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Die Erfindung betrifft eine Waage mit einer Transporteinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.
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Aus der Wägetechnik sind Waagen bekannt, welche geförderte Güter wiegen. Üblicherweise ist dabei eine Transporteinrichtung vorgesehen, welche die zu wiegenden Güter transportiert. Diese Transporteinrichtung wirkt auf den Krafteinleitungsbereich einer Wägezelle und überträgt somit auch das Gewicht von auf der Transporteinrichtung bewegten Gütern. Die Wägezelle weist hierfür eine Festlandseite und eine mit der Festlandseite über einen Verformungsbereich verbundene Bewegtseite auf. An der Bewegtseite wird eine Kraft, insbesondere eine Gewichtskraft auf die Wägezelle eingebracht.
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Da die Transporteinrichtung so weit wie möglich mechanisch vom Festland entkoppelt sein soll, weist die Transporteinrichtung ein Förderband mit eigener Antriebseinheit auf. In der Regel ist eine solche Antriebseinheit ein Dreh- oder Gleichstrommotor. Stand der Technik ist, dass die Energie- und Signalübertragung zu dieser Antriebseinheit mithilfe elektrischer Kabel erfolgt. Die mechanische Entkopplung wird dabei beispielsweise durch die Verwendung besonders weicher Kabel, einer schlaufenförmigen Aufhängung des Kabels oder einer speziellen Übergabestelle, in der das Kabel in einzeln aufgehängte Adern aufgeteilt wird, sichergestellt.
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Durch eine drahtgebundene elektrische Energie- und Signalübertragung zur Antriebseinheit ist immer eine mechanische Kopplung der Transporteinrichtung mit dem Festland vorhanden. Diese Kopplung wirkt sich als Kraftnebenschluss negativ auf das Wägeergebnis aus. Insbesondere ist dies problematisch, wenn sich durch geometrische Verformung der elektrischen Verbindung oder Änderung der mechanischen Eigenschaften der elektrischen Leitungen, beispielsweise durch Temperatur oder Feuchte, der Betrag des Kraftnebenschlusses ändert.
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Aus der
DE 696 16 097 T2 ist eine Waage mit einer Transporteinrichtung bekannt, welche ein angetriebenes Förderband aufweist, wobei die Waage zum gleichzeitigen wiegen und transportieren eines Gegenstands ausgebildet ist. Dabei nimmt die Transporteinrichtung das Gewicht des Gegenstands auf und leitet es an eine Wägezelle weiter.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Waage der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, bei welcher der Einfluss der Antriebseinheit auf das Messergebnis in mechanischer und messtechnischer Hinsicht minimiert ist.
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Eine solche Waage ist zum Transport von Gütern ausgebildet, deren Gewichtskraft von der Wägezelle einer Waage zu erfassen ist. Die Wägezelle erfährt dabei die zu erfassende Gewichtskraft über einen Krafteinleitungsbereich und in Richtung einer gedachten, diesen Einleitungsbereich durchstoßenden Krafteinleitungsachse. Üblicherweise ist der Krafteinleitungsbereich die Oberseite eines Lastaufnehmers der Wägezelle, wobei die Krafteinleitungsachse relativ dazu meist senkrecht verläuft. Alternativ kann sich der Krafteinleitungsbereich seitlich oder unterhalb der Wägezelle befinden.
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Die Aufgabe wird bei einer Waage der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Waage eine kontaktlose Energieübertragungsschnittstelle aufweist.
