DE19911859A1 - Waage - Google Patents

Abstract

Eine Waage (16) zur Dichtebestimmung weist wenigstens einem Lastaufnahmeteil (17 bzw. 18) und einen im wesentlichen vertikalen Ständer (2) nahe einem Standplatz (S) für ein mit einer Meßflüssigkeit (F) bekannter Dichte zu füllendes Gefäß (7) auf. Der Ständer (2) besitzt eine vertikale Geradführung (9) für einen ihr entlang auf- und abbewegbaren Träger (15), auf dem die Waage (16) gelagert ist. Alternativ oder zusätzlich sind zwei Lastaufnahmeteile (17, 18) jeweils für Trockenmessung und für Naßmessung vorgesehen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Waage nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. 12.

Derartige Waagen sind als relativ kleine Laboratoriumsgeräte auf dem Markt. Nun ist es oft erforderlich bzw. zweckmäßig, die Dichte größerer Körper zu kennen bzw. zu bestim­ men. Dies ist mit den herkömmlichen Waagen nur etwa in der Form durchführbar, wie es schon Archimedes getan hat, was relativ mühsam und zeitaufwendig ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Waage der oben angegebenen Art so auszubilden, daß sie es mit - gegenüber dem Stand der Technik - verringerten Auf­ wand erlaubt, die Dichte auch größerer Körper zu bestimmen. Diese Aufgabe wird in ei­ nem ersten Aspekt durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Dadurch, daß nun die Waage selbst per Hand oder mittels Motor auf- und abbewegbar ist, kann leicht das Trockengewicht des jeweiligen Körpers bestimmt und anschließend durch Eintauchen dieses Körpers in die im Gefäß enthaltene Flüssigkeit bekannten spe­ zifischen Gewichtes (meist Wasser) auch das Naßgewicht ermittelt werden.

Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die oben umrissene Aufga­ be durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 12 gelöst. In diesem Falle sind für die Trocken- und für die Naßmessung an derselben Waage je ein Lastaufnahmeteil vorgesehen, was die Manipulation erleichtert. Es sei jedoch betont, daß es bevorzugt ist, wenn die Merkmale des Anspruches 1 und des Anspruches 12 miteinander kombiniert werden, wie sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungs­ beispieles noch ergeben wird.

Dieses bevorzugte Ausführungsbeispiel sei nachstehend an Hand der Zeichnung be­ schrieben, in der

Fig. 1 eine Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Waage, von der

Fig. 2 eine Seitenansicht im Sinne des Pfeiles II der Fig. 1 unter Weglassung einer Füh­ rungssäule zeigt.

Gemäß Fig. 1 ist ein Gestell 1 vorgesehen, das einen im wesentlichen vertikalen Ständer 2 und einen Halterahmen 3 aufweist. Der Halterahmen 3 ruht, wie besonders aus Fig. 2 ersichtlich ist, auf Füßen 4, von denen wenigstens einer mit Hilfe einer Justiereinrichtung 5 höhenverstellbar ist, um den Halterahmen 3 zum Festhalten eines auf einem Wagten 6 stehenden Gefäßes 7 höhenmäßig anpassen zu können. Zu beiden Seiten des vertikalen Ständers 2 aus divergieren zwei Haltebleche 8, von denen das eine in Fig. 1, das andere in Fig. 2 zu sehen ist. Mit diesen beiden Halteblechen wird das Gefäß 7 genau auf die Achse A (Fig. 2) in der Mitte eines vom Halterahmen 3 umschlossenen Standplatz (S) für das Gefäß 7 zentriert. Im übrigen kann der Halterahmen 3 auch noch mit Festhalteein­ richtungen, wie Gurten od. dgl., versehen sein, wie dies von Mischern mit vertikaler Welle zum Festhalten eines Mischgefäßes bekannt ist.

