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Die Erfindung betrifft eine Wiegevorrichtung zum Wiegen einer an einem Twistlock-System angeordneten Last mit zumindest einer Wiegeeinheit, welche einem Bolzen des Twistlock-Systems zugeordnet ist. Bei der Last kann es sich insbesondere um einen Container oder Wechselbehälter handeln.
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Ein Twistlock ist eine drehbare Verriegelung, welche ISO-Container oder Wechselbehälter untereinander bzw. mit einem Trägerfahrzeug verbindet. Ein ISO-Container ist ein genormter Seefracht-Container. Ein Wechselbehälter wird auch Wechselaufbau genannt und ist zur Beförderung auf einem Lastkraftwagen geeignet.
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Typischerweise umfasst ein Twistlock-System vier oder acht Twistlocks, die in Beschläge, so genannte Corner Castings, an Eckbereichen eines Containers bzw. Wechselbehälters eingesetzt werden. Durch eine Verdrehung eines Bolzens des Twistlocks um 90° wird eine Verriegelung geschaffen und die Last kann gehoben werden.
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Wiegevorrichtungen für Container sind grundsätzlich bekannt. Das Gewicht kann dabei indirekt über die Hydraulik erfasst werden.
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Alternativ kann in das Innere eines Bolzens eines Twistlocks ein Dehnmessystem eingebracht werden, um die Dehnung des Bolzens bei Belastung zu messen. Da sich der Bolzen lediglich im Nanometer-Bereich dehnt, gestaltet sich die Messung hierbei äußerst ungenau und weist Fehler im Bereich von mehr als 10 % auf. Diese Ungenauigkeiten genügen jedoch nicht den gesetzlichen Anforderungen.
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Zudem ist nachteilhaft, dass das Dehnmesssystem fest im Bolzen verbaut ist. Um eine entsprechende Wiegevorrichtung zu installieren oder im Reparaturfall auszutauschen, muss daher der gesamte Hebeaufbau demontiert werden. Der Aufwand für einen Umbau ist vergleichsweise hoch. Auch ist eine Reparatur nur durch Fachpersonal möglich.
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Ferner kann das Dehnmesssystem lediglich im eingebauten Zustand kalibriert werden, was einen Zeitaufwand von rund 30 Minuten pro Dehnmesssystem bedeutet. Während dieser Zeit kann die Hebevorrichtung nicht verwendet werden. Wird eine Totlastkalibrierung mit Eichgewichten durchgeführt, so ist diese nur vor Ort mit teuren Eichgewichten, insbesondere Wiegefahrzeugen, möglich.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Wiegevorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass auf einfache und kostengünstige Weise Lasten mit einer hohen Genauigkeit gemessen werden können.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch eine Wiegevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Twistlock-System mit den Merkmalen des Anspruchs 10.
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Erfindungsgemäß ist die Wiegeeinheit zur lösbaren Befestigung am Bolzen ausgebildet. Auf diese Weise kann die Wiegeeinheit auf einfache Weise vom Bolzen abgenommen bzw. getauscht werden, z.B. zur Wartung und/oder Reparatur bei einem Defekt. Fachpersonal ist hierzu nicht erforderlich, wodurch Stillstandszeiten und somit Kosten gering gehalten werden können.
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Insbesondere können die Wiegeeinheiten bereits im Vorfeld kalibriert und/oder geeicht werden. Die Wiegeeinheiten können daher bereits kalibriert und/oder geeicht am Bolzen befestigt und sofort eingesetzt werden. Die Kalibrierung bzw. Eichung gestaltet sich auf diese Weise besonders einfach. Auch können kalibrierte bzw. geeichte Wiegeeinheiten als Ersatzteile vorgehalten werden.
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Zum nachträglichen Kalibrieren und/oder Eichen muss lediglich die Wiegeeinheit abgenommen und kalibriert und/oder geeicht werden. Der gesamte Hebeaufbau muss dabei nicht demontiert werden. Die Wiegeeinheit kann durch eine kalibrierte und/oder geeichte Wiegeeinheit ersetzt werden. Die Stillstandszeit zum Tausch einer Wiegeeinheit beträgt hierbei beispielsweise weniger als drei Minuten.
