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Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zur Erfassung einer Krafteinwirkung auf ein in einem Wiegeabschnitt in einer Förderrichtung bewegtes Produkt oder Erzeugnis im dynamischen Betrieb unter dem Einfluss der unter Schwerkraft auftretenden Krafteinwirkung, insbesondere Gewichtskraft, wobei der Wiegeabschnitt mit einer Förderstrecke zum Transport des Produktes oder Erzeugnisses ausgestattet ist, und mit einer einen Massekörper aufweisenden Prüf- und/oder Kalibriervorrichtung, welche mit einer Auflage zur Übertragung einer vorbestimmten Krafteinwirkung im dynamischen Betrieb auf den Wiegeabschnitt der Förderstrecke ausgestattet ist, wobei die Auflage mit einer gegenüber dem Massekörper beweglichen Lauffläche ausgestattet ist, durch die während der Durchführung der Messung im dynamischen Betrieb ein stationärer Zustand zwischen der Förderstrecke und dem Massekörper einstellbar ist, während eine vorbestimmte Kraft des Massekörpers auf den Wiegeabschnitt übertragbar ist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Prüf- und/oder Kalibriervorrichtung mit einem eine Auflage aufweisenden Massekörper für eine solche Messvorrichtung.
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Derartige Messvorrichtungen zum Wiegen eines Produktes oder Erzeugnisses mit einem Wiegeabschnitt und mit einer Förderstrecke zur Messung im dynamischen oder durchlaufenden Betrieb werden in der Praxis bereits vielfach eingesetzt und zählen somit bereits aufgrund offenkundiger Vorbenutzung zum Stand der Technik.
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Hierzu wird das Produkt oder Erzeugnis mittels einer Förderstrecke durch den Wiegeabschnitt transportiert und dabei seine auf den Wiegeabschnitt wirkende Gewichtskraft bestimmt. Hierzu hat die Förderstrecke beispielsweise ein Transportband zum Transport des Produktes oder Erzeugnisses, welches flächenbündig mit einem geringen Zwischenspalt in eine Zuführung, beispielsweise eine Rollenbahn oder ein Förderband, integriert ist.
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Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Wiegevorrichtungen bekannt, die beispielsweise als Preisauszeichnungsvorrichtungen oder Kontrollwaagen Verwendung finden. Wiegevorrichtungen dieser Art weisen eine Fördereinrichtung, häufig eine Förderstrecke mit einem ein- oder mehrteiligen Förderband auf.
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Die Wiegevorrichtung befindet sich in einem Abschnitt der Förderstrecke, über den das Produkt mit einer vorbestimmten Transportgeschwindigkeit hinweggefördert wird. Das Wiegen des Produktes erfolgt somit nicht statisch im Stillstand, sondern dynamisch während seiner Bewegung.
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Ein bekanntes Problem bei Wiegevorrichtungen dieser Art ist, dass sich die Messwerte desselben Produktes beim statischen Wiegen von denen beim dynamischen Wiegen unterscheiden. Die Messunterschiede ergeben sich beispielsweise aufgrund der Wirkungen der Beschleunigung oder Verzögerung des Produktes.
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Ein weiterer Grund für Messunterschiede ist, dass die Rollen in dem Wiegeabschnitt durch das Gewicht des Produktes elastisch verformt werden können, was eine Beschleunigung des Produktes in Schwerkraftrichtung verursacht.
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Um den statisch-dynamischen Versatz bei einer Wiegevorrichtung der eingangs genannten Art zu kompensieren, ist es beispielsweise aus der
DE 32 06 061 C1 bekannt, einen Korrekturwert dadurch zu ermitteln, dass ein Prüfgewicht zunächst statisch und anschließend mehrfach hintereinander dynamisch gewogen wird. Aus den Messwerten der mehrfachen dynamischen Wiegevorgänge wird dann ein Mittelwert gebildet.
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Eine Messvorrichtung der eingangs genannten Art ist auch aus der
US 3,306,573 A bekannt, wobei eine Auflage mit einer gegenüber dem Massekörper beweglichen Lauffläche ausgestattet ist, durch die während der Durchführung der Messung im dynamischen Betrieb eine vorbestimmte Kraft auf den Wiegeabschnitt übertragbar ist.
