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Dosierbandwaage
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solcherWeitere Aufgabe der Erfindung ist es deswegen, die den bekannten Dosierbandwaagen anhaftenden Nachteile zu vermeiden und insbesondere eine Dosierbandwaage zu schaffen, deren Regler ohne Fremdenergie unmittelbar von der Waage gesteuert wird, ohne dass diese in ihrer Genauigkeit merklich beeinträchtigt wird, wobei der Aufwand für den Regler gleichzeitig sehr gering bleibt.
Diese Aufgaben werden bei einer Dosierbandwaage, bei welcher das Wiegeband mit einer selbstabgleichenden Wiegeeinrichtung, beispielsweise einer Neigungsgewichtswaage, verbunden ist und welche eine mechanische, ohne Fremdenergie arbeitende Regeleinrichtung enthält, die über ein stufenloses Stellglied auf einen oder mehrere den Materialstrom beeinflussende Antriebe wirkt, erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Regeleinrichtung ein stufenloses Getriebe umfasst, das in an sich bekannter Weise aus zwei nebeneinander angeordneten Walzen besteht, von denen mindestens eine einen konischen Mantelabschnitt aufweist, wobei eine zwischen diesen beiden Walzen liegende Radanordnung durch die Waage mechanisch verstellt wird und wobei ein Differentialgetriebe mit den beiden Walzen verbunden ist, welches in Abhängigkeit von deren Drehzahldifferenz das Stellglied verstellt.
Hiebei umfasst die Regeleinrichtung ein ohne Fremdenergie von der Waage mit mechanischen Mitteln gesteuertes mechanisches Regelgetriebe, das die vom Fühlorgan abgegriffene Verstellänge in eine ihr entsprechende Verstellgeschwindigkeit des Stellgliedes umwandelt. Zwischen dieser und der die Verstell-
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Man kann aber auch so vorgehen, dass die Ausgangswelle des Regelgetriebes einen Nocken trägt, der mit einem elektrischen Schalter zusammenwirkt, welcher die Schaltimpulse bei Abweichung der Ist-Stellung von der Soll-Stellung der Stelleinrichtung über eine elektrische Leitung an einen Antriebsmotor des Stellgliedes weitergibt.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele dargestellt sind.
Es zeigen Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Dosierbandwaage mit eigenangetriebenem Band, Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf die Regeleinrichtung und das Stellglied in vergrössertem Massstab, Fig. 3 eine schematische Teilansicht des Regelgetriebes in Richtung A nach Fig. 2, Fig. 4 eine Ansicht einer gegenüber der nach Fig. l gezeigten Ausführungsform abgewandelten Form des Regelgetriebes, Fig. 5 eine besondere Ausführung der Verbindung zwischen Regelgetriebe und Stellglied, Fig. 6 eine Ansicht einer Dosierbandwaage, ähnlich der nach Fig. l, bei der jedoch nicht die Bandbelegung sondern die Materialmenge pro Zeiteinheit konstant gehalten wird, Fig. 7 auf eine abgewandelte Ausführungsform eines Regelgetriebes.
Obwohl in den Figuren eine Dosierbandwaage mit Kurzband dargestellt ist, ist die Erfindung nicht auf solche Waagen beschränkt, sondern grundsätzlich für alle Bandwaagenausführungèn, insbesondere also auch für Waagen in längeren Bändern geeignet.
Das Kurzband 1 fördert Material 2, welches über eine Schüttelrinne 3 mit Unwuchtantrieb
4 aufgegeben ist, und wirft es bei 5 z. B. in einen nicht dargestellten Sammelbehälter oder auf ein weiteres Förderband. Das Band 1 ist an der Achse 6 der Antriebstrommel 7 drehbar im Lager- bock 8 fundamentfest gelagert. Die auf die Achse 6 wirkende Materiallast wird also direkt ins Fun- dament abgegeben. Dagegen wird die Materiallast, die auf die Achse 9 der Spanntrommel 10 wirkt, über eine Zugstange 11 einer Waage 12 zugeleitet. Im Waagengehäuse 13 sind nur solche Teile dargestellt, die zur Erläuterung der Erfindung notwendig sind.
Andere Teile, wie z. B. weitere Untersetzungshebel, Integrator, Tarierung usw., die durchaus not- wendige Waagenteile sind, wurden fortgelassen. Die Last in der Zugstange 11 wird einem bekannten
Neigungspendel 14 zugeleitet, welches bei 15 schwenkbar gelagert ist und durch Ausschlag seines
Pendelgewichtes 16 Ausgleich dieser Last bringt. Im rechten Teil der Waage 12 ist in einem verschiebbaren Grundrahmen 17 ein Regelgetriebe 17a eingebaut, welches inFig. 2 in Draufsicht und vergrössert dargestellt ist. Ein Motor 18 treibt eine Walze 19 und mit ihr ein Sonnenrad 20 eines
Kegelraddifferentialgetriebes 21 ständig umlaufend an.
