DE102005007866A1

DE102005007866A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Wiegen von Produkten

Info

Publication number: DE102005007866A1
Application number: DE102005007866A
Authority: DE
Inventors: Hermann Berger
Original assignee: Mettler Toledo Garvens GmbH
Current assignee: Mettler Toledo Garvens GmbH
Priority date: 2005-02-21
Filing date: 2005-02-21
Publication date: 2006-08-24
Also published as: BRPI0607179A2; CN101341380A; WO2006087106A1; US20090107733A1; EP1851518A1

Abstract

Bei einer Kontrollwaage zum Wiegen von Produkten während ihres Transports über ein auf einer Wägezelle (7) abgestütztes Wägeband (2) werden die beim Auflaufen der Produkte auf das Wägeband (2) auftretenden Störschwingungen durch eine an die Wägezelle (7) angelegte Vorlast (V) unterdrückt, wobei die durch die Vorlast ausgeübte Belastung für die anschließende Erfassung der Gewichtsmeßwerte vorübergehend aufgehoben wird (Fig. 1).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Wiegen von Produkten während ihres Transports über eine Gewichtserfassungseinrichtung hinweg, bei dem unter Verwendung von während des Transports erfaßten Gewichtsmeßwerten der Gewichtserfassungseinrichtung Endgewichtswerte der Produkte ermittelt werden, sowie auf eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung.
Mit derartigen Verfahren werden die Produkte während ihres Transports über die Gewichtserfassungseinrichtung hinweg dynamisch verwogen. Hierdurch läßt sich ein hoher Durchsatz erreichen, weil bei diesem dynamischen Betrieb im Unterschied zu einer statischen Waage das Einschwingen auf einen stabilen Endgewichtswert nicht abgewartet wird. Allerdings wirken auf die Gewichtserfassungseinrichtung zahlreiche transportbedingte Störungen ein, die Schwingungen hervorrufen und zu entsprechenden Schwankungen der erfaßten Gewichtsmeßwerte führen. Insbesondere werden die Produkte der Gewichtserfassungseinrichtung von einem Zuförderer einzeln aufgegeben, was jedesmal einen Einschwingvorgang der Gewichtserfassungseinrichtung bedingt. Die für diesen Einschwingvorgang erforderliche Abklingzeit verkürzt die verfügbare Wägezeit. Gerade beim schnellen Wiegen von beispielsweise mehr als 600 Produkten pro Minute beträgt in der Praxis die Verweilzeit jedes Produktes auf der Gewichtserfassungseinrichtung deutlich weniger als 50 ms. Ein nennenswerter Teil dieser Zeit geht für die Gewichtserfassung verloren, weil das Einschwingen der Gewichtserfassungseinrichtung, beispielsweise einer Wägezelle, auf der ein die Produkte einzeln transportierendes Wägeband abgestützt ist, abgewartet werden muß. Es wird dann immer schwieriger, aus der verbleibenden Restzeit, die bei steigender Stückzahl immer kürzer wird, einen hinreichend genauen Endgewichtswert zu ermitteln.

Nach einem Verfahren der eingangs genannten Art arbeitende bekannte Waagen ( DE 103 22 504 A1 ), die allgemein als Kontrollwaagen bezeichnet werden, weisen deshalb eine Filtereinrichtung auf, die dafür vorgesehen ist, einen dem wahren Gewichtswert möglichst nahekommenden Endgewichtswert aus den bei der dynamischen Wägung jedes Produktes erfaßten Gewichtsmeßwerten durch Mittelwertbildung zu gewinnen. Außerdem läßt man ein nachfolgendes Produkt zu dem Zeitpunkt auf das Wägeband auflaufen, zu dem das unmittelbar vorangehende Produkt das Wägeband verläßt. Dadurch schwingt die Wägezelle zwischen aufeinanderfolgenden Produkten weniger zurück und benötigt deshalb weniger Zeit, um wieder auf das Produktgewicht zurückzuschwingen.

Allerdings lassen sich hierdurch die durch das Auflaufen der Produkte auf die Gewichtserfassungseinrichtung verursachten Störungen nicht nennenswert beheben. Diese Störungen sind besonders ausgeprägt, wenn das Produkt ein hohes Gewicht aufweist, wenn es hart ist, beispielsweise Glas, oder wenn es uneben ist. Ferner sind diese Störungen um so ausgeprägter, je schlechter der Übergang vom Zuförderer (Zuführband) zum Wägeband oder zur Wägeplattform der Gewichtserfassungseinrichtung ausgebildet ist.

Die Flankensteigung und damit die Einschwingzeit auf Sollgewicht bei schlagartiger Belastung einer Wägezelle hängt von ihrer Eigenresonanz ab. Je höher die Eigenresonanzfrequenz der Wägezelle ist, desto steiler ist die Flankensteigung und desto schneller wird der Endwert erreicht. Die Erhöhung der Steifigkeit der Wägezelle hat jedoch den Nachteil, daß ihre Verformung oder Auslenkung um so geringer und dadurch auch das Meßsignal um so schwächer wird. Ein schwaches Meßsignal erschwert jedoch die Erfassung und Auswertung der Gewichtsmeßwerte.

