DE1224054B - Dosierwaage zum kontinuierlichen Austragen eines Materialstroms - Google Patents

Dosierwaage zum kontinuierlichen Austragen eines Materialstroms

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DE1224054B
DE1224054B DESCH28833A DESC028833A DE1224054B DE 1224054 B DE1224054 B DE 1224054B DE SCH28833 A DESCH28833 A DE SCH28833A DE SC028833 A DESC028833 A DE SC028833A DE 1224054 B DE1224054 B DE 1224054B
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Germany
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weigher
potentiometer
tap
winding
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DESCH28833A
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Dipl-Ing Achim Von Petery
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Carl Schenck AG
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Carl Schenck Maschinenfabrik GmbH
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01GWEIGHING
    • G01G3/00Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances
    • G01G3/12Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances wherein the weighing element is in the form of a solid body stressed by pressure or tension during weighing
    • G01G3/14Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances wherein the weighing element is in the form of a solid body stressed by pressure or tension during weighing measuring variations of electrical resistance
    • G01G3/142Circuits specially adapted therefor
    • GPHYSICS
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    • GPHYSICS
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Weight Measurement For Supplying Or Discharging Of Specified Amounts Of Material (AREA)

Description

  • Dosierwaage zum kontinuierlichen Austragen eines Materialstroms Die Erfindung betrifft eine Dosierwaage zum lçontinuierlichen Austragen eines Materialstroms aus einem auf der Waage abgestützten und aus einem vorgeschalteten Vorratsbehälter in Abhängigkeit von seinem Füllstand beschickten Materialbehälter, dessen Austragsleistung von einem durch eine Sollvorgabevorrichtung vorgegebenen Sollwert über eine Materialabzugsvorrichtung geregelt wird, wobei die Sollvorgabevorrichtung bei der Füllung des Materialbehälters auf dessen Gewicht einstellbar ist.
  • Bei einer bekannten Dosierwaage zur kontinuierlichen Zuteilung wird das Materialabzugsorgan entsprechend den Abweichungen der Wägung von einem vorgegebenen Programm geregelt. Bei der Inbetriebnahme dieser bekannten Anlage wird nach der ersten Füllung des Materialbehälters der Zeiger der Sollvorgabevorrichtung von Hand auf den Zeiger der Wägeeinrichtung eingestellt und die Regelanordnung für das Materialabzugsorgan eingeschaltet. Wenn der Inhalt des Behälters auf eine vorher eingestellte Mindestmengen abgesunken ist, wird die Auffüllung des Materialbehälters aus einem vorgeschalteten Vorratsbehälter eingeleitet und gleichzeitig die Regelung des Materialabzugsorgans abgeschaltet. Der Zeiger der Wägeeinrichtung bewegt sich entgegen der bisherigen Richtung, während der Zeiger der Sollvorgabeeinrichtung seine Richtung beibehält und auf der Markierung für das Maximalgewicht stillgesetzt wird. Sobald der Zeiger der Wägeeinrichtung die Markierung für das Maximalgewicht erreicht, wird die Auffüllung beendet und die Regelung für das Materialabzugsorgan gleichzeitig mit dem Antrieb für den Zeiger der Sollvorgabevorrichtung wieder eingeschaltet. Die kontinuierliche Materialzuteilung erfährt also eine Regelungspause während der Wieder auffüllung des Materialbehälters. Der Austrag wird jedoch, wenn die Auffüllung eingeleitet wird und sich noch eine bestimmte Mindestmenge im Behälter befindet, nicht unterbrochen. Da aber während der Füllungszeit die Regelung abgeschaltet ist, bleiben während dieser Zeitspanne auftretende Abweichungen vom Austragsprogramm unberücksichtigt und wirken sich als Dosierfehler aus.
  • Bei hohen Ansprüchen an die Zuteilgenauigkeit können diese während der Auffüllperiode auftretenden Dosierfehler nicht zugelassen werden. Aufgabe der Erfindung ist es, diese Fehlerquelle zu vermeiden und zusätzlich den effektiven Materialdurchsatz zu erfassen, da bei der bekannten Anordnung während der Auffüllung des Materialbehälters durch die Prallkraft des zugeführten Materials eine Verfälschung des Wiegeergebnisses auftreten kann. Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß der Vorratsbehälter auf einer die an den Materialbehälter übergebene Materialmenge feststellenden Wiegevorrichtung (Vorwaage) abgestützt ist und daß nach erfolgter Materialübergabe die auf den abgewogenen Wert selbsttätig verstellte Sollvorgabevorrichtung auf die tatsächlich übergebene Materialmenge einstellbar ist.