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Die Befestigung am Bolzen kann mit oder ohne Werkzeug, insbesondere ohne Spezialwerkzeug, erfolgen, z.B. mittels einer Rast-, Klick-, Steck-, Schraub- und/oder Drehverbindung. Eine einfache Montage bzw. Demontage wird dadurch gewährleistet.
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Vorzugsweise ist pro Bolzen eine Wiegeeinheit vorgesehen. Insbesondere umfasst ein Twistlock-System mindestens einen, zwei, drei, vier oder mehr, z.B. acht, Bolzen. So umfasst auch die Wiegevorrichtung entsprechend mindestens eine, zwei, drei, vier oder mehr, z.B. acht, Wiegeeinheiten. Die Daten der einzelnen Wiegeeinheiten können an eine Auswerteeinheit übertragen werden, welche das Gesamtgewicht der Last bestimmt. Die Wiegeeinheiten sind somit insbesondere miteinander gekoppelt.
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Weiterbildungen der Erfindung sind auch den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen zu entnehmen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Wiegeeinheit am Bolzen einhängbar. Insbesondere kann die Wiegeeinheit außen am Bolzen angeordnet sein und diesen zumindest abschnittsweise umgeben. So kann die Wiegeeinheit an herkömmlichen Bolzen befestigt werden. Bestehende Twistlock-Systeme können folglich nachgerüstet werden, ohne die Bolzen auszutauschen bzw. ohne Dehnmesssysteme in das Innere der Bolzen einzubringen.
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Nach einer weiteren Ausführungsform umfasst die Wiegeeinheit ein, insbesondere zweiteiliges, Gehäuse. Das Gehäuse kann vorzugsweise quaderförmig ausgebildet sein und z.B. eine Seitenfläche von etwa 10 cm auf 10 cm haben. An der Seitenfläche kann beispielsweise ein Solarpanel befestigt sein. Im geschlossenen Zustand umschließt das Gehäuse vorzugsweise einen unteren Bereich des Bolzens, insbesondere den Bolzenkopf. Das Gehäuse kann dabei eine Aussparung für den Bolzenkopf aufweisen. Die Aussparung kann der Form des Bolzenkopfes entsprechen, um diesen formschlüssig aufnehmen zu können. Auf diese Weise ist der Bolzen fest mit der Wiegeeinheit verbunden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Wiegeeinheit einen Messbolzen. Der Messbolzen ist insbesondere unterhalb einer Aussparung für den Bolzenkopf im Gehäuse angeordnet. Die Last kann am Messbolzen eingehängt werden. Insbesondere kann der Messbolzen einen Kraftsensor, vorzugsweise samt Auswerteelektronik, umfassen bzw. als Kraftsensor ausgebildet sein. Die Wiegeeinheit bildet gewissermaßen ein Zwischenglied zwischen dem Bolzen des Twistlocks und der Last. Eine Gewichtsbestimmung, z.B. mit Hilfe einer Federwaage oder eines elektronischen Messwertaufnehmers, kann somit mit hoher Präzision erfolgen. Die Messauflösung kann im Bereich von rund 1 kg liegen.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist der Messbolzen gelenkig gelagert und relativ zum Bolzen drehbar. Herkömmliche Bolzen von Twistlocks sind starr verbaut, sodass diese Querspannungen unterliegen, wenn die Last unter einem Winkel aufgenommen wird. Dies kann wiederum zu Messfehlern führen. Durch eine gelenkige, insbesondere pendelnde, Lagerung kann hingegen sichergestellt werden, dass die Messbolzen stets vertikal ausgerichtet sind. Verbiegungen bzw. zusätzliche Belastungen für den oder die Sensoren können dadurch vermieden und die Wiegegenauigkeit erhöht werden.