Der vertikale Ständer 2 weist eine Geradführung in Form zweier Führungssäulen 9 auf. Entlang dieser Säulen 9 ist ein Schlitten 10 auf- und abbewegbar. An sich könnte diese Bewegung von Hand aus erfolgen, wobei der Schlitten 10 in der jeweiligen Position fixiert, z. B. festgeklemmt, wird. Bevorzugt ist es jedoch, wenn eine Antriebseinrichtung vorgese­ hen ist, um diese Bewegung ruckfrei und automatisch durchführen zu können. Dieser Antrieb umfaßt im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Verstellspindel 11, die von ei­ nem Motor 12 antreibbar ist. Es versteht sich jedoch, daß sowohl die Geradführung (Säulen 9) als auch der Antrieb in anderer Weise ausgebildet sein könnten, etwa in Form einer Prismenführung bzw. in Form eines vertikalen Kettenantriebes oder einer Zahn­ stange.

An sich wäre es möglich, das Anlangen des Schlittens 10 in der obersten oder untersten Stellung an Führungshaltern 13 durch die Erhöhung der Stromaufnahme des Motors 12 festzustellen und damit dann den Motor 12 abzustellen. Bevorzugt ist es jedoch, wenn wenigstens ein herkömmlicher Endschalter 14 vorgesehen ist, wie in den Fig. 1 und 2 schematisch angedeutet wurde. Wie ersichtlich, ist am Schlitten 10 ein gehäuseartiger Träger 15 zur Aufnahme einer Waage 16 befestigt. Dadurch, daß nun diese Waage 16 auf- und abbewegbar ist, kann ein etwa an einem Lastaufnahmeteil 17 befestigter Ge­ genstand, dessen Dichte zu bestimmen ist, erst in trockenem Zustand außerhalb des mit einer Flüssigkeit F bekannten spezifischen Gewichtes gefüllten Gefäßes 7 und sodann nach Absenken des Schlittens 10 und Eintauchen des Gegenstandes in die Flüssigkeit F dann im nassen Zustand gewogen werden.

Zur Vereinfachung dieser beiden Wägungen ist beim vorliegenden bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiel die Waage 16 jedoch mit zwei Lastaufnahmeteilen versehen. Während der Lastaufnahmeteil 17 für die Naßmessung beispielsweise als Dorn (zum Einstechen in den Gegenstand), als Haken oder als Korb ausgebildet sein kann, ist ein weiterer Lastauf­ nahmeteil 18 für die Trockenmessung in Form eines nach oben gerichtet und oberhalb des Lastaufnahmeteils 17 für die Naßmessung angeordneten Wägetellers ausgebildet. Damit kann die zweifache Wägung einfacher und rascher durchgeführt werden.

Zur Vereinfachung der Konstruktion ist es dabei sinnvoll, wenn beide Lastaufnahmeteile 17, 18 auf ein gemeinsames Kraftübertragungsglied 19 wirken, wie aus der strichlierten Darstellung der Fig. 2 ersichtlich ist. Zu diesem Zweck sitzt ein Fuß 20 des Wägetellers 18 auf dem Kraftübertragungsglied 19 auf, während sich gleichzeitig ein Hakenabschnitt 21 des Lastaufnahmeteiles 17 auf der Oberseite des Kraftübertragungsgliedes 19 ab­ stützt. So kann mit ein und derselben Waage leicht sowohl das Trockengewicht als auch das Naßgewicht bestimmt werden.

Die Meßergebnisse der Waage 16 werden zunächst in einem Zwischenspeicher 22 an entsprechend dafür vorgesehenen Speicherplätzen gelagert, um am Ende der Messun­ gen in einer Recheneinheit 23 miteinander zur Ermittlung der Dichte verknüpft zu werden. Denkbar wäre auch, an Stelle des Zwischenspeichers 22 die Meßwerte an einem Anzei­ geschirm oder mittels eines Druckers festzuhalten und sie zur Auswertung in einen Rech­ ner einzugeben. Zur Sicherung der Abfolge könnten natürlich manuelle Schalter vorgese­ hen werden, doch ist es bevorzugt, eine Programmsteuereinheit 24 vorzusehen, die ei­ nerseits das Einlesen der Meßergebnisse in die Speicherplätze des Zwischenspeichers 22 steuert, anderseits aber auch das Ablesen dieser Speicherplätze und die Übertragung in die Verknüpfungseinheit 23. Zu diesem Zwecke ist die Programmsteuereinheit 24 mit beiden Stufen 22 und 23 verbunden. Es versteht sich aber, daß die Auswertung in einer vereinfachten Ausführung auch manuell erfolgen könnte, so daß es am Ende der Mes­ sungen lediglich erforderlich wäre, den Inhalt des Zwischenspeichers 22 zur Anzeige zu bringen.