Der Umlauf der Walze 19 wird über ein oder mehrere Zwischenräder 22 und 22a auf die Walze 23 übertragen. Die Form der Walzen ist grundsätzlich beliebig, sie darf nur nicht für beide zylin- drisch sein. Ein gemeinsamer Lagerbügel 24 ist um die Achse 25 eines Laufrades 26 frei schwenkbar gelagert. Das Laufrad 26 ist auf der Laufstange 27 in beiden Längsrichtungen 28,29 verschiebbar (Fig. 3).
Der Umlauf der Walze 23 wird über einen Riementrieb, bestehend aus den Rädern 30 und 31 sowie dem Riemen 32, dem zweiten Sonnenrad 33 des Differentials 21 zugeleitet. Wird nun die Antriebsrichtung der Walze 19 gemäss Pfeil 34 gewählt, so dreht die Walze 23 in Richtung Pfeil 35. Hiedurch wird erreicht, dass die Berührungspunkte der Reibräder 22 und 22a mit den Walzen 19 und 23 automatisch genau senkrecht unter die Lagerachse 25 ihres gemeinsamen Tragbügels 24 laufen. Ferner sind die Drehrichtungen der Sonnenräder 20 und 33 gegensinnig. Wird das Laufrad 26 in Richtung 28 oder 29 so lange verschoben, bis die Durchmesser der Walzen 19 und 23 an den Berührungspunkten mit 22 und 22a gleich sind, so werden die Drehzahlen der Differentialräder 20 und 33 gleich.
In diesem Betriebszustand drehen die Planetenräder 36,37 nur um ihre eigenen Achsen 38,39, während das Stirnrad 40 stillsteht. Dies ist die Nullstellung.
In allen andern Stellungen werden je nach Verschiebung in Richtung 28 oder 29 die Drehzahlen der Räder 20 und 33 unterschiedlich, wodurch Rad 40 in der einen oder andern Richtung eine Drehung erhält. Die Drehzahl ist abhängig vom Verschiebeweg. Eine Drehung des Rades 40 wird über Rad 41 und ausziehbare Welle 42 dem Kegelradtrieb 43,44 zugeführt, wodurch das Stellglied 45 schliesslich in der einen oder andern Drehrichtung verstellt wird. Das Stellglied 45 steht über eine elektrische Leitung 46 mit dem Antrieb 4 der Schüttelrinne 3 in Verbindung, so dass einer Drehung des Stellgliedes 45 eine Änderung des Materialstromes 2 gleichkommt.
Die Verbindung des Regelgetriebes mit der Waage 12 kann auf unterschiedliche Weise erfolgen.
In Fig. 1 ist dies so geschehen, dass die Achse 25 des Laufrades 26 mit einem Funkt 47 des Pendels 14 durch die Stange 48 gekoppelt ist. Somit ruft jede Verschiebung des Pendels 14 - aus
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der Sollwertstellung heraus-eine gleiche Verschiebung der Zwischenräder 22,22a aus ihrer Null- stellung hervor.
Zur Verstellung der Zwischenräder 22, 22a in Richtung 28 oder 29 sind nur ausserordentlich ge- ringe Kräfte nötig, die dem Waagenpendel direkt, also ohne Fremdverstärkung, entnommen werden kön- nen. Eine weitere Verbesserung ist aber nicht möglich. falls die Waage 12 nach Fig. 4 einen an sich be- kannten Integrator 49 besitzt, dessen Aufbau dem des Regelgetriebes nach Fig. 2 ähnlich ist. Dieser In- tegrator wird in bekannter Weise durch Pendel 14 ausgesteuert. Werden nun seine Zwischenrä- der 50,50a durch eine Koppelstange 51 mit der Achse 25 des Laufrades 26 vom Regelgetrie- be verbunden, so wird jede Pendelverschiebung infolge Soll-Last-Änderung die Zwischenräder 22,22a aus ihrer Nullstellung verschieben.
Der Unterschied zur Arbeitsweise nach Fig. 1 besteht aber darin, dass die Verschiebekraft nicht mehr dem Pendel 14, sondern den Zwischenrädern 50,50a entnommen wird.
Diese Zwischenräder können aber, wie bereits ebenfalls bekannt ist, ein Vielfaches der Pendelkraft abgeben, ohne die Genauigkeit der Waage zu verschlechtern. Eine Ausführung nach Fig. 4 ist also be- sonders dann zu empfehlen, wenn hohe Wiegegenauigkeiten gefordert werden.