Eine andere Störquelle sind niederfrequent umlaufende Teile des Wägebandes und seines Antriebs. Hier versucht man durch kleine Durchmesser der Rollen, über die das Wägeband umläuft, sowie durch gute Wuchtung der Rollen und ihrer Motore die Störungen niedrig und die Frequenzen hoch zu halten, um bei kurzen Meßzeiten gut filtern zu können. Statt eines umlaufenden Wägebandes könnte eine Wägeplattform angewendet werden, über die die Produkte hinweggeführt werden, wobei dies beispielsweise allein trägheitsbedingt durch die den Produkten vorher erteilte Transportgeschwindigkeit oder durch aktive Unterstützung, wie Blasluft, erfolgen kann. Bei hinreichend ebenen Produkten kann diese Plattform als Luftkissen ausgebildet sein. Die mit umlaufenden Teilen verbundenen Probleme treten hierbei zwar nicht auf, doch stellen sich andere Nachteile ein. Beim Herunter- oder Hochfahren der Anlage können sich die Produkte auf der Wägeplattform stauen. Schwappende Flüssigkeiten, beispielsweise in Gläsern oder Aerosoldosen, erzeugen beim Abbremsen auf der Wägeplattform eine besonders niederfrequente Störung. Bei der als Luftkissen ausgebildeten Wägeplattform bestehen zwar fast keine Nachteile, ihr Einsatz ist aber auf sehr ebene Produkte, wie Faltschachteln und Kartons, beschränkt.

Zur beispielhaften Erläuterung des Umstandes, daß das Auflaufen der Produkte sowohl bei einem umlaufenden Wägeband als auch einer feststehenden Wägeplattform Störungen hervorruft, sei angenommen, daß Gläser mit einem unebenen Boden, deren Gewicht 3000 g beträgt, mit einer Geschwindigkeit von 1000 Stück pro Minute gewogen werden sollen. Beim Übergeben vom Zuführband auf das Wägeband oder die Wägeplattform wird die der Abstützung dienende Gewichtserfassungseinrichtung durch die schlechte Übergabe bei der hohen Geschwindigkeit, den unebenen Glasboden und das hohe Gewicht stark angestoßen, wodurch sie schwankt und vibriert. Bevor sich die Gewichtserfassungseinrichtung beruhigt hat und ein hinreichend störungsarmer Wägevorgang ablaufen könnte, verläßt das Glas bereits das Wägeband oder die Wägeplattform, und letztere wird erneuten Störungen ausgesetzt. Gleichzeitig läuft das nachfolgende Produkt auf und stößt die Störungen erneut an.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine für dieses Verfahren geeignete Vorrichtung zu schaffen, bei denen der durch die Übergabe der Produkte auf die Förderstrecke hervorgerufene Störeinfluß herabgesetzt ist.

Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gewichtserfassungseinrichtung mit einer Vorlast belastet und die Belastung während der Erfassung der zur Ermittlung der Endgewichtswerte verwendeten Gewichtsmeßwerte aufgehoben wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Produkte dem von der Gewichtserfassungseinrichtung gebildeten Transportwegabschnitt einzeln aufgegeben. Während das Produkt auf die Gewichtserfassungseinrichtung aufläuft, wird sie durch die Vorlast mit einem in der Nähe des Sollgewichtswertes der Produkte liegenden Gewichtswert vorgespannt. Dadurch werden die andernfalls beim Auflaufen der Produkte auftretenden Störungen verhindert. Wenn das Produkt zu einem hinreichenden Teil oder vollständig auf der Gewichtserfassungseinrichtung aufliegt, wird die Vorlast aufgehoben, so daß die Gewichtserfassungseinrichtung nur noch dem Produkt entsprechende Gewichtsmeßwerte erfaßt. Sobald eine zur Ermittlung des Endgewichtswertes des Produkts ausreichende Anzahl von Gewichtsmeßwerten, wobei im Prinzip ein einziger Gewichtsmeßwert pro Produkt genügt, erfaßt worden ist, d. h. eine ausreichende Meßzeit verstrichen ist, wird die Vorlast erneut angelegt. Dadurch bleibt die Gewichtserfassungseinrichtung auf dem Belastungsniveau, wo das Gewicht des nächstfolgenden Produkts erwartet wird. Deswegen wird die Gewichtserfassungseinrichtung beim Auflaufen des nächsten Produkts nicht zu nennenswerten Schwingungen angeregt. Wenn sodann bei vollständig oder nahezu vollständig aufliegendem Produkt die Vorlast zur Ermittlung der Gewichtsmeßwerte aufgehoben wird, erfährt die Gewichtserfassungseinrichtung nur noch eine der Gewichtsabweichung zwischen der dem Sollgewichtswert entsprechenden Vorlast und dem tatsächlichen Gewicht entsprechende Belastungsänderung. Das bedeutet in der Praxis, daß die Schnelligkeit der Gewichtserfassungseinrichtung nicht mehr lastabhängig ist und nicht mehr in so hohem Maße von der Eigenresonanz der Gewichtserfassungseinrichtung abhängt. Dies führt zu einer höheren Präzision auch bei hohen Gewichten und Geschwindigkeiten.

