Einrichtung zum Abwiegen von Füllgut
Um bei Abfüllwaagen jeweils hinreichend genaue Portionen zu erhalten, ist es bekannt, mit einer sogenannten Grob- und Feinfüllung zu arbeiten. Zu diesem Zweck sind meist zwei elektromagnetisch angetriebene Förderrinnen vorgesehen, von denen die eine den groben Füllgutstrom und die andere den Fein- oder Nachfüllstrom bringt. Dabei können Grobund Feinstrom in eine Waagschale entleert werden; es können aber auch zwei Waagschalen vorhanden sein, wobei dann eine Schale die Grobfüllung aufnimmt (Vorwaage) und die andere sowohl die Grobfüllung von dieser Schale übernimmt wie auch die Feinfüllung erhält (Hauptwaage). Die Vorwaage wird im allgemeinen so eingestellt, dass sie bei einer Füllgutmenge, deren Gewicht etwa 60-80 /o des Endoder Sollgewichts beträgt, diese Menge in die Hauptschale entleert.
Wenn das eingestellte Gewicht jeweils erreicht ist, schalten Vor- und Hauptwaage die Förderrinnen über vom Waagebalken betätigte Kontakte ab. Die Sollmenge wird dann aus der Hauptschale zum Verpacken an eine entsprechende Maschine abgegeben.
Anstelle von mechanischen Waagen mit auf einer Seite des Waagebalkens angeordneter Waageschale und auf der gegenüberliegenden Seite angebrachtem Gegengewicht sind auch schon elektronische Wiegeeinrichtungen benutzt worden, die aus einem einen beweglichen Lastträger enthaltenden Geber und aus einem elektronischen Teil bestehen, wobei der letztere den Netzteil sowie Verstärker- und Steuereinheiten umfasst. Dabei trägt der Lastträger eine Waagschale, die von einer Grob- und einer Feinfüllrinne mit Füllgut beschickt wird. Solche Wiegeeinrichtungen weisen gegenüber den mechanischen Waagebalkensystemen vor allem den Vorteil auf, dass sie höhere Wiegegeschwindigkeiten zulassen. Eine solche Leistungssteigerung ist allerdings mit einem beachtlichen Mehraufwand verknüpft.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wiegeeinrichtung zu schaffen, die einerseits schneller arbeitet als die herkömmlichen rein mechanischen Waagen und zum andern einen geringeren Aufwand erforderlich macht als eine komplette elektronische Einrichtung.
Dieses Problem ist erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Waagschale Wegänderungen in elektrische Grössen umwandelnde Mittel zugeordnet sind, welche die unter dem Einfluss von Gewichtsmengen auftretenden Auslenkungen der Schale bezogen auf eine Ruhestellung erfassen und auslenkungsabhängig die Füllgutzufuhr zur Schale sowie deren Entleerung steuern. Im Falle der Verwendung von zwei Fördervorrichtungen für die Füllgutzufuhr zu einer gemeinsamen Waagschale, von denen die eine je Zeiteinheit eine grössere Gutmenge bringt als die andere, wird die Vorrichtung für die Grobmengenzufuhr bei Erreichen des vorher eingestellten Gewichts, das eine bestimmte Auslenkung der Lastschale verursacht, abgeschaltet, während die Vorrichtung für die Feinmenge stillgesetzt wird, wenn sich die vorgesehene Menge in der Waagschale befindet.
Die im Abschaltzeitpunkt zum Sollgewicht noch fehlende Restmenge ist im Nachstrom enthalten. Das ist die im Abschaltaugenblick im freien Fall befindliche Gutmenge.
Das Abschalten der Fördervorrichtungen kann nun mittels eines Weg-Spannungs- oder Wegstromwandlers auf lichtelektrischer Basis und in der Weise geschehen, dass in den Stellungen der Waagschale, welche den erwähnten Gewichtsmengen entsprechen, die Lichtzufuhr zu einem oder mehreren lichtempfindlichen Elementen mittels Blenden oder Reflexionsschichten gegenüber einem Normalwert vermindert oder verstärkt wird und die damit verbundenen Spannungs- oder auch Wiederstandsänderungen gegebenenfalls nach vorheriger Verstärkung für Steuerzwecke ausgenutzt werden, indem z. B. Relais geschaltet werden, welche auf die Stromkreise der Antriebe für die Fördervorrichtungen, für die Entleerung der Waagschale oder für Weichen einwirken.