Die Programmsteuereinheit 24 ist aber auch, zweckmäßig über einen Bus 25, mit der Waage 16 verbunden, um einerseits eine Information über die Vorgänge an dieser Waa­ ge 16 (Trockenwiegen, Naßwiegen, Temperaturmessung, Niveaumessung etc.) zu er­ halten, anderseits gegebenenfalls Vorgänge an der Waage selbst zu steuern. So kann es zweckmäßig sein, während der Vertikalbewegung des Schlittens 10 das gemeinsame Übertragungsglied 19 und/oder den Wiegeteller 18 bzw. den Lastaufnahmeteil 17 über eine nicht dargestellte, an sich bekannte Arretiereinrichtung zu arretieren. Ferner ist die Programmsteuereinheit 24 über eine Steuerleitung 26 mit dem Motor 12 zur Steuerung seiner Aufwärts- oder Abwärtsbewegung verbunden. Schließlich sind sowohl ein Ausgang der Programmsteuereinheit 24 als auch ein Ausgang der Auswerteeinheit 23 mit einem an einem vom Ständer 2 vorkragenden Konsolarm 27 sitzenden Gerät 28 verbunden, das zweckmäßig einerseits ein Anzeigefeld 29, z. B. einen LCD-Anzeigeschirm, anderseits als weitere Anzeigeeinrichtung einen Drucker 30 sowie gegebenenfalls ein Tastenfeld zur Eingabe allfälliger weiterer Daten bzw. zum Umschalten von Betriebsarten aufweist. Es ist klar, daß die Stufen 22 bis 24 vorteilhaft im Gerät 28 vereinigt sind.

Wenn nun die Dichte eines Körpers bestimmt werden soll, so wird zunächst ein Haupt­ schalter Sw geschlossen. Das Schließen des Hauptschalters Sw aktiviert die Programm­ steuereinheit 24 zur Durchführung eines ersten Programmschrittes. Da die Temperatur der Umgebung bzw. der Flüssigkeit F die Dichtemessung beeinflussen kann, ist es zweckmäßig, als ersten Schritt einen Temperaturmeßschritt vorzusehen. Dementspre­ chend wird die Programmsteuereinheit 24 einen, beispielsweise am Lastaufnahmeteil 17 oder am Schlitten 10 vorgesehenen Temperaturfühler 32 zur Messung freigeben. Wenn zunächst die Lufttemperatur gemessen werden soll, so erfolgt dies z. B. in angehobener Stellung des Schlittens 10, etwa in der in Fig. 1 dargestellten Lage. Dieser Schritt kann, gewünschtenfalls, aber auch entfallen; wenn er aber durchgeführt wird, wird das Ergebnis der Messung anschließend in den Zwischenspeicher 22 eingelesen.

Die Programmsteuereinheit 24 gibt nun einen Befehl an den Anzeigeschirm 29 um die Bedienungsperson zu veranlassen, das zu messende Objekt auf den Lastaufnahmeteil 18 zu legen (Befehl "Trockenmessung"). Dort wird zunächst das Trockengewicht festge­ stellt und das Ergebnis, zweckmäßig an einem dafür vorgesehenen Speicherplatz, in den Zwischenspeicher 22 eingelesen.

Anschließend gibt die Programmsteuereinheit 24 erst einen Befehl an den Anzeigeschirm 29 um die Bedienungsperson zu veranlassen, das zu messende Objekt auf den Lastauf­ nahmeteil 17 zu stecken (Befehl "Naßmessung"). Nach Quittierung durch die Bedie­ nungsperson mittels des Tastenfeldes 31 (oder nach Feststellung das Vorhandenseins einer Last durch die Waage 16) gibt die Programmsteuereinheit einen Befehl an den Motor 12, den Schlitten 10 abzusenken.

