is een verzamelnaam voor alle toestellen dienende tot wegen. Doorgaans vergelijkt men een massa, waarvan men de grootte wenst te kennen, met een algemeen aangenomen massa-eenheid, bijv. een kilogram. Men kan ook omgekeerd te werk gaan en de grootte van de massa gelijkmaken aan die van het gewicht; men spreekt dan van [i]afwegen.
Hefboomweegwerktuigen[/i] vormen de overgrote meerderheid van alle bekende weegwerktuigen. Grondslag van deze weegwerktuigen is de hefboom. Men treft hem aan in zijn enkelvoudige gedaante, duidelijk zichtbaar, bij de ouderwetse weegwerktuigen als de balans en de unster, maar ook in allerlei samenstellingen van parallel en in serie geschakelde hefbomen, aan het oog onttrokken achter velerlei uiterlijke vorm van aankleding.
Het oudste weegwerktuig is de gelijkarmige balans, gewoonlijk kortweg balans genoemd. Haar oorsprong verliest zich in de nevelen der praehistorie. Haar eerste verschijningsvorm was een rechte stok, het juk, in het midden bevestigd aan een snoer en aan de einden aan snoeren hangende schalen dragend. In de loop der tijden werd het houten juk vervangen door een van metaal: van brons in het bronstijdperk, later ook van ijzer, in de nieuwere tijd voegde zich daar het geelkoper bij en in de jongste tijd worden nog andere koperlegeringen en vooral aluminiumlegeringen voor het juk gebruikt. Ijzer heeft tegenwoordig voor balansen nagenoeg afgedaan wegens zijn magnetische eigenschappen. Alleen balansen van groot weegvermogen (maximale last) hebben nog een ijzeren (stalen) juk.
Bovendien ging men de laatste ¾ eeuw meer aandacht schenken aan de vorm van het juk. Het werd korter, stijver en lichter, in overeenstemming met wat statica en dynamica leerden. Uiteraard maakte ook de ophanging van juk en schalen een evolutie door. De aanvankelijke gaten in het juk werden pennen, ronde metalen assen en ten slotte hardstalen messen met bijbehorende hardstalen pannen, de messen driehoekig van doorsnede, de pannen in doorsnede een stompe hoek vormend. Bij de nauwkeurigste balansen is de pan volkomen vlak, waardoor de wrijving tot nagenoeg o gereduceerd wordt. Somtijds zijn messen en pannen van hard agaat, in het bijzonder bij balansen in chemische laboratoria e.d. Hangbalansen (met opgehangen juk), komen weinig meer voor; het zijn vrijwel uitsluitend grote balansen, die nog als hangbalansen geconstrueerd worden.
De statiefbalans (het juk rustend op een statief) is de normale vorm van de hedendaagse balans. Men vindt haar overal waar hoge eisen van nauwkeurigheid aan het wegen gesteld worden. Want, merkwaardig genoeg, dit oudste en eenvoudigste weegwerktuig is nog altijd het meest nauwkeurige. Daarom wordt het ook gebruikt voor standaardwegingen, waarbij het soms gaat om nauwkeurigheden van 1 x 10~6 dan is de balans beschermd tegen mogelijke storende invloeden van buiten, als bodemtrillingen, luchtstromingen, temperatuurwisselingen e.d. In chemische e.a. laboratoria, waar veel gewogen wordt, maakte men ter bespoediging van de wegingen, in navolging van de chemicus prof. Berzelius, wel gebruik van ruitertjes, gewichtjes in draadvorm, die op het juk tussen midden- en eindmes geplaatst kunnen worden, zodanig dat men tot op l/1Q van de gewichtswaarde van een ruitertje rechtstreeks kan wegen. Deze wijze van wegen is echter goeddeels verdrongen door de methode, die het echtpaar Curie bij zijn radiumonderzoek toepaste: een balans met een kort, snel schommelend juk van constante maar niet grote gevoeligheid, voorzien van een inrichting om de schommelingen te dempen (luchtrem of luchtdemper), terwijl de verdeelde schaal — die altijd bij laboratoriumbalansen (analytische balansen) voorkomt — van ca 8 booggraden een zeer fijne verdeling had (200 schaaldelen) en met behulp van een microscoop afgelezen werd (balans van Curie, later in Nederland rembalans genoemd).
