Vorrichtung zum Herstellen von Mischungen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von Mischungen bestimmter Zusammensetzung mittels einer Waage und befasst sich insbesondere mit der Ausbildung der dabei benutzten Wiegevorrichtung. Werden nach bestimmten Formeln Mischungen zubereitet, so ist die Einhaltung der richtigen Gewichte und der vorgeschriebenen Reihenfolge der Arbeitsgänge von ausschlaggebender Bedeutung. Auf verschiedenen Gebieten besteht auch das Bedürfnis, die Einflussnahme des Wägers auf den Wägevorgang auszuschalten bzw. die von der Waage gesteuerte Mengendosierung geheim zu halten.
Es sind bereits verschiedene Vorrichtungen zur Erfüllung der genannten Forderungen bekannt. Beispielsweise wurde vorgeschlagen, das Gewicht der einzelnen Mischungsbestandteile auf einer Wiegescheibe anzubringen, die auf die Achse des Zeigers der Wiegevorrichtung aufgesetzt wird und sich mit diesem dreht. Ein anderer Vorschlag geht dahin, die Waage neben der Gewichtsskala mit einer verstellbaren Prozentskala auszurüsten, wobei der 100 O/o-Punkt auf den Wert der Mischungsendmenge eingestellt wird und der Wäger anhand einer Wiegekarte, auf der die abzuwägenden Mengen der Mischungsbestandteile in Prozent aufgetragen sind, die Dosierung vornimmt.
Solche Vorrichtungen erleichtern zwar die Herstellung von Mischungen, ermöglichen aber nur bedingt eine Geheimhaltung der Mengendosierung, da dem Wäger die Wiegekarte bzw. Wiegescheibe ausgehändigt werden muss. Zudem werden durch solche Vorrichtungen Fehler und Irrtümer infolge Fahrlässigkeit seitens des Wägers nicht vollständig ausgeschaltet.
Diese Nachteile werden durch die vorliegende Erfindung behoben. Erfindungsgemäss werden die Gewichte der einzelnen Mischungsbestandteile auf einer Lochkarte eingeprägt und durch eine Abtastvorrichtung auf einen Hilfszeiger an der Waageskala übertragen, der das jeweils abzuwägende Gewicht der einzelnen Mischungsbestandteile anzeigt.
Vorteilhaft kann durch Verwendung einer photoelektrischen Steuerung die Dosierung weitgehend automatisiert und von menschlichen Fehlerquellen frei gehalten werden. Da die Abtastvorrichtung für die als Lochkarten ausgebildeten Mischrezepte unter Verschluss oder ausserhalb des Wägeraumes aufgestellt werden kann, ist die Geheimhaltung der Mengendosierung gewährleistet.
Auf der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen:
Fig. 1 die Ansicht einer für den genannten Zweck geeigneten Lochkarte,
Fig. 2 den schematischen Aufbau der Einrichtung zur Übertragung des auf der Lochkarte eingeprägten Programms auf die Waage und
Fig. 3 einen teilweisen Längsschnitt durch die Kontaktbank.
Die Lochkarte 1 (Fig. 1) weist auf der Schmalseite Y 24 Zeilen auf, in welche die zu wägenden Einzelmengen eingelocht werden. Die Breitseite X ist in drei Dekaden für die Gewichte unterteilt, die Dekade A enthält beispielsweise die Hunderter, die Dekade B die Zehner und die Dekade C die Einer. Dahinter folgen zehn Positionen S für die Wahl der Silos, denen die auf der entsprechenden Zeile eingelochte Gewichtsmenge entnommen werden muss, und am Ende jeder Zeile ein Endkontakt E, der zur Steuerung des Antriebsmotors 33 und der elektromagnetischen Kupplung 34 dient. Als Beispiel sind drei Wägungen in die Lochkarte eingelocht, nämlich auf Zeile 1: 875 kg aus Silo 7, auf Zeile 2: 413 kg aus Silo 9 und auf Zeile 3: 22 kg aus Silo 1.