Wird mit zwei Waagschalen gearbeitet, von denen eine für die Grobfüllung bestimmt ist und die andere für diese Grobfüllung zuzüglich der Feinfüllung, so ist jeder Waagschale eine solche lichtelektrische Abtastvorrichtung zuzuordnen.
Die Waagschalen können nun entweder Teil einer mechanischen Hebelwaage herkömmlicher Art sein oder aber unmittelbar auf unter dem Einfluss von Kräften sich deformierenden Elementen wie Federn, Gummi und dergleichen gelagert sein. Die der die Waagschale bzw. deren Träger auslenkenden Kraft entgegenwirkende Kraft kann aber auch magnetischer oder elektromagnetischer Natur sein; schliesslich können auch induktive, kapazitive, piezoelektrische, magnetostriktive oder ähnliche Elemente einer Beeinflussung durch die Waagschale oder den Schalenträger ausgesetzt werden und die weg- oder druckbedingten Änderungen dieser Elemente für Steuerzwecke ausgenutzt werden.
Weitere Einzelheiten werden anschliessend anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergibt, noch näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 die Seitenansicht einer Wiegeeinrichtung mit hängender Waagschale und den elektrischen Verbindungen der entsprechenden Bauteile,
Fig. 2 eine federnd gelagerte Waagschale mit im Träger angeordnetem Photoelement,
Fig. 3 eine Waagschale perspektivisch mit magnetischer Rückstellkraft.
Wie die Figuren, in denen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, zeigen, fördert die mittels des Elektromagneten 1 angetriebene und auf Federn 2 abgestützte Rinne 3 das Gut in die Waagschale 4, die an Trägern 5 aufgehängt ist, welche an Federn 6 angreifen. Auf dieselbe Schale arbeitet die Förderrinne 7, die durch den Magneten 8 in Schwingungen versetzt wird. Jeder der beiden Förderrinnen ist ein Zuführschacht 9, 10 zugeordnet. Diese Schächte werden von einem gemeinsamen, nicht dargestellten Sammelbehälter aus mit Gut versorgt.
Die Waagschale enthält eine um die Achse 11 schwenkbare Klappe 12 und ist mittels drehbar gelagerter Lenker 13 geführt. Die Bewegung der Klappe 12 bzw. deren jeweilige Endlage wird durch den Drehmagnet 14 gesteuert, indem der Arm 15 des Magneten auf den bei 16 drehbar gelagerten Hebel 17 einwirkt, der mittels einer nicht gezeichneten Feder in seine Schliesslage zurückgeholt wird.
Unterhalb der Waagschale 4 befindet sich ein Aufnahmeschacht 18, der in zwei Kanäle 19, 20 übergeht. Der Kanal 19 führt zu einer nicht näher dargestellten Verpackungsmaschine und übergibt die abgewogenen, kontrollierten und für gut befundenen Mengen jeweils einem Aufnahmebecher 21. Etwaige Fehlmengen gelangen demgegenüber zu einem Förder- band 22, das unter dem Kanal 20 kontinuierlich umläuft, wenn die Steuerklappe 23, die durch den Drehmagneten 24 betätigt wird, in die gestrichelt angedeutete Stellung umgelegt ist.
Die Kontrolle der jeweils abgewogenen Portionen braucht selbstverständlich nicht unbedingt zu erfolgen, solange sich die Menge noch in der Schale befindet, sondern die Gutmenge kann auch erst durch eine besondere, der Waage nachgeordnete Kontrollwiegeeinrichtung überprüft und gegebenenfalls ausgeschieden werden. An einem oder auch an beiden Trägern 5 ist eine Blende 25 angebracht, die mit Schlitzen 26, 27 versehen ist. Diese Blende liegt im Kanal zwischen der Glühlampe 28 mit der Linse 29 und den Lichtempfängern 30 z. B. in Form von Duodioden.
Wie die Figur 2 erkennen lässt, kann anstelle der Blende auch das photosensitive Element 30 mit dem Träger 5 vereinigt sein. Es empfiehlt sich, in diesem Fall dieses Element in eine geeignete Ausnehmung im Träger 5 einzusetzen. Damit sind dann Blende und Lichtquelle stationär angebracht. Die Schale 4 ist hier auf Federn 31 abgestützt und mittels der Vorrichtung 32 zusätzlich gedämpft.