Laboratoriumbalansen van zeer klein vermogen duidt men gewoonlijk aan als microbalansen.
Een ander oud weegwerktuig, minder oud dan de balans maar toch daterend van ver vóór het begin onzer jaartelling, is de unster, in zijn oorspronkelijke gedaante slechts verschillend van de balans doordat het juk tot een ongelijkarmige hefboom gemaakt is. De korte arm (lastarm) draagt de last, de lange arm (gewichtsarm) de gewichten. Het voordeel springt in het oog: men kon met minder gewichten volstaan.
Ook de unster heeft zich tot in onze tijd gehandhaafd en wel vnl. in de vorm door de Romeinen er aan gegeven, waarbij de gewichtsarm verdeeld werd en voorzien van een langs die arm verplaatsbaar gewicht, gewoonlijk in de vorm van een schuifgewicht of loopgewicht, ter vervanging van de veranderlijke hoeveelheid gewichten aan het eind van de gewichtsarm opgehangen. Deze unster werd eertijds in Nederland dan ook Romeinse unster genoemd, ter onderscheiding van de oorspronkelijke vorm en van een derde vorm, uit Scandinavië afkomstig, die hier bekend was als decemer, bij welke de gewichtsarm aan het eind een vast met de arm verbonden massa droeg, terwijl het ophangpunt van het juk verplaatsbaar was. De unster komt in Nederland, waar hij het overbodig geworden epitheton Romeins verloren heeft, als zelfstandig weeg werktuig nog slechts sporadisch voor; wel daarentegen vindt hij toepassing als belangrijk onderdeel van de meeste samengestelde hefboomweegwerktuigen van middelbaar en groot weegvermogen en ook van enkele soorten kleinere weegwerktuigen. De balans en de unster waren de eeuwen door de enig bekende weegwerktuigen en het heeft tot het tijdperk van de industriële revolutie geduurd alvorens deze eenvoudige toestellen plaats moesten inruimen voor meer samengestelde. Wel was reeds in de 17de eeuw de vraag onder de ogen gezien, hoe te komen tot een bovenschalig weegwerktuig, een weegwerktuig waarbij de lastschaal bóven de lastarm geplaatst is. Men was dan af van de snoeren of kettingen, waaraan bij de onderschalige weegwerktuigen als de toen bekende balans en unster de lastschaal onder de lastarm hing.
En in theorie werd het antwoord op deze vraag ca 1670 in Frankrijk door De Roberval ook gegeven, maar de practische uitvoering van zijn theorie liet tot 1840 op zich wachten. De Roberval was tot een parallelogramconstructie gekomen, waardoor de lastschaal tijdens de schommelingen evenwijdig aan zichzelf bleef en de, bij excentrische belasting van de lastschaal in de richting van de hefboom optredende, schadelijke koppels opgevangen werden als onschadelijke trek- en drukspanningen in de lengteassen van hefboom en contra-hefboom (evenwijdige zijden van een parallelogram), terwijl verdubbeling van de hefboom (2 aan elkaar gelijke en evenwijdige, verbonden hefbomen) excentriciteit in een richting loodrecht op de eerste neutraliseerde.
