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Abfüllwaage Die Erfindung betrifft eine Abfüllwaage mit einer vorgeschalteten,
bei einem vorgegebenen Sollgewicht abschaltenden Zuführvorrichtung, bei welcher
ein entsprechend der Belastung verstellbares Element, insbesondere die Drehachse
des Waagenzeigers, eine in einer Brückenschaltung angeordnete elektrische Impedanz,
insbesondere ein Potentiometer, verändert und bei welcher eine zweite, in der Brückenschaltung
angeordnete Impedanz durch einen von der Diagonalspannung der Brücke gesteuerten
Motor zum Brückenabgleich nachgeführt wird.
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Das Gegenüberstellen eines Sollwertes und eines Istwertes in einer
Vergleichschaltung und das Abschalten der Zuführvorrichtung bei Gleichheit dieser
Werte ist bei Abfüllwaagen bereits bekannt. So wird z. B. bei einer bekannten Vorrichtung
der Antriebsmotor des Abgleichpotentiometers, also der zweiten in der Brücke liegenden
Impedanz, durch ein in der Diagonale der Brücke liegendes Relais geschaltet.
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Bei einer anderen bekannten Vorrichtung besteht der Vergleichswiderstand
in der Brücke aus mehreren einzelnen Widerständen. Diese Widerstände werden durch
Relais, deren Kontakte ebenfalls im Brückenkreis liegen, eingeschaltet. In ähnlicher
Weise liegen bei einer anderen bekannten Anordnung die veränderlichen Widerstände
und die Kontakte zur Einschaltung dieser Widerstände im Brückenkreis.
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Alle diese bekannten Anordnungen haben den Nachteil, daß der Brückenkreis,
der als eigentliche Meßvorrichtung gegen Störungen besonders empfindlich ist, eine
große Anzahl von Kontaktstellen enthält, da der Brückenkreis gleichzeitig als Vergleichsstromkreis
dient. Bei diesen bekannten Anordnungen können somit Störungen und Meßfehler sehr
leicht dadurch hervorgerufen werden, daß Übergangswiderstände oder Isolationsfehler
auftreten, die den Widerstandswert verfälschen.
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Es ist Zweck der Erfindung, diese Nachteile zu beseitigen. Dieses
geschieht bei einer Abfüllwaage der oben beschriebenen Art dadurch, daß erfindungsgemäß
der Nachführwert der z veiten Impedanz über den Motor in eine von der Brücke elektrisch
getrennte Schaltvorrichtung einbringbar ist, durch welche in an sich bekannter Weise
beim tZberschreiten dieses Wertes gegenüber einem dem vorgegebenen Sollgewicht entsprechenden,
voreinstellbaren Sollwert die Zuführvorrichtung abschaltbar ist.
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Durch den über die Brückendiagonale gesteuerten Motor wird also nicht
nur die Vergleichsimpedanz nachgeführt, sondern gleichzeitig der Betrag, um den
diese Impedanz nachgeführt wird, in eine weitere
Schaltvorrichtung eingebracht, nn
der dann der eingebrachte Wert mit einem voreinstellbaren Sollwert verglichen wird.
Dadurch ist eine elektrische Trennung von Brückenkreis und Vergleichs stromkreis
erreicht, so daß der Brückenkreis, der, wie schon erwähnt, als eigentliche Meßvorrichtung
gegen Störungen besonders empfindlich ist, außer den Schleifen der beiden veränderbaren
Widerstände keine Kontaktstellen enthält. Die Störungen und Meßfehler, die bei den
bekannten Anordnungen auftreten können, sind somit beim Gegenstand der Erfindung
zuverlässig vermieden, da sich höhere Übergangswiderstände u. dgl., die in der Schaltvorrichtung
auftreten können, nicht auf die Meßbrücke auswirken und daher die Meßgenauigkeit
nicht beeinträchtigen.
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Das seine elektrische Impedanz ändernde Organ kann statt eines Potentiometers
mit Ohmschem Widerstand auch eine Spule mit induktivem Widerstand oder ein Kondensator
mit kapazitivem Widerstand sein.
