DE1449928A1

DE1449928A1 - Wiegemaschine

Info

Publication number: DE1449928A1
Application number: DE19641449928
Authority: DE
Inventors: Masamichi Hino
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1963-10-06
Filing date: 1964-07-16
Publication date: 1969-01-09
Also published as: GB1077147A; DE1449928B2; US3472330A

Description

Patentanwalt , MQochOD 13, EUsabethttr. 34

Akz.: P 14 4-9 928.6
Anm.: Masamichi Hino

München, den 28. August 1968 Akte 3877 er

¹¹ Wiegemaschine "

Die Erfindung betrifft eine Präzisionswiegemaschine, die entweder selbsttätig oder von Hand betrieben wird, um mit einer hohen Präzision von etwa 1/5000 alle Lasten zu wiegen, die von Lastwagen, Transportfahrzeugen und dgl. getragen werden, beispielsweise industrielle Erzeugnisse und Materialien. Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung einer Wiegemaschine, deren Hauptmerkmal darin besteht, daß auf dem Hebelarm das Gewicht angeordnet ist, das selbsttätig oder von Hand auf dem Hebelarm bewegt werden kann, sowie der Lastausschlag Detektor, der den Ausschlag der Stellung des Gewichts aus seiner Gleichgewichtsstellung, die von ihm eingenommen wird, feststellen kann, wenn es nahezu in der Gleichgewichtsstellung zum Stillstand kommt, so daß das Gewicht der Last durch den Lastausschlag des Gewichts bekannt wird, der durch den Detektor und die Stellung des Gewichts festgestellt wird.

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Nachfolgend wird die Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und zwar zeigen:

Fig. 1 eine Schrägansicht einer herkömmlichen selbsttätigen Wiegemaschine;

Fig. 2 die Arbeitsweise der herkömmlichen Wiegemaschine; Fig. 3 das Prinzip der erfindungsgemäßen Wiegemaschine;

Fig. 4- eine Schrägansicht einer beispielsweisen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wiegemaschine;

Fig« 5 eine Draufsicht des in der beispielsweise dargestellten Ausführungsform der Erfindung verwendeten Potentiometers. ·

Fig. 1 zeigt eine herkömmliche Wiegemaschine mit ger Gewichtsverschiebung, bei welcher sich der Hebel 4- niemals in einer waagrechten Stellung befindet. Er ist entweder nach oben oder nach unten geneigt, ausgenommen, wen sich die Stellung des Gewichts ο in vollem Gleichgewicht · mit der Last 2 befindet, wenn diese auf die Platte bzw. den Teller gelegt ist,-wie in Fig. 1 gezeigt. Eine solche Neigung wir-d erfihdungsgemäß durch einen Ausschlagdetektor 5 in Form eines Differentialübertragers festgestellt. Das von diesem abgegebene Signal wird durch einen Servoverstärker 6 verstärkt, so daß ein Servomotor 7 eine Drehbewegung ausführt, wodurch Zahnräder 8, 9, 10 sowie ein Ritzel 11 zur Drehung angetrieben wird, was zur Folge hat, daß eine

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_ 3 —

mit dem letzteren in Eingriff stehende Zahnstange 12 seitlich bewegt wird, so daß das G_ewicht 3, mit dem die Zahnstange 12 fest verbunden ist, bis die nach rechts und nach links drehenden Momente am Schneidenlager 13, das den Hebel 4- trägt, einander ausgeleichen und der Hebel 4- eine waagrechte Stellung einnimmt, während gleichzeitig der Zeiger 14 durch das Zahnrad 9 gedreht wird, um das gemessene Gewicht auf einer Scheibe 15 anzuzeigen.

Da unvermeidlich eine Verzögerung in dem ganzen Arbeitssystem der vorangehend beschriebenen herkömmlichen Wiegemaschine eintritt, die in der Hauptsache durch die Massenträgheit des Gewichts und des Hebels u.s.w. verursacht wird, wird die Bewegung des Hebels 4- selbst dann verzögert, wenn das Gewicht 3 in der Nähe seiner Gleichgewichtsstellung gebracht wird, und es erfordert eine gewisse Zeit, bis sich der Hebel 4- aufgrund der Bewegung des Gewichts 3 bewegt. Infolgedessen wird, um den Hebel 4- in seine volle Gleichgewi chtsst ellung zu bringen, die Geschwindigkeit des sich bewegenden Gewichts in der Nähe der Gleichgewichtsstellung verlangsamt. Bevor sich jedoch schließlich das Gewicht in seiner Gleichgewichtsstellung befindet, geht es wiederholt durch diese hindurch. In Pig. 2 ist die Gleichgewichtsstellung des Gewichtes durch die gestrichelte senkrechte Linie b angegeben. Das Gewicht 3 führt gewöhnlich eiiie solche wellenartige Bewegung aus, wie durch die Linie a dar-