Evenwel, in 1824, voordat de De Roberval-constructie tot uitvoering kwam, had reeds een andere constructeur, Quintenz, te Straatsburg, een weegwerktuig vervaardigd, dat aan alle eisen voldeed. Behalve dat het evenwicht onafhankelijk was van de plaats van de last op de schaal en deze tijdens de schommelingen parallel aan zichzelf bleef, gaf Quintenz aan zijn vinding ook het voordeel, dat de verhouding tussen gewicht en last 1 : 10 werd. Dit weegwerktuig, bekend geworden onder de naam Quintenz-bascule of Straatsburgse bascule en in Nederland ook wel decimale bascule genoemd, was door Quintenz bestemd voor grote lasten, waartoe de lastschaal, nu brug geheten, laag geplaatst werd. Principieel kwam zijn constructie hierop neer: van de ene hefboom, zoals balans en unster die hebben, maakte hij twee afzonderlijke, een lasthefboom en een gewichtshefboom. De lasthefhoom werd er een van de 2de orde (eenarmig) en kreeg de vorm van een driehoek, die 2 steunpunten had ongeveer bij de basishoeken en in zijn top opgehangen werd aan de gewichtshefhoom. De brug vond steunpunten in de zijden van de driehoek en eveneens een ophangpunt in de gewichtshefboom. Steun- en ophangpunten waren uiteraard, ter wille van minimale wrijving, messen in pannen. Op deze wijze werd een stabiele samenstelling verkregen en door een juiste keuze voor de betrekking tussen de lengten van lastarmen en gewichtsarmen van beide hefbomen was zowel een horizontale stand van de schommelende brug verzekerd als een decimale betrekking tussen gewicht en last.
Met de constructie van de „Roberval” en de „Quintenz” was baanbrekend werk verricht. Want spoedig bleek, dat het vraagstuk van het bovenschalig weegwerktuig legio oplossingen had. De „Roberval”, die nagenoeg uitsluitend als toonbankbascule toepassing vond, zag zich weldra op zijde gestreefd door andere constructies en de „Quintenz” als grondbascule ging het evenzo. Van de talrijke vormen van toonbankbascules heeft zich vnl. een drietal weten te handhaven: behalve de Roberva , een tweede van Franse oorsprong, de Béranger, en een derde in Nederland uit Duitsland geïmporteerd onder de fabrieksnaam Pfanzeder-Pfitzer maar in Frankrijk bekend als het type Giraud. Sedert het begin van de 20ste eeuw moesten zij echter meer en meer het veld ruimen voor de inclinatie-weegwerktuigen, grotendeels populair bekend als snelwegers (zie hierna).
Maar het zijn niet uitsluitend de bovenschalige weegwerktuigen die als lasthefbomen de dubbele driehoek bezitten, ook enkele onderschalige weegwerktuigen, vooral vloeistofwegers zoals de melkwegers, die bijzondere stabiliteit vragen, hebben een dergelijk lasthefboomstelsel. Als gewichtshefboom doet bij al deze weegwerktuigen de unster vaak dienst, maar bij vele soorten is hij vervangen door een veerweger (zie hierna), die het mogelijk maakt met behulp van tandheugel en rondsel een cirkelvormige schaalverdeling te verkrijgen en daarmee een onmiddellijke aflezing. Bij andere grondbascules heeft de unster plaats moeten maken voor een inclinatiemechanisme (zie hierna).
Bij de weegbrug die bestemd is voor weging van zware vrachten wordt het brugdek in het wegniveau gebouwd. Met de toeneming van de grootte der vrachten groeide het weegvermogen. Was 50 jaar geleden een weegbrug van 30 ton een uitzondering, tegenwoordig is een vermogen van 100 ton geen zeldzaamheid; er zijn er zelfs van 200 ton.
Bij de in het voorgaande besproken hefboomweegwerktuigen komt de weging tot stand door een van te voren bekende evenwichtsstand in het leven te roepen. Met de nu te beschouwen hefboomweegwerktuigen, de inclinatieweegwerktuigen (snelwegers), is dat niet het geval. Zij hebben geen vaste evenwichtsstand, hun evenwichtsstand verandert met de belasting, waardoor het mogelijk wordt de grootte der belasting uit de evenwichtsstand af te leiden.