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Selbstverständlich ist in diesen Fällen auch das zweite gleichartige
Organ eine Spule bzw. ein Kondensator, da bekanntlich auch induktive und kapazitive
Widerstände in einer mit Wechselspannung gespeisten Brücke verglichen werden können.
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Die Schaltvorrichtung, in der der vorgebene Sollwert und der gemessene
Istwert verglichen werden, kann in an sich bekannter Weise aus mehreren dekadischen
Schaltern bestehen, welche durch eine Zehnerübertragung miteinander verbunden sind,
wobei die Fördervorrichtung in ebenfalls an sich bekannter Weise kurz vor Erreichen
des Sollgewichtes auf einen Feinstrom umschaltbar ist. Zur bequemen Einstellung
des Sollwertes kann zu diesem Zweck eine zweite Serie von gleichartigen Schaltern,
die jedoch nicht durch eine Zehnerübertragung miteinander verbunden sein müssen,
vorgesehen sein, wobei diese Schalter mit den erstgenannten Schaltern so verbunden
sind, daß ein. Steuerbefehl gegeben wird, wenn die zweiten Schalter in der Stellung
mit
den ersten Schaltern übereinstimmen. Da die Schalter sich an
beliebiger Stelle, unabhängig von der Stelle, an der die Einrichtung selbst aufgestellt
ist, befinden können, ist es auf diese Weise möglich, den Sollwert jederzeit beliebig
zu ändern, was insbesondere dann von Bedeutung ist, wenn durch die Anlage nicht
stets gleiche Mengen, sondern wechselnde Mengen abzuwiegen sind. Dadurch wird die
Möglichkeit geschaffen, daß eine Bedienungsperson, die an einem unter Umständen
von der Waage entfernten Steuerpult sitzt, mit Hilfe dekadisch geteilter Drehschalter
die Gewichte der einzelnen abzuwiegenden Mengen oder die Gewichte verschiedener
Komponenten bei der Herstellung von Mischungen einstellt. Es ist aber auch möglich,
die Schalter durch eine der bekannten Programmsteuerungen, etwa mittels Lochkarten,
Lochbändern, Magnetbändern od. dgl. zu steuern.
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Wie schon erwähnt, sind die dekadisch abgestuften Schalter zum Einstellen
der Sollwerte an sich bekannt.
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Der Gegenstand der Erfindung unterscheidet sich aber vom Stand der
Technik dadurch, daß sich beim Bekannten die Widerstände im Netzkreis befinden und
deshalb an diesen Widerständen auftretende Mängel das Meßergebnis verfälschen, während
beim Gegenstand der Erfindung Meßwert und Sollwert nicht über Widerstände verglichen
werden, sondern iiber eine, vom Widerstandskreis völlig getrennte und mit ihm nur
durch den Antriebsmotor mechanisch verbundene dekadische Schaltvorrichtung.
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Zum Umschalten der Fördereinrichtung von Grobstrom auf Feinstrom
ist für den Bedarfsfall in der Brücke in an sich bekannter Weise eine zusätzliche
Impedanz angeordnet, durch welche die Brücke im Sinne einer Voreilung verstellt
wird. Beim ersten Erreichen des Sollwertes auf Grund der Voreilung erfolgt die Umschaltung
auf Langsamlauf und gleichzeitig die Ausschaltung der zusätzlichen Impedanz.
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Dies hat zur Folge, daß die Einstellung der zweiten Tmpedanz und damit
gleichzeitig die Einstellung der dem gemessenen Istwert entsprechenden Schaltvorrichtung
um den der zusätzlichen Impedanz entsprechenden Wert zurückläuft und nunmehr beim
weiteren Lauf der in die Schaltvorrichtung eingebrachte Istwert genau dem gemessenen
Wert entspricht. Beim zweiten Erreichen des Sollwertes erfolgt dann die Ausschaltung
der Fördervorrichtung, wobei gleichzeitig als Vorbereitung für den nächsten Dosierungsvorgang
die Impedanz in die Brücke wieder eingeschaltet werden kann.
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Ist die Abfüllwaage eine Waage mit elektronischen Meßvorrichtungen,
so können diese als ihre Im-Impedanz ändernde Elemente in die Brückenschaltung eingebracht
seihen.