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Bei einer Anordnung der Energieübertragungsschnittstelle am Festland der Waage entfällt dadurch die nachteilige mechanische Kopplung zwischen dem Festland und der Antriebseinheit und es kann zu keinem Kraftnebenschluss kommen. Weiter vorteilig ist dabei, dass mit einer Energieübertragungsschnittstelle mehrere Antriebseinheiten versorgbar sind, ohne dass eine Steckverbindung zu betätigen ist. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Strom der Energieübertragungsschnittstelle zentral steuerbar oder regelbar ist. Somit ist die Einstellung der Antriebsleistung der Antriebseinheit auch ohne eine Signalschnittstelle möglich. Bei einer Aufstellung der Energieübertragungsschnittstelle entfernt von der Wägezelle, ist ein weiterer Vorteil, dass Temperatureinflüsse durch ein Erwärmen der elektrischen Leitungen, welche die Antriebseinheit versorgen, keinen Einfluss auf die Wägezelle haben.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist am Festland eine Aufnahme für die Energieübertragungsschnittstelle angeordnet. Dadurch wird die genaue Position der Energieübertragungsschnittstelle vorgegeben. Somit kann die Energieübertragungsschnittstelle schnell und in dem richtigen Abstand zu einer Energieempfangsschnittstelle positioniert werden. Aufgrund der Aufnahme entfällt eine aufwendige Ausrichtung und Justierung der Energieübertragungsschnittstelle. Hierbei kann die Energieübertragungsschnittstelle beispielsweise direkt unter der Antriebseinheit angeordnet werden, wobei die Antriebseinheit eine entsprechende Energieempfangsschnittstelle aufweisen kann, welche gegenüber der Energieübertragungsschnittstelle angeordnet ist. Dadurch können auf elektrische Leitungen an der Transporteinrichtung, zur Versorgung der Antriebseinheit, vollständig verzichtet werden. Die Antriebseinheit kann ein Gehäuse aufweisen, welches alle benötigten elektronischen Komponenten beinhaltet, um die Antriebseinheit mit Energie zu versorgen, insbesondere eine Energieempfangsschnittstelle. Somit verringert ein entsprechender Aufbau nicht nur den Einfluss der Antriebseinheit auf das Messergebnis sondern verbessert zusätzlich die Reinigbarkeit der Waage, da keine elektrischen Leitungen vorhanden sind an denen sich Verschmutzungen ablagern können. Alternativ kann die Energieempfangsschnittstelle mit der Antriebseinheit über eine Schraub- oder Steckverbindung verbunden sein.
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In einer weiteren Ausgestaltung kann die Transporteinrichtung eine Energieempfangsschnittstelle aufweisen. Dafür kann an der Transporteinrichtung eine Aufnahme vorhanden sein, welche die genaue Positionierung der Energieempfangsschnittstelle vorgibt. Die Aufnahme kann mit der Transporteinrichtung durch eine formschlüssige, kraftschlüssige oder stoffschlüssige Verbindung verbunden sein. Bei einer kraftschlüssigen Verbindung ist es vorteilhaft wenn die Aufnahme Langlöcher aufweist um eine Feinjustierung vornehmen zu können. Dadurch können Toleranzen ausgeglichen werden. Weiterhin ist hierdurch der Abstand zwischen der Energieempfangsschnittstelle und der Energieübertragungsschnittstelle fest vorgegeben und eine aufwendige Ausrichtung der Energieempfangsschnittstelle kann entfallen. Dadurch wird der Installationsaufwand der Energieempfangsschnittstelle minimiert, wodurch eine schnellere Inbetriebnahme der Waage bewerkstelligt wird.
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Die Energieempfangsschnittstelle sowie die Energieübertragungsschnittstelle können mit der jeweiligen Aufnahme durch eine kraftschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung verbunden werden. Vorteilhafterweise weist die jeweilige Aufnahme eine Nut auf und die Energieempfangsschnittstelle bzw. die Energieübertragungsschnittstelle eine entsprechende Aussparung. Dadurch kann die Energieempfangsschnittstelle bzw. die Energieübertragungsschnittstelle einfach in die jeweilige Aufnahme eingeschoben werden. Zur Arretierung der Energieempfangsschnittstelle bzw. der Energieübertragungsschnittstelle kann eine Madenschraube oder eine Rastverbindung vorhanden sein. Alternativ kann die Energieempfangsschnittstelle bzw. die Energieübertragungsschnittstelle mit der jeweiligen Aufnahme durch eine mechanische und/oder elektrische Schraub- und/oder Steckverbindung verbunden werden. Hierbei ist es von Vorteil wenn die jeweilige Aufnahme Langlöcher aufweist um eine Feinjustierung vornehmen zu können. Dadurch können Toleranzen ausgeglichen werden. Durch die lösbare Verbindung ist es möglich die Energieempfangsschnittstelle bei einem Defekt einfach auszutauschen. Des Weiteren wird hierdurch ein modularer Aufbau der Waage möglich, indem die Energieempfangsschnittstelle bzw. die Energieübertragungsschnittstelle an die benötigte Antriebsleistung der Antriebseinheit angepasst werden kann.