  • In Weiterbildung der Erfindung verstellt eine im Vorratsbehälter nach erfolgter Materialübergabe verbleibende Restmenge die hierbei zunächst auf eine dem Leergewicht des Vorratsbehälters entsprechende Stellung zurückgestellte Vorwaage auf diese Restmenge und gleichzeitig hiermit die Sollvorgabevorrichtung entsprechend der fehlenden Materialmenge. Dies kann bei einer elektrischen Waage vorteilhaft dadurch erreicht werden, daß die im Vorratsbehälter nach erfolgter Materialübergabe verbleibende Restmenge ein hierbei zunächst auf Null zurückgestelltes Potentiometer, welches in an sich bekannter Weise in einem Kompensator der Vorwaage liegt, auf diese Restmenge und gleichzeitig hiermit in der Sollvorgabevorrichtung einen Abgriff eines Sollpotentiometers, welches in an sich bekannter Weise in einem Kompensator der Zuteilwaage liegt, entsprechend. der fehlenden Materialmenge durch einen von dem Kompensator der Vorwaage gesteuerten Motor verstellt. Weiterhin kann die Dosierwaage noch so ausgebildet sein, daß die Wicklung des Potentiometers der Vorwaage mit dem Abgriff des Sollpotentiometers fest verbunden ist.
  • Der Abgriff des Potentiometers der Vorwaage kann mit dem Abgriff des Potentiometers der Zuteilwaage über eine Magnetkupplung zur synchronen Bewegung beider Abgriffe verbindbar sein.
  • Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel erläutert. In den Zeichnungen stellt dar A b b. 1 in schematischer Weise den grundsätzlichen Aufbau der Dosierwaage mit den elektrischen Regel- und Steuerkreisen und den in ihnen enthaltenen Schalt- und Steuerelementen, A b b. 2 eine konstruktive Ausbildung der elektrischen Steuervorrichtung, Abt. 3 ein Schema der einzelnen Arbeitsphasen.
  • Ein Zuspeiser 2 aus einem Bunker 1 ist oberhalb eines Behälters (Vorratsbehälter) 3 mit einem Klappenverschluß 4 angeordnet, wobei der Vorratsbehälter an einer Blattfederparallelführung 5 hängt und auf einer Kraftmeßdose 6 abgestützt ist (Vorwaage). Unterhalb des Klappenverschlusses befindet sich ein Behälter 7 einer Zuteilwaage, die mit einem regelbaren AbzugsorganlO ausgerüstet ist, das der Eigenart des Materials angepaßt ist. Der Behälter 7 ist an einer Blattfederparallelführung 8 aufgehängt und auf einer Kraftmeßdose 9 abgestützt.
  • Die Diagonale einer Brückenschaltung 9' der Kraftmeßdose 9 ist an einen Kompensator 14 gelegt, der über einen Röhrenregler 15 an das eine Ende der Wicklung 12 und an den Abgreifer 13 eines Potentiometers als Sollvorgabeeinrichtung gelegt ist. An der Diagonalen einer Brückenschaltung 6' der Kraftmeßdose 6 liegt ein Kompensator 16, der über ein elektrisches Nullgerät 19 an das eine Ende einer Wicklung 17 und an einen Abgreifer 18 eines weiteren Potentiometers gelegt ist. Der Abgreifer dieses Potentiometers wird mittels eines Motors 20, der über einen Umschalter 25 elektrisch mit dem Nullgerätl9 verbindbar ist, bewegt. Im Gegensatz zur feststehenden Wicklung 12 der Sollvorgabeeinrichtung ist die Wicklung 17 des anderen Potentiometers beweglich ausgebildet, und zwar wird sie zusammen mit dem Abgreifer 13 bewegt. Mit 22 ist eine Rückstellfeder bezeichnet und mit 11 der nach dem vorgegebenen Programm gesteuerte Antriebsmotor für den Abgreifer 13 der Sollvorgabeeinrichtung. Er steht mittels einer Magnetkupplung 21 in mechanischer Verbindung mit dem Motor 20, mit der Wicklung 17 und dem Abgreifer 13. An dem dem Abgreifer 13 zugewandten Teil der Kupplung greift die Feder 2 an. Es sind an sich bekannte, nicht dargestellte, von der Sollvorgabeeinrichtung steuerbare Mittel vorgesehen zum Ausrücken der Kupplung. Die Feder 22 kommt nur bei ausgerückter Kupplung zur Wirkung. Am Abgreifer 18 ist ein Anschlag 24 und an der Wicklung;17 ein Anschlag 23 vorgesehen.
