seinem unteren Ende über eine gelenkige Verbindung ferner die Waageschale. Diese Teile sind jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht näher veranschaulicht.
Um mittels der Messplatte 5 die jeweilige Neigung des Waagebalkens 4 und damit die entsprechenden Gewichtsdezimalen ablesen zu können, ist eine Ableseoptik vorgesehen. Diese weist eine auf dem Gestell 1 angebrachte Lampe 14, eine Beleuchtungsoptik 15, eine Vergrösserungsoptik 16, einen auf dem Gestell 1 befestigten Umlenkspiegel 17 sowie eine auf der Frontseite des Gestells 1 angebrachte Mattscheibe 18 auf. In der Zeichnung sieht man die Mattscheibe 18 von hinten. Der optische Strahlengang 19 der Ableseoptik 14 bis 18 ist strichpunktiert veranschaulicht.
Im Gegensatz zur vorerwähnten Grobtarierung ist nun die stufenlos regelbare Feintarierung in der Zeichnung wiedergegeben. Diese Feintariervorrichtung arbeitet durch entsprechende Verstellung der Beleuchtungsoptik 15 und der Vergrösserungsoptik 16 in zur Ebene der Messplatte 5 parallelen Ebenen und in einer Richtung, die wenigstens näherungsweise tangential zur Bewegungsrichtung der Messplatte 5 verläuft. Zu diesem Zweck sind die Beleuchtungsoptik 15 und die Vergrösserungsoptik 16 in einem U-förmigen Schwenkarm 20 befestigt, der mittels einer horizontalen Welle 21 im Gestell 1 der Waage drehbar gelagert ist.
Der Schwenkarm 20 liegt auf einer Exzenterscheibe 22 auf, die vermittels der im Gestell 1 drehbar gelagerten Welle 23 verstellt werden kann, so dass also eine Drehung der Welle 23 ein entsprechendes Anheben oder Senken der Beleuchtungsoptik 15 und der Vergrösserungsoptik 16 zur Folge hat. Das üblicherweise aus dem Waagengehäuse herausragende Ende der Welle 23 ist noch mit einem geeigneten Bedienungsknopf versehen, der indessen nicht veranschaulicht ist.
Auf der Messplatte 5 ist nun die übliche Ziffernreihe 24 längs eines kurzen und zur Schneidekante der Mittelschneide 3 konzentrischen Kreisbogenstückes angebracht. Die Ziffernreihe 24 kann dabei die Ziffernfolge 0, 10, 20 usw. bis 80, 90, 100 haben.
Die Ziffer 0 befindet sich auf der Messplatte 5 ganz oben, während die Ziffer 100 ganz unten am Kreisbogenstück angeordnet ist. In der Zeichnung ist angenommen, dass die Ziffern 50, 60, 70 sich im Bereich des Strahlenganges 19 befinden und an der Stelle 24' auf der Mattscheibe 18 abgebildet werden.
Beträgt der Messbereich, der allein durch die jeweilige Neigung des Waagebalkens 4 erhalten werden kann, beispielsweise genau 1 Gramm, so geben die Ziffern der Ziffernreihe 24 die entsprechende Anzahl hundertstel Gramm. Da die Ziffernreihe 24 eine Zehnerstufung verwendet, kann in üblicher Weise auf der Messplatte 5 etwa rechts von der Ziffernreihe 24, das heisst in radialer Richtung gesehen ausserhalb der Ziffernreihe 24, noch eine korrespondierende Strichskala angebracht werden, die eine Einerteilung aufweist. Auf der Mattscheibe 18 erscheint dann der jeweils im optischen Strahlengang 19 befindliche Teil einer solchen Strichskala an der Stelle 25', wobei die abzulesenden Einerwerte am Ort der auf der Mattscheibe 18 angebrachten Fangmarke 26 entnommen werden.
Es ist jedoch auch möglich, diese Strichskala wegzulassen und dafür in die Ziffernreihe 24 eine Einerstufe 0, 1, 2 usw. bis 98, 99, 100 anzuwenden.
Unmittelbar neben der Ziffernreihe 24 ist auf der Messplatte 5 eine weitere Ziffernreihe 27 angebracht, die jedoch eine Ziffernfolge hat, die zur Ziffernfolge der Ziffernreihe 24 komplementär ist. In der Ziffernreihe 27 befindet sich die Ziffer 100 ganz oben, und die Ziffernfolge setzt sich nach unten in einer abnehmenden Zehnerstufung 100, 90, 80 usw. bis 20, 10, 0 fort, wenn man die Messplatte 5 direkt betrachtet.
