Waagen im Überblick

Waagen begleiten uns überall im Alltag, im Beruf wie auch im Privatleben: Tischwaage zum Abwiegen von Zutaten in der Küche, Bodenwaagen beim Paketdienstleister, Kranwaagen und Hängewaagen im Lager, Zählwaagen und mobile Waagen in der Kommissionierung, Körperwaagen im Bad, Analysewaagen im Labor – und das waren nur einige wenige Beispiele. mehr...

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Waagen

Wir nehmen die Waagen und ihre Funktion als Selbstverständlichkeit hin - „hinter die Fassade“ blickt kaum jemand. Dabei gibt es gerade im Fall der Waagen unglaublich viele interessante Details zu entdecken, egal ob es um die Geschichte, die Technik oder die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten geht. Wir haben einmal genauer hingeschaut und die wichtigsten Informationen zusammengefasst. Auf dieser Seite erfahren Sie mehr zu den folgenden Punkten:

1. Die Geschichte der Waagen
2. Die Entwicklung der Waagen Technik
3. Interessante Waagen Praxisbeispiele
4. Begriffsklärung: Unser kleines Waagen Lexikon                                                                                                                                 

 

1. Die Geschichte der Waagen

Die rasanteste Entwicklung haben die Waagen erst in den letzten 250 Jahren durchlaufen. Aus den bisher einfachen Messinstrumenten sind bis heute hochtechnisierte Geräte geworden, die nicht nur Gewichte bestimmen sondern auch Produkte erkennen, Preise berechnen, Rezeptvorschläge anzeigen und Belege drucken können – und vieles mehr! Werfen wir zunächst einen Blick zurück in die Vergangenheit auf die Neuerungen und Veränderungen, welche die Waagen im Laufe der Jahrtausende durchlaufen haben.

Die Geschichte der Waagen

5000 v. Chr.  Erste Spuren durch Fund einer Balkenwaage in einem ägyptischen Grab
2600 v. Chr. Begründung des ersten bekannten Maß- und Gewichtssystems bei Basra (Irak
2000 v. Chr. Erste ägyptische Abbildungen einfacher Balkenwaagen
1400 v. Chr.
Entwicklung der Anfänge der Laufgewichtsbalkenwaage in Ägypten
500 v. Chr. Verbesserte Genauigkeit der Balkenwaage durch die Etrusker
100 v. Chr.  Erfindung der römischen Schnellwaage.
0  v./n. Chr. Verbesserung der Waage durch diverse Neuerungen wie z.B. die ungleichschenklige Waage durch die Römer
1669 Erfindung der Tafelwaage durch den Franzosen Gilles Personne de Roberval
1763 Bau der ersten Neigungswaage mit direkter Gewichtsanzeige durch den schwäbische Pfarrer Philipp Matthäus Hahn
1779 Erfindung der Tafelwaage durch den Franzosen Franzose Gilles Personne de Roberval
1822 Erfindung der Dezimalbrückenwaage von Alois Quintenz 
1850 Erste Versuche, Wägeergebnisse automatisch zu drucken 
1895 Erste Waagen mit gleichzeitiger Preisanzeige (preisrechnende Waagen) in den USA
1922 Zulassung der Neigungswaage zur Eichung und somit Start der Erfolgsgeschichte von Wilhelm Kraut und seiner Firma Bizerba 
1924 Bau des Prototyps einer Neigungs-Schaltgewichts-Waage im Holzgehäuse durch Bizerba 
1927 Bau der ersten mechanischen Ladenwaage mit Bondruck durch Bizerba
1932 Entwicklung des ersten Zahlendruckwerks für Industriewaagen durch Bizerba
1939 Erfindung der elektronische Waage durch zwei Amerikaner
1951 Markteinführung der ersten optisch-preisanzeigende Ladenwaage durch Bizerba
1965 Einführung der ersten elektronischen Ladenwaage durch Bizerba
1981 Entwicklung der ersten vollelektronischen Ladenwaage durch Bizerba
1985 Einführung der vollelektronischen Systemwaage durch Bizerba


Das Unternehmen Bizerba nicht nur die Entwicklung der Waagen im 20. Jahrhundert geprägt sondern hat zusammen mit dem Hersteller Kern & Sohn auch dafür gesorgt, dass die schwäbische Kleinstadt Balingen weltweite Bekanntheit erlangt hat und zum europäischen Zentrum der Waagenindustrie geworden ist. Die beiden Unternehmen gehören mit der Firma Mettler-Toledo aus Albstadt heute zur Weltspitze in Sachen Wägetechnik.

