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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wiegen von Produkten, bei dem
die Produkte längs
einer Transportrichtung transportiert und dabei jeweils an ihrer
nach unten weisenden Seite im wesentlichen vertikal abgestützt werden,
wobei aus Meßwerten der
von dem jeweiligen Produkt auf seine Abstützung ausgeübten Kraft ein Gewichtswert
für das
Produkt ermittelt wird, sowie eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete
Vorrichtung.
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Derartige
Verfahren werden zum dynamischen Verwiegen der Produkte während ihres
Transports über
eine der Abstützung
dienende Gewichtserfassungseinrichtung hinweg eingesetzt. Bei nach diesen
Verfahren betriebenen bekannten Kontrollwaagen werden beispielsweise
mehr als 600 Produkte pro Minute während ihres Transports gewogen. Die
Gewichtserfassungseinrichtung weist eine Wägezelle auf, welche die Gewichtskraft
des Produkts über
dessen Abstützung
auf einem seinerseits auf der Wägezelle
abgestützten
Transportband aufnimmt. Dabei hängt
die für
eine ausreichend stabile Auflage der Produk te erforderliche Breite
des Transportbands quer zur Transportrichtung von der maximal quer
zur Transportrichtung auftretenden Produktabmessung ab. Deshalb
wurden bisher für
unterschiedliche Produktabmessungen unterschiedliche Bauformen zur
Verfügung
gestellt. Die Produktabmessung orthogonal zur Transportrichtung
wird im folgenden auch als die Produktbreite bezeichnet.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs
genannten Art derart weiterzubilden, daß es für die Verarbeitung unterschiedlicher
Produkte mit insbesondere unterschiedlicher orthogonaler Abmessung
bezüglich
der Transportrichtung besser geeignet ist, sowie eine für dieses Verfahren
geeignete Vorrichtung zu schaffen.
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Hinsichtlich
des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man die
Abstützung
des jeweiligen Produkts auf einer von seiner zur Transportrichtung
orthogonalen Abmessung abhängigen
Anzahl von in bezug auf die Transportrichtung nebeneinander angeordneten
Abstützstellen vornimmt
und der Ermittlung des Gewichtswerts die Meßwerte der von dem Produkt
auf diese Anzahl von Abstützstellen
ausgeübten
Teilkräfte
zugrundelegt.
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Dank
des erfindungsgemäßen Verfahrens brauchen
lediglich einige wenige Bauformen, die auf geeignete Breitenabstufung
ausgelegt sind, oder auch nur eine einzige auf eine Produktmindestgröße ausgelegte
Bauform zur Verfügung
gestellt zu werden. Für
größere Produkte
werden je nach Bedarf zwei oder mehrere Bauformen parallel nebeneinander
betrieben, wobei diese größeren Produkte
auf den zwei oder mehr der Bauformen und die kleineren bzw. kleinsten
Produkte auch auf nur einer der Bauformen transportiert und abgestützt werden.
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Dadurch
werden auch seitliche Kippmomente vermieden, die dadurch entstehen,
daß ein
kleines Produkt auf einem im Verhältnis dazu breiten Transportband
außermittig
aufliegt und einen Ecklastfehler der das Transportband abstützenden
Wägezelle
hervorruft.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
werden also der Ermittlung des Gewichtswerts die Meßwerte des
von dem Produkt auf einer Anzahl von Abstützstellen ausgeübten Teilkräfte zugrundegelegt, wobei
die Anzahl von der Produktbreite abhängig gemacht wird. Bei beispielsweise
vollkommen symmetrischer Abstützung
eines Produkts auf zwei Wägezellen
entsprechen die Teilkräfte
so 50 % der vollen Abstützkraft.
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Ist
dagegen ein schmales Produkt allein auf einer Abstützstelle
abgestützt,
entspricht die auf die eine Abstützstelle
ausgeübte
Teilkraft der gesamten Abstützkraft,
sie ist also eine „unechte" Teilkraft. Die Bestimmung
der Anzahl der Abstützstellen
kann sich aus der Lage des jeweiligen Produkts orthogonal zur Transportrichtung
ergeben. In der praktischen Ausführung
mit Wägezellen
als Abstützstellen
ist die Anzahl automatisch durch die Anzahl derjenigen Wägezellen
definiert, auf die überhaupt
eine Abstützkraft ausgeübt wird.
Die Transportrichtung selbst kann, wie allgemein üblich, im
wesentlichen horizontal verlaufen.