Die weitere Ziffernreihe 27 ist nun derart nahe an der Ziffernreihe 24 angebracht, dass beide Ziffernreihen gemeinsam optisch vergrössert abgebildet werden können. Der jeweils im optischen Strahlengang 19 befindliche Abschnitt der Ziffernreihe 27 erscheint demnach auf der Mattscheibe 18 an der Stelle 27'.
Weist die erstgenannte Ziffernreihe 24 die oben erwähnte Einerstufung 0, 1, 2 usw. bis 98, 99, 100 auf, so wird man der weiteren Ziffernreihe 27 die entsprechende komplementäre Einerstufung 100, 99, 98 usw. bis 2, 1, 0 geben.
Im Gestell 1 der Waage ist schliesslich noch eine Schlittenführung 28 für eine quer verschiebbare Blende 29 angebracht, die im Bereich zwischen der Mattscheibe 18 und dem Umlenkspiegel 17 in den optischen Strahlengang eingreift. Die Blende 29 hat zwei Fenster 30 und 31, die durch einen Steg 32 voneinander getrennt sind. In einem abgewinkelten Teil 33 der Blende 29 ist ein schräg verlaufender Schlitz 34 angebracht. Um die Blende 29 nach Bedarf quer verschieben zu können, ragt in den Schlitz 34 mit hinreichendem Spiel ein stangenförmiger Hebel 35 hinein, der seinerseits auf einer im Gestell 1 der Waage drehbar gelagerten Welle 36 befestigt ist. Wird die Welle 36 aus der dargestellten Lage im Gegenuhrzeigersinn um einen gewissen Winkel gedreht, so wird offenbar der Schieber 29 nach rechts verschoben, bis der Hebel 35 am anderen Ende des Schlitzes 34 ansteht.
Gleichzeitig hat sich bei einer solchen Drehung der Welle 36 das auf ihr befestigte Abhebeorgan 37 so weit angehoben, dass dann auch das Schaltgewicht 13 vom Haken 12 des Gehänges 7 bis 12 abgehoben worden ist und auf dem Abhebeorgan 37 ruht. Um eine ungewollte Verstellung der Welle 36 zu vermeiden, ist auf dieser noch eine mit zwei Rasten versehene Scheibe 38 befestigt, in deren Rasten die Blattfeder 39 einschnappen kann.
Die beschriebene Umschaltvorrichtung 29 bis 39 dient nun dazu, wenigstens am Ort der Ablesung, das heisst in der Umgebung der auf der Mattscheibe 18 angebrachten Fang- oder Ablesemarke 26, nur das Abbild einer der beiden Ziffernreihen sichtbar zu machen und die andere der beiden Ziffernreihen abzudecken. Um nicht nur im Bereich der Ablesemarke 26, sondern auf der ganzen Mattscheibe 18 jeweils die eine Ziffernreihe abzudecken, kann ge gebenenfalls der Steg : g 32 entsprechend weit nach oben und unten verlängert sein. Dies ist jedoch in der Zeichnung nicht näher dargestellt.
In der veranschaulichten Endstellung der Umschaltvorrichtung 29 bis 39 ist die normale Ziffernreihe 24 bzw. ihr Abbild 24' abgedeckt, während die komplementäre Ziffernreihe 27 bzw. ihr optisch vergrössertes Abbild 27' auf der Mattscheibe 18 völlig sichtbar ist, soweit dies das betreffende jeweils im optischen Strahlengang 19 befindliche Teilstück derselben betrifft. Die in der Zeichnung wiedergegebene Endstellung der Umschaltvorrichtung 29 bis 39 ist diejenige, die für das sogenannte Auswiegen einzustellen ist.
Für das sogenannte Einwiegen ist hingegen die andere Endstellung zu nehmen, in welcher durch Drehung der Welle 36 das Schaltgewicht 13 vom Gehänge 12 abgehoben, die Blende 29 nach rechts verschoben, das Abbild 24' der normalen Ziffernreihe 24 auf der Mattscheibe 18 sichtbar ist und das Abbild 27' der komplementären Ziffernreihe 27 durch den Steg 32 abgedeckt ist.
Beträgt wie oben erwähnt, der allein durch die Neigung des Waagebalkens 4 überstreichbare Messbereich genau 1 Gramm, so soll das Schaltgewicht 13 ebenfalls den Gewichtswert von genau 1 Gramm aufweisen, so dass also das Gehänge 7 bis 12 jeweils zusätzlich mit 1 Gramm belastet wird, sobald die Umschaltvorrichtung 29 bis 39 in die dargestellte, für das Auswiegen vorgesehene Endlage gebracht wird.