Die Lochkarte 1 wird von einer Halteplatte 2 getragen und auf dieser durch vorstehende Ecken 3 unverrückbar festgehalten. Die Halteplatte 2 enthält Reihen von durchgehenden Löchern 45 von gleicher Teilung wie auf der Lochkarte 1, jedoch etwas grösserem Durchmesser. Sie ist auf Schienen 4 verschiebbar geführt und kann durch eine von einem Eektromotor 40 über eine elektromagnetische Kupplung 41 und ein Getriebe 6 angetriebene Spindel 7 schrittweise um den Abstand der einzelnen Lochreihen verschoben werden. Zu diesem Zweck sind an der Halteplatte 2 seitlich Einkerbungen 5 angebracht, deren tiefste Stellen in gleicher Linie mit den Lochreihen liegen.
Ein Tasthebel 43, der mit einem Mikroschalter 44 zusammenarbeitet, greift während der Verschiebung der Halteplatte 2 die Einkerbungen 5 ab, derart, dass der Mikro schalter 44 immer ausschaltet, wenn sich der Tasthebel 43 im tiefsten Punkt einer Einkerbung befindet. Der Elektromotor 40 und die Kupplung 41 sind über die Leitung i, den Relaiskontakt hl", die Relaiswicklung HR, die Leitung k und den Mikroschalter 44 mit dem Pluspotential einer Stromquelle verbunden. Befindet sich der Tasthebel 43 jedoch in einer Einkerbung, das heisst in Linie mit einer Lochreihe, so ist der Mikroschalter 44 geöffnet. Um mit der Halteplatte 2 aus dieser Stellung weg- fahren zu können, müssen Motor 40 und Kupplung 41 über eine zweite Leitung mit dem Pluspotential der Stromquelle so lange verbunden werden, bis der Schalter 44 einschaltet.
Zu diesem Zweck wird das Relais HR durch kurzes Betätigen des Schalters L erregt, der den Stromkreis I, m schliesst.
Dadurch spricht der Relaiskontakt hr' an und Motor 40 sowie Kupplung 41 sind über Leitung i, Relaiskontakt her', Leitung n, Schalter L und Leitung I an das Pluspotential angeschlossen. Hat der Motor 40 die Halteplatte 2 um einen kurzen Weg verschoben, so schliesst der Mikroschalter 44 und die Stromzufuhr zu Motor und Kupplung erfolgt nun auch über Leitung k, Relaiskontakt hr" und Leitung i. Wird der Schalter L nun geöffnet, so bewegt sich die Halteplatte 2 so lange, bis der Tasthebel 43 in die nächste Einkerbung 5 eingreift, wodurch der Schalter 44 sich öffnet. Dadurch werden Motor 40 und Kupplung 41 stromlos, die Kupplung klinkt augenblicklich aus, und die Halteplatte 2 wird unbeeinflusst von der Massenwirkung des auslaufenden Motors 40 stillgesetzt.
Durch kurzzeitiges Betätigen des Schalters L kann deshalb die Halteplatte 2 schrittweise von Einkerbung zu Einkerbung, also von Lochreihe zu Lochreihe verschoben werden. Bei dauerndem Niederdrücken des Schalters L wird die Halteplatte 2 gleichförmig bewegt, da der Mikroschalter 44 überbrückt ist. Über der Halteplatte 2 ist eine Kontaktbank 8 angeordnet. Diese trägt eine der Anzahl Löcher pro Zeile der Loch- karte entsprechende Zahl Kontaktstifte 9. Ihr Aufbau ist aus Fig. 3 ersichtlich. Sie besteht aus einem Isolierkörper 10, beispielsweise aus Pressspan, der mit einer Kontaktschiene 11 verbunden ist, die am Pluspotential einer elektrischen Spannung liegt. Die Kontaktschiene enthält nach oben sich konisch ausweitende Bohrungen 12, durch welche die Kontaktstifte 9 hindurchgreifen.