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In
einer bevorzugten Verfahrensgestaltung ist die Anzahl der Abstützstellen
für ein
erstes transportiertes Produkt eine erste Anzahl und für ein zweites
transportiertes Produkt mit unterschiedlicher orthogonaler Abmessung
eine von der ersten Anzahl verschiedene zweite Anzahl. Auf diese
Weise kann eine hohe Flexibilität
des Wägeverfahrens
sichergestellt werden. Insbesondere läßt sich dieses Prinzip für weitere
Produkte nochmals unterschiedlicher Breite fortführen, so daß sich das Wägeverfahren den
Anforderungen vielfach unterschiedlicher zu wiegender Produkte anpaßt.
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In
einer besonders zweckmäßigen Verfahrensgestaltung
stimmt/stimmen die die kleinere der Anzahlen ergebende(n) Abstützstelle(n)
mit einem Teil der die größere Anzahl
ergebenden Abstützstellen überein.
So kann bei Aufrechterhaltung der Variabilität und Flexibilität des Wägeverfahrens
die Gesamtdimensionierung der Abstützstellen bzw. der Gewichtserfassungseinrichtung
orthogonal zur Transportrichtung minimiert werden.
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In
diesem Zusammenhang kann auch vorgesehen werden, daß der Transport
derart erfolgt, daß eine
Produktspur, d. h. die durch die Transportrichtung einerseits und
in Richtung orthogonal zur Transportrichtung durch die entsprechende
Produktabmessung (Produktbreite) definierte Spur des ersten und/oder
des zweiten Produkts nur über
die geringste Anzahl von für
die Teilkraftmessung zur Verfügung stehenden
Abstützstellen
führt.
So kann durch geeignete Positionierung des jeweiligen Produkts orthogonal
zur Transportrichtung ein aussermittiges Aufliegen breiter Produkte
vermindert werden.
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In
einer besonders bevorzugten Verfahrensgestaltung ist die zweite
Anzahl gleich 1. Somit können
insbesondere schmalste Produkte als Ganzes gewogen werden. Dazu
kann in einer Realisierung eine auf diese Produktbreite ausgelegte
Bauform vorgesehen sein.
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In
einer weiteren besonders bevorzugten Verfahrensgestaltung ist die
erste Anzahl gleich 2. So kann der Vorteil der Erfindung mit vermindertem
Kostenaufwand genutzt werden.
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Hinsichtlich
der Gewichtswertberechnung ist vorteilhaft vorgesehen, daß jeweils
mehrere zeitlich aufeinanderfolgende Teilgewichtswerte bestimmt werden,
aus diesen ein Teilgewichtsmittelwert bestimmt wird und der Gewichtswert
aus Addition der Teilgewichtsmittelwerte bestimmt wird. So müssen zur
Bestimmung des dann ebenfalls gemittelten Gewichtswerts nur noch
die Teilgewichtsmittelwerte addiert werden. Insbesondere müssen aber
nicht alle Teilgewichtswerte in die Mittelwertbildung für den Teilgewichtswert
einfließen,
sondern es können
auch einige durch einen Filter herausgefiltert werden.
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Hinsichtlich
einer zur Durchführung
des gemäßen Verfahrens
geeigneten Vorrichtung wird eine Vorrichtung zum Wiegen von Produkten
bereitgestellt, mit einer eine Wägezelle
aufweisenden Gewichtserfassungseinrichtung, einer auf die Wägezelle
abgestützten
Transporteinrichtung zum Transport der Produkte längs einer
Transportrichtung über
die Gewichtserfassungseinrichtung hinweg und einer Auswerteeinrichtung
zum Ermittlung von Gewichtswerten der Produkte unter Verwendung
von während ihres
Transports erfaßten
Meßwerten
der Wägezelle, die
derart weitergebildet ist, daß die
Gewichtserfassungseinrichtung mindestens zwei bezüglich der Transportrichtung
nebeneinander angeordnete Wägezellen
aufweist, und sich bezüglich
der Transportrichtung nebeneinander angeordnete Bereiche der Transporteinrichtung
derart auf den Wägezellen
abstützen,
daß die
Ermittlung des Gewichtswerts auf Grundlage der von den nebeneinander
angeordneten Wägezellen
erfaßten
Meßwerten
der von dem jeweiligen Produkt auf diese Wägezellen ausgeübten Teilkräfte ausführbar ist.