Es sei nun beispielsweise die Aufgabe gestellt, aus einem mit einer bestimmten Substanz gefüllten Gefäss ein vorgegebenes Volumen dieser Substanz herauszunehmen und unmittelbar das Gewicht dieses herausgenommenen Volumens zu bestimmen, wobei der Einfachheit halber angenommen ist, dass dieses Gewicht kleiner als 1 Gramm sein möge. Das gefüllte Gefäss wird zuerst auf die Waageschale des Gehänges 7 bis 12 der Waage gestellt und die Umschaltvorrichtung 29 bis 39 auf die Stellung Auswiegen gebracht, die in der Zeichnung bereits wiedergegeben ist. Darauf wird die mit Schaltgewichten arbeitende Grobtarierung entsprechend eingestellt und nachher die Feintarierung durch Drehen der Welle 23 betätigt.
Die Welle 23 ist nun in dem Sinne und soweit zu drehen, bis der der Ziffer 0 zugeordnete Teilstrich der komplementären Ziffernreihe 27, bzw. dessen Abbild 25', genau in der Fangmarke 26 zentriert ist. Jetzt kann das vorbestimmte Volumen der im Gefäss befindlichen Substanz herausgenommen werden.
Ohne nun irgendwelche Schaltgewichte zu betätigen und ohne die Feintariervorrichtung 20 bis 23 zu verstellen, wird beobachtet, welche Ziffer der komplementären Ziffernreihe 27', bzw. welcher Teilstrich 25' derselben, an den Ort der Fangmarke 26 gelangt.
Diese Ziffer gibt direkt das Gewicht des Volumens der herausgenommenen Substanz an.
Liegt die umgekehrte Aufgabe vor, das heisst, ist in ein etwa teilweise gefülltes Gefäss ein bestimmtes Volumen einer Substanz noch zuzufügen, und soll das Gewicht dieser zugefügten Substanz direkt bestimmt werden, dann wird die Welle 36 gedreht, bis die Umschaltvorrichtung 29 bis 39 die andere Endlage einnimmt, die dem Einwiegen zugeordnet ist.
In dieser Einwiegen -Stellung ist das Schaltgewicht 13 vom Haken 12 abgehoben, der Schieber 29 ist nach rechts bewegt, so dass dessen Steg 32 das Abbild 27' der komplementären Ziffernreihe 27 abdeckt, und es ist dafür die normale Ziffernreihe 24 bzw. ihr Abbild 24' auf der Mattscheibe sichtbar. Es wird wiederum zuerst das teilweise gefüllte Gefäss auf die Waageschale gestellt, dann die Grobtarierung und nachher die Feintariervorrichtung 20 bis 23 so lange verstellt, bis das Abbild der Ziffer 0 der normalen Ziffernreihe 24 im Bereich der Fangmarke 26 erscheint und der der Ziffer 0 zugeordnete Teilstrich in der Fangmarke 26 genau zentriert ist.
Hierauf wird die zuzufügende Substanz in das Gefäss gefüllt und es sei beispielsweise angenommen, dass das Gewicht dieser zugefügten Substanz kleiner als 1 Gramm ist.
Ohne die Feintariervorrichtung 20 bis 23 zu verstellen, wird nun derjenige Teilstrich 25' festgestellt, der an den Ort der Fangmarke 26 gelangt. Das Abbild 24' der diesem Teilstrich zugeordneten Ziffer der normalen Ziffernreihe 24 gibt dann direkt das Gewicht der nachträglich eingefüllten Substanzmenge an.
Bei der beschriebenen Waage kann demnach dank der Umschaltvorrichtung 29 bis 39 und der zusätzlichen komplementären Ziffernreibe 27 beim Auswiegen genau gleich vorgegangen werden wie beim Einwiegen, und das gesuchte Resultat wird direkt angezeigt, so dass sich in beiden Fällen die Vornahme zusätzlicher Additionen oder Subtraktionen erübrigt.
Es ist klar, dass hierdurch das Arbeiten an der Waage erheblich vereinfacht wird. Dadurch, dass gleichzeitig bei der Betätigung der Umschaltvorichtung 29 bis 39 das Schaltgewicht 13 beim Auswiegen auf das Gehänge 7 bis 12 angehängt und beim Einwiegen hingegen vom Gehänge 7 bis 12 abgehoben wird, erhält der Waagebalken 4 stets eine Neigung in solchem Sinne, dass der durch die Feintariervorrichtung 20 bis 23 zu erfassende Tarierberich klein bleiben kann.