In den Isolierkörper 11 sind Metallhülsen 13 eingepresst, in denen die Kontaktstifte 9 verschiebbar geführt werden. Schraubenfedern 14 drücken die Kontaktstifte 9 nach unten gegen die Kontaktschiene 11, wobei diese sich mit ihrem Flansch 15 in den konischen Bohrungen 12 abstützen und dadurch in leitender Verbindung mit ihr stehen. Wird die Kontaktbank gegen die Lochkarte gedrückt, so werden diejenigen Kontaktstifte angehoben, die nicht durch die Löcher der Lochkarte hindurchgreifen können. Diese stehen dadurch nicht mehr in leitender Verbindung mit der Kontaktschiene 11.
Die Kontaktbank 8 wird durch einen schematisch dargestellten Schaltmagneten 16 durch Schlie ssen eines Schalters M auf die Lochkarte gedrückt.
Jeder Kontaktstift der drei Dekaden A, B und C steht durch eine elektrische Leitung mit der Übertragungseinrichtung an der Waage in Verbindung.
Diese zeigt folgenden grundsätzlichen Aufbau:
Die Scheibe 17 sitzt fest auf der Zeigerachse 18 der nicht dargestellten Waage. Sie enthält zwei durch einen dünnen Steg 19 getrennte Öffnungen 20 und 21. Der Steg 19 entspricht der Zeigerspitze einer normalen selbstanzeigenden Waage.
Auf einer zur Zeigerachse 18 gleichachsig, jedoch unabhängig von dieser angeordneten Welle 22 ist ein bügelartiger Hilfszeiger 25 befestigt, der um die Scheibe 17 herumgreift. Dieser trägt an seinem Ende hinter der Scheibe 17 eine Lichtquelle 26 und auf der Vorderseite eine photoelektrische Zelle 27, beide bezüglich der Wellenachsen 18 bzw. 22 auf glei- chem Radius wie die Öffnungen 20 und 21. Die photo elektrische Zelle 27 steht mit einem Verstärker 28 in Verbindung.
Die Übertragungseinrichtung hat die Aufgabe, den Hilfszeiger 25, der nichts anderes als eine verstellbare Wiegemarke darstellt, durch Fernsteuerung auf den in der Lochkarte eingeprägten Gewichtswert an der Gewichtsskala der Waage einzustellen. Dies geschieht auf folgende Weise: Die Welle 22 steht über die Stirnräder 29, 30 mit einer Welle 23 in Verbindung und diese über die Stirnräder 31, 32 mit einer Welle 24.
Diese wird ihrerseits von einem Elektromotor 33 über eine elektromagnetische Kupplung 34 handelsüblicher Bauart angetrieben. Das Über- setzungsverhältnis der Zahnradpaare 31, 32 und 29, 30 beträgt je 10:1. Auf hundert Umdrehungen der Welle 24 dreht sich die Welle 23 zehnmal und die Welle 22 einmal. Konzentrisch zu den Wellen 22, 23 und 24, jedoch nicht mit diesen verbunden, sind je zwei Kontaktscheiben 35', 35" und 35"' bzw. 36', 36" und 36"'. Die äussern Kontaktscheiben 35' bis 35"' sind zudem in zehn voneinander isolierte Segmente 0 bis 9 unterteilt und durch einen Zwischenring 37 von den innern Kontaktscheiben 36' bis 36"'ebenfalls isoliert.
Auf den Wellen 22, 23 und 24 sind die Schleifarme 38', 38" und 38"'isoliert befestigt, welche zwischen den äussern Kontaktringen 35 und den innern Kontaktringen 36 eine leitende Verbindung herstellen.
Die Segmente 0 bis 9 des äussern Kontaktringes 35' sind über ein zehnadriges Kabel a mit den Kontaktstiften 0 bis 9 der Dekade A verbunden und entsprechend durch Kabel b die Segmente des Kontaktringes 35" mit den Kontaktstiften der Dekade B und durch Kabel c die Segmente des Kontaktringes 35"' mit den Kontaktstiften der Dekade C. Der innere Kontaktring 36' ist durch die Leitung f über die Wicklung eines Relais GPr an das Minuspotential geschaltet, ebenso der innere Kontaktring 36" durch die Leitung g über die Wicklung eines Relais GP2 und der innere Kontaktring 36"' durch die Leitung h über die Wicklung eines Relais GP3.