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Bei einer Wiegevorrichtung mit einer Fördereinrichtung zum Transport des Produkts gemäß der
DE 10 2016 117 966 A1 ist eine Steuereinrichtung derart konfiguriert, dass die Fördereinrichtung während ihres Betriebs in Richtung von der Startposition zu der Zielposition automatisch angehalten und dann automatisch in umgekehrter Richtung betrieben werden kann.
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Ein Nachteil beim Stand der Technik ist allerdings, dass die Kompensierung des statisch-dynamischen Versatzes bei der dynamischen Messung Schwankungen unterliegt, weshalb diese in der Praxis oftmals wiederholt werden muss, um einen Mittelwert zu ermitteln.
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Dazu wird ein Prüfgewicht nach jedem dynamischen Wiegevorgang von einer Bedienperson von Hand von der Förderstrecke abgenommen und anschließend wieder in eine Startposition aufgesetzt. Dies ist relativ umständlich, insbesondere wenn eine Vielzahl von dynamischen Messungen durchgeführt werden soll, und verlangt immer die Anwesenheit und Aufmerksamkeit einer Bedienperson.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, eine Kalibrierung der Messvorrichtung mittels der Prüf- und/oder Kalibriervorrichtung im dynamischen Betrieb ohne einen manuellen Eingriff einer Bedienperson zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Messvorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Erfindungsgemäß ist also eine Messvorrichtung vorgesehen, bei der die Messvorrichtung mit einer Antriebseinheit ausgestattet ist, durch welche die Lauffläche entsprechend der Vorschubgeschwindigkeit in der Förderrichtung des Produktes oder Erzeugnisses antreibbar ist, sodass die Prüf- und/oder Kalibriervorrichtung auch bei solchen Messvorrichtungen einsetzbar ist, deren Förderstrecke antriebslos ist und wobei zugleich eine Überdeckung der benachbarten Transportbahn durch die Lauffläche der Prüf- und/oder Kalibriervorrichtung vermieden werden soll. Die Messung kann daher auf die Förderstrecke beschränkt werden, sodass gegebenenfalls auftretende Fehlereinflüsse vermieden werden können. Hierdurch wird die zur Kalibrierung oder Prüfung der Messwerte eingesetzte Prüf- und/oder Kalibriervorrichtung nicht wie beim Stand der Technik auf einen bloßen statischen Massekörper beschränkt, sondern dieser wird mittels einer beweglichen Lauffläche auf den Wiegeabschnitt aufgesetzt. Hierdurch wirkt eine weitgehend konstante Kraft auf den Wiegeabschnitt während die Fördereinrichtung der Messvorrichtung mit einer im Gebrauch typischen Fördergeschwindigkeit angetrieben wird. Das manuelle Umsetzen des Massekörpers entfällt, weil dieser stets in der gewünschten Position gehalten wird und dessen Auflage dabei auf der Förderstrecke, beispielsweise einem Förderband oder einer Rollenbahn, abwälzt. Ein solcher stationärer Zustand lässt sich leicht einstellen, indem die Prüf- und/oder Kalibriervorrichtung benachbart zu dem Wiegeabschnitt ortsfest installiert bzw. aufgestellt wird. Indem erfindungsgemäß auf einen manuellen Eingriff verzichtet werden kann, lassen sich in vorteilhafter Weise Fehlereinflüsse aufgrund von Bedienfehlern weitgehend vermeiden. Dabei ist die Messvorrichtung nicht auf die Messung der Masse des zugeführten Produktes oder Erzeugnisses beschränkt, sondern es können vielmehr im dynamischen Betrieb auch die bloßen Abweichungen der Gewichtskraft erfasst werden, wenn dieses beispielsweise als strangförmiges oder endloses Produkt oder Erzeugnis kontinuierlich oder zyklisch durch entsprechende Messwerterfassung überwacht wird. In solchen Fällen ist eine möglichst geringe Varianz der Messwerte wünschenswert, sodass insbesondere die Abweichungen von einem Mittelwert gemessen werden, die in der Praxis über die Abweichungen von einer Soll-Materialstärke Aufschluss geben können.