  • Mit Hilfe des Umschalters 25 wird an Stelle des Motors 20 ein Kompensationsmotor 26 auf das Nullgerät 19 geschaltet. Dieser Motor verstellt einen Anschlag 27, der zu einem später näher erläuterten Zweck auf die Wicklung 17 und den Abgreifer 13 verstellend einwirkt.
  • Das die obengenannten Teile enthaltende Gerät ist nach A b b. 2 von einem Gehäuse umgeben. Die Wicklung 12 der Sollvorgabeeinrichtung ist an einem Deckel 31 des Gehäuses befestigt, während die Wicklung 17 und der Abgreifer 13 auf einem Trägerteil 32 sitzen, das auf der Welle 30 des Geräts lose geführt ist. Durch Erregung der Magnetkupplung21 über Schleifringe 21 a wird eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Trägerteil 32 und der Welle 30 hergestellt. Auf der Welle 30 sitzt weiterhin ein Trägerteil 35, das gegenüberliegend die beiden Motoren 20 und 26 trägt. Der Motor 20 wälzt sich über ein Zahnrad 36 an einem mit der Welle 30 laufenden Zahnrad 37 ab. Die Rückstellfeder 22 ist als Spiralfeder ausgebildet, die die bewegliche Wicklung 17 und den Abgreifer 13 gegen einen Anschlag 41 zieht. Auf der Achse des Motors 26 sitzt ein Ritzel 39, das mit einem Zahnsegment 38 im Eingriff steht. Ferner ist ein Anschlag 40 vorgesehen und ein Anlaufstift 42.
  • Diê Zuteilwaage7 bis 10 arbeitet mit der Sollvorgabeeinrichtung und dem Antrieb 11 der Sollvorgabeeinrichtung nach einem Programm mit dem in bekannter Weise in Richtung fallender Spannungswerte bewegten Abgreifer 13 im sogenannten loadless-Verfahren zusammen. Hierbei werden die von der Kraftmeßdose 9 jeweils über den Kompensator 14 erzeugten Spannungswerte mit den an der Wicklung 12 abgegriffenen Spannungen im Röhrenregler 15 verglichen. Abweichungen zwischen Soll- und Istwert führen zu entsprechenden Änderungen der Austragsleistung des Abzugsorgans 10.
  • Die Kraftmeßdose 6 der Vorwaage 3 bis 6 arbeitet im Grundsatz mit den gleichen Elementen, nämlich mit dem Kompensator 16 und der Wicklung 17 und deren Abgreifer 18 sowie der Brückenschaltung 6'.
  • Das elektronische Nullgerät 19 sendet so lange Impulse für den Motor 20 aus, bis Spannungsgleichheit zwischen Soll- und Istwert erreicht ist. Der Abstand des Abgreifers 18 vom Minuspol der Wicklung 17 ist demnach verhältnisgleich dem in die Vorwaage über den Zugteil er 2 eingefüllten Gewicht.
  • Die mechanische Anordnung ist so gewählt, daß nicht nur in der Sollvorgabeeinrichtung der Abgreifer 13 in Richtung fallender Spannungswerte entlang der Wicklung 12 bewegt wird, sondern gleichzeitig werden um die jeweils gleiche Strecke die Wicklung 17, der Motor 20 und der Abgreifer 18 bewegt. Hat nun der Abgreifer 13 den unterst zulässigen Füllwert der Zuteilwaage erreicht, werden folgende Vorgänge eingeleitet: 1. der Verschluß 4 wird geöffnet, worauf das Material von derVorwaage in die Zuteilwaage fällt; 2. die Kupplung 21 wird ausgerückt.
  • Unter der Einwirkung der Feder 22 werden nun der Abgreifer 13 und die Wicklung 17 so lange in Richtung steigender Spannungswerte der Wicklung 12 angezogen, bis der Anschlag 23 den Anschlag 24 berührt; es geschieht damit eine mechanische Übertragung des mit dem Abgreifer 18 eingestellten Gewichtswertes der Vorwaage auf die Sollvorgabeeinrichtung. Der Abgreifer 13 wird nämlich um den gleichen Betrag nach oben gezogen, d. h., er kommt auf einen Spannungswert, der dem bisherigen Füllgewicht der Vorwaage, das diese theoretisch in die Zuteilwaage gibt, entspricht. Dieses Spiel wiederholt sich laufend.