Der Endkontakt E ist durch die Leitung e mit der Wicklung eines Relais PR verbunden, dessen Kontakte pr den Stromkreis von einer Stromquelle 39 über die normalerweise geschlossenen Kontakte gp3 des Relais GP, zur elektromagnetischen Kupplung 34 und zum Elektromotor 33 schliessen.
Das Kabel d führt von den zehn Kontaktstiften S zu den Silos und steht bei nichtautomatischen Anlagen mit Lichtsignalen an den einzelnen Silos in Verbindung, die dem Bedienungspersonal anzeigen, welchem die zu dosierende Stoffmenge zu entnehmen ist. Bei automatischen Anlagen steuern die Kontaktstifte S die Motoren der Fördervorrichtungen der einzelnen Silos zur Waage. Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Durch Betätigen des Schalters L wird die Halteplatte 2 unter die Kontaktbank 8 gefahren. Hierauf wird der Schalter M betätigt und der Schaltmagnet 16 drückt die Kontaktbank in die erste Lochreihe, in der beispielsweise, wie in Fig. 1 dargestellt, ein Gewicht von 875 kg eingeprägt ist, das dem Silo 7 entnommen werden muss. Nun wird der Schalter K geschlossen und dadurch die Kontaktbank an das Pluspotential angeschlossen.
Auf der Kontaktscheibe 35', welche der Dekade A auf der Lochkarte entspricht und die Hunderter darstellt, wird dadurch das Segment 8 unter Spannung gesetzt, auf der Kontaktscheibe 35" entsprechend das Segment 7 und auf der Kontaktscheibe 35"' das Segment 5.
Gleichzeitig wird am Silo 7 entweder ein Lichtsignal eingeschaltet (bei handbedienten Anlagen), oder der Fördermotor in Betrieb gesetzt (bei automatischen Anlagen). Der Endkontakt E setzt die Wicklung des Relais PR unter Spannung. Dadurch wird der Relaiskontakt pr geschlossen und die Stromquelle 39 über den Relaiskontakt gp3 an den Motor 33 und die elektromagnetische Kupplung34 geschaltet. Der Motor 33 läuft an und treibt über Welle 24, Stirnräder 32, 31, Welle 23, Stirnräder 30, 29, die Welle 22, auf welcher der Hilfszeiger 25 befestigt ist. Dieser dreht sich, bis der zu ihm parallele Schleifarm 38' das unter Spannung stehende Segment 8 berührt und dieses dadurch mit dem Kontaktring 36' verbindet.
Dieser wird dadurch unter Spannung gesetzt und mit ihm die Leitung f und die Relaiswicklung GP1, die ihrerseits den Relaiskontakt gp1 schliesst. Sobald nun der zehnmal rascher rotierende Schleifarm 38" das Segment 7 des Kontaktringes 36" berührt, wird der Kontaktring 36" und mit ihm die Leitung g und die Relaiswicklung GP2 unter Spannung gesetzt, wodurch sich der Relaiskontakt gp2 schliesst. Läuft nun der Schleifarm 38"'bei der nächsten Umdrehung auf das Segment 5 des Kontaktringes 35"' auf, so werden der Kontaktring 36"', die Leitung h und die Relaiswicklung GP3 unter Spannung gesetzt.