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gestellt»' -bevor es in seiner'Gleicbgdwichtsetvllitng earn ' ' ^?! ■' Stillstand könnt·; Diese wellenartige -Bewegimg des- (tarichte- 5 . *; -.*?■ ist ±n FIg₉ 2 derart dargestellt, daß die gestrichelte senk- ' ^:?\ reeht® Linie b von oben nach unten des., seitlichen Ablauf "·' ;■;..-' darstellt _t während das Ausschlages ä&s Sewishts durch die ,';■ , TolX aiLSgeßQgsneoLinie' a geneigt ist, die sieh nach links ^?; -' ■ und r©eM?s mit der gestrichelten senkrechten ij£&ie b als . =.-.-■ Mitte krüamto Wie in der Zeietoang g©zaig%_s nisü&t das Pen- ;.■ ■ dein des Gewichtes .allmählich ab und kosist .das Gewicht ' .--_-.,.■ schließlich su seiner Gleichgawichtestellung auf äer τοίΐ ausg©E©g@nen Linie B siam Stillstand» Infolgedessen muß, ^;/"\ *■ wenn der Ausschlag des Gewichtes 3 au© seiner Grlsicisgewichtsstellung groß ist_§ di© Bewegung des Gewichtes 5 beschleunigt w@rd©a₉ während sie bei der Annäherung an die Gleichgewicht sstellung verlangsamt werden muß. Biese erfordert eine komplizierte Geschwindigkeitsregelung durch eine Hlickkoppelungsschaltung. Hierbei besteht jedoch immer noch der Nachteil, daß etwa 15 Sekunden erforderlich sind, bis eine Last nach diesem Verfahren gewogen werden kann.

Im Gegensatz dazu beansprucht eine erfindungsgemäße Wiegemaschine nur 6-7 Sekunden mit Hilfe einer Steuerschaltung, die viel einfacher als die herkömmliche ist. Das !»rinzip der Erfindung ist in Fig. 3 erläutert, bei welcher, sobald die Last 2 auf den Lastträger 1 aufgelegt wird, das Gewicht 3 stark, beispielsweise nach rechts, auszuschlagen beginnt, während das linke Ende des Hebels 4 sich nach oben bewegt, bis es einen Anschlag 16 berührt, der dazu dient, die Auf-

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wärt«bewegung dieses linken Indes des Heteela 4 fcu begrehaen. Dies hat zur folge, daß das Gewicht 3 mit Hilfe dee Motors 7» des Ritzels 11 und der Zahnstange 12 in der gleichen Weise

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wie bei der herkömmlichen Wiegemaschine nach links bewegt wird. Sobald jedoch das Gewicht 3 in den Bereich kommt, welcher um den Betrag L nach rechts von der Stellung c des Gewichtes 3« in der es sich im Gleichgewicht mit der Last befindet, abweicht, bewegt sich das linke Ende des Hebels 4- von dem Begrenzungsanschlag 16 nach unten weg, wodurch der Motor 7 gleichzeitig abgeschaltet wird. Wenn nun angenom men wird, daß infolge der Nacheilung in der Arbeitsweise des Steuersystems und der Masstenträgheit des Gewichts 3 die Stellung, bei welcher das Gewicht 3 zum Stillstand kommt, von dessen Gleichgewichtsstellung um Lb abweicht, kann der Wert der Last 2 durch die folgende Gleichung ermittelt werden:

W * Aba + BWb (1)

wobei A und B die proportionalen Konstanten sind und Wb ! die Last ist, die dann auf den Lastausschlagdetektor 18 wirkt und·proportional Lb ist.

Bei der Anordnung nach Fig. 4 und 5, die zur Erläuterung eico ; nes Ausführungsbeispieles der Erfindung dienen, bewegt

CM

<=> sich das linke Ende des Hebels 4 nach oben und berührt den Anschlag 16, sobald die Last 2 auf den Lastträger 1

CN CD

cn aufgelegt wird, und weicht das Gewicht 3 aus seiner Gleich-

gewichtsstellung stark nach rechts ab. Die Last Wd wirkt

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auf den Iia&t&assehlag-Betektoa? 18 in diesem Augenblick von zwti Hasen ess. l.ink®& lade des Hebels -4₀ Da jedoch, die Auf=

des liskes. Itodeie des Hebel® 4 durch den An-16 "begrenzt Wimpel, wirkt k©ine sekwere^e Last als Wd m£ die*-Ifeßeixviebtung Ί8.