Für den Regelgetrieberahmen 17 ist in besonders zweckmässiger Umgestaltung der Erfindung eine
Verschiebemöglichkeit in Richtung 52,53 vorgesehen, so dass sich in sehr einfacher Weise der vom
Getriebe einzuregelnde Sollwert voreinstellen lässt. Zu diesem Zweck wird der Rahmen 17 manuell oder motorisch so lange verschoben, bis seine Nullstellung, d. i. diestellung, bei welcher die Zwischen- räder 22, 22a auf gleichen Walzendurchmessern arbeiten und der Differentialausgang 40 keine Dreh- zahl ausführt, die mit der dergewünschten Materialstromstärke 2 entsprechenden Pendelstellung 14 über- einstimmt.
Der praktische Betrieb von Dosierbandwaagen lässt es mitunter nicht zu, dass Waage 12 und Stell- glied 45 so eng nebeneinander angeordnet werden, dass eine einfache mechanische Koppelung mög- lich ist. In solchen Fällen kann am Rad 40 (Fig. 2) ein Nocken befestigt sein oder entsprechend Fig. 5 das Kegelrad 43 durch einen Nocken 54 ersetzt werden. Dieser Nocken 54 betätigt über einen
Schalter 55 einen Motor 56, der seinerseits über einen Ketten-oder Zahnradtrieb 57 wieder das
Stellglied 45 zur Korrektur des Materialstromes 2 verstellt.
Die Anzahl der Schaltimpulse aus dem Schalter 55 ist wieder abhängig von der Störung im Ma- terialstrom, so dass die Geschwindigkeitszuordnung zwischen Regel- und Stellgrösse wie bei Ausführung nach Fig. l erhalten bleibt, falls man noch darauf achtet, durch bekannte Mittel, die elektrisch oder mechanisch arbeiten können, die Dauer des einzelnen Impulses konstant zu halten. Selbstverständlich kann die gleiche Wirkung auch dadurch erzielt werden, dass die Drehzahl der Welle 42 über eine bieg- same Welle oder eine elektrische Welle dem Motor 56 zugeleitet wird. Wie überhaupt jede bekannte
Lösung zur Fernübertragung von Drehzahlen eingesetzt werden kann.
Die bisherigen an den Fig. 1 - 5 erläuterten Anwendungsfälle für das Regelgetriebe entsprechen dem in der Praxis häufig vorkommenden Fall der Materialaufgabe durch regelbare Schüttelrinne oder ein anderes Zuteilorgan, wie Schnecke, Zellenradschleuse od. dgl. Hiebei wird das Förderband meist mit kon- stanter Geschwindigkeit gefahren und der Ausgang des Regelgetriebes, z. B. über Regeltrafo auf das Zuteilorgan geschaltet, so dass eine Regelung auf konstante Bandbelegung, also auf konstante kg/m erfolgt.
Ebenfalls häufig treten in der Praxis aber auch die Fälle auf,. bei denen das kurze Dosierband gleichzeitig Abzugsband aus einem Bunker ist.
- Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, bei diesen Anordnungen nicht z. B. über Schiebersteuerung am Bunkerauslauf auf konstanten Materialstrom zu regeln, sondern vielmehr durch Änderung der Bandgeschwindigkeit, ausserdem wird meist auf konstante Materialmenge pro Zeiteinheit, also auf kg/s konstant geregelt. Fig. 6 zeigt nun den Einsatz des erfindungsgemässen Regelgetriebes für einen solchen Betriebsfall. Das Kurzband 60 fördert Material 61 aus einem Bunkerauslauf 62, wobei durch einen Schieber 63 die Dicke des Materialstromes voreingestellt wird. Der Materialabwurf erfolgt bei 64 in Sammelbehälter oder weitere Transportmittel. Die Achse 65 der Antriebstrommel 66 ist über Lagerbock 67 fundamentfest, aber schwenkbar gelagert.
Über einen Riemen- oder Kettentrieb 68 wird die Trommel 66 durch den Motor 69 angetrieben. Die Achse 70 der Spanntrommel 71 ist über eine Zugstange 72 mit dem Pendel 73 einer Waage 74 verbunden. Das Pendel 73 ist im Lagerbock 75 schwenkbar gelagert und gleicht mit seinem Pendelgewicht 76 den Teil der Materiallast aus, der auf die Spanntrommel 71 wirkt, während der andere Lastteil, welcher auf die Antriebstrommel 66 wirkt, über den Lagerbock 67 direkt ins Fundament abfliesst.
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Im Waagengehäuse 77 sind wie in Fig. 1 wieder nur die Teile dargestellt, welche zur Erläuterung der Erfindung erforderlich sind. Im rechten Waagenteil ist das Regelgetriebe 78 komplett im Grundrahmen 79 montiert eingezeichnet. Zur besseren Funktionsbeschreibung ist in Fig. 7 die Draufsicht dieses Getriebes wiedergegeben. Die Walze 80 wird entweder direkt vom Förderband 60 oder proportional seiner Geschwindigkeit im Drehsinn 81 angetrieben.