2. Die Entwicklung der Waagentechnik

Nicht nur optisch sondern auch funktionell haben die Waagen sich über die Jahrtausende komplett gewandelt. Die anfänglich mechanischen Balkenwaagen haben sich über optische Modelle in die heute elektronischen Waagen gewandelt. Wurden früher Gewichtsstücke zur Bestimmung des Gewichts des Wiegeguts eingesetzt, übernimmt diese Aufgabe heute die Wägezelle. In den heutigen modernen Waagen werden unterschiedliche Formen der Wägezelle zur Gewichtsermittlung eingesetzt. Die drei gebräuchlichsten physikalischen Messverfahren stellen wir im Folgenden kurz vor.

  • Elektromagnetische Kraftkompensation
    Verfahren: Analoges Messprinzip mit Analog-Digital-Wandlung
    Beschreibung: Die elektromagnetische Kraftkompensation ist bis heute das genauste Messverfahren und wird bei hochauflösenden Waagen wie Analyse- oder Präzisionswaagen eingesetzt. Die Elektronik erfasst dabei die anfallende Stromstärke welche ein Elektromagnet benötigt, um einen Hebelarm wieder in seine Nullposition zu bringen, der durch das Wiegegut zuvor belastet wurde. Das elektrisches analoge Signal wird an einen A/D-Wandler weitergeleitet, welcher dieses in ein digitales Signal umsetzt.

  • Dehnungsmessstreifen (DMS Technologie)
    Verfahren: Analoges Messprinzip mit Analog-Digital-Wandlung
    Beschreibung: Bei der DMS Technologie wird ein durch Dehnung veränderter Widerstand zur Bestimmung der Gewichtskraft genutzt. Dabei wird ein streifenförmiger elektrischer Widerstand - der sogenannte Dehnungsmessstreifen - auf elastische Verformungskörper aufgeklebt. Je nach Gewicht des Wiegeguts wird nun Druck auf den Dehnungsmesstreifen ausgeübt, dieser dehnt sich und die elastischen Körper werden verformt. Auch bei dieser Technologie kommt ein A/D-Wandler zum Einsatz.

  • Schwingsaiten
    Verfahren: Digitales Messprinzip, keine Wandlung notwendig
    Beschreibung: Zur Messung des Wiegeguts werden bei diesem Prinzip eine oder mehrere Saiten herangezogen. Diese werden durch einen Oszillator zum Schwingen gebracht. Die Gewichtskraft des Wiegeguts beeinflusst nun die Spannung der Saiten und somit auch die Frequenz (höhere Last bedeutet höhere Frequenz). Diese Veränderung wird erfasst und ist das Maß für das aufgestellte Gewicht.

Alle drei Messverfahren haben ihre Daseinsberechtigung, entscheidend für die Wahl ist die Eignung für den vorgesehenen Einsatzbereich.

 

3. Interessante Waagen Praxisbeispiele

Die Standard-Waagen-Modelle kennt eigentlich jeder – Tischwaagen, Körperwaagen, Kranwaagen, Lebensmittelwaagen im Handel. Doch gibt es viele Einsatzgebiete, in denen man eine Waage nicht vermuten würde. Dazu zählen beispielsweise die Analyse von Flüssigkeiten, die Kommissionierung von Waren, die Rezeptur eines Medikaments oder die Durchführung einer Inventur. Manche Modelle sind wahre Multitalente und bieten neben der Gewichtbestimmung zahlreiche nützliche Funktionen. Wir haben vier Praxisbeispiele herausgepickt, die wir im Folgenden kurz vorstellen möchten: Zählwaagen, Multifunktions-Tischwaagen, Inventurwaagen sowie mobile Hubwagenwaagen.