Sie Aiisgangsspannung, welche &m?ehi di® Last Wd erzeugt wird, di® öem Detektor 18, wie erwähnt₉ mitgeteilt wird, wird dann durcö. einen Seriromotor 20 das in, 3?ig. 5 dargestellte Potentiometer 21 betätigt, so daß der dem Ausschlag entsprechende Srehuagswinkel durch, ihn bekannt wird. Wenn das Gewicht 3 stark von seiner Sleiehgewichtsstellung abweicht, wirkt die Last Wd auf den Detektor 18 und wird der Hebel 22 des Potentiometers 21 voll nach rechts herumgedreht, wie in £ig· 5 gezeigt, so daß ein Mikroschalter 23 gedrückt wird, wodurch ein Motor 24 in Gang gesetzt wird, der sich so dreht, daß das Gewicht 3 nach links bewegt wird, sobald der Schal- ' tar 23 durclk den Hebel 22 des Potentiometers 21 gedrückt wird. Dies feat zur Polge, daß sich das Gewicht 3 nach links zu""bewegen "beginnt und· wenn sein Ausschlag aus der Gleichgewichtsstellung in den Bereich L der Eig« 3 kommt, wird die auf die Detektor 18 wirkende Last kleiner als Wb. Der Hebel 22 dreht eich daher nach links, s© daß, sobald sich der Hebel von dem Mikroachaltor 23 trennt, der Motor 24 abgeschaltet wird und das Gewicht 3 sum Stillstand kommt»

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In Wirklichkeit weicht die Stillstandsetellung dee Gewichtee von dessen Gleichgewichtestellung um Lb infolge der Nachellung im Steuersystem und der Hasstenträgheit des Gewichtes 3 sowie des Hebels 4 u.s.W. ab. An diesem Punkt wirkt die Last Wb auf den Detektor 16 und dreht sich die Achse des Potentiometers 21 um einen Winkel, der proportional jsu der vom Detektor 18 erzeugten Auegange spannung ist, und kommt dann sum

Stillstand. Wie erwähnt, kann der Wert W der Last 2 aus der

3 Stellung des Gewichtes erhalten werden und der dann wirksame Lastausschlag Wb ist in der Gleichung (1) gezeigt. Um die Gleichung mechanisch auszudrücken, bewirken sowohl die Stellung des Gewichtes 3 als auch die Ausschlaglast Wb eine Umwandlung in den Drehungewinkel und wird das Differentialzahnrad wie folgt verwendett

Wie in Fig. 4- gezeigt, wird die Stellung des Gewichtes 3 in den Drehungewinkel durch die Zahnstange 12, das Ritzel 11 und die Achse 25 umgewandelt und der Eingangeachse an dem einen Ende des Differentialzehnrades 26 zugeführt, während gleichzeitig die Belastung Wb, die dem Drehungswinkel durch * den Servo verstärker 19, den Servomotor 20 und das Potentiometer 21 mitgeteilt wird, der Singangsachse am anderen Ifede des Differential Bahnrades 26 zugeführt wird, so dafl die Summe der beiden obigen Ergebnisse auf der Scheibe 15 durch den Zeiger 14 angezeigt werden kann.

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Wenn das Gewicht 3 aus seiner Gleichgewichtsstellung stark im umgekehrten Sinn abwicht, arbeiten der Servoverstäfker 19 und das restliche vorangehende beschriebene Gerät umgekehrt, so daß der Hebel 22 nach links gedreht wird und der Mikroschalter 27 auf der linken Seite gedruckt wird, was zur Folge hat, daß der Servomotor 24 sich entgegengesetzt zum vorangehend beschriebenen Fall dreht, so daß das Gewicht 3 nach rechts bewegt wird·. Alle Vorrichtungen werden daher so betrieben, daß der Wert W der Last 2 entgegengesetzt zur Sichtung des vorangehend beschriebenen Falls gezeigt wird, bei welchem das Gewicht 3 nach links bewegt wird. Alle Proportionen zwischen den verschiedenen Zahnrädern und der Drehungsrichtung der Achse können in geeigneter Weise je nach den gegebenen Umständen vorgesehen werden.

Die erforderliche Präzision des Lastausschlagdetektors 18 kann 1/100 bis 1/200 betragen, da wenn die Präzision der gesamten Wiegemaschine 1/500 festgelegt wird, fünftausend Teilstriche erforderlich sind, während etwa fünfzig Teilstriche für das Ausschlagen des Gewichtes 3 ausreichen. Bei der Präzision der erwähnten Einteilung kann zweckmäßig ein Ausschlagdetektor in Form eines unbegr nzten Maßes (unbounded gauge) und dgl. für die Zwecke der Erfindung verwendert werden.