Eine zur Lösung der Aufgabe geeignete Vorrichtung zum Wiegen von Produkten mit einer Gewichtserfassungseinrichtung, einer Fördereinrichtung zum Transport der Produkte über die Gewichtserfassungseinrichtung hinweg und einer Auswerteeinrichtung zur Ermittlung von Endgewichtswerten der Produkte unter Verwendung von während ihres Transports erfaßten Gewichtsmeßwerten der Gewichtserfassungseinrichtung ist gekennzeichnet durch eine Vorlasteinrichtung, durch die die Gewichtserfassungseinrichtung mit einer Vorlast belastbar und die Vorlast während der Erfassung der zur Ermittlung der Endgewichtswerte verwendeten Gewichtsmeßwerte aufhebbar ist.

Dabei weist die Gewichtserfassungseinrichtung insbesondere eine Wägezelle und einen darauf abgestützten Transportwegabschnitt auf, über den die Produkte zur Gewichts erfassung einzeln hinwegtransportiert werden. Dieser Transportwegabschnitt, dessen Eigengewicht wegtariert wird, kann als umlaufend angetriebenes Wägeband ausgebildet sein, das die Produkte aktiv transportiert. Alternativ kann der Transportwegabschnitt als Wägeplattform ausgebildet sein, die selbst nicht förderwirksam ist und über die die Produkte, indem sie beispielsweise aufgrund ihrer Trägheit ihrer vorher erteilten Transportbewegung folgen, hinwegtransportiert werden. Die Wägezelle kann auf den bekannten Wandlerprinzipien beruhen, beispielsweise dem Dehnungsmeßstreifenprinzip, dem Schwingsaitenprinzip, dem elektromagnetischen Lastkompensationsprinzip, dem kapazitiven Prinzip oder dem Kreiselprinzip.

Vorzugsweise wird der Wert der Vorlast in Abhängigkeit von dem Gewicht der Produkte gewählt. Je näher der für die Vorlast gewählte Wert dem tatsächlichen Gewicht des Produktes angenähert ist, dessen geringer ist die Belastungsänderung und dadurch der Störeinfluß. Mit Vorteil läßt sich dies dadurch realisieren, daß jeweils als Wert der Vorlast für ein zu wiegendes Produkt der für ein dem wiegenden Produkt vorangegangenes Produkt ermittelte Endgewichtswert verwendet wird. Diese Ausgestaltung macht sich den Umstand zunutze, daß die Produkte einer jeweils zu wiegenden Serie auf ein bestimmtes Sollgewicht eingestellt sind und sich ihre tatsächlichen Gewichte nur durch verhältnismäßig kleine Toleranzabweichungen voneinander unterscheiden, welche vor allem durch unvermeidbare Ungenauigkeiten bei der Befüllung und dadurch bedingte Toleranzschwankungen der Füllgewichte verursacht sind. Dadurch stellt in der Regel der für ein beim Transport vorausgehendes Produkt ermittelte Endgewichtswert eine sehr gute Annäherung an den für das unmittelbar nachfolgende Produkt zu erwartenden Endgewichtswert dar und liefert dadurch einen geeigneten Wert für die Vorlast.

Allerdings kommt es im praktischen Betrieb vor, daß in dem der Kontrollwaage zugeführten Produktestrom Exemplare mit irregulären Gewichtsabweichungen enthalten sind. Beispielsweise können Fehler in einer Befüllanlage auftreten, die dazu führen, daß völlig leere oder nur geringfügig befüllte Verpackungen in den Produktestrom gelangen. Andererseits ist es auch nicht ausgeschlossen, daß gelegentlich stark übergewichtige, andersartige Produkte in den transportierten Strom gelangen. In diesem Fall wäre es nachteilig, den Endgewichtswert eines solchen Fehlproduktes als Wert der Vorlast für ein nachfolgendes ordnungsgemäßes Produkt zu verwenden. Deshalb ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, daß der für das vorangegangene Produkt ermittelte Endgewichtswert mit einer vorgegebenen Toleranz verglichen und bei deren Überschreitung anstelle dieses Endgewichtswertes ein die Toleranz nicht überschreitender Wert der Vorlast verwendet wird. Beispielsweise kann diese Toleranz durch den kleinsten Endgewichtswert festgesetzt werden, bei dessen Überschreitung nach unten hin das Produkt als nicht mehr ordnungsgemäß aussortiert wird. Ebenso kann die Toleranz alternativ oder gleichzeitig durch den größten Endgewichtswert festgesetzt werden, bei dessen Überschreitung nach oben hin das Produkt als nicht mehr ordnungsgemäß verworfen wird. Wenn die Gewichtserfassungseinrichtung bei der Ermittlung des Endgewichtswertes eines solchen irregulären Produktes erkennt, daß die Toleranz überschritten wird, wird sie sofort mit dem die Toleranz nicht überschreitenden Wert der Vorlast belastet, wodurch ein zu weites Ausschwingen unterbunden wird.

Eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Vorlast mechanisch erzeugt wird. Vorrichtungsmäßig läßt sich dies auf einfache Weise dadurch realisieren, daß die Vorlasteinrichtung ein zwischen die Gewichtserfassungseinrichtung und ein stationäres Widerlager mit einem das Gewicht der Produkte unterschreitenden Wert der Vorlast gespanntes Spannglied aufweist, das durch eine die Vorlast überschreitende Belastung der Gewichtserfassungseinrichtung entspannbar ist. Hierbei wird die Wirkung der Vorlasteinrichtung automatisch dadurch aufgehoben, daß die Gewichtserfassungseinrichtung durch das auf sie auflaufende Produkt eine den Wert der Vorlast überschreitende Belastung erfährt und wegen des dadurch zunehmenden Belastungshubes der Gewichtserfassungseinrichtung das Spannglied entlastet wird. Wenn danach das Produkt die Gewichtserfassungseinrichtung wieder verläßt, nimmt deren Belastungshub der abnehmenden Belastung folgend so lange ab, bis das Spannglied wieder angespannt wird und die voreingestellte Vorlast ausübt. Es versteht sich, daß das Spannglied alternativ so ausgebildet sein kann, daß es die Vorlast durch Zugspannung oder durch Druckspannung oder durch Torsionsspannung ausübt. Alternativ kann zur mechanischen Vorlasterzeugung auch eine Zylinder-Kolben-Einheit dienen, die pneumatisch oder hydraulisch im Sinne der erwünschten Vorlastausübung auf die Gewichtserfassungseinrichtung betätigt wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Vorlast elektrodynamisch erzeugt. Dies hat insbesondere den Vorteil, daß die Erzeugung der Vorlast elektrisch oder elektronisch gesteuert oder geregelt werden kann.

In dieser Hinsicht besteht eine mögliche Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, daß die Vorlast durch die auf eine in einem Magnetfeld angeordnete stromdurchflossene Spule ausgeübte Lorentzkraft erzeugt wird. In vorrichtungsmäßiger Hinsicht kann in diesem Zusammenhang vorgesehen sein, daß die Vorlasteinrichtung eine in einem Luftspalt eines Magneten angeordnete strombeaufschlagbare Spule aufweist, deren auf sie wirkende Lorentzkraft die Vorlast bildet. Zweckmäßigerweise ist dabei die Spule mit einem Lastaufnahme- oder Lastübertragungsglied der Gewichtserfassungseinrichtung gekoppelt, während der Magnet feststehend angeordnet ist. Die die Vorlast bildende Lorentzkraft hängt linear von dem die Spule durchfließenden Strom ab und ist dadurch gut zu steuern bzw. zu regeln. Der Größe der damit erzielbaren Vorlast sind jedoch Grenzen gesetzt.

Demgegenüber besteht eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, daß die Vorlast durch die auf einen Anker in einem Magnetkreis ausgeübte Reluktanzkraft erzeugt wird. Dies ist vorrichtungsmäßig dadurch verwirklichbar, daß die Vorlasteinrichtung einen Magnetkreis aus einem mit einer strombeaufschlagbaren Erregerwicklung bewickelten Magnetjoch und einem Magnetanker aufweist, dessen auf ihn wirkende Reluktanzkraft die Vorlast bildet. Zweckmäßigerweise ist dabei der Magnetanker mechanisch mit einem Lastaufnahme- oder Lastübertragungsglied der Gewichtserfassungseinrichtung gekoppelt, wogegen das Magnetjoch feststehend angeordnet ist. Die die Vorlast bildende Reluktanzkraft ist dem inversen Quadrat der zwischen dem Magnetanker und dem Magnetjoch bestehenden Luftspaltbreite proportional und wird für kleine Luftspaltbreiten sehr groß. Allerdings ist die Reluktanzkraft stark nichtlinear. Insbesondere kann es zweckmäßig sein, einen Abstandssensor vorzusehen, mit dem die Auslenkung des Ankers in bezug auf das Magnetjoch erfaßt und dessen Wegsignal zur Steuerung des die Erregerwicklung durchfließenden Stroms herangezogen wird.

Eine weitere vorteilhafte Alternative besteht darin, daß die Vorlast durch die auf einen Anker in zwei einander entgegengesetzten Magnetkreisen ausgeübte resultierende Reluktanzkraft erzeugt wird. Bei einer entsprechenden Vorrichtung ist vorgesehen, daß die Vorlasteinrichtung zwei zueinander entgegengesetzt angeordnete, mit je einer strombeaufschlagbaren Erregerwicklung bewickelte Magnetjoche und einen dazwischen angeordneten Magnetanker aufweist, der mit jedem der beiden Magnetjoche je einen Magnetkreis bildet und dessen auf ihn einwirkende resultierende Reluktanzkraft die Vorlast bildet. In diesem Fall wirken auf den Magnetanker die einander entgegengesetzten Reluktanzkräfte der beiden Magnetjoche. Die von dem Magnetanker ausgeübte Vorspannung entspricht dann der im wesentlichen linearen, resultierenden Differenzkraft.