 

Kern Zählsystem FKC 60K-6 Waagentyp: Zählwaagen
Funktion: Bestimmung der Stückzahl anhand des Gewichts des Wiegeguts
Einsatzbereiche: Wareneingang, Kommissionierung
Produktbeispiel: Kern Waagen Zählsystem FKC

Mit Hilfe einer Zählwaage kann anhand des Gewichts des Wiegeguts die aufgelegte Stückzahl bestimmt werden. Die Waagen verfügen über ein internes Programm, in welches die einzelnen Positionen einmalig eingegeben und deren jeweiliges Referenzgewicht (durchschnittliches Einzelgewicht eines Zählteils) bestimmt wird. Dazu werden in der Regel 10 (bei starker Streuung der Gewichte der Zählteile bis zu 100) Stück einer Position gewogen und somit das Gesamtgewicht bestimmt. Dieses dividiert durch die aufgelegte Stückzahl ergibt das Referenzgewicht. Bei vielen Modellen lässt sich zudem das Behältergewicht der Position hinterlegen, so dass die Zählteile für den Wiegevorgang nicht entnommen werden müssen. Auf Basis der hinterlegten Daten lässt sich nun zuverlässig die aufgelegte Stückzahl ermitteln. Die meisten Zählwaagen können mit einem Barcodescanner und sogar einem Belegdrucker verbunden werden, was die Arbeiten gerade im Wareneingang oder in der Kommissionierung nochmals um ein Vielfaches erleichtert. Müssen besonders hohe Gewichte oder große Stückzahlen bestimmt werden, welche den Wägebereich einer Tischwaage überschreiten, können sogenannte Zählsysteme genutzt werden. Diese verbinden eine hochpräzise Referenzwaage mit einer hochlastigen Mengenwaage. Das Fazit: Der Einsatz einer Zählwaage kann die Arbeiten im Bereich des Wareneingangs wesentlich effizienter und komfortabler machen.

 

 

Kern Multifunktions-Tischwaage GAT Waagentyp: Multifunktionswaagen
Funktion: Stückzählen, Fill-to-Target, Toleranzwäge, Rezeptieren, Klassifizieren
Einsatzbereiche: Inventur
Produktbeispiel: Kern Multifunktions-Tischwaage GAT Easy Touch

Multifunktionswaagen sind hochtechnologische Systeme mit einer internen Software, die zahlreiche Funktionen in einem Gerät vereinen, für die normalerweise mehrere Messsysteme erforderlich wären. Die Bedienung erfolgt meist direkt per Touch-Funktion über ein großes Display mit entsprechend ausführlicher Anzeige und ist dank der Software anwenderfreundlich gestaltet. Zudem können die Waagen über eine der diversen vorhandenen Schnittstellen mit externen Geräten wie PC, Drucker oder Barcodescanner verbunden werden, was das Funktionsspektrum noch vergrößert. So lassen sich mit einem Gerät Stückzahlen und Gewichte bestimmen, vorbestimmte Mengen abfüllen (= Fill-to-target), Toleranzgrenzen für Messergebnisse festlegen, Wiegegüter klassifizieren oder Mischungen nach vorgegebener Rezeptur zusammenstellen und bei falscher Wiegemenge sogar flexibel anpassen. Diese zahlreichen Funktionen machen die Einsatzmöglichkeiten einer Multifunktionswaage unglaublich vielseitig.

 

 

Kern Inventurwaage FKA 60-K4 Waagentyp: Inventurwaagen
Funktion: Stückzahlbestimmung, Auswertung mittels Inventurprogramm
Einsatzbereiche: Inventur
Produktbeispiel: Kern Inventurwaage FKA 60 K-4

Eine Inventurwaage nutzt die Technik einer Zählwaage und verbindet diese mit einem speziellen Inventurprogramm zur optimalen Datenverarbeitung. Dazu werden die Produktdaten zunächst über eine Datenschnittstelle auf die Waage überspielt, anschließend können die einzelnen Positionen erfasst werden. Nach Abschluss der Inventur werden die Daten von der Waage wieder an den PC übermittelt und können nun entweder in der Inventursoftware direkt ausgewertet oder aber exportiert und weiterverarbeitet werden. In Bezug auf den Ablauf der Inventur bringt die Nutzung einer Inventurwaage gleich mehrere Vorteile. Zum einen wird eine große Zeitersparnis durch den Wegfall des manuellen Zählens und Erfassens erreicht was auch gleichbedeutend ist mit einem nahezu fehlerfreien Zählergebnis. Zu anderen entfällt auch die Datenerfassung in die Warenwirtschaft, die in der Regel ein mindestens ebenso hohes Fehlerrisiko dar stellt wie die Bestandsaufnahme selbst. Weiter sind die EDV-seitigen Auswertungsmöglichkeiten im Inventurprogramm optimiert.