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Bei einer Anordnung der Energieempfangsschnittstelle an der Transporteinrichtung werden elektrische Leitungen zu der Antriebseinheit geführt und so die Antriebseinheit mit elektrischer Energie versorgt.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist die Energieübertragungsschnittstelle innerhalb der Wägezelle angeordnet. Weiterhin kann die Wägezelle ein Gehäuse aufweisen, wobei die Energieübertragungsschnittstelle innerhalb des Gehäuses angeordnet sein kann. Dadurch wird ein hygienischer und abgedichteter Aufbau ermöglicht, ohne die Notwendigkeit von zusätzlichen Abdichtungen.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist die Energieübertragungsschnittstelle auf der Wägezelle bzw. auf dem Gehäuse der Wägezelle angeordnet. Dadurch kann ein sehr kompakter Aufbau der Wägezelle bzw. des Gehäuses der Wägezelle realisiert werden. Zusätzlich kann die Energieübertragungsschnittstelle einfach ausgetauscht werden, sollte die Energieübertragungsschnittstelle mit der Wägezelle bzw. mit dem Gehäuse durch eine formschlüssige oder kraftschlüssige Verbindung verbunden sein. Vorzugsweise ist die Energieübertragungsschnittstelle mit der Wägezelle bzw. mit dem Gehäuse über eine Rastverbindung verbunden.
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Besonders bevorzugt weist die Energieübertragungsschnittstelle eine mechanische und/oder elektrische Steckverbindung auf und die Wägezelle bzw. das Gehäuse eine komplementär dazu ausgebildeten weitere Steckverbindung. Hierdurch wird die Energieübertragungsschnittstelle mechanisch und/oder elektrisch mit der Wägezelle bzw. mit dem Gehäuse lösbar verbunden. Beim Zusammenstecken der Steckverbindungen wird die Steckverbindung gegenüber der Umgebung abgedichtet. Hierzu kann beispielsweise ein O-Ring in mindestens einer der Steckverbindungen vorgesehen sein. Aufgrund der Steckverbindung wird die Montage der Energieübertragungsschnittstelle erheblich vereinfacht. Des Weiteren kann dadurch die Energieübertragungsschnittstelle für Reinigungszwecke oder bei einem Defekt schnell und einfach demontiert werden, wodurch Stillstandszeiten verringert werden. Ein weiterer Vorteil der Steckverbindung ist, dass hierdurch die Wägezelle bzw. das Gehäuse der Wägezelle mit unterschiedlichen Energieübertragungsschnittstellen verbunden werden kann.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung mit einer vorbeschriebenen elektrischen Steckverbindung weist diese einen Schutzmechanismus auf, der beim Trennen der Verbindung die elektrischen Kontakte an der Wägezelle bzw. an dem Gehäuse automatisch gegen unbeabsichtigtes Kontaktieren schützt. Dadurch soll sichergestellt werden, dass die Kontakte der Steckverbindung bei abgenommener Energieübertragungsschnittstelle nicht unbeabsichtigt berührt werden können. Aufgrund dieses Schutzmechanismus können Kurzschlüsse ebenso vermieden werden wie Schäden an Datenverarbeitungseinrichtungen oder Gefährdungen von Betriebspersonal. Auch die Kontakte selber werden gegen Verschmutzen oder Beschädigung geschützt. Insbesondere kann der Schutzmechanismus ein Eindringen von Feuchtigkeit in die Kontakte der Steckverbindung verhindern.
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In einer weiteren Ausgestaltung verlaufen die elektrischen Leitungen der Energieübertragungsschnittstelle innerhalb der Wägezelle. Dadurch kann auf separate bzw. außenliegende Leitungen verzichtet werden. Bevorzugt weist die Wägezelle eine Steckverbindung zum Anschluss eines Verbindungskabels auf. Über diese Steckverbindung wird sowohl die Wägezelle als auch die Energieübertragungsschnittstelle mit Energie versorgt.
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Bei der Anordnung der Energieübertragungsschnittstelle in oder an der Wägezelle bzw. in oder an dem Gehäuse der Wägezelle, ist es vorteilhaft, dass die Energieempfangsschnittstelle an der Transporteinrichtung angeordnet ist, da, bei einem typischen Aufbau einer entsprechenden Waage, die Antriebseinheit in einem gewissen Abstand zur Wägezelle an der Transporteinrichtung befestigt ist.
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Bei der Anordnung der Energieübertragungsschnittstelle in oder auf der Wägezelle, ist die Energieübertragungsschnittstelle mit der Festlandseite der Wägezelle verbunden.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist die Energieübertragungsschnittstelle über eine kapzitive und/oder induktive Kopplung mit der Energieempfangsschnittstelle verbunden. Vorzugsweise weist die Energieübertragungsschnittstelle eine Primärspule und die Energieempfangsschnittstelle eine Sekundärspule auf.