Das Absenken des Schlittens 10 erfolgt zweckmäßig unter Steuerung durch einen Ni­ veausensor, der bei Erreichen eines gewünschten Niveaus bzw. einer gewünschten Ein­ tauchtiefe über die Programmsteuerstufe 24 das Abschalten des Motors 12 veranlaßt. Denn da der vom Flüssigkeitsniveau über einem eingetauchten Körper abhängige hy­ drostatische der Flüssigkeit F die Dichte beeinflussen kann, ist es vorteilhaft, eine stets gleichbleibende Eintauchtiefe einzuhalten. Die Art des Niveausensors und seiner Anbrin­ gung sind nicht kritisch. Beispielsweise kann er an Stelle des Temperaturfühlers 32, oder vorteilhaft zusätzlich zu ihm am selben Ort, angebracht sein. Er kann dann beispielsweise den Flüssigkeitsspiegel durch eine Veränderung der Leitfähigkeit zwischen zwei Elektro­ den bestimmen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist an der Unterseite des Trägers 15 ein Ultraschall-Entfernungsmesser (Laufzeit- oder Phasenverschiebungs-Entfernungs­ messer) 33, vorzugsweise nahe der Achse A (Fig. 2), vorgesehen, obwohl auch ein La­ ser-Entfernungsmesser eingesetzt werden könnte. Das Meßprinzip kann dabei nach der Triangulierungsmethode (Basis-Entfernungsmesser) oder, wie erwähnt, nach dem Lauf­ zeit- oder dem Doppler-Prinzip erfolgen. Die Anbringung am Träger 15 kann den Vorteil haben, daß es nicht unbedingt erforderlich ist, die Änderung der Leitfähigkeit bei Errei­ chen des Flüssigkeitsspiegels zu wählen, sondern gegebenenfalls unterschiedliche Ein­ tauchtiefen für unterschiedliche Messungen, z. B. mittels des Tastenfeldes 31, vorgeben zu können. Anderseits kann auch eine Änderung der Leitfähigkeit bei Erreichen des Flüs­ sigkeitsspiegels etwa am Ort des Sensors 32 zu unterschiedlichen Eintauchtiefen führen, wenn ab dem Erreichen des Flüssigkeitsspiegels der Motor 12 noch um eine bestimmte Anzahl von Umdrehungen bewegt wird. Hierzu kann es entweder vorteilhaft sein, den Motor 12 als Schrittmotor auszubilden und ihm einen Schrittzähler zuzuordnen oder, was bevorzugt ist, der Schlitten 10 bewegt sich entlang einer Positionsmarkierungsleiste 34, deren Positionsmarkierungen beispielsweise optisch (z. B. über einen Binärcode), kapazi­ tiv oder induktiv, ablesbar sind. Es versteht sich, daß eine solche Positionsmarkierungs­ leiste 34 auch die Funktion der Endschalter 14 übernehmen kann und diese dann über­ flüssig macht. Wenn das Niveau der Flüssigkeit F stets gleichbleibend ist (beispielsweise indem an einem vorbestimmten Niveau des Gefäßes 7 ein, vorzugsweise verschließbarer, Überlauf vorgesehen wird), kann die Markierungsleiste 34 auch für die Bestimmung der Eintauchtiefe herangezogen werden.

In jedem Falle erfolgt nun die Naßmessung, d. h. die Gewichtsbestimmung in einer Flüs­ sigkeit F vorbestimmter Dichte, und das Resultat wird wiederum an einem dafür vorgese­ henen Speicherplatz, in den Zwischenspeicher 22 eingelesen, der nun die Werte der Temperatur, des Trocken- und des Naßgewichtes enthält. Nun kann der Schlitten 10 durch einen Befehl der Programmsteuereinheit 24 an den Motor 12 in eine vorbestimmte Ausgangslage hochgefahren werden, was jedoch gegebenenfalls erst beim nächsten Schließen des Hauptschalters Sw erfolgen kann. In jedem Fall aber veranlaßt nun die Programmsteuereinheit 24 das Auslesen der gesammelten Werte aus dem Zwischen­ speicher 22 und zur Übergabe an den Auswerterechner 23, der das Resultat, gegebe­ nenfalls aber auch die einzelnen Meßergebnisse an einer der Anzeigeeinrichtungen 29 und/oder 30 zur Anzeige bringt, zweckmäßig aber zum Festhalten der Werte über den Drucker 30 ausdrucken läßt. Alternativ könnte an Stelle des oder zusätzlich zum Drucker 30 ein Speicher (z. B. ein Massenspeicher) zur Aufnahme einer Vielzahl von Meßwerten bzw. errechneten Resultaten vorgesehen werden.