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Der im Gehäuse aufgenommene Abschnitt des Messbolzens kann vorzugsweise als Teil eines Kugelgelenks ausgebildet sein. Insbesondere kann ein Abschnitt des Kugelgelenks abgeflacht sein, um eine Drehung um die eigene Achse zu unterbinden. Eine 90°-Drehung des Bolzens wird somit auch auf den Messbolzen übertragen, sodass eine Verriegelung erfolgen kann. Eine Schwenkbewegung des Messbolzens relativ zum Bolzen wird jedoch ermöglicht. Alternativ kann auch das Gehäuse ein Gelenk, z.B. ein Scharnier, umfassen, um eine Relativbewegung zwischen Bolzen und Messbolzen zu ermöglichen. Der Messbolzen kann sich daher ausrichten, auch wenn der Bolzen schräg geneigt ist. Messfehler werden auf diese Weise vermieden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Wiegeeinheit einen Akkumulator. Der Akkumulator kann insbesondere im Gehäuse angeordnet sein. Bei herkömmlichen Wiegevorrichtungen muss eine Stromversorgung, z.B. vom Bordnetz des Krans, zur Verfügung gestellt werden. Die dazu benötigten Kabel werden am oberen Ende des Bolzens herausgeführt. Hier greift jedoch die mechanische Drehvorrichtung an, sodass ein hoher Installationsaufwand erforderlich ist. Auch wird das Kabel durch die Drehungen des Bolzens beim Verriegeln bzw. Entriegeln beansprucht, sodass das Kabel geschützt werden muss, um dieses nicht zu beschädigen. Durch den Akkumulator ist hingegen kein Einsatz von Kabeln mehr notwendig. Insbesondere kann der Akkumulator eine lange Laufzeit aufweisen und/oder leicht zugänglich und abnehmbar am Gehäuse angeordnet sein, um einen schnellen Austausch zu ermöglichen.
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Nach einer weiteren Ausführungsform umfasst die Wiegeeinheit eine Vorrichtung zur Energiegewinnung. Durch diese ergänzende Vorrichtung kann die Elektronik der Wiegeeinheit mit Strom versorgt werden. Auch kann ein Akkumulator der Wiegeeinheit aufgeladen werden. Die Energiegewinnung kann auf dem Prinzip des so genannten Energy Harvesting beruhen. Elektrische Energie kann dabei beispielsweise aus der Umgebungstemperatur, aus Vibrationen, Schwingungen, dem Sonnenlicht und/oder Luftströmungen gewonnen werden. Auch piezoelektrische Bauteile können verwendet werden, um bei einer Krafteinwirkung elektrische Spannungen zu erzeugen. Ferner kann ein Windrad und/oder Solarpanel, z.B. am Gehäuse der Wiegeeinheit, vorgesehen sein, um Energie zu erzeugen. Auf diese Weise kann die Wiegeeinheit autark arbeiten, ohne extern mit Strom versorgt zu werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Wiegeeinheit einen Kraftsensor, Temperatursensor, Neigungssensor, Positionssensor, eine Messstartvorrichtung und/oder eine Kontrollvorrichtung. Die Wiegeeinheit kann standardmäßig weitere Eingänge für diese Sensoren bzw. Vorrichtungen aufweisen. Dem Kundenwunsch entsprechend kann die Wiegeeinheit dann mit den gewünschten zusätzlichen Sensoren bzw. Vorrichtungen ausgestattet werden, welche vorzugsweise in oder am Gehäuse bzw. in oder am Messbolzen angeordnet werden können. Ferner kann die Wiegeeinheit auch Ausgänge umfassen, beispielsweise für Signallampen, z.B. LEDs.
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Durch den Positionssensor bzw. die Kontrollvorrichtung kann insbesondere festgestellt werden, welchen Weg die Wiegeeinheit zurückgelegt hat. Die Messstartvorrichtung kann eine ausgeschaltete oder im Standby-Modus befindliche Wiegeeinrichtung aktivieren. Vorzugsweise kann sich die Wiegeeinheit nämlich in einem energiesparenden Ruhe- oder Standby-Modus befinden und erst dann aktiv werden bzw. automatisch einen Messvorgang starten, wenn eine bestimmte Bedingung erfüllt ist, also z.B. ein Kontakt mit der Last oder dem Boden erfolgt ist. Vorzugsweise kann zumindest ein Teil der Messstartvorrichtung in den Messbolzen integriert sein. Auch kann durch den Neigungssensor festgestellt werden, ob der Messbolzen vertikal ausgerichtet ist. Ist dies nicht der Fall, kann z.B. die Neigung und somit die Querkraft bestimmt werden, um das tatsächliche Gewicht zu berechnen. Alternativ kann eine Messung auch erst dann erfolgen, wenn der Messbolzen vertikal ausgerichtet ist.