Voorloper van de snelwegers was de briefweger: een hefboom van de eerste orde, waarvan de armen een stompe hoek (ca 1350) met elkaar maken; de lastarm draagt de lastschaal, met de gewichtsarm is een zware massa vast verbonden. Het zwaartepunt van het geheel ligt ver onder het steunpunt (hoekpunt van de stompe hoek). Het weegvermogen is bepaald door het maximale moment, dat dit zwaartepunt kan vormen. Gewoonlijk draagt de gewichtsarm een wijzer of index, die zich langs een verdeeld cirkelkwadrant beweegt. Aangezien de gevoeligheid het grootst is bij horizontale stand van de lastarm en aan weerszijden van deze stand op dezelfde wijze afneemt, is de schaalverdeling niet gelijkmatig, maar kan ze symmetrisch worden — hetgeen verkieslijk is — door te zorgen dat bij halve maximale belasting die horizontale stand intreedt. De briefweger komt heden nog voor, onderschalig als hier omschreven zowel als bovenschalig, in welk geval de Roberval-constructie toegepast wordt.
Het principe van de briefweger is in tal van toonbanksnelwegers terug te vinden. Men geeft echter om verschillende redenen de voorkeur aan een gelijkmatige schaalverdeling boven een ongelijkmatige. Die is te verkrijgen door de gewichtsarm of de lastarm veranderlijk van lengte te maken. Men heeft dit bij vele toonbanksnelwegers bereikt door de lastarm de vorm te geven van een platte schijf, langs welker omtrek, die een bepaalde kromming moet hebben, met behulp van een buigzame stalen band de last werkt.
Men onderscheidt de inclinatieweegwerktuigen in zuivere inclinatieweegwerktuigen (het kleinste aantal) en die van gemengde samenstelling. Bij de eerste wordt het weegvermogen geheel door het inclinatiemechanisme bepaald; zij hebben daarom alleen een lastschaal of brug. Bij de laatste representeert het inclinatiemechanisme maar een deel van het weegvermogen, zodat ze behalve een lastschaal of brug ook een gewichtsschaal of een bijschakelinrichting en somtijds een unster bezitten.
Met een bijschakelinrichting kunnen bijschakelgewichten gehanteerd worden. Een bijschakelgewicht is een zware massa, die, op een bepaalde plaats van een hefboom of aan een trek- of drukstang aangebracht, evenwicht maakt met een kg of een veelvoud of onderdeel van een kg op de lastschaal of brug.
De in het voorgaande beschreven inclinatieweegwerktuigen beantwoorden nog niet aan hun doel, snel wegen. Daarvoor is nodig de schommelingen te dempen. De snelweger is hiertoe, in navolging van de balans van Curie, voorzien van een demper of rem: een cylinder, vast verbonden met het gestel van het weegwerktuig, waarin zich een zuiger bevindt, die beweegbaar verbonden is met een schommelend onderdeel van het weegwerktuig. De luchtrem is hier hoge uitzondering, de olierem regel. Een regelbare opening voor doorlaat van de olie bij beweging van de zuiger maakt de rem zelf regelbaar.
Automatische weegwerktuigen zijn de afweegmachine en de weegmachine.
De afweegmachine is in te stellen op het afwegen van constante hoeveelheden. Het hoofd bestanddeel is een weegwerktuig met vaste evenwichtsstand, gewoonlijk een gelijkarmige balans. Synchronisatie van toevoer en weging, in hoofdzaak bestaande in de regeling van het openen en sluiten van kleppen, geschiedt door verband te brengen tussen de electrische stroom en de beweging van de hefboom van de balans, die hiertoe contacten sluit en verbreekt. Het enige handwerk is het opvangen en verpakken van de gewogen stof.