In der folgenden Beschreibung wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
1 eine schematische Ansicht einer Kontrollwaage,
2 eine schematische Ansicht einer Einrichtung zur mechanischen Erzeugung einer Vorlast,
3 eine schematische Ansicht einer elektrodynamischen Einrichtung zur Erzeugung einer Vorlast durch Lorentzkraft,
4 eine schematische Ansicht einer Einrichtung zur elektrodynamischen Erzeugung einer Vorlast durch Reluktanzkraft,
5 eine schematische Ansicht einer Einrichtung zur elektrodynamischen Erzeugung einer Vorlast als Differenz zweier entgegengesetzter Reluktanzkräfte.
6 eine weitere Ausgestaltung der in 4 dargestellten Ausführungsform.
Eine in 1 schematisch dargestellte Kontrollwaage weist in horizontaler Fluchtlinie hintereinander ein Zuführband 1, ein Wägeband 2 und ein Abführband 3 auf. Die drei Bänder 1, 2, 3 sind gleichsinnig und mit gleicher Geschwindigkeit umlaufend über je zwei horizontal voneinander beabstandete Rollen 4 und 4', 5 und 5', 6 und 6' geführt, von denen jeweils die Rollen 4', 5' und 6' von Elektromotoren (nicht dargestellt) angetrieben sind. Diese Elektromotore sind derart geregelt, daß für alle drei Bänder 1, 2, 3 die Einstellung derselben Transportgeschwindigkeit gewährleistet ist. Das Wägeband 2 ist auf einer Wägezelle 7 abgestützt, die an einem stationären Träger 8 der Kontrollwaage befestigt ist.
In 1 ist die Wägezelle 7 beispielhaft als Dehnungsmeßstreifen(DMS)-Wägezelle dargestellt, die einen Biegekörper 9 aufweist, der sich unter Lasteinwirkung zwischen seinem das Wägeband 2 abstützenden Lastaufnahmebereich 10 und seinem der Festlegung am Träger 8 dienenden Befestigungsbereich 11 biegend verformt und an seinen Biegezonen mit Dehnungsmeßstreifen versehen ist, durch die in bekannter Weise ein der einwirkenden Last entsprechendes elektrisches Signal erzeugbar ist. Dieses elektrische Signal wird in bekannter Weise durch eine Auswerteeinrichtung (nicht dargestellt) mit einer vorgegebenen Frequenz, beispielsweise 1200 Hz, abgetastet. Aus diesen Abtastwerten bildet die Auswerteeinrichtung der jeweiligen Belastung entsprechende Gewichtsmeßwerte.
Mit der Kontrollwaage soll geprüft werden, ob die zu wiegenden Produkte, beispielsweise Packschachteln, Packbeutel, Gläser und dgl., ein vorgegebenes Sollfüllgewicht mit einer vorgegebenen Toleranz einhalten. Dem Wägeband 2 werden die zu wiegenden Produkte an seinem in bezug auf die Förderrichtung eingangsseitigen Ende von dem Zuführband 1 jeweils einzeln aufgegeben. An diesem eingangsseitigen Ende ist eine Sensorein richtung 12 in Form einer Lichtschranke angeordnet. Diese Sensoreinrichtung 12 erfaßt jeweils den Durchtritt der Vorderkante bzw. der Hinterkante des Produkts, wenn es in der Förderrichtung durch die Lichtschranke hindurchläuft. An mindestens einem der zum Antrieb des Zuführbandes 1, des Wägebandes 2 und des Abführbandes 3 dienenden Elektromotore ist ein Tachogenerator (nicht dargestellt) vorgesehen, der eine Impulsfolge mit einer der Drehung der Abtriebswelle dieses Elektromotors proportionalen Impulsfrequenz erzeugt. Die in einer Zeiteinheit auftretende Anzahl der Impulse dieses Tachogenerators entspricht somit einer Transportstrecke, die jedes der Bänder 1, 2, 3 bei seinem Umlauf in dieser Zeiteinheit zurückgelegt hat.
Die Gewichtserfassungseinrichtung ist lasteinleitungsseitig mit einer Vorlast V belastbar. Dies ist in 1 durch einen die Vorlast V darstellenden Vektorpfeil veranschaulicht, der an einem lastaufnahmeseitigen Ausleger 13 des Biegekörpers 9 angreift. Durch diese Vorlast wird die Gewichtserfassungseinrichtung auf einen in der Nähe des erwarteten Endgewichtswertes der einzelnen Produkte liegenden Gewichtswert vorgespannt. Durch diese Vorspannung wird das Auftreten von Störschwingungen des Wägebandes 2 unterdrückt, wenn das auf dem Zuführband 1 zugeführte Produkt auf das Wägeband 2 aufläuft. Durch die Ausgangssignale der Sensoreinrichtung 12 und des Tachogenerators stellt die Auswerteeinrichtung die Lage des Produktes in bezug auf das eingangsseitige Ende des Wägebandes 2 fest. Wenn sich das Produkt