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Die Kontrollvorrichtung kann insbesondere die Anzahl an durchgeführten Wiegevorgängen ermitteln. Auch kann das maximal gewogene Gewicht bestimmt werden bzw. kontrolliert werden, dass ein maximal zulässiges Gewicht nicht überschritten wird. Das maximale Gewicht liegt insbesondere bei rund 50 Tonnen. Die Kontrollvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, die Kalibrierung zu überwachen. Auch kann kontrolliert werden, ob alle Wiegeeinheiten in Betrieb sind und richtig funktionieren. Alternativ oder zusätzlich kann der Ladezustand des Akkumulators überwacht werden.
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Nach einer weiteren Ausführungsform umfasst die Wiegeeinheit eine Übertragungseinheit zum drahtlosen Übertragen ermittelter Daten. Die Übertragungseinheit, vorzugsweise samt einer Auswerteelektronik, kann insbesondere in das Gehäuse integriert sein. Bei den Daten kann es sich beispielsweise um Gewichtsdaten, Temperaturdaten, Neigungsdaten, Positionsdaten und/oder Kontrolldaten, z.B. den Ladezustand des Akkumulators, handeln. Sämtliche Daten können insbesondere zeitgleich übertragen werden.
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Die Übertragung an die Auswerteeinheit kann z.B. mittels Funk, Bluetooth, Bluetooth Low Energy, WLAN, ZigBee, NFC, Wibree, WiMAX, IrDA oder optischen Richtfunk erfolgen. Auch die zusätzlichen Sensoren, Messstartvorrichtungen und Kontrollvorrichtungen arbeiten insbesondere kabellos.
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Im Gegensatz zu einer kabelbasierten Übertragung muss die Auswerteeinheit nicht in der Nähe angeordnet sein. Auch muss keine Verbindung mit der Kabine vorhanden sein. Die Wiegeeinheit arbeitet somit autark. Das Gesamtgewicht wird an der Auswerteeinheit vorzugsweise nur dann bestimmt, wenn alle Wiegeeinheiten fehlerfrei gearbeitet haben.
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Die Erfindung betrifft auch ein Twistlock-System mit zumindest einem Bolzen und einer erfindungsgemäßen Wiegevorrichtung. Das Twistlock-System kann mehrere, insbesondere vier oder acht, Twistlocks umfassen. Jeder Twistlock kann einen geteilten Bolzen aufweisen. Der obere Teil des Bolzens kann hierbei einem herkömmlichen Bolzen entsprechen, wobei der Bolzenkopf auch eine andere Form aufweisen kann. Auch kann beispielsweise eine quer verlaufende Aussparung im Bolzen vorgesehen sein, um den Bolzen über einen Stift an der Wiegeeinheit zu befestigen. Der untere Teil des Bolzens kann als Messbolzen ausgebildet sein und mit der Last verriegelt werden.
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Alle hier beschriebenen Aspekte, Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung können, insbesondere auch losgelöst von der konkreten Ausgestaltung, in deren Zusammenhang sie erwähnt werden, jeweils miteinander kombiniert werden. Insbesondere können alle Gegenstände der abhängigen Ansprüche untereinander und mit jedem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche kombiniert werden.
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Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1 eine Perspektivansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wiegevorrichtung,
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2 eine Vorderansicht der Wiegevorrichtung gemäß 1,
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3 eine Schnittansicht der Wiegevorrichtung gemäß 2,
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4 eine Seitenansicht der Wiegevorrichtung gemäß 1, und
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5 eine Schnittansicht der Wiegevorrichtung gemäß 4.
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1 zeigt einen Bolzen 10 eines Twistlocks 12, welcher mit einer Wiegeeinheit 16 verbunden ist. Der Bolzen 10 mündet in ein Gehäuse 18, welches zweiteilig ausgebildet sein kann. Aus der Unterseite des Gehäuses 18 ragt ein Messbolzen 20 mit einem Messbolzenkopf 24.
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In 2 ist eine entsprechende Vorderansicht der Wiegevorrichtung dargestellt. Erkennbar ist hierbei eine beidseitige Hinterschneidung des V-förmigen Messbolzenkopfes 24, welche zur Verriegelung und letztlich zur Aufnahme einer Last dient.