Im Gegensatz zu der herkömmlichen Wiegemaschine besteht keine Notwendigkeit, das Gewicht 3 in der Gleichgewichtsste"llung

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anzuhalten. Die Anordnung ist derart getroffen, daß es in der Nähe seiner Gleichgewichtsstellung angehalten wird, wobei gleichzeitig seine Anhalijestellung und der Ausschlag dieser Stellung von der Gleichgewichtsstellung des Gewichtes durch den Lastausschlagdetektor festgestellt werden, so daß das Gewicht einer Last durch die Stellung des Gewichtes und den festgestellten Wert des Detektors ermittelt werden kann. Hierdurch wird die zum Wiegen der Last erforderliche Zeit "beträchtlich verringert und gleichzeitig die Notwendigkeit der Verwendung einer komplizierten Steuerschaltung zur Veränderung der Bewegungsgeschwindigkeit des Gewichtes vermieden. Bei der erfindungsgemäßen Wiegemaschine kann daher eine weit einfachere elektrische Schaltung, als die herkömmlichen vorgesehen werden, die allen Anforderungen an hohe Geschwindigkeit und hohe Präzision der industriellen Wiegemaschinen gerecht wird.

Bei dem vorangehend "beschriebenen Beispiel der Erfindung wird die selbsttätige Wiegemaschine durch den Motor angetrieben, um das Gewicht selbsttätig in die Nahe seiner Gleichgewientsstellung zu bringen. Die Erfindung ist jedoch auch auf solche motorgetriebene Wiegemaschinen anwendbar, die von Hand in Gang gesetzt und abgestellt werden können oder auf Wiegemaschinen, die von Hand bedient werden, u.dgl.} In gleicher Weise ist die Erfindung auf andere Wiegemaschinen für eine Vielfalt verschiedener Erfordernisse anwendbar.

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Die Erfindung ist ferner nicht auf die beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann innerhalb ihres Rahmens verschiedene Abänderungen erfahren.

Patentanwalt

.-Ing. E. Eder

München 13, Elisabethsrr. 34

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Claims

- 11 -Patentanwalt

Dipl.-Ing. E. Eder

München 13, Elisabethsrr. 34

Patentansprüche

11.] Wiegemaschine, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Hebel das Gewicht angeordnet ist, das selbsttätig zu einer Stellung am Hebel bewegt wird, in welcher es sich im Gleichgewicht befindet, sobald dieses verlorengeht, und ferner eine Vorrichtung vorgesehen ist, die dazu dient, den Ausschlag des Gewichtes aus seiner Gleichgewichtsstellung die es einnimmt, wenn das Gewicht an dieser Stellung zum Stillstand kommt, wenn der Hebel nahezu ausgeglichen ist, feststellt, so daß das Gewicht einer Last durch den festgestellten Wert des Ausschlages und die Stellung des Gewichts ermittelt werden kann.
2. Wiegemaschine, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Hebel das Gewicht angeordnet ist, das durch eine selbsttätige Antriebseinrichtung, beispielsweise durch einen Motor bewegt wird, der von Hand zum freien Ein- und Ausschalten bedient wird, und ferner eine Vorrichtung vorgesehen ist, die dazu dient, den Ausschlag des Gewichtes aus seiner Gleichgewichtsstellung festzustellen, der stattfindet, wenn das Gewicht auf dem Hebel zu der Stellung bewegt wird, in der es den Hebel fast ausgleicht, und dann angehalten wird, so daß das Gewicht einer Last aus dem festgestellten Wert und der erwähnten Stellung des Gewichtes ermittelt werden kann.

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3· Wiegemaschine, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Hebel das Gewicht angeordnet ist, das von Hand zur freien Bewegung auf dem Hebel betätigt werden kann, und ferner eine Vorrichtung vorgesehen ist, die dazu dient, das Ausschlagen des Gewichtes aus seiner Gleichgewichtsstellung festzustellen, das stattfindet, wenn das Gewicht zu " der Stellung bewegt wird, in welcher es den Hebel fast ausgleicht, und dann angehalten wird, so daß das Gewicht einer Last durch den festgestellten Wert des Ausschlages und durch die erwähnte Stellung des Gewichtes ermittelt werden kann.
4. Wiegemaschine, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Eingangsachse auf der einen Seite des Differentialzahnrades die Achse verbunden wird, die mit dem Gewicht gekuppelt ist und gedreht wird, um in den Drehungswinkel die Stellung des Gewichtes umzuwandeln, das auf dem Hebel zur freien Bewegung auf diesem angeordnet ist und ferner mit der Eingangsachse auf der anderen Seite des Differentialzahnrades die Achse verbunden wird, die entsprechend dem festgestellten wert des Ausschlages gedreht wird, um den erwähnten