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Mit der erfindungsgemäßen Messvorrichtung lassen sich aber auch solche Fehlereinflüsse erkennen, die bisher vollkommen unberücksichtigt geblieben sind, nämlich Formabweichungen in der Förderstrecke des Wiegeabschnittes. Es hat sich gezeigt, dass im Falle von umlaufenden Transportbändern zum Transport des Produktes oder Erzeugnisses beispielsweise Abweichungen in der Materialstärke des Transportbandes zu einer Querbeschleunigung des Produktes oder Erzeugnisses in dem Wiegeabschnitt führen, die zu einer Messwertabweichung führen. Dasselbe gilt auch für Rollenbahnen, wenn deren Umfangs- bzw. Lauffläche Maßabweichungen von der idealen rotationsymmetrischen Form aufweist, sogenannte Formfehler, die ebenfalls zu einer solchen Querbeschleunigung führen. Auch ungleiche Masseverteilungen innerhalb des Transportbandes oder der Rollen führen bereits zu messbaren Fehlern aufgrund der dadurch verursachten Unwuchten. Solche Fehlereinflüsse können mittels der erfindungsgemäßen Messvorrichtung aufgrund der zyklischen Wiederkehr eindeutig erfasst werden, sodass dementsprechend vorzugsweise ein Austausch des Transportbandes oder der betreffenden Rollen vorgenommen oder alternativ eine rechnerische Kompensierung durch Korrekturwerte bei der Messwerterfassung vorgenommen wird. Im Ergebnis lässt sich die Messwerterfassung auf diese Weise nicht nur wesentlich schneller und einfacher, sondern auch mit einer weitaus höheren Genauigkeit durchführen.
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Dasselbe gilt auch für Masse- und/oder Formabweichungen in der Lauffläche der Prüf- und/oder Kalibriervorrichtung, die ebenfalls systematisch erfasst werden. Demnach sind bei einer besonders Erfolg versprechenden Variante der Erfindung Masse- und/oder Formabweichungen in der Förderstrecke des Wiegeabschnittes und/oder der Lauffläche der Prüf- und/oder Kalibriervorrichtung durch eine Wiederholgenauigkeitsmessung mittels einer Steuereinheit erfassbar.
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Dabei ist die Kraftübertragung von der Prüf- und/oder Kalibriervorrichtung auf den Wiegeabschnitt selbstverständlich nicht auf das Eigengewicht der Prüf- und/oder Kalibriervorrichtung beschränkt, sondern kann zur Einstellung bestimmter Krafteinwirkungen mit einer zusätzlichen Kraft, entweder mit zusätzlichen Massen oder auch mit einer mechanischen Krafteinwirkung, belastet werden, die beispielsweise mittels eines Stempels eingeleitet wird.
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Eine besonders Erfolg versprechende Ausgestaltungsform der Erfindung wird auch dann erreicht, wenn die Lauffläche endlos umlaufend an dem Massekörper geführt ist, also ähnlich einem umlaufenden Transportband mit einem Band oder Riemen, welcher an äußeren Umlenkrollen geführt ist, gegen die Förderstrecke des Wiegeabschnittes anlegbar ist. Selbstverständlich können hierbei zwischen den Umlenkrollen zusätzliche Stützflächen, beispielsweise Stützrollen, vorgesehen sein, um so eine möglichst gleichmäßige Krafteinleitung zu erreichen. Ferner kann die endlos umlaufende Lauffläche auch durch ein Modulband gebildet sein. Zum Einsatz eines solchen endlos umlaufenden Bandes hat es sich zudem bereits als praxisgerecht erwiesen, wenn die Bandspannung einstellbar ist.