mit einem hinreichenden Teil seiner Länge oder vollständig auf dem Wägeband 2 befindet, wird die von der Vorlast V ausgeübte Belastung der Gewichtserfassungseinrichtung aufgehoben. Die von der Gewichtserfassungseinrichtung nach Aufhebung dieser Belastung erfaßten Gewichtsmeßwerte sind dann allein durch das auf dem Wägeband 2 aufliegende Produkt hervorgerufen und werden von der Auswerteeinrichtung zur Ermittlung des Endgewichtswertes des jeweiligen Produktes verwendet. Im Prinzip kann ein einziger solcher Gewichtsmeßwert als Endgewichtswert dienen. Vorzugsweise wird jedoch der Endgewichtswert durch Filterung als Mittelwert einer Anzahl der während des Transports des Produkts über das Wägeband 2 erfaßten Gewichtsmeßwerte gebildet. Sobald der Endgewichtswert gebildet ist, wird die Vorlast erneut angelegt. Dabei wird der Wert der Vorlast vorzugsweise so gewählt, daß er dem soeben gebildeten Endgewichtswert entspricht.
2, in der lediglich ein Ausschnitt der Gewichtserfassungseinrichtung der Kontrollwaage dargestellt ist, zeigt eine mechanische Erzeugung der Vorlast. Im Biegekörper 9 der Wägezelle ist lastaufnahmeseitig ein Spannglied 14 verankert, das sich in der Lastaufnahmerichtung der Wägezelle zu dem stationären Träger 8 des Biegekörpers 9 hin erstreckt und mit einer zur Lastaufnahmerichtung senkrechten Schulter 15 an einer dazu komple mentären Schulter 16 des Trägers 8 in Anlage bringbar ist. In 2 ist das Spannglied 14 in der Form eines in eine Gewindebohrung des Biegekörpers 9 eingeschraubten Schraubbolzens ausgebildet, dessen Schaft 17 mit Spiel eine Stufenbohrung 18 des Trägers 8 durchsetzt und dessen Kopf 19 die Schulter 15 zur Anlage an der in der Stufenbohrung 18 gebildeten komplementären Schulter 16 des Trägers 8 begrenzt. Der Schraubbolzen wird so weit in den Biegekörper 9 eingeschraubt, bis die dadurch zwischen dem Biegekörper 9 und dem Träger 8 entstehende Zugspannung eine Vorlast erzeugt, deren Wert noch unterhalb des erwarteten Gewichts der Produkte liegt. Dies hat zur Folge, daß die Schultern 15, 16 voneinander freikommen und dadurch die durch die Vorlast bewirkte Belastung aufgehoben wird, wenn die Gewichtserfassungseinrichtung mit einem Produkt belastet wird. Wenn das Produkt das Wägeband verläßt, endet die durch das Produkt auf die Gewichtserfassungseinrichtung ausgeübte Belastung und damit die dieser Belastung entsprechende Auslenkung des Biegekörpers 9. Dadurch kommen die Schultern 15, 16 wieder zur Anlage und baut sich die voreingestellte Vorlast automatisch wieder auf.
In 3, in der lediglich ein Teil der Lastaufnahmeseite des Biegekörpers 9 und der davon ausgehende Ausleger 13 skizziert sind, wird die Vorlast elektrodynamisch erzeugt. Zu diesem Zweck ist eine mit dem Ausleger 13 verbundene Tauchspule 20 in einem ringförmigen Luftspalt 21 eines feststehenden Magneten 22 angeordnet. Durch geeignete Steuerung oder Regelung des die Tauchspule 20 durchfließenden Stroms wird die in der Tauchspule 20 entstehende Lorentzkraft auf den für die Vorlast gewünschten Wert eingestellt.
4 entspricht hinsichtlich der schematischen Darstellung des Biegekörpers 9 und seines Auslegers 13 der Darstellung von 3. Auch in 4 ist das Prinzip der Vorlasterzeugung elektrodynamisch, jedoch entsteht in 4 die Vorlast durch die Reluktanzkraft, die ein mit dem Ausleger 13 verbundener Magnetanker 23 im Magnetkreis eines U-förmigen, feststehenden Magnetjoches 24, das mit einer Erregerwicklung 25 bewickelt ist, erfährt. Durch geeignete Steuerung oder Regelung des die Erregerwicklung durchfließenden Stroms i wird die Reluktanzkraft auf den für die Vorlast V gewünschten Wert eingestellt.
In 4 ist ein für diese Vorlasteinstellung geeigneter Regelkreis skizzenhaft angegeben. Diesem Regelkreis wird als Sollwert x_soll die der gewünschten Vorlast V entsprechende Auslenkung des Biegekörpers 9 vorgegeben. Der Istwert x_ist der Auslenkung wird durch einen Abstandssensor 26 erfaßt und zu einem Subtraktionsglied 27 zurückgeführt, in dem die Regelabweichung als Differenz zwischen x_soll und x_ist gebildet wird. Mit dieser Regeldifferenz wird ein PID-Regler 28 angesteuert, der an seinem Ausgang die Stellgröße für einen Leistungsverstärker 29 liefert, der eine entsprechende Regelung des durch die Erregerwicklung 25 fließenden Stroms i bewirkt.
Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Vorlast V im wesentlichen umgekehrt proportional zum Quadrat der Auslenkung x_ist. Zur Meldung dieses stark nichtlinearen Zusammenhangs sind bei dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel zwei mit jeweils einer Erregerwicklung 30, 30' versehene Magnetjoche 31, 31' zueinander entgegengesetzt angeordnet, so daß die von diesen beiden Magnetjochen 31, 31' auf den dazwischen angeordneten zweiteiligen Magnetanker, dessen einer Teil 32 im Magnetkreis des Magnetjochs 31 und dessen zweiter Teil 32' im Magnetkreis des Magnetjochs 31' angeordnet ist, ausgeübten Reluktanzkräfte einander entgegengesetzt sind. Dadurch wird die auf den die beiden Teile 32, 32' des Magnetankers tragenden Ausleger 13 des Biegekörpers 9 ausgeübte resultierende Reluktanzkraft weitgehend linearisiert. Hierzu werden gemäß 5 die beiden Erregerwicklungen 30, 30' mit zueinander entgegengesetzt fließenden Strömen desselben Betrags i₀ vorerregt. Durch diese Vorerregung befinden sich die auf den Magnetanker 32, 32' ausgeübten Reluktanzkräfte im Gleichgewicht, wodurch die resultierende Reluktanzkraft im wesentlichen Null wird. Dem Vorerregungskreis wird der Stellstrom i_stell überlagert, durch den die resultierende Reluktanzkraft auf einen der gewünschten Vorlast entsprechenden Wert eingestellt wird.
Dem nichtlinearen und dadurch zu Instabilität neigenden Verhalten kann ferner durch eine zusätzliche Flußregelung in Abhängigkeit von einer Messung des Flusses entgegengewirkt werden. 6 zeigt eine Ausführungsform, bei der diese Flußregelung in die in 4 dargestellte Ausführungsform eingebaut ist. In 6, in der die mit 4 übereinstimmenden Teile mit denselben Bezugszeichen wie in 4 bezeichnet sind, erfaßt ein Hallsensor die in dem Magnetkreis herrschende Flußdichte. Das der Flußdichte entsprechende Ausgangssignal des Hallsensors 100 wird dem invertierenden Eingang eines Subtraktionsgliedes 101 zugeleitet, an dessen nichtinvertierenden Eingang der Abstandsregler 28 angeschlossen ist. Das Ausgangssignal des Subtraktionsglieds 101 steuert einen Flußregler 102 an, dessen Ausgang an den Eingang des Leistungsverstärkers 29 angeschlossen ist. Dadurch bildet der Flußregler 102 den inneren Regelkreis einer Kaskadenregelung, wodurch die auf den Magnetanker 23 wirkende Magnetkraft sehr genau und fein einstellbar ist. Es versteht sich, daß ein derartiger Flußregelkreis auch bei der in 5 dargestellten Differenzanordnung vorgesehen werden könnte, wenngleich er dort weniger erforderlich ist.
Bei dieser auf elektrodynamischer Vorlasterzeugung beruhenden Ausführungsform ist es durch die Steuerung oder Regelung des Stroms in der Tauchspule oder in den Erregerspulen besonders gut möglich, einen derartigen zeitlichen Verlauf der Abfallkurve und/oder der Anstiegskurve einzustellen, daß der Schwankungsbereich der Gewichtsmeßwerte möglichst klein wird.
Außerdem erleichtert die elektrodynamische Vorlasterzeugung die Wahl eines geeigneten Wertes der Vorlast in irregulären Fällen, in denen beispielsweise durch Fehler einer Befülleinrichtung leere oder stark unterbefüllte Verpackungen in den Produktestrom gelangen oder in denen fehlerhaft andersartige Produkte mit einem die zu kontrollierende Produkteserie stark übersteigenden Gewicht vorkommen. Sobald bei der Ermittlung des Endgewichtswertes erkennbar wird, daß eine vorgegebene Toleranz nicht eingehalten wird, wird anstelle dieses irregulären Endgewichtswertes ein mit der Toleranz verträglicher Wert der Vorlast eingestellt, so daß das nachfolgend auf die Gewichtserfassungseinrichtung auflaufende Produkt einen möglichst kleinen Belastungsunterschied verursacht. Dadurch wird also auch in irregulären Fällen die Gewichtserfassungseinrichtung stets auf einen solchen Vorlastwert festgeklemmt, daß das nachfolgend auflaufende reguläre Produkt nur eine minimale Störung verursacht.