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In einer weiteren Ausgestaltung kann die Energieübertragungsschnittstelle und/oder die Energieempfangsschnittstelle eine Signalschnittstelle aufweisen. Bevorzugt wird die Energieübertragungsschnittstelle mit einem mittelfrequenten Strom, insbesondere mit einer Frequenz zwischen 10 und 500 kHz betrieben, wobei die Energieempfangsschnittstelle eine Kapazität derart in Reihe oder parallel zugeschaltet ist, dass die zugehörige Resonanzfrequenz im Wesentlichen der Frequenz des Stromes in der Energieübertragungsschnittstelle entspricht. Von Vorteil ist dabei, dass auch bei Abstandsänderung ein hoher im Wesentlichen nur gering veränderlicher Wirkungsgrad erreichbar ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zur Signalübertragung ein höher frequenter Stromanteil auf den Strom in der Energieübertragungsschnittstelle und/oder in der Energieempfangsschnittstelle aufmoduliert vorgesehen. Von Vorteil ist dabei, dass keine zusätzlichen Mittel zur Datenübertragung notwendig sind und eine bidirektionale Kommunikation möglich ist. Alternativ kann die jeweilige Signalschnittstelle beispielsweise über eine Funkverbindung, insbesondere über eine Bluetooth- oder eine Wlan-Verbindung, oder eine optische Verbindung, insbesondere eine Infrarot-Verbindung, kommunizieren.
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In einer weiteren Ausgestaltung kann die Energieempfangsschnittstelle eine Aussparung aufweisen und die Energieübertragungsschnittstelle einen Zapfen, welcher in der Aussparung berührungslos aufgenommen werden kann. Die Aussparung in der Energieempfangsschnittstelle ist bevorzugt mittig in dieser angeordnet. In dem Zapfen befindet sich der Kern der Primärspule. Bei der Montage der Energieübertragungsschnittstelle und der Energieempfangsschnittstelle, wird die Energieübertragungsschnittstelle so gegenüber der Energieempfangsschnittstelle positioniert, dass der Zapfen in die Aussparung hineinragt. Die Sekundärspule ist in der Aussparung der Energieempfangsschnittstelle so angeordnet, dass sie den Zapfen berührungslos umschließt. Somit stehen Primär- und Sekundärspule konzentrisch zueinander, wodurch die Induktion den größten Wirkungsgrad hat. Alternativ kann die Energieübertragungsschnittstelle eine Aussparung aufweisen und die Energieempfangsschnittstelle einen Zapfen. Die Aussparung sowie der Zapfen können eine mehreckige, bevorzugt dreieckige oder viereckige, als auch eine kreisförmige Geometrie aufweisen.
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Des Weiteren können sowohl die Oberseite und/oder die Unterseite der Energieempfangsschnittstelle als auch die Oberseite und/oder die Unterseite der Energieübertragungsschnittstelle abgeschrägt sein, so dass Verschmutzungen oder Flüssigkeiten sich nur schlecht auf diesen Flächen ablagern können. Dadurch verbessert sich die Reinigbarkeit der Waage, da die Energieempfangsschnittstelle und/oder die Energieübertragungsschnittstelle mindestens eine nicht waagerechte Fläche aufweisen, insbesondere weist die Energieempfangsschnittstelle und/oder die Energieübertragungsschnittstelle eine Oberseite und/oder Unterseite auf, welche in einem Winkel größer 0° zur waagerechten ausgerichtet ist. Bevorzugt weist die Energieempfangsschnittstelle und/oder die Energieübertragungsschnittstelle auf der Oberseite und/oder Unterseite eine kegelförmige Geometrie auf.
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand von Figuren dargestellt.
- 1: Eine am Festland der Waage angeordnete Energieübertragungsschnittstelle
- 2: Eine auf der Wägezelle angeordnete Energieübertragungsschnittstelle
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1 zeigt eine Waage 1 mit einer Transporteinrichtung 2, einer Wägezelle 3, einem Förderband 4 zum Transportieren von Gütern, wobei das Förderband 4 über mindestens zwei Umlenkrollen 5 an der Transporteinrichtung 2 gelagert ist und eine Antriebseinheit 6, welche mindestens eine Umlenkrolle 5 antreibt. Die Wägezelle 3 ist mit der Transporteinrichtung 2 über einen Krafteinleitungsbereich 7 verbunden. Weiterhin weist die Waage 1 eine kontaktlose Energieübertragungsschnittstelle 8 auf. Die Wägezelle 3 ist in verschiedenen Bauarten allgemein bekannt und muss daher in ihren Einzelheiten und ihrer Funktionsweise nicht näher erläutert werden.
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Die Energieübertragungsschnittstelle 8 ist am Festland der Waage 2 angeordnet, wodurch die nachteilige mechanische Kopplung zwischen dem Festland und der Antriebseinheit entfällt und es zu keinem Kraftnebenschluss kommen kann. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Strom der Energieübertragungsschnittstelle 8 zentral steuerbar oder regelbar ist. Somit ist die Einstellung der Antriebsleistung der Antriebseinheit 6 auch ohne eine Signalschnittstelle möglich.