Eine weitere Möglichkeit ist in Fig. 3 veranschaulicht. Hierbei ist am Träger 5 eine Skala 33 vorgesehen, deren Marken, die aus gut oder auch sehr schlecht reflektierendem Material bestehen können, mit Hilfe eines Tastkopfes 34 abgetastet werden.
Für diesen Zweck eignen sich insbesondere auch katadioptrische Mittel (Rückstrahler). Die Rückstellkraft wird in diesem Falle durch Dauer- oder Elektromagnete 35 aufgebracht.
Zum Zwecke der Anpassung und Einstellung sind Lichtquelle, Lichtempfänger oder Blende verstellbar angeordnet.
Der elektrische Teil umfasst ein Netzgerät 36 für die Stromversorgung der Antriebe und Geräte sowie eine oder mehrere Brückenanordnungen 37, denen ein Verstärker 38 nachgeschaltet ist, welcher auf eine Relais- und Schützeneinheit 39 arbeitet.
Die vorbeschriebene Anlage arbeitet folgendermassen:
Nach dem Einschalten der Stromversorgung arbeiten beide Förderrinnen auf die Waagschale 4. Diese Schale senkt sich unter der Einwirkung des ständig zunehmenden Gewichts mehr oder weniger gleichmässig weiter nach unten. Ist die Auslenkung der Waage so gross, dass der erste Schlitz 26 der Blende 25 dem Lichtempfänger 30 gegenüberliegt und somit eine genügend grosse Lichtmenge beispielsweise zu einem Photowiderstand durchlässt, so wird eine zuvor abgeglichene Wheatstone-Brücke 37, in deren einem Zweig der Photowiderstand liegt, verstimmt. Die demzufolge auftretende Strom- bzw. Spannungsänderung wird anschliessend im Gerät 38 verstärkt und einem Relais der Einheit 39 zugeführt, das dann anspricht und durch Betätigen des Kontaktes 40 den Speisekreis für den Magneten 1 der Rinne 3 unterbricht.
Dieser Zustand ist etwa erreicht bei 70 O/o der Sollgewichtsmenge.
Ist die Waagschale so weit nach unten verschoben, dass sie die eingestellte und der Grobfüll- plus Feinfüllmenge entsprechende Lage erreicht hat, so wird entweder derselbe Photowiderstand 30 oder aber ein zweites Photoelement durch den zweiten Blendenschlitz 27 mit einer hinreichenden Lichtmenge beaufschlagt, was wiederum eine Brückenverstimmung zur Folge hat. Der weitere Ablauf bis zum Stillsetzen der Förderrinne 7, das über den Kontakt 41 erfolgt, ist dann sinngemäss derselbe wie der im Zusammenhang mit dem Abschalten der Rinne 3 geschilderte. (Vergleiche hierzu die gestrichelt eingezeichneten Wirkungslinien). Durch Spannungsänderung an den Förderrinnenantrieben lässt sich deren Amplitude ver ändern, so dass auf diese Weise eine Einstellung der Antriebe möglich ist.
Gegebenenfalls können auch Mittel vorgesehen sein, welche eine selbsttätige gewichtsabhängige Steuerung der Fördervorrichtung zulassen. Für diesen Zweck eignen sich insbesondere Transduktoren, mit deren Hilfe die Spannung an den Antrieben gewichtsabhängig verändert wird.
Die Klappe 12 der Waagschale wird durch den Magneten 14 periodisch geöffnet, indem beispielsweise der Magnetstromkreis über einen Nockenkontakt 4 gesteuert wird, wobei der Betätigungsnocken 43 über die Welle der zugeordneten Verpackungsmaschine angetrieben wird.
Wird eine Kontrolle der jeweiligen Portion gewünscht, solange diese sich noch in der Waagschale befindet, so sind Mittel vorzusehen, welche die Umlenkklappe 23 abhängig vom Wiegeergebnis in die richtige Lage bringen. Das heisst, bei guten Gewichten wird der Kanal 19 freigegeben, bei Fehlgewichten dagegen der zum Förderband 22 führende Kanal 20, von dem aus die portionierte Menge dann zu einem Aufnahmebehälter 44 gelangt.