Claims (16)

1. Waage (16) zur Dichtebestimmung, mit wenigstens einem Lastaufnahmeteil (17 bzw. 18) und mit einem im wesentlichen vertikalen Ständer (2) nahe einem Standplatz (S) für ein mit einer Meßflüssigkeit (F) bekannter Dichte zu füllendes Gefäß (7), dadurch gekennzeichnet, daß der Ständer (2) eine vertikale Geradführung (9) für einen ihr ent­ lang auf- und abbewegbaren Träger (15) aufweist, auf dem die Waage (16) gelagert ist.

2. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Antriebseinrichtung (11, 12) für die Bewegung des Trägers (15) vorgesehen ist.

3. Waage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung eine von einem Motor (12) drehbare Spindel (11) aufweist.

4. Waage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß an wenigstens einem Ende der Geradführung (9) ein Endschalter (14) zur Steuerung der Antriebsein­ richtung (11, 12) vorgesehen ist.

5. Waage nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (11, 12) von einem Niveausensor (33) zur Einhaltung einer vorbe­ stimmten Eintauchtiefe eines am Lastaufnahmeteil (17) hängenden Gegenstandes mit zu bestimmender Dichte steuerbar ist.

6. Waage nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebseinrichtung (11, 12) ein Programmgeber (24) zur Durchführung einer vorbe­ stimmten Abfolge von Messungen und zur entsprechenden Steuerung der Antriebsein­ richtung (11, 12) zugeordnet ist.

7. Waage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Zwischenspeicher (22) für die Abspeicherung von Messungen vorge­ sehen ist.

8. Waage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Anzeigeeinrichtung (29 bzw. 30) zur Anzeige der vom Programm vorgesehenen Vorgän­ ge vorgesehen ist.

9. Waage nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Temperaturmeßeinrichtung (32) vorgesehen ist, und daß das Programm des Programm­ gebers (24) einen Temperaturmeßschritt umfaßt.

10. Waage nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine an den Zwischenspeicher (22) gekoppelte Verknüpfungseinrichtung (23) zur Berechnung der Dichte aus den Meßwerten des Zwischenspeichers (22) vorgesehen ist.

11. Waage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Programm des Programmgebers (24) die Ausgabe einer Aufforderung zur Durchführung einer Trocken­ messung, einer Naßmessung und einer anschließenden Auslesung des Zwischenspei­ chers (22) in die Verknüpfungseinrichtung (23) und der Ausgabe des Resultats umfaßt.

12. Waage (16) zur Dichtebestimmung, mit wenigstens einem Lastaufnahmeteil (17 bzw. 18) und mit einem im wesentlichen vertikalen Ständer (2) nahe einem Standplatz (S) für ein mit Meßflüssigkeit (F) bekannter Dichte zu füllendes Gefäß (7), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Lastauf­ nahmeteile (17, 18) jeweils für Trockenmessung und für Naßmessung vorgesehen sind.

13. Waage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß beide Lastaufnahme­ teile (17, 18) auf ein gemeinsames Kraftübertragungsglied (19) wirken.

14. Waage nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Lastauf­ nahmeteil (18) für die Trockenmessung nach oben gerichtet und oberhalb des Lastauf­ nahmeteils (17) für die Naßmessung angeordnet ist.

15. Waage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Standplatz (S) für das mit Meßflüssigkeit (F) bekannter Dichte zu füllende Gefäß (7) zumindest zum Teil von einem Halterahmen (3) zum Fixieren des Gefäßes (7) inner­ halb dieses Halterahmens (3) umgeben ist.

16. Waage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Halterahmen (3) mittels einer Justiereinrichtung (5) höhenverstellbar ist.