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Bei der gezeigten Anordnung der Energieübertragungsschnittstelle 8 entfernt von der Wägezelle 3, ist ein weiterer Vorteil, dass Temperatureinflüsse durch ein erwärmen der elektrischen Leitungen, welche die Antriebseinheit 6 mit Energie versorgen, keinen Einfluss auf die Wägezelle 3 haben.
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Weiterhin ist eine Aufnahme 10 vorgesehen, an welche die Energieübertragungsschnittstelle 8 angeordnet ist. Aufgrund der Aufnahme 10 entfällt eine aufwendige Ausrichtung und Justierung der Energieübertragungsschnittstelle 8. Die Energieübertragungsschnittstelle 8 ist direkt unter der Antriebseinheit 6 angeordnet, wobei die Antriebseinheit 6 eine entsprechende Energieempfangsschnittstelle 9 aufweist, welche gegenüber der Energieübertragungsschnittstelle 8 angeordnet ist. Dadurch können auf elektrische Leitungen an der Transporteinrichtung 2, zur Versorgung der Antriebseinheit 6, vollständig verzichtet werden. Die Antriebseinheit 6 kann ein Gehäuse aufweisen, welches alle benötigten elektronischen Komponenten beinhaltet, um die Antriebseinheit 6 mit Energie zu versorgen. Dazu kann innerhalb oder außerhalb des Gehäuses der Antriebseinheit 6 die Energieempfangsschnittstelle 9 angeordnet sein. Bei einer Anordnung außerhalb des Gehäuses kann die Energieempfangsschnittstelle 9 über eine Schraub- oder Steckverbindung mit der Antriebseinheit 6 bzw. mit dessen Gehäuse verbunden sein.
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Bevorzugt ist die Aufnahme 10 in ihrer Länge veränderlich, so dass die Aufnahme 10 ausgezogen werden kann um den Abstand zwischen der Energieübertragungsschnittstelle 8 und der Energieempfangsschnittstelle 9 anzupassen. Dabei kann die Aufnahme 10 durch eine Klemm- oder Rastverbindung in der jeweiligen Höhe festgelegt werden.
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2 zeigt eine Waage 1 gemäß 1, wobei die Energieübertragungsschnittstelle 8 an der Wägezelle 3 und die Energieempfangsschnittstelle 9 an der Transporteinrichtung 2 angeordnet ist. Hierfür kann an der Transporteinrichtung 2 eine nicht gezeigte Aufnahme vorhanden sein, welche die genaue Positionierung der Energieempfangsschnittstelle 9 vorgibt. Die Aufnahme kann mit der Transporteinrichtung 2 durch eine formschlüssige, kraftschlüssige oder stoffschlüssige Verbindung verbunden sein. Bei einer kraftschlüssigen Verbindung ist es vorteilhaft wenn die Aufnahme Langlöcher aufweist um eine Feinjustierung vornehmen zu können. Dadurch können Toleranzen ausgeglichen werden. Weiterhin ist hierdurch der Abstand zwischen der Energieempfangsschnittstelle 9 und der Energieübertragungsschnittstelle 8 fest vorgegeben und eine aufwendige Ausrichtung der Energieempfangsschnittstelle 9 kann entfallen.
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Bei einer Anordnung der Energieempfangsschnittstelle 9 an der Transporteinrichtung 2 werden elektrische Leitungen zu der Antriebseinheit 6 geführt und so die Antriebseinheit 6 mit elektrischer Energie versorgt.
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Die Energieübertragungsschnittstelle 8 weist eine nicht gezeigte mechanische und/oder elektrische Steckverbindung auf und die Wägezelle 3 bzw. das Gehäuse der Wägezelle 3 eine komplementär dazu ausgebildete weitere Steckverbindung. Hierdurch wird die Energieübertragungsschnittstelle 8 mechanisch und/oder elektrisch mit der Wägezelle 3 bzw. mit dem Gehäuse der Wägezelle 3 lösbar verbunden. Beim Zusammenstecken der Steckverbindungen wird die Steckverbindung gegenüber der Umgebung abgedichtet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Waage
- 2
- Transporteinrichtung
- 3
- Wägezelle
- 4
- Förderband
- 5
- Umlenkrollen
- 6
- Antriebseinheit
- 7
- Krafteinleitungsbereich
- 8
- Energieübertragungsschnittstelle
- 9
- Energieempfangsschnittstelle
- 10
- Aufnahme Festland
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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