Über zwei Zwischenräder 82,82a wird diese Drehzahl auf die Walze 83 übertragen, wodurch hier der Drehsinn 84 entsteht. Die Walze 83 ist fest mit einem Sonnenrad 85 eines Differentialgetriebes 86 verbunden. Das andere Sonnenrad 87 dieses Differentialgetriebes 86 wird bei 88 in entgegengesetztem Drehsinn konstant angetrieben. Zum Antrieb sind alle bekannten nicht näher dargestellten Mittel geeignet, die eine konstante Drehzahl liefern. Sind die Drehzahlen der Sonnenräder 85 und 87 gleich, so drehen die Planetenräder 89 und 90 nur um ihre eigenen Achsen, ohne das mit ihren Achsen verbundene Zahnrad 91 selbst zu drehen.
Bei Drehzahldifferenz zwischen 85 und 87 wird hingegen das Zahnrad 91 in Rechts- oder Links- drehung versetzt und dreht seinerseits über das Zahnrad 92 die ausziehbare Welle 93, das Kegelrad- getriebe 94,95 schliesslich das Stellglied 96. Die Lagerung der Zwischenräder 82, 82a entspricht der in Fig. 3. Auch die sonstige Arbeitsweise dieses Getriebes nach Fig. 7 entspricht der desvorbeschrie- benen Getriebes nach Fig. 2, weil der Lagerbügel 97 der Zwischenräder 82, 82a inFig, 6 in gleicher
Weise an einer Drehachse 98 des Laufrades 99 schwenkbar befestigt und diese Achse 98 mit einem
Punkt 100 des Pendels 73 mittels Koppelstange 101 verbunden ist.
Die Arbeitsweise der gesamten Regelstrecke nach Fig. 6 erfolgt nun so, dass bei einer Störung des Ma- terialflusses 61 das Pendel 73 eine Ausschlagänderung erfährt, wodurch über 101, 98und97 letztlich die Zwischenräder 82,82a zwischen den Walzen 80 und 83 längsverschoben werden. Hiedurch wird die Drehzahl des Sonnenrades 85 geändert, so dass zur konstant vorgegebenen Drehzahl des Rades 87 eine Differenz entsteht, auf Grund welcher das Zahnrad 91 in Drehung versetzt wird.
Proportional dieser Drehung wird das Stellglied 96 verstellt, das über den Antriebsmotor 69 eine Geschwindigkeitsänderung des Bandes 60 in korrigierendem Sinne so lange bewirkt, bis die Dreh- zah1änderung des Rades 85 durch eine Änderung der Antriebsdrehzahl der Walze 80 infolge Ände- rung der Bandgeschwindigkeit ausgeglichen ist. Dann sind die Drehzahlen der Räder 85 und 87 wieder gleich, womit das Ende des Regelprozesses erreicht wird. Geregelt wird in diesem Anwendungsfall auf konstante Fördermenge pro Zeiteinheit, also auf konstante kg/s, wobei zwischen Regel-und Stellgrö- sse wieder, wie angestrebt, Geschwindigkeitszuordnung besteht.
Selbstverständlich können auch die Ausführung nach Fig. 5 mit einer Anlage nach Fig. 6 sowie die Einzelteile der Ausführungen nach den Fig. 1 und 6 kombiniert werden. Würde anderseits z. B. das Regelgetriebe 78 der Fig. 6 in die Waage 12 der Fig. l eingebaut und somit bei 88 eine konstante Drehzahl vorgegeben, so würde eine solche Anlage, wie zuvor bei Fig. 6, auf konstante Fördermenge je Zeiteinheit regeln. Eine stufenlose Vorgabe der konstanten Drehzahl bei 88 ist für die Praxis besonders vorteilhaft.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Dosierbandwaage, bei welcher das Wiegeband mit einer selbstabgleichenden Wiegeeinrichtung, beispielsweise einer Neigungsgewichtswaage, verbunden ist und welche eine mechanische, ohne Fremdenergie arbeitende Regeleinrichtung enthält, die über ein stufenloses Stellglied auf einen oder mehrere den Materialstrom beeinflussende Antriebe wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung ein stufenloses Getriebe (17a, 78) umfasst, das in an sich bekannter Weise aus zwei nebeneinander angeordneten Walzen (19,23 bzw.
80,83) besteht, von denen mindestens eine einen konischen Mantelabschnitt aufweist, wobei eine zwischen diesen beiden Walzen liegende Radanordnung (22, 22a, 24 bzw. 82,82a, 97) durch die Waage mechanisch verstellt wird und wobei ein Differentialgetriebe (21,86) mit den beiden Walzen verbunden ist, welches in Abhängigkeit von deren Drehzahldifferenz das Stellglied (45,96) verstellt.