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Eine andere, ebenfalls besonders sinnvolle Ausgestaltungsform der Erfindung wird auch dadurch erreicht, dass die Lauffläche mit gegen den Wiegeabschnitt anlegbaren rotationsbeweglichen Rollen, Rädern und/oder Walzen ausgestattet ist, deren Umfangsfläche die gewünschte Lauffläche bildet und die dadurch auf dem Wiegeabschnitt abwälzen. Die Umfangsfläche kann hierzu mit einem elastisch verformbaren Material ausgestattet sein. Weiterhin kann eine Mehrzahl von Rollen, Rädern oder Walzen derart an einem gemeinsamen Träger angeordnet sein, dass diese mit einer einheitlichen Kraft gegen den Wiegeabschnitt anlegbar sind. Beispielsweise eignet sich hierzu eine Kopplung eines jeweiligen hydraulischen oder pneumatischen Stellmittels der jeweiligen Rollen, Räder oder Walzen derart, dass jeweils ein Druckausgleich zwischen den Stellmitteln erfolgen kann.
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Die Erfindung könnte zur Prüfung oder Kalibrierung von Messvorrichtungen für die Einzelmessung von Produkten oder Erzeugnissen bestimmt sein, wie sie beispielsweise im Einzelhandel typisch sind. Bei einer bevorzugten Variante ist die Messvorrichtung zur kontinuierlichen und/oder zyklischen Messwerterfassung ausgeführt, um so Masseabweichungen eines strangförmigen Erzeugnisses oder Produktes mit einer Länge, die wesentlich größer ist als die Länge des Wiegeabschnittes, zu erfassen und daraus auf die Einhaltung von Form- und/oder Maßtoleranzen zu schließen. Solche Abweichungen können so erfindungsgemäß frühzeitig erkannt werden.
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Eine andere, ebenfalls besonders sinnvoll Ausgestaltungsform der Erfindung wird auch noch dadurch realisiert, dass die Messvorrichtung eine beispielsweise mit einem Sensor ausgestattete Einrichtung zur Erfassung der Position und/oder der Vorschubgeschwindigkeit des in der Förderrichtung bewegten Produktes oder Erzeugnisses aufweist. Hierdurch können die mittels der Messvorrichtung erfassten Abweichungen von den in einer Steuereinheit abgelegten Soll-Werten einer Position an dem Produkt oder Erzeugnis zugeordnet werden. Im Rahmen der Qualitätssicherung können so fehlerhafte Abschnitte frühzeitig erkannt und entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden.
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Der Massekörper mit seiner beweglichen Lauffläche könnte einfach auf die Förderstrecke des Wiegeabschnittes aufgelegt werden, sodass aufgrund eines integrierten Antriebes und integrierter Beschleunigungssensoren und/oder Positionssensoren der stationäre Zustand eingestellt wird. Eine mechanische Verbindung ist dabei ebenso entbehrlich wie eine Leitungsverbindung, wobei eine gegebenenfalls gewünschte Datenübertragung mittels einer drahtlosen Datenfernübertragung realisiert werden kann. Eine andere, ebenfalls besonders vorteilhafte Abwandlung der Erfindung wird auch dadurch realisiert, dass der Massekörper mittels eines Fixiermittels lösbar an der Förderstrecke im Bereich des Wiegeabschnittes fixierbar ist, sodass ein Eigenantrieb der Lauffläche entbehrlich ist und diese lediglich auf der Förderstrecke des Wiegeabschnittes oder der vorgelagerten Zuführung aufliegt und durch diese bewegt wird.
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Hierzu hat es sich bereits als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Lauffläche die Förderstrecke des Wiegeabschnittes sowie eine benachbarte Zuführung abschnittsweise überdeckt, wobei insbesondere auch der Spalt zwischen dem Wiegeabschnitt und der Zuführung überbrückt wird.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird weiterhin auch noch mit einer einen Massekörper aufweisenden Prüf- und/oder Kalibriervorrichtung, bei der die Auflage des Massekörpers mit einer beweglichen Lauffläche ausgestattet ist, durch die während der Durchführung der Kalibrierung im dynamischen Betrieb ein stationärer Zustand zwischen der angetriebenen Förderstrecke und dem Massekörper einstellbar ist, während eine vorbestimmte Kraft des Massekörpers auf einen Wiegeabschnitt einer Messvorrichtung übertragen wird, dadurch gelöst, dass die Messvorrichtung mit einer Antriebseinheit ausgestattet ist, durch welche die Lauffläche entsprechend der Vorschubgeschwindigkeit in der Förderrichtung des Produktes oder Erzeugnisses antreibbar ist, sodass die Prüf- und/oder Kalibriervorrichtung auch bei solchen Messvorrichtungen einsetzbar ist, deren Förderstrecke antriebslos ist.