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Bei der beschriebenen Vorrichtung könnte eine Störung bzw. eine Fehldosierung
dadurch eintreten, daß beim Erreichen des Istwertes infolge mangelhafter Kontaktgabe
keine Abschaltung erfolgt. Um dieses zu verhindern, ist die Abschaltvorrichtung
für die Zuführvorrichtung auch nach Überschreiten des durch die Brücke vorgegebenen
Abschaltpunktes eingeschaltet. Die Schaltvorgänge werden dadurch nicht nur bei der
Schalterstellung, bei der der Ist-wert dem vorgegebenen Sollwert entspricht, sondern
auch bei allen auf diese Schalterstellung folgenden größeren Istwerten ausgelöst.
Dadurch werden größere Fehler, die dadurch entstehen könnten, daß gerade bei der
Stellung der Schaltvorrichtung, bei der Ist- und Soll-
wert gleich sind, ein Kontaktfehler
auftritt, so daß keine Abschaltung erfolgt, beim Abwiegen vermieden. Es ist somit
sichergestellt, daß auch beim Auftreten von Störungen der Sollwert um nicht mehr
als eine Einheit des mangelhaften Schalters überschritten wird, während andernfalls
die Fördervorrichtung weiterlaufen würde, bis der Schaden bemerkt und die Vorrichtung
von Hand abgeschaltet wird.
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Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung an einem schematisch dargestellten
Ausführungsbeispiel erläutert.
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In den Behälter 1 einer Waage 2, etwa einer Neigungswaage, wird das
zu dosierende Gut durch eine Fördervorrichtung 3 zugeführt, deren Antriebsvorrichtung
4 nur schematisch angedeutet ist. Mit der Welle 5 der Neigungswaage ist ein Potentiometer
6 so verbunden, daß die Stellung seines Schleifers 7 genau der Stellung des Waagezeigers
entspricht.
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Das Potentiometer 6 liegt zusammen mit dem gleichartigen Nachlaufpotentiometer
8 in einer Brückenschaltung. In der Brückendiagonale liegt ein Verstärker 10, durch
den der Motor 11 abhängig von der Diagonalspannung der Brücke angetrieben wird.
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Der Motor 11 treibt einerseits den Schleifer 9 des Potentiometers
8 an, andererseits die Kontaktvorrichtung 12, 13, 14. Die Brückendiagonalspannung
ist gleich Null, wenn der Schleifer 9 des Potentiometers 8 genau die gleiche Stellung
einnimmt, wie der Schleifer 7 des Potentiometers 6. Bei jeder Lageänderung des Schleifers
7 wird daher der Schleifer 9 so lange weiterbewegt, bis die gleiche Lage beider
Schleifer wieder hergestellt ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Stellung
des Potentiometers 8 ebenfalls stets genau der Stellung des Waagenzeigers entspricht.
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Die Schaltvorrichtung besteht aus mehreren, in dem dargestellten
Ausführungsbeispiel aus drei Schaltern mit je zehn Kontakten.
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Die drei Schalter sind durch die nur schematisch angedeutete Zehnerübertragung
15 miteinander verbunden. Der bewegliche Kontakt des Schalters 12, der in diesem
Falle der Einerstelle des dreistelligen Wertes entspricht, wird von dem Motor 11
angetrieben. Die Stellung der drei Schalter 12, 13, 14, die gegebenenfalls auch
mit einer Anzeigevorrichtung verbunden sein können, gibt also in Digitalanzeige
in einer dreistelligen Zahl stets die jeweilige Belastung der Waage an.