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Dabei
ist vorgesehen, daß die
Abstützung der
nebeneinander angeordneten Bereiche der Transporteinrichtung zumindest
zum Teil unabhängig voneinander
erfolgt. In einer bevorzugten Anordnung ist jeder Wägezelle
einer der nebeneinander angeordneten Bereiche der Transporteinrichtung
in unabhängiger
Weise zugeordnet, d. h. eine Wägezelle spricht
nur auf ein Produkt an, das sich auch auf dem zugeordneten Bereich
abstützt.
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Die
Vorteile dieses Aufbaus der Wägevorrichtung
ergeben sich aus den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Ausstattung
der Gewichtserfassungseinrichtung mit mindestens einer weiteren
Wägezelle
erlaubt es z. B. schmalere Produkte auf nur einer Wägezelle
abzustützen,
und breitere Produkte auf zwei oder mehreren Wägezellen abzustützen. Die
Vorrichtung kann so modulartig zusammengestellt werden. Außermittige
Belastungen und sich daraus ergebende Kippmomente können darüber hinaus
verhindert bzw. zumindest verringert werden.
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In
einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform
weisen die Wägezellen
und/oder die Abstützbereiche
zumindest zum Teil unterschiedliche Abmessungen orthogonal zur Transportrichtung
auf. So kann eine im Hinblick auf unterschiedliche Produktbreiten
erhöhte
Variabilität
bei der modularen Zusammenstellung erreicht werden.
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In
diesem Zusammenhang kann alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, daß die Wägezellen
und/oder die Abstützbereiche
zumindest zum Teil eine gleiche Abmessung orthogonal zur Transportrichtung
aufweisen. So kann die Gewichtserfassungseinrichtung nochmal kostengünstiger,
da nur aus gleichen Bauteilen zusammengesetzt, hergestellt werden.
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In
einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform
weist die Vorrichtung mindestens zwei Module nebeneinander geordnet
auf, die unabhängig voneinander
zur Gewichtswertermittlung eines entsprechenden schmalen Produkts
einsetzbar sind. Dazu werden zwei an sich bekannte Module mit jeweils
Wägezelle
und darauf abgestütztem
Transportband orthogonal zur Transportrichtung nebeneinander aufgestellt
und stellen zwei nebeneinander angeordnete Abstützbereiche der Erfindung dar.
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In
diesem Zusammenhang ist auch vorgesehen, daß die Module mit der Auswerteeinrichtung verbundene
Schnittstellen aufweisen, über
die die von den Modulen ermittelten Gewichtswerte abgreifbar sind
bzw. ausgegeben werden. So muß die
Auswerteeinrichtung lediglich noch Teilgewichtswerte zu einem Gesamtgewichtswert
addieren.
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In
einer zweckmäßigen Ausführungsform
ist eine in einem der Gewichtserfassungseinrichtung vorgeschalteten
Bereich angeordnete Positioniereinrichtung zum Positionieren der
Produkte orthogonal zur Transportrichtung vorgesehen. So kann gegebenenfalls
durch erforderliche Nachpositionierung der Produkte erreicht werden,
daß deren
Produktspur genau über
die vorgesehenen Abstützbereiche/Wägezellen
führt.
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Zweckmäßig ist
darüber
hinaus noch eine gemeinsame Steuereinrichtung für die Wägezellen, die Transporteinrichtung,
die Auswerteeinrichtung, die Module und/oder die Positioniereinrichtung
vorgesehen. Dazu kann eine bekannte Steuereinrichtung so weiter
gebildet sein, daß sie
die Auswerteeinrichtung zur Addition von Teilgewichtswerten veranlaßt. Insbesondere
kann die Auswerteeinrichtung in der Steuereinrichtung enthalten
sein.
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung anhand
der beigelegten Figuren, von denen
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1a eine
schematische Vorderansicht aus Blickrichtung entgegen der Transportrichtung
einer erfindungsgemäßen Wägevorrichtung
zeigt,
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1b eine
schematische Draufsicht von oben auf eine erfindungsgemäße Wägevorrichtung zeigt,
Wie in 1a zu sehen ist, wird ein Produkt 4 von
einer Transporteinrichtung 1 in Richtung aus der Papierebene
heraus über
eine Gewichtserfassungseinrichtung 9 hinwegtransportiert.
Die Gewichtserfassungseinrichtung 9 weist zwei Wägezellen 10.1 und 10.2 auf,
die parallel zur Transportrichtung nebeneinander aufgestellt sind.