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Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in einer Prinzipdarstellung eine Messvorrichtung 1 zur Erfassung der auf ein bewegtes Produkt oder Erzeugnis während eines dynamischen Betriebes wirkenden Massekräfte. Hierbei werden die Masse oder Masseabweichungen des in Förderrichtung bewegten Produktes oder Erzeugnisses in einer Förderstrecke 2 eines Wiegeabschnittes 3 erfasst. Aufgrund der dabei auftretenden dynamischen Kräfte und der daraus resultierenden Einwirkungen auf das Messergebnis ist eine Kalibrierung der Messvorrichtung 1 erforderlich. Hierzu ist die Messvorrichtung 1 mit einer Prüf- und/oder Kalibriervorrichtung 4 ausgestattet, deren wesentlicher Bestandteil zumindest ein, gegebenenfalls auch einstellbarer bzw. anpassbarer Massekörper 5 ist. Der Massekörper 5 wird zur Kalibrierung mit einer Auflage 6 auf den Wiegeabschnitt 3 aufgesetzt. Indem die Auflage 6 mit einer gegenüber dem Massekörper 5 beweglichen Lauffläche 7 ausgestattet ist, sodass während der Durchführung der Kalibrierung im dynamischen Betrieb ein stationärer Zustand ohne eine unerwünschte Relativbewegung zwischen der Förderstrecke 2 und dem Massekörper 5 einstellbar ist, wird eine Vorschubbewegung der Förderstrecke 2 entsprechend ausgeglichen. Die bewegliche Lauffläche 7 ist hierzu mit einem umlaufenden Band 8 ausgestattet, welches an äußeren Umlenkrollen 9 geführt ist. Lediglich andeutungsweise sind zusätzlich Stützrollen 10 dargestellt, die synchron gegenüber der Förderstrecke 2 des Wiegeabschnittes 3 zustellbar sind bzw. die über einen Ausgleich der Zustellkräfte verfügen.
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Erfindungsgemäß werden auch solche Fehlereinflüsse erfasst, die auf Abweichungen in der Beschaffenheit, insbesondere Formabweichungen der Lauffläche 7, zurückzuführen sind. Solche als Dickstellen 11 oder Dünnstellen 14 auftretenden Fehler in der Lauffläche 7 führen zu einer Querbeschleunigung und dadurch zu einer Messwertabweichung der in dem Wiegeabschnitt 3 erfassten Messwerte. Solche Masse- und/oder Formabweichungen in der Lauffläche 7 der Prüf- und/oder Kalibriervorrichtung 4 werden durch eine Wiederholgenauigkeitsmessung mittels einer Steuereinheit erfasst und lassen sich dadurch rechnerisch durch Korrekturwerte bei der späteren Messwerterfassung kompensieren. Derartige Dünnstellen 14 können bei der dynamischen Messung auch dazu genutzt werden, um zeitweise Nullwerte zu erzeugen, indem im Bereich der Dünnstelle 14 die wirkende Kraft unterbrochen wird, um so beispielsweise das dynamische Verhalten oder die Dauer bis zu der darauffolgenden Messwerterfassung mittels des Wiegeabschnittes 3 zu bestimmen.
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Indem die bewegliche Lauffläche 7 auch die angrenzende Zuführung 12 überdeckt, ist ein eigener Antrieb selbst dann nicht erforderlich, wenn die Förderstrecke 2 des Wiegeabschnittes 3 ihrerseits ohne einen eigenen Antrieb ausgestattet ist, wobei diese anstelle der gezeigten Transportrollen 13 auch mit einem Transportband ausgestattet sein kann.
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Demnach betrifft die Erfindung neben der Erfassung der Gewichtskraft des Produktes oder Erzeugnisses während des Transportes auch die Kalibrierung von Wiegevorrichtungen, die beispielsweise als Kontrollwaage im Durchlaufbetrieb eingesetzt werden.