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Um zu erreichen, daß bei einer bestimmten Belastung des Waagebehälters
1 die Abschaltung erfolgt, könnten an den Schaltern 12, 13, 14 weitere einstellbare
Kontakte vorgesehen sein, die so miteinander bzw. mit den beweglichen Kontakten
und einer Stromquelle verbunden sind, daß, wenn die beweglichen Kontakte der drei
Schalter die vorbestimmte Stellung einnehmen, ein Steuersignal gegeben wird, das
die Abschaltung der Antriebsvorrichtung 4 der Fördervorrichtung bewirkt. Um die
Einstellung des Sollwertes zu erleichtert, ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
jedoch vorgesehen, daß der Sollwert an einem zweiten Satz zehnteiliger Schalter
16, 17, 18 eingestellt wird. Dabei sind der Schalter 12 mit dem Schalter 16, der
Schalter 13 mit dem Schalter 17 und der Schalter 14 mit dem Schalter 18, wie schematisch
angedeutet, so verbunden, daß ein Steuersignal gegeben wird, sobald die Stellung
der beweglichen Kontakte der Schalter 12, 13, 14 der Stellung der beweglichen Kontakte
der Schalter 16,
17, 18 entspricht. Das Steuersignal bewirkt über
das Relais 19 die Abschaltung der Antriebsvorrichtung 4 der Fördervorrichtung 3.
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Als besonderer Vorteil der beschriebenen Vorrichtung ist hervorzuheben,
daß mit der Waage selbst ein einziges elektrisches Organ, nämlich das Potentiometer
6, verbunden ist, während alle anderen Organe der Dosiervorrichtung von der Waage
getrennt sein können. Besonders wichtig ist auch, daß die Schalter 16, 17, 18 für
die Vorgabe des Sollwertes an beliebiger Stelle, beispielsweise an einem Steuerpult,
von dem aus auch mehrere Dosiervorrichtungen gesteuert werden können, angeordnet
sein können.
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Wie bereits erwähnt, kann die Verbindung der Schaltvorrichtungen
12, 13, 14 mit den Schaltvorrichtungen 16, 17, 18 so beschaffen sein, daß das Steuersignal
nicht nur dann gegeben wird, wenn die Stellung der beweglichen Kontakte bei den
zusammengehörigen Schaltern genau übereinstimmt, sondern auch noch dann weitergegeben
wird, wenn einer oder mehrere der beweglichen Kontakte der Schalter 12, 13, 14 diese
Stellung bereits überschritten haben. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist
angenommen, daß bei allen Schaltern der schraffiert gezeichnete Kontakt der Nullkontakt
ist, und die beweglichen Kontakte bei zunehmender Belastung der Waage im Sinne des
Uhrzeigers umlaufen. Die dargestellte Stellung der Schalter 12, 13, 14 entspricht
dabei dem Istwert 364, die Stellung der Schalter 16, 17, 18 dem Sollwert 656, d.
h. es ist angenommen, daß der Istwert den Sollwert noch nicht annähernd erreicht
hat. In diesem Zustand soll die Fördervorrichtung mit ihrer vollen, möglichst hohen
Geschwindigkeit laufen, um den Waagebehälter 1 so schnell wie möglich zu füllen.
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Nähert sich der Istwert dem Sollwert, so soll, um eine genaue Dosierung
zu erreichen, die Fördergeschwindigkeit vermindert werden. Zu diesem Zweck ist in
der Brückenschaltung ein zusätzlicher Widerstand 20 vorgesehen, der durch einen
Schalter 21 überbrückbar ist. Solange der Schalter 21 offen ist, wird durch den
Widerstand 20 der Widerstandswert des von dem Schleifer 7 abgegriffenen Teiles des
Potentiometers erhöht, so daß die Brücke abgeglichen ist, wenn der Schleifer 9 dem
Schleifer 7 um einen durch den Widerstand 20 bedingten Betrag vorauseilt. Dementsprechend
eilt dann auch die Stellung der Schaltvorrichtungen 12, 13, 14 dem von der Waage
angezeigten Wert voraus, d. h. der in die Schalter eingebrachte Istwert erreicht
den Sollwert bereits, ehe das Sollgewicht im Waageb eh älter 1 erreicht ist. Bei
diesem ersten Erreichen des Sollwertes wird durch eine nicht dargestellte Schaltvorrichtung
der Antrieb 4 der Fördervorrichtung auf Langsam lauf umgeschaltet und gleichzeitig
der Schalter 21 geschlossen. Um den Brückenabgleich herzustellen, wird jetzt der
Schleifer 9 durch den Motor 11 auf die Stellung zurückgeführt, die der Stellung
des Schleifers 7 und der Stellung des Waagezeigers entspricht.