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Wie in der Schnittansicht gemäß 3 zu sehen ist, ist die Wiegeeinheit 16 lösbar mit einem herkömmlichen Bolzen 10 des Twistlocks 12 verbunden. Normalerweise wird dieser Bolzen 10 zum Verladen eines Containers oder eines Wechselbehälters eingesetzt. Der Bolzen 10 weist einen Bolzenkopf 14 auf. Durch eine 90°-Drehung kann der Bolzen 10 mit dem Container oder dem Wechselbehälter verriegelt und dieser angehoben werden.
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Erfindungsgemäß wird am Bolzen 10 jedoch nicht unmittelbar eine Last befestigt, sondern es wird eine Wiegeeinheit 16 dazwischengeschaltet und lösbar am Bolzen 10 befestigt. Die Last selbst wird am Messbolzen 24 befestigt.
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Der Bolzenkopf 14 des Bolzens 10 ist sicher im Gehäuse 18 aufgenommen und kann sich nicht ungewollt lösen. Dazu kann im Gehäuse 18 eine Aussparung vorgesehen sein, welche an die Form des Bolzenkopfes 14 angepasst ist. Bei einer Drehung des Bolzens 10 dreht sich auch das Gehäuse 18.
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Im Gehäuse 18 kann ein Akkumulator vorgesehen sein, um die Wiegeeinheit mit Energie zu versorgen. Auch kann eine Vorrichtung zur Energiegewinnung, z.B. eine Solarplatte, vorgesehen sein.
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Zudem kann im Gehäuse 18 ein Temperatursensor, ein Positionssensor, eine Messstartvorrichtung und/oder eine Kontrollvorrichtung angeordnet sein. Um die gemessenen Daten an eine Auswerteeinheit übertragen zu können, kann im Gehäuse 18 ferner eine Übertragungseinheit vorgesehen sein, welche insbesondere drahtlos arbeitet.
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Der Messbolzen 20 umfasst einen Kraftsensor bzw. ist als Kraftsensor ausgebildet, um das Gewicht der Last zu bestimmen. Der Messbolzen 20 ist über ein Gelenk 22 drehbar im Gehäuse 18 gelagert. So kann sich der Messbolzen 20 aufgrund der Erdanziehung relativ zum Bolzen 10 vertikal ausrichten, falls der Bolzen 10 geneigt ist. Auf diese Weise können Messfehler vermieden werden.
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Wie in der Seitenansicht gemäß 4 zu sehen ist, umgreift das Gehäuse 18 den Bolzen 10 vollumfänglich.
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Gemäß der Schnittansicht, welche in 5 dargestellt ist, ist das Gelenk 22 seitlich abgeflacht, sodass die Bewegungsfreiheit des Messbolzens 20 eingeschränkt ist und Drehbewegungen des Bolzens 10 um die eigene Achse auf den Messbolzen 20 übertragen werden. Der Messbolzen 20 ist über das Gehäuse 18 somit drehfest mit dem Bolzen 10 verbunden.
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Um einen Container oder einen Wechselbehälter zu wiegen, werden mehrere Messbolzen 20 an Beschlägen des Containers bzw. des Wechselbehälters eingesetzt. Anschließend werden die Twistlocks 12 um 90° gedreht. Auch das jeweilige Gehäuse 18 und der Messbolzen 20 drehen sich dabei, sodass der Messbolzenkopf 24 mit dem Beschlag verriegelt. Der Container bzw. Wechselbehälter kann nun angehoben und gewogen werden.
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Das Gelenk 22 sorgt dafür, dass die Messbolzen 20 stets vertikal ausgerichtet sind, sodass eine präzise Messung ermöglicht wird. Die Daten können z.B. über Funk an eine Auswerteeinheit übertragen werden. Dort kann das Gesamtgewicht ermittelt werden.
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Die Wiegeeinheit 16 kann auf einfache Weise montiert bzw. demontiert werden, da diese an einen herkömmlichen Bolzen 10 eingehängt wird. Stillstandszeiten aufgrund von Wartungen und/oder Reparaturen werden somit gering gehalten.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Bolzen
- 12
- Twistlock
- 14
- Bolzenkopf
- 16
- Wiegeeinheit
- 18
- Gehäuse
- 20
- Messbolzen
- 22
- Gelenk
- 24
- Messbolzenkopf