 

 

Bruss Wiegehubwagen X-Tra B Waagentyp: Hubwagenwaagen
Funktion: Bestimmung der Stückzahl anhand des Gewichts des Wiegeguts
Einsatzbereiche: Wareneingang, Kommissionierung
Produktbeispiel: Bruss Wiegehubwagen X-Tra B

Eine mobile Hubwagenwaage vereint die Transportfunktion eines Hubwagens mit den Funktionen einer Waage. Je nach Modell und Ausführung kann dies lediglich die einfache Gewichtsermittlung sein oder aber auch die von einer Zählwaage bekannte Stückzahlbestimmung. Profiausführungen sind zudem mit einem mobilen Belegdrucker ausgestattet oder verfügen gleich über mehrere Wiegeflächen und Anzeigen. Der Vorteil der Nutzung einer Hubwagenwaage liegt klar auf der Hand: Die Einheit aus Transport- und Wiegefunktion spart nicht nur die Kosten für die Anschaffung einer hochlastigen Plattformen- oder Bodenwaage sondern vor allem auch viel Zeit, da die Ware nicht zunächst zur Gewichtsermittlung zur stationären Waage gebracht werden muss. Diese besondere Kombination lässt sich nun an diversen Stellen im Lager und Versand sinnvoll einsetzen – beispielsweise zur Kontrolle der Liefergewichte im Wareneingang, zur Bestimmung des Versandgewichts im Warenausgang, zur Überprüfung der Packliste in der Kommissionierung anhand des Gewichts oder je nach Modell sogar bei der Durchführung einer Inventur.

 

 

4. Begriffsklärung: Unser kleines Waagen Lexikon

Eichen, Kalibrieren, Referenzmenge, Bauartzulassung, DakkS Kalibrierung, Justage, Teilegewicht, … auch wenn die meisten Fachbegriffe, die im Zusammenhang mit Waagen genutzt werden, den Anwendern bekannt sein dürften, kommt es doch immer wieder zu Missverständnissen und Verwechslungen. Wir haben die in unseren Augen wichtigsten Begriff aus der Welt der Waagen ausgewählt und erläutern sie im Folgenden in unserem kleinen Waagen Lexikon.

 