  • Es könnte nun sein, daß das Material aus der Vorwaage nicht vollständig entleert wird. Zur Kompensation der dadurch entstehenden falschen Einstellung der Sollvorgabeeinrichtung wird mittels des Umschalters 25 der Motor 26 auf das Nullgerätl9 geschaltet, und zwar in dem Augenblick, in dem die Vorwaage entleert, also die Klappe 4 offen ist.
  • Falls etwas Material in der Vorwaage zurückgeblieben ist, besteht keine Spannungsgleichheit zwischen der Spannung der Kraftmeßeinrichtung 6 und der von dem auf den Minuspunkt der Wicklung 17 zurückgeführten Abgreifer 18 abgegriffenen Spannung. Die Differenzspannung wird auf das Nullgerät 19 gegeben, um den Motor 26 anlaufen zu lassen, wobei der von diesem verstellte Anschlag 27 die Wicklung 17 gegen die Federwirkung und gegen die Kupplungskraft so lange nach unten drückt, bis der Abgreifer 18 auf einem Spannungspunkt des Potentiometers 17 steht, der dem in der Vorwaage verbliebenen Gewicht entspricht. Durch das Herunterdrücken der Wicklung 17 wird auch der Abgreifer 13 entlang der Wicklung 12 um die gleiche Strecke in Richtung fallender Spannungswerte geschoben; mit anderen Worten, das, was die Vorwaage nicht an die Zuteilwaage abgegeben hat, wird bei der Einstellung der Sollvorgabeeinrichtung berücksichtigt.
  • A b b. 3 zeigt fünf Phasen des beschriebenen Ablaufes.
  • Fall A zeigt die normale Ausgangsstellung, in der die Zuteilwaage maximal gefüllt und die Vorwaage leer ist. Abgreifer 13 steht auf dem Maximalwert der Wicklung 12, Abgreifer 18 auf dem Minimalwert der Wicklung 17. Die Anschläge 23 und 24 berühren sich.
  • Fall B. Das Materialgewicht in der Zuteilwaage ist durch den Austrag gemäß der Sollvorgabe auf einen bestimmten Wert abgesunken. Die Vorwaage hat über den Zuspeiser 2 bereits Material bekommen, was sich aus der Stellung des Abgreifers 18 ergibt.
  • Die Geschwindigkeit, mit der der Behälter 3 gefüllt wird, ist unabhängig von der Geschwindigkeit des Abzugs aus dem Behälter 7.
  • Fall C zeigt den Zustand der Einrichtung bei der niedrigsten Füllung des Behälters 7. Der Abgreifer 13 ist am unteren Ende der Wicklung 12 angekommen. Die Füllung des Behälters 3 ist bereits beendet, d. h., der Abgreifer 18 befindet sich am oberen Ende der Wicklung 17.
  • Fall D zeigt den Augenblick, in welchem die Obere gabe des Materials von der Vorwaage in die Zuteilwaage erfolgt. Die Klappe 4 hat sich geöffnet; das Material ist in die Zuteilwaage heruntergefallen.
  • Gleichzeitig wird die Kupplung 21 ausgerückt, worauf infolge des Rückzuges der Feder 22 der Abgreifer 13 mit seinem Anschlag 23 gegen den Anschlag 24 geführt wird. Hierbei wird die Wicklung 17 gegenüber dem Abgreifer 18 so verschoben, daß dieser an das untere Ende der Wicklung 17 gelangt. Der Abgreifer 13 wird somit um den Betrag auf der Wicklung 12 verstellt, der der vorher abgewogenen Menge in der Vorwaage entspricht.
  • Fall E zeigt die Kompensation, wenn wie oben beschrieben, ein Teil der vorgewogenen Menge im Behälter 3 der Vorwaage verblieb und nicht in die Zuteilwaage eingelaufen ist. Nunmehr wird die Kraftmeßeinrichtung 6 auf den Motor 26 umgeschaltet.
  • Dieser schiebt die Wicklung 17 so lange nach unten, bis der Abgreifer 18 eine dem zurückgebliebenen Gewicht entsprechende Spannung abgreift. Hierbei ist aber auch der Abgreifer 13 um die gleiche Strecke auf der Wicklung 12 nach unten verschoben worden, so daß in der Sollvorgabeeinrichtung das entsprechende Gewicht wieder abgezogen wurde.
  • Die vorstehenden Ausführungen gelten sinngemäß für die Wirkungsweise des Geräts nach Ab b. 2.