Um den Einfluss von Spannungsschwankungen und die Auswirkung der damit verbundenen Schwankungen der Lichtintensität auszuschalten, sieht man zweckmässigerweise eine zweite Photodiode vor, die der anderen genau entspricht und in einem zweiten Zweig der Brücke liegt, so dass sich durch Lichtschwankungen bedingte Spannungs- oder Widerstandsänderungen der Photodioden aufheben.
Device for weighing filling goods
In order to obtain sufficiently precise portions with filling scales, it is known to work with so-called coarse and fine filling. For this purpose, two electromagnetically driven conveyor troughs are usually provided, one of which brings the coarse flow of filling material and the other the fine or refill flow. Coarse and fine flow can be emptied into a weighing pan; However, there can also be two weighing pans, one of which takes the coarse filling (pre-weigher) and the other takes over the coarse filling from this pan and also receives the fine filling (main weigher). The pre-weigher is generally set in such a way that it empties this amount into the main bowl when the product is filled with a weight of about 60-80 / o of the final or target weight.
When the set weight is reached, the front and main scales switch off the conveyor troughs via contacts operated by the balance beam. The target amount is then transferred from the main tray to a corresponding machine for packaging.
Instead of mechanical scales with a weighing pan arranged on one side of the balance beam and a counterweight attached on the opposite side, electronic weighing devices have also been used which consist of a transmitter containing a movable load carrier and an electronic part, the latter of which is the power supply unit and amplifier and control units. The load carrier carries a weighing pan, which is filled with filling material from a coarse and a fine feed channel. Such weighing devices have the main advantage over mechanical balance beam systems that they allow higher weighing speeds. However, such an increase in performance is associated with considerable additional effort.
The present invention is based on the object of creating a weighing device which, on the one hand, works faster than conventional, purely mechanical scales and, on the other hand, requires less effort than a complete electronic device.
According to the invention, this problem is solved in that the weighing pan is assigned means which convert path changes into electrical quantities, which detect the deflections of the bowl that occur under the influence of weight quantities in relation to a rest position and, depending on the deflection, control the filling material supply to the bowl and its emptying. In the case of using two conveying devices for the product supply to a common weighing pan, one of which brings a greater amount of material per unit of time than the other, the device for the coarse volume supply is activated when the previously set weight is reached, which causes a certain deflection of the load pan, switched off, while the device for the fine quantity is shut down when the intended quantity is in the weighing pan.
The remaining quantity that is still missing from the target weight at the time of switch-off is contained in the subsequent flow. This is the amount of material in free fall at the moment of shutdown.
The conveyor devices can now be switched off by means of a path-voltage or path-current converter on a photoelectric basis and in such a way that the light supply to one or more light-sensitive elements by means of diaphragms or reflective layers in the positions of the weighing pan that correspond to the weight amounts mentioned Normal value is reduced or amplified and the associated voltage or resistance changes may be used for control purposes after prior amplification by z. B. relays are switched, which act on the circuits of the drives for the conveyors, for emptying the weighing pan or for switches.
If you work with two weighing pans, one of which is intended for the coarse filling and the other for this coarse filling plus the fine filling, then such a photoelectric scanning device must be assigned to each weighing pan.
The weighing pans can either be part of a mechanical lever balance of a conventional type or they can be mounted directly on elements such as springs, rubber and the like that deform under the influence of forces. The force counteracting the force deflecting the weighing pan or its support can, however, also be of a magnetic or electromagnetic nature; finally, inductive, capacitive, piezoelectric, magnetostrictive or similar elements can also be exposed to an influence by the weighing pan or the pan support and the changes in these elements caused by displacement or pressure can be used for control purposes.
Further details will then be explained in more detail with reference to the drawing, which shows an embodiment of the invention.
Show it:
1 shows the side view of a weighing device with a hanging weighing pan and the electrical connections of the corresponding components,
2 shows a resiliently mounted weighing pan with a photo element arranged in the carrier,
3 shows a weighing pan in perspective with a magnetic restoring force.
As shown in the figures, in which the same parts are provided with the same reference numerals, the channel 3, driven by the electromagnet 1 and supported on springs 2, conveys the goods into the weighing pan 4, which is suspended on supports 5 which engage springs 6. The conveyor trough 7, which is caused to vibrate by the magnet 8, works on the same shell. A feed shaft 9, 10 is assigned to each of the two conveyor troughs. These shafts are supplied with goods from a common collecting container (not shown).