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Ist dann im Langsamlauf in den Behälter 1 so viel Gut nachgefüllt,
wie dem Sollwert entspricht, so erreichen die Schalter 12, 13, 14 zum zweiten Mal
den vorgegebenen Sollwert, und nunmehr erfolgt die Abschaltung der Fördervorrichtung.
Das Öffnen des Schaltcrs 21 kann entweder gleichzeitig mit dem Abschalten der Fördervorrichtung
oder beim Wiedereinschalten für den nächsten Dosiervorgang erfolgen.
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Es ist häufig erforderlich, mehrere Komponenten nacheinander zu dosieren,
wobei sich dieser Vorgang dann beliebig oft wiederholt. Zu diesem Zweck können mehrere
Schaltersätze 16, 17, 18 vorhanden sein, von denen jeder auf einen bestimmten Sollwert
eingestellt wird und die nacheinander mit den Schaltersätzen 12, 13, 14 verbunden
werden, derart, daß beim ersten Dosiervorgang der erste Satz mit dem in diesen Satz
eingebrachten Istwert wirksam ist, beim zweiten Dosiervorgang der zweite Satz mit
dem darin eingebrachten Istwert usw. In entsprechender Weise ist es auch möglich,
mehrere Programme nacheinander oder wahlweise zu fahren, wobei für jedes Programm
ein eigener Schaltersatz vorgesehen ist.
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Statt dessen kann aber die Steuerung der Schalter 16, 17, 18 auch
über Relais, gegebenenfalls Speicherrelais, oder durch Lochkarten, Lochstreifen,
Magnetbänder oder andere Weise erfolgen. Dabei können gegebenenfalls auch mehrere
Waagen, die das gleiche Dosierprogramm fahren sollen, durch einen gemeinsamen Schaltersatz
16, 17, 18 gesteuert werden.
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Bei der Steuerung durch Lochkarten od. dgl. können auch mehrere Waagen
mit gleichen oder verschiedenen Dosierprogrammen durch ein und dieselbe Lochkarte
gesteuert werden.
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Wie bereits erwähnt, können an Stelle des Potentiometers auch andere
Impedanzen verwendet werden.
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Beispielsweise könnte an der Waage eine Spule angeordnet sein, in
die ein Magnetkern, abhängig von der Belastung der Waage, verschieden tief eintaucht.
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In diesem Falle würde durch den Motor 11 der Magnetkern in einer zweiten
Spule so nachgeführt, daß seine Stellung der Stellung des Spulenkernes in der ersten
Spule entspricht, so daß beide Spulen die gleiche Induktivität haben. Es könnte
auch mit der Drehachse des Waagezeigers ein Drehkondensator verbunden sein, wobei
die zweite Impedanz ebenfalls ein Drehkondensator ist, der durch den Motorll nachgeführt
wird. Diese beiden Ausführungsformen hätten den Vorteil, daß in dem mit der Waage
verbundenen elektrischen Organ praktisch keine Reibungskräfte auftreten, während
bei einem Potentiometer mit Schleifer infolge des Kontaktdruckes Reibungskräfte,
die allerdings gering gehalten werden können, nicht ganz vermeidbar sind. Die Anwendung
von Spulen oder Kondensatoren wird deshalb vor allem bei sehr empfindlichen Waagen
in Frage kommen.
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Selbstverständlich kann an Stelle der im Ausführungsbeispiel dargestellten
Neigungswaage auch jede andere bekannte Waage oder überhaupt jede andere für Dosiervorgänge
verwendbare Meßanordnung verwendet werden, beispielsweise eine elektronische Waage,
die als Kraftmeßglied einen rein elektrischen Geber auf induktiver Basis oder einen
Dehnungsmeßstreifen oder eine Kraftmeßdose enthält. In diesen Fällen kann der in
der Waage enthaltene elektrische Geber an die Stelle des Potentiometers 6 treten
und eine gleichartige elektrische Einrichtung an die Stelle des Potentiometers 8.