  • Durch die Sollvorgabeeinrichtung wird die Welle 30 entsprechend der jeweiligen Leistung in Kilogramm je Sekunde als Funktion der Winkelgeschwindigkeit gedreht. Wird die Magnetkupplung 21 eingeschaltet, so erfolgt die Sollvorgabe zwischen Abgreifer 13 und Wicklung 12. Solange sich der Motor 20 nicht dreht, ist eine kraftschlüssige Verbindung über die Zahnräder 36 und 37 mit der Welle 30 hergestellt. Dreht sich aber der Motor 20, so wird erreicht, daß eine Relativbewegung zwischen dem Abgreifer 18 und der Wicklung 17 erfolgt.
  • Der Betrag des Verstellwinkels entspricht dem in die Vorwaage eingefüllten Gewicht. Wenn die Füllung der Vorwaage beendet ist und die Übergabe in die Zuteilwaage stattgefunden hat, wird die Kupplung 21 ausgerückt. Durch die Feder 22 wird 17 und 13 gegen den Anschlag 41 gezogen. Damit ist die Übertragung der Füllung der Vorwaage auf die Sollvorgabeeinrichtung erfolgt.
  • Der Motor 26 treibt nun gegebenenfalls das Zahnsegment 38 über sein Ritzel 39 so an, daß der Anschlag 40 über den Anlaufstift 42 eine Bewegung des Abgreifers 13 und der Wicklung 17 in Richtung abnehmender Spannungswerte veranlaßt. Hierbei bleibt die Kupplung 21 jedoch eingeschaltet. Die Kraftwirkung des Motors 26 überwiegt die Reibungskräfte der Kupplung, so daß die Verschiebung der Wicklung 17 und des Abgreifers 13 zum Zweck der Kompensation erfolgen kann.

Claims (6)

  1. Patentansprüche: 1. Dosierwaage zum kontinuierlichen Austragen eines Materialstroms aus einem auf der Waage abgestützten und aus einem vorgeschalteten Vorratsbehälter in Abhängigkeit von seinem Füllstand beschickten Materialbehälter, dessen Austragsleistung von einem durch eine Sollvorgabevorrichtung vorgegebenen Sollwert über eine Materialabzugsvorrichtung geregelt wird, wobei die Sollvorgabevorrichtung bei der Füllung des Materialbehälters auf dessen Gewicht einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter (3) auf einer die an den Materialbehälter (7) übergebene Materialmenge feststellenden Wiegevorrichtung (6, Vorwaage) abgestützt ist und daß nach erfolgter Materialübergabe die auf den abgewogenen Wert selbsttätig verstellte Sollvorgabevorrichtung (12, 13) auf die tatsächlich übergebene Materialmenge einstellbar ist.
  2. 2. Dosierwaage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine im Vorratsbehälter (3) nach erfolgter Materialübergabe verbleibende Restmenge die hierbei zunächst auf eine dem Leergewicht des Vorratsbehälters (3) entsprechende Stellung zurückgestellte Vorwaage (6) auf diese Restmenge und gleichzeitig hiermit die Sollvorgabevorrichtung (12, 13) entsprechend der fehlenden Materialmenge verstellt.
  3. 3. Dosierwaage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im Vorratsbehälter (3) nach erfolgter Materialübergabe verbleibende Restmenge ein hierbei zunächst auf Null zurückgestelltes Potentiometer(17), welches in an sich bekannter Weise in einem Kompensator (16) der Vorwaage liegt, auf diese Restmenge und gleichzeitig hiermit in der Sollvorgabevorrichtung einen Abgriff (13) eines Sollpotentiometers (12), welches in an sich bekannter Weise in einem Kompensator (14) der Zuteilwaage liegt, entsprechend der fehlenden Materialmenge durch einen von dem Kompensator (16) der Vorwaage gesteuerten Motor (26) verstellt.
  4. 4. Dosierwaage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung des Potentiometers (17) der Vorwaage mit dem Abgriff (13) des Sollpotentiometers (12) fest verbunden ist.
  5. 5. Dosierwaage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Materialübergabe über einen Umschalter (25) der Ausgang des Kompensators (16) der Vorwaage von dem Motor (20) zur Verstellung des Abgriffes (18) abschaltbar und an einen Motor (26) zur Verstellung der Wicklung (17) des Potentiometers der Vorwaage einschaltbar ist.
  6. 6. Dosierwaage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abgriff (18) des Potentiometers (17) der Vorwaage mit dem Abgriff (13) des Potentiometers (12) der Zuteilwaage über eine Magnetkupplung (21) zur synchronen Bewegung beider Abgriffe verbindbar ist.
    In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 544 155.
DESCH28833A 1960-11-26 1960-11-26 Dosierwaage zum kontinuierlichen Austragen eines Materialstroms Pending DE1224054B (de)

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