Dadurch wird der normalerweise geschlossene Relaiskontakt gp3 geöffnet und die Stromzufuhr zu Motor 33 und Kupplung 34 unterbrochen. Der Hilfszeiger 25 bleibt dadurch augenblicklich stehen und der abgekuppelte Motor läuft aus. Der Hilfszeiger 25 befindet sich nun in der gewünschten Stellung 875 kg der Waageskala, die jedoch nicht montiert ist bzw. nach dem Eichen der Anlage aus Gründen der Geheimhaltung der Rezepte entfernt werden kann. Der Bedienungsmann oder die automatische Fördereinrichtung füllen aus Silo 7 das Wiegegefäss so lange, bis das Fenster 20 der Scheibe 17 in den Bereich der Lichtquelle 26 gelangt. Die Lichtstrahlen treffen nun die photoelektrische Zelle 27 und erzeugen in dieser in bekannter Weise eine elektrische Spannung, die über den Verstärker 28 eine Warnlampe 46 zum Aufleuchten bringt.
Diese zeigt dem Bedienungsmann, dass das Sollgewicht beinahe erreicht ist. Er kann deshalb langsamer nachfüllen, bis der Steg 19 vor die Lichtquelle zu liegen kommt und diese abdeckt.
Die Lampe 46 löscht dadurch aus und zeigt damit an, dass das Sollgewicht erreicht ist. Wurde aus Versehen das vorgeschriebene Gewicht überschritten, so dass das Fenster 21 vor die Lichtquelle 26 zu liegen kommt, leuchtet die Lampe 46 wieder auf. Durch Wegnehmen von Material kann die vorgeschriebene Gewichtsmenge leicht eingestellt werden. Bei automatischen Anlagen schaltet der Verstärker 28 die Fördervorrichtung auf Langsamgang, wenn das Fenster 20 den Durchtritt von Licht auf die photoelektrische Zelle 27 gestattet.
Nach beendeter Wägung wird das Wiegegefäss entleert, durch Betätigung der Schalter K und M die Kontaktbank in die Ruhestellung gebracht und durch kurzes Betätigen des Schalters L die Halteplatte 8 um eine Lochreihe weitergeschaltet, worauf die Wägung des nächsten Mischungsbestandteils durchgeführt werden kann. Anstelle einer einzigen können selbstverständlich auch zwei oder mehrere Photozellen 27 auf dem Hilfszeiger 25 angeordnet werden. Auf diese Weise ist es möglich, für die Signale langsam Nachfüllen , Sollgewicht und Übergewicht verschiedenfarbige Lampen zu verwenden und die Steuerströme der photoelektrischen Zellen auch für andere Zwecke, zum Beispiel für Rückmeldungen oder zum Sperren der Entleerungsvorrichtung des Wiegegefässes bis zum Erreichen des Sollgewichtes, zu verwenden.
Die Bedienung der Anlage lässt sich durch Kombination der Schalter K, M und L noch vereinfachen bzw. automatisieren, doch wird hier auf eine nähere Erläuterung der verschiedenen Schaltungsmöglichkeiten verzichtet, da diese nicht Gegenstand der Erfindung sind. Selbstverständlich können Lochkarte und Gewichtsübertragungseinrichtung je nach den Erfordernissen der Praxis für beliebig viele Dekaden ausgelegt werden. Auch ist es möglich, durch eine einzige Lochkarte gleichzeitig die Einrichtungen von mehreren Waagen zu steuern, indem die Zahl der Kontaktbänke 8 entsprechend vermehrt und die Lochkarte für die einzelnen Wägungen jeweils um die der Anzahl Kontaktbänke entsprechende Lochreihenzahl weitergeschaltet wird.
Es ist ferner möglich, die Kontaktbank mit gleich viel Reihen von Kontaktstiften auszurüsten, wie die Lochkarte Lochreihen aufweist. Dadurch werden beim Niederdrücken der Kontaktbank sämtliche in der Lochkarte eingetragenen Werte gleichzeitig abgetastet, so dass sich eine Verschiebevorrichtung für letztere erübrigt. An ihre Stelle tritt in diesem Fall ein Stufenschalter mit einer der Lochreihenzahl entsprechenden Anzahl Schaltstufen, der gestattet, die Gewichtswerte jeder Lochreihe einzeln auf die Ubertragungseinrichtung zu übertragen.