The weighing pan contains a flap 12 which can be pivoted about the axis 11 and is guided by means of a rotatably mounted handlebar 13. The movement of the flap 12 or its respective end position is controlled by the rotary magnet 14 in that the arm 15 of the magnet acts on the lever 17 rotatably mounted at 16, which is brought back into its closed position by means of a spring, not shown.
Below the weighing pan 4 there is a receiving shaft 18 which merges into two channels 19, 20. The channel 19 leads to a packaging machine (not shown in detail) and transfers the weighed, controlled and approved quantities to a receptacle 21 each. Any shortfalls, on the other hand, reach a conveyor belt 22, which runs continuously under the channel 20 when the control flap 23, which is actuated by the rotary magnet 24 is turned into the position indicated by dashed lines.
It goes without saying that the respective weighed portions do not necessarily have to be checked while the quantity is still in the bowl, but the quantity can only be checked by a special control weighing device downstream of the scales and, if necessary, eliminated. A screen 25, which is provided with slots 26, 27, is attached to one or to both carriers 5. This aperture is located in the channel between the incandescent lamp 28 with the lens 29 and the light receivers 30 z. B. in the form of duo diodes.
As can be seen from FIG. 2, the photosensitive element 30 can also be combined with the carrier 5 instead of the diaphragm. In this case it is advisable to insert this element into a suitable recess in the carrier 5. This means that the diaphragm and light source are attached in a stationary manner. The shell 4 is supported here on springs 31 and additionally damped by means of the device 32.
Another possibility is illustrated in FIG. 3. In this case, a scale 33 is provided on the carrier 5, the marks of which, which can consist of material that reflects well or also very poorly, are scanned with the aid of a probe 34.
Catadioptric means (reflectors) are also particularly suitable for this purpose. In this case, the restoring force is applied by permanent magnets or electromagnets 35.
For the purpose of adaptation and setting, the light source, light receiver or diaphragm are arranged to be adjustable.
The electrical part comprises a power supply unit 36 for the power supply of the drives and devices as well as one or more bridge arrangements 37, which are followed by an amplifier 38 which operates on a relay and contactor unit 39.
The system described above works as follows:
After the power supply is switched on, both conveyor troughs work on the weighing pan 4. This pan is lowered more or less evenly under the influence of the constantly increasing weight. If the deflection of the balance is so great that the first slot 26 of the diaphragm 25 is opposite the light receiver 30 and thus allows a sufficiently large amount of light to pass through, for example to a photoresistor, a previously balanced Wheatstone bridge 37, in one branch of which the photoresistor is located, upset. The resulting change in current or voltage is then amplified in the device 38 and fed to a relay of the unit 39, which then responds and interrupts the feed circuit for the magnet 1 of the channel 3 by actuating the contact 40.
This state is reached at about 70% of the target weight amount.
If the weighing pan is moved down so far that it has reached the position that corresponds to the coarse fill plus fine fill quantity, either the same photoresistor 30 or a second photo element is exposed to a sufficient amount of light through the second aperture 27, which in turn causes a bridge detuning has the consequence. The further sequence up to the shutdown of the conveyor trough 7, which takes place via the contact 41, is then analogously the same as that described in connection with the switching off of the trough 3. (Compare the lines of action drawn in dashed lines). By changing the voltage on the conveyor chute drives, their amplitude can be changed, so that the drives can be adjusted in this way.
If necessary, means can also be provided which allow automatic weight-dependent control of the conveying device. Transductors are particularly suitable for this purpose, with the aid of which the voltage on the drives is changed depending on the weight.
The flap 12 of the weighing pan is periodically opened by the magnet 14, for example by controlling the magnetic circuit via a cam contact 4, the actuating cam 43 being driven via the shaft of the associated packaging machine.
If a control of the respective portion is desired while it is still in the weighing pan, means are to be provided which bring the deflection flap 23 into the correct position depending on the weighing result. In other words, if the weights are good, the channel 19 is released, but if the weights are incorrect, the channel 20 leading to the conveyor belt 22, from which the portioned amount then arrives at a receiving container 44.
In order to eliminate the influence of voltage fluctuations and the effects of the associated fluctuations in light intensity, a second photodiode is expediently provided, which corresponds exactly to the other and is located in a second branch of the bridge, so that changes in voltage or resistance of the photodiodes caused by light fluctuations cancel.