Auf beiden Wägezellen 10.1, 10.2 ist
jeweils ein Förderband 1.1, 1.2 der
Transporteinrichtung 1 über
entsprechende Abstützbereiche 11.1, 11.2 auf
den Wägezellen 10.1 bzw. 10.2 abgestützt.
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Wie
gut aus 1a zu erkennen ist, liegt das Produkt 4 auf
beiden Förderbändern 1.1 und 1.2 auf, so
daß das
Gewicht des Produkts 4 entsprechend dessen Dichteverteilung
anteilig von den zwei Wägezellen 10.1 und 10.2 getragen
wird. Daher wird auf jede Wägezelle 10.1, 10.2 nur
eine entsprechende Teilkraft der gesamten Abstützkraft (Gewichtskraft) des
Produkts 4 ausgeübt
und sie liefern dementsprechend nur Teilgewichtsmeßwerte g1j, g2j, aus denen wie
unten beschrieben der Gewichtswert für das Produkt 4 ermittelt
wird. Letzteres kann etwa durch die in 1a schematisch
angedeutete Auswerteeinrichtung 13 geschehen.
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In 1b ist
die Situation nochmals schematisch in einer Draufsicht von oben
dargestellt. Bezüglich 1b ist
die Transportrichtung wie durch den Pfeil angedeutet nach links
gerichtet. Neben der Transporteinrichtung 1 ist noch schematisch
ein Zuführband 2 und
ein Abführband 3 eingezeichnet,
die in bekannter Weise für
den Zu- und Abtransport der zu wiegenden Produkte sorgen und hier
schematisch jeweils als nur ein Band dargestellt sind. Für reale Konfigurationen
können
diese Bänder
selbstverständlich
ebenfalls, angepaßt
an die Förderbänder, aufgeteilt
sein. Die in 1b gegebene Situation entspricht
zeitlich der in 1a gegebenen Situation, d. h.
es werden gerade Meßwerte
für das
auf der Transporteinrichtung 1 liegende Produkt 4 erfaßt. Wie
oben bereits beschrieben, geschieht dies, indem eine bezüglich 1b unterhalb
des Förderbands 1.1 angeordnete
Wägezelle 10.1 Teilgewichtswerte
g1j erfaßt, während die entsprechend unterhalb
des Transportbands 1.2 angeordnete Wägezelle 10.2 Teilgewichtswerte
g2j des Produkts 4 erfaßt.
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Als
nächstes
wird in der in 1b dargestellten Situation ein
weiteres Produkt 4 unter Gewichtsaufteilung gewogen werden,
daran anschließend
ein schmaleres Produkt 5, wobei letzteres nur von der Wägezelle 10.1 gewogen
wird, da die Produktspur 5a nur über das Förderband 1.1 führt. Dagegen
führt die Produktspur 4a des
Produkts 4 über
beide Wägezellen 10.1 und 10.2.
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In
dem in 1b gezeigten Beispiel soll das Produkt 5 auch
nur von der Wägezelle 10.1 gewogen werden,
obwohl es bei unterschiedlicher Auflage auf den Förderbändern (Wägebändern) 1.2 und 1.1 auch anteilig
von beiden Wägezellen 10.1 und 10.2 gewogen
werden könnte.
Davon wird hier aber durch eine geeignete Positionierung des Produkts 5 quer
zur Transportrichtung abgesehen, die insbesondere über eine
nicht gezeigte Positioniereinrichtung erfolgen kann, wodurch Ecklastfehler
vermieden werden.
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In
dem in 1a und 1b gezeigten
Beispiel sind nur zwei Wägezellen 10.1 und 10.2 vorgesehen.
Es ist aber leicht ersichtlich, daß nach dem gleichen Prinzip
mehr als zwei Wägezellen
nebeneinander angeordnet werden könnten, um eine noch weitergehende
Gewichtsaufteilung für
noch breitere Produkte zu ermöglichen.
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Die
Auswerteeinrichtung 13 umfaßt eine Recheneinheit und ist
bei diesem Ausführungsbeispiel Teil
einer Steuereinheit, die für
die gesamte Steuerung der Wägevorrichtung
zuständig
ist.
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In
den 1a und 1b ist
nur der zum Verständnis
der Erfindung nötige
Teil der erfindungsgemäßen Wägevorrichtung,
und auch nur schematisch, dargestellt. Die erfindungsgemäße Wägevorrichtung
kann aber natürlich
weitere bekannte Teile und Einrichtungen aufweisen, die dem Fachmann aus
derartigen dynamischen Waagen bekannt sind.