1: Zuführband
2: Wägeband
3: Abführband
4, 4': Rollen
5, 5': Rollen
6, 6': Rollen
7: Wägezelle
8: Träger
9: Biegekörper
10: Lastaufnahmebereich
11: Befestigungsbereich
12: Sensoreinrichtung
13: Ausleger
14: Spannglied
15: Schulter
16: Schulter
17: Schaft
18: Stufenbohrung
19: Kopf
20: Tauchspule
21: Luftspalt
22: Magnet
23: Magnetanker
24: Magnetjoch
25: Erregerwicklung
26: Abstandssensor
27: Subtraktionsglied
28: PID-Regler
29: Leistungsverstärker
30, 30': Erregerwicklung
31, 31': Magnetjoche
32, 32': Teile des Magnetankers
100: Hallsensor
101: Subtraktionsglied
102: Flußregler

Claims

Verfahren zum Wiegen von Produkten während ihres Transports über eine Gewichtserfassungseinrichtung hinweg, bei dem unter Verwendung von während des Transports erfaßten Gewichtsmeßwerten der Gewichtserfassungseinrichtung Endgewichtswerte der Produkte ermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichtserfassungseinrichtung mit einer Vorlast belastet und die Belastung während der Erfassung der zur Ermittlung der Endgewichtswerte verwendeten Gewichtsmeßwerte aufgehoben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert der Vorlast in Abhängigkeit von dem Gewicht der Produkte gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils als Wert der Vorlast für ein zu wiegendes Produkt der für ein dem wiegenden Produkt vorangegangenes Produkt ermittelte Endgewichtswert verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der für das vorangegangene Produkt ermittelte Endgewichtswert mit einer vorgegebenen Toleranz verglichen und bei deren Überschreitung anstelle dieses Endgewichtswertes ein die Toleranz nicht überschreitender Wert der Vorlast verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlast mechanisch erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlast elektrodynamisch erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlast durch die auf eine in einem Magnetfeld angeordnete stromdurchflossene Spule ausgeübte Lorentzkraft erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlast durch die auf einen Anker in einem Magnetkreis ausgeübte Reluktanzkraft erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlast durch die auf einen Anker in zwei einander entgegengesetzten Magnetkreisen ausgeübte resultierende Reluktanzkraft erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufhebung der Vorlast gemäß einer Belastungsabfallkurve vorgenommen wird, durch deren Zeitverlauf der Schwankungsbereich der Gewichtsmeßwerte möglichst klein wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastung durch die Vorlast gemäß einer Belastungsanstiegskurve vorgenommen wird, durch deren Zeitverlauf der Schwankungsbereich der Gewichtsmeßwerte möglichst klein wird.
Vorrichtung zum Wiegen von Produkten, mit einer Gewichtserfassungseinrichtung, einer Fördereinrichtung zum Transport der Produkte über die Gewichtserfassungseinrichtung hinweg und einer Auswerteeinrichtung zur Ermittlung von Endgewichtswerten der Produkte unter Verwendung von während ihres Transports erfaßten Gewichtsmeßwerten der Gewichtserfassungseinrichtung, gekennzeichnet durch eine Vorlasteinrichtung, durch die die Gewichtserfassungseinrichtung (7) mit einer Vorlast (V) belastbar und die Vorlast während der Erfassung der zur Ermittlung der Endgewichtswerte verwendeten Gewichtsmeßwerte aufhebbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlasteinrichtung ein zwischen die Gewichtserfassungseinrichtung (7) und ein stationäres Widerlager (8) mit einem das Gewicht der Produkte unterschreitenden Wert der Vorlast gespanntes Spannglied (14) aufweist, das durch eine die Vorlast überschreitende Belastung der Gewichtserfassungseinrichtung (7) entspannbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlasteinrichtung eine in einem Luftspalt (21) eines Magneten (22) angeordnete strombeaufschlagbare Spule (20) aufweist, deren auf sie wirkende Lorentzkraft die Vorlast (V) bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlasteinrichtung einen Magnetkreis aus einem mit einer strombeaufschlagbaren Erregerwicklung (25) bewickelten Magnetjoch (24) und einem Magnetanker (23) aufweist, dessen auf ihn wirkende Reluktanzkraft die Vorlast (V) bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlasteinrichtung zwei zueinander entgegengesetzt angeordnete, mit je einer strombeaufschlagbaren Erregerwicklung (30, 30') bewickelte Magnetjoche (31, 31') und einen dazwischen angeordneten Magnetanker (32, 32') aufweist, der mit jedem der beiden Magnetjoche (31, 31') je einen Magnetkreis bildet und dessen auf ihn einwirkende resultierende Reluktanzkraft die Vorlast (V) bildet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 oder 16, gekennzeichnet durch einen die Strombeaufschlagung der Erregerwicklung (25; 30, 30') regelnden Regelkreis (26, 27, 28, 29), dem eingangsseitig die Differenz aus einem der gewünschten Vorlast (V) entsprechenden Sollwert und einem durch Messung ermittelten Istwert der Vorlast als Regelabweichung zuleitbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkreis eine Rückführung (100, 101) für ein der Flußdichte des Magnetkreises entsprechendes Meßsignal aufweist.