Weegmachines wegen continu ongelijke hoeveelheden. De aan voer geschiedt per transportband, die onderbroken wordt door de lastschaal van het weegwerktuig of waarvan enige rollen (een 4-tal) de functie van lastschaal vervullen. Ook hier wordt van de bewegende hefboom van het weegwerktuig, gewoonlijk een unster, gebruik gemaakt voor het leveren van impulsies ten behoeve van de automatische werking, waarbij inbegrepen zijn de registratie en totalisatie van de gewogen hoeveelheid.
Veerweegwerkluigen. Hier treedt ook een andere kracht op nl. de veerkracht, een reactiekracht ontstaande in een elastisch lichaam, dat een vormverandering ondergaat.
Deze vormverandering wordt bij de veerweegwerktuigen teweeggebracht door de zwaartekracht waaraan de massa van het te wegen voorwerp onderworpen is. En omdat men mag aannemen, dat die vormverandering, tot een bepaalde grens, evenredig is met de kracht (zwaartekracht) die haar veroorzaakt, is zij een maat voor die kracht en dus voor de massa van het te wegen voorwerp. De laatste conclusie vereist een restrictie, nl. dat ze alleen juist is voor plaatsen op aarde met dezelfde zwaartekrachtversnelling. Waaruit volgt, dat veerweegwerktuigen op verschillende geographische breedten en verschillende hoogten boven het aardoppervlak verschillende aanwijzingen zullen geven. Verontrustend is dit evenwel niet, althans niet voor gewone wegingen waarbij grote nauwkeurigheid niet verlangd wordt.
Afgezien van een klein aantal veerweegwerktuigen waarin doorbuigende bladveren toegepast worden komt bij deze weegwerktuigen als elastisch lichaam de ela:tische stalen draad voor, die onder de werking van de last getordeerd wordt. Gewoonlijk is de draad in schroeflijnvorm gewonden, aan het ene eind opgehangen, terwijl aan het andere eind de last werkt, die de schroeflijn, de veer, rekt (veerwegers). Een klein aantal van gering weegvermogen, waarvan het gebruik zich beperkt tot laboratoria e.d., heeft een recht gestrekte draad, waarbij de last aan een zijwaarts aan de draad bevestigde arm in de richting van de raaklijn aan de dwarsdoorsnede van de draad werkt (torsiebalans).
Hydrostatische weegwerktuigen. De klassieke vorm van het hydrostatische weegwerktuig is de hydrostatische balans, een gelijkarmige balans bestemd voor dichtheidsbepaling op de grondslag van de wet van Archimedes, waartoe één der schalen zodanig ingericht is, dat een voorwerp zowel in de lucht als ondergedompeld in een vloeistof kan worden gewogen. Aerometers en variaties hierop als densimeters, alkoholometers, zoutwegers, zuurwegers enz., eveneens dienende voor dichtheidsbepaling aan de hand van de wet van Archimedes, kunnen als hydrostatische weegwerktuigen beschouwd worden.
De wet van Pascal (voortplanting van druk in vloeistoffen) heeft, voor zover bekend, slechts één soort hydrostatisch weegwerktuig opgeleverd, nl. een hydrostatische kraanweger.
Nieuw zijn de nog in een experimenteel stadium verkerende in de V.S. geconstrueerde electrische weegbruggen en electrische kraanwegers. Principieel berusten zij op het verschijnsel, dat de electrische weerstand van een draad verandert met de doorsnede. De weerstandsverandering wordt nu gebruikt om de elastische vormverandering (verlenging of verkorting), die een doorsnedeverandering tot gevolg heeft, te meten, terwijl die elastische vormverandering teweeggebracht wordt door de last, zodat de weerstandsverandering maat is voor de grootte van de last.
Dit denkbeeld vond reeds toepassing bij de constructie van een rekmeter, waarbij de draad vervangen werd door een rekstrookje. Zulke rekstrookjes worden ook in deze weegwerktuigen aangewend. De invloed die de temperatuur op de elasticiteit heeft wordt hier gecompenseerd door in serie met de rekstrookjes een weerstand met een bepaalde temperatuurkarakteristiek aan te brengen.
H. B. MOES.