Waagen Lexikon  © by J-Kesselshop.de

Ablesbarkeit Unter der Ablesbarkeit versteht man den kleinsten an der Waage ablesbaren Gewichtswert bzw. die kleinste ablesbare Differenz zweier Messwerte. Alternativ auch Ablesegenauigkeit oder Teilungswert genannt.
Absolutwägung Bestimmung des Gewichtes eines Wägegutes einer Waage in den Masseeinheiten Milligramm (mg), Gramm (g), Kilogramm (kg) oder Tonnen (t).
Anwärmzeit Die Anwärmzeit gibt an, welche Zeitspanne die Waage vom Einschalten bis zum Erreichen der Betriebstemperatur benötigt.
Auflösung Die Auflösung wird in Punkten angegeben bestimmt, wie genau ein Messwert dargestellt werden kann. Errechnet wird sie aus dem Wägebereich geteilt die Ablesbarkeit.
Bauartzulassung Bei der Bauartzulassung wird die Waage gemäß messtechnischer und gerätespezifischer Anforderungen durch eine Bundesanstalt geprüft. Das Ergebnis wird durch das EG-Bauartzulassungs-Zertifikat dokumentiert. Eine Bauartzulassung ist zwingend erforderlich, damit eine Waage zur Eichung zugelassen werden kann.
Dehnungsmessstreifen Auch DMS Technologie genannt, eines von heute drei gängigen Messverfahren mit analog-digital Wandlung. Der Dehnungsmessstreifen ist ein streifenförmiger elektrischer Widerstand, welcher auf elastische Verformungskörper aufgebracht wird. Das Gewicht des Wiegeguts führt zur Dehnung und somit zu einer Verformung der Körper – diese Veränderung wird erfasst.
DAkkS Kalibrierung Ehemals DKD-Kalibrierung. Bei der DAkkS Kalibrierung wird die messtechnische Eigenschaft der Waage bestätigt und zwar durch die Rückführung auf international anerkannte Normale. Die Kalibrierung wird durch ein nach DIN EN ISO/IEC 17025 akkreditiertes Labor durchgeführt, welches nach erfolgreicher Prüfung auch einen DAkkS-Kalibrierschein ausstellt. Notwendig ist eine DAkkS Kalibrierung für alle Prüfmittel, die in einem QM Prozess eingesetzt werden.
Eichung Die aktuell gültige EU-Richtlinie schreibt eine amtliche Eichung von Waagen gesetzlich vor, unter anderem wenn sie im geschäftlichen Verkehr, zur Bestimmung des Preises einer Ware durch Wägung, bei der Herstellung von Arzneimitteln in Apotheken sowie bei der Herstellung von Fertigpackungen und in der Heilkunde eingesetzt werden. Die Eichung darf ausschließlich vom Eichamt durchgeführt werden. Geprüft wird auf die Einhaltung der zugrundeliegenden eichrechtlichen Vorschriften, insbesondere der Eichfehlergrenzen.  Ziel der Regelungen ist der Schutz des Verbrauchers vor zu seinen Ungunsten verfälschten Messergebnissen. Geeicht werden können ausschließlich Waagen mit einer Bauartzulassung. Nach erfolgreicher Prüfung wird das Gerät mit einer Eichmarke versehen, die in der Regel bis auf wenige Ausnahmen eine Gültigkeit von 2 Jahren hat.
Genauigkeitsklasse In der Genauigkeitsklasse werden verschiedene Waagenbauarten mit gleicher Genauigkeit in Klassen eingeteilt:
Klasse I – Feinwaagen (Analysewaagen)
Klasse II – Präzisionswaagen
Klasse III – Handelswaagen (Industriewagen, Ladnewaagen, medizinische Waagen)
Klasse IIII – Grobwaagen
ISO-Kalibrierung Auch Werkskalibrierung genannt. Prüfung der Waage auf Ihre Richtigkeit nach vorgegebenen Richtlinien. Kann in Eigenregie im Haus erfolgen oder durch ein externes Institut. Es handelt sich dabei allerdings nicht um ein akkreditiertes Verfahren. Die ISO-Kalibrierung wird meist eingesetzt, wenn keine DAkkS-Kalibrierung möglich oder notwendig ist, die Messgenauigkeit des Gerätes aber dennoch sichergestellt sein sollte. Nach erfolgter Prüfung wird ein ISO- bzw. Werkskalibrierschein ausgestellt.
Justage, Justieren Eingriff in das Messsystem einer Waage zur Anpassung der Messgröße. Notwendig wird die Justage, wenn bei der Kalibrierung eine zu hohe Messungenauigkeit festgestellt wird oder wenn sich Aufstellungsort bzw. die Bedingungen am Aufstellungsort (Temperatur, Feuchtigkeit) ändern. Die durch die Justage vorgenommenen Veränderungen am Messsystem sind bleibend.
Kalibrieren Überprüfung der Messgenauigkeit einer Waage durch in Bezug setzen des Messwerts mit einer festen, wahren Messgröße (beispielsweise ein geeichtes Gewicht). Bei der Kalibrierung werden die Messabweichungen dokumentiert sowie die Messunsicherheit draus errechnet. Es erfolgt kein Eingriff in das Messsystem, lediglich eine Beurteilung des Ist-Zustands der Waage. Nach erfolgreicher Prüfung wird ein Kalibrierschein (je nach Verfahren ISO- oder DAkkS-Kalibrierschein) erstellt welcher auch die messtechnischen Eigenschaften der Waage dokumentiert.
Kalibrierschein, Kalibrierzertifikat Ein Kalibrierschein bestätigt die erfolgreich durchgeführte Kalibrierung eines Messgeräts und dokumentiert die messtechnischen Eigenschaften. Wenn die Prüfung in einem akkreditieren Verfahren erfolgt ist, wird ein DaKKS-Kalibrierschein erstellt, wenn nicht ein ISO-Kalibrierschein bzw. Werkskalibrierschein.
Kapazitätsanzeige Die Kapazitätsanzeige einer Waage zeigt im Display den belegten und noch verfügbaren Wägebereich an und schützt somit vor unbeabsichtigter Überschreitung.
Kleinstes Teilegewicht Das kleinste Teilegewicht ist ein relevanter Wert bei Zählwaagen. Es gibt an, welches das kleinste Stückgewicht ist, welche das Messsystem erfassen kann. Wichtig ist darauf zu achten, dass das kleinste Teilegewicht kleiner ist als das Gewicht eines Stücks des Wiegeguts.
Linearität Die Linearität beschreibt die Richtigkeit der Waage indem sie die jeweils größte Abweichung des Messwerts vom Wert des Prüfgewichts über den gesamten Wägebereich dokumentiert.
Messunsicherheit Die Messunsicherheit wird im Rahmen der Kalibrierung in einem genau festgelegten Prüfverfahren bestimmt und gibt den Bereich an, in welchem der tatsächliche Messwert liegt. Sie steigt mit zunehmender Belastung der Waage. Die Dokumentation erfolgt im Rahmen des Kalibrierscheins.
Mindestlast Die Mindestlast beschreibt die untere Grenze des eichfähigen Wägebereichs (in der Regel höher als das kleinste Teilegewicht) und ist auf dem Eichschild vermerkt.
OIML Abkürzung für die Organisation Internationale de Métrologie Légale (deutsch: Internationale Organisation für das gesetzliche Messwesen). Sie hat ihren Sitz in Paris und regelt die eichtechnischen Belange von Messgeräten auf internationaler Ebene. Zudem gibt die Organisation Empfehlungen, welche in viele nationale wie auch internationale Normen einfließen.
PTB Abkürzung für die Bundesbehörde Physikalisch Technische Bundesanstalt in Braunschweig, welche für das OIML Messwesen in Deutschland zuständig ist und auch das Eichwesen regelt.
Referenzgewicht Das durchschnittliche Eigengewicht der Position. Das Referenzgewicht wird bei Zählwaagen bestimmt. Dazu liegt man mehrere Stücke – die sogenannte Referenzstückzahl -  des Wiegeguts auf und ermittelt das Gesamtgewicht. Teilt man dieses nun durch die aufgelegt Stückzahl, erhält man das Referenzgewicht.
Referenzstückzahl