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Die
in den 1a, b gezeigte Darstellung sieht
somit vor, daß zwei
gleichartige Wägezellen
mit darauf abgestützten
Förderbändern als
gleichartige Wägemodule
ausgebildet sind, die nebeneinander aufgestellt sind. Dabei ist
die Funktionsweise eines einzelnen Wägemoduls gleich der Funktionsweise
eines bekannten einzigen Wägemoduls
herkömmlicher Wägevorrichtungen.
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Dazu
liefert eine Wägezelle
mit einer vorbestimmten Taktfrequenz (z. B. 1,2 kHz) Gewichtsmeßwerte (Rohwerte).
Diese entsprechen beim Wiegen des Produkts 4 den in der
Erfindung genutzten Teilgewichtsmeßwerten. Am Eingang des Förderbandes (Wägebandes)
befindet sich eine Lichtschranke, mittels der feststellbar ist,
wann die Produkthinterkante die Lichtschranke durchtritt, wonach
das Produkt hinsichtlich der Transportrichtung vollständig auf
dem Wägeband
aufliegt. Aus den ab dann relevanten Gewichtswerten (bis zu denen,
bei dem das Produkt nach Durchlauf des Wägebands nicht mehr voll auf diesem
aufliegt) berechnet eine der Wägezelle
zugeordnete Filtereinrichtung den Mittelwert und leitet daraus das
für das
jeweilige Modul endgültige
Wägeergebnis
ab, welches je nach gemessenem Produkt bereits dem endgültigen Gewichtswert
entspricht (für Produkt 5),
oder mit den Wägeergebnissen
der anderen Wägemodule
zur Bildung des Gesamtgewichts des Produkts (Produkt 4)
addiert wird.
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Dabei
kann die Mittelwertberechnung dadurch erfolgen, daß eine Gesamtlaufstrecke
eines Produkts auf dem Wägeband
mit Hilfe der konstanten Transportgeschwindigkeit des Förderbands
und der Bandlänge
in eine Laufzeit umgerechnet wird. Aus den während dieser Laufzeit erfaßten Meßwerten wird
der Mittelwert gebildet.
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Die
Konfiguration eines einzelnen Wägemoduls
muß bei
dem erfindungsgemäßen Einsatz
daher nicht geändert
werden. Insbesondere ist eine Synchronisation der verwendeten Wägemodule
bzw. der zugehörigen
Wägezellen
zwar möglich,
aber nicht nötig.
So kann von einem Eingriff in die bereits komplexe Gewichtswertermittlung
eines einzelnen Moduls abgesehen werden, und somit sämtliche
zur Gewichtswertermittlung vorteilhaften Ausgestaltungen eines einzelnen
Moduls genutzt werden. Dazu zählen
etwa die Verwendung von ausreichend großen Schieberspeichern, in die
die von einer Wägezelle
erfaßten
Gewichtswerte eingegeben werden, Einschränkungen der relevanten Meßstrecke
auf eine Teilstrecke des Wägebands,
um nur möglichst schwankungsfreie
Wägeergebnisse
zu erhalten, etc.
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In
dem dargestellten Beispiel erfaßt
die Wägezelle 10.1 des
ersten Moduls Teilgewichtsmeßwerte
g1j = g11, g12, ..., auf deren Grundlage ein erster Teilgewichtsmittelwert
g1 ermittelt wird. Für das Produkt 4 werden
von der Wägezelle 10.2 des
zweiten Moduls Teilgewichtsmeßwerte
g2j = g21, g22, ... erfaßt, aus derem relevanten Anteil
ein zweiter Teilgewichtsmittelwert g2 bestimmt
wird. Diese Teilgewichtsmittelwerte g1 und
g2 werden der Auswerteeinrichtung 13 signalisiert,
die daraus durch Addition den endgütligen Gewichtswert G für das Produkt 5 ermittelt.
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Da
das schmalere Produkt 5 nur über das Förderband 1.1 des erste
Moduls läuft,
spricht die Wägezelle 10.2 auf
dieses Produkt nicht an bzw. gibt die Werte g2j =
0 aus. Der endgültige
Gewichtswert für
das Produkt 5 ergibt sich demnach direkt aus dem gemittelten
Wägeergebnis
g1 der Wägezelle 10.1.
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Die
Erfindung ist nicht durch die anhand der Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele
eingeschränkt.
Vielmehr können
die in der obigen Beschreibung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale
der Erfindung sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination
für die
Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich
sein.