Die Referenzstückzahl gibt an, wie viele Stück eines Wiegeguts notwendig sind, um das Referenzgewicht einer Zählwaage ermitteln zu können. In der Regel bewegt sie sich zwischen 5 und 50 Stück.

Reproduzierbarkeit

Die Reproduzierbarkeit ist ein Qualitätsmerkmal einer Waage und gibt an, wie hoch die Übereinstimmung der Messergebnisse bei Wiederholungsmessungen unter gleichen Bedingungen ist.

Tara Tara beschreibt die Möglichkeit, die Anzeige einer Waage bei aufgelegtem Wiegegut wider auf Null zurückzustellen, um so beispielsweise das Behältergewicht berücksichtigen zu können. Tara verkleinert den verfügbaren Wägebereich um den eigenen Wert.
Wägebereich Der Wägebereich beschreibt den Arbeitsbereich, in welchem eine Waage maximal belastet werden darf.
Wägewert Der Wägewert ist das Messergebnis (auch Wägeergebnis genannt).
Wägezelle Wägezellen werden als Messgrößenumformer eingesetzt und gelten als das Herzstück einer elektronischen Waage. Sie sind in Gramm, Kilogramm oder Tonnen kalibriert und wandeln die mechanische wirkende Kraft ausgehend vom Wiegegut in eine elektrische Spannung um.
Werkskalibrierschein Siehe ISO-Kalibrierschein
Zählauflösung

Die Zählauflösung beschreibt die Genauigkeit des Messergebnisses und gilt als Qualitätsmerkmal einer Waage. Sie wird in Punkten angegeben und ermittelt sich aus dem maximalen Wägebereich dividiert durch das kleinste messbare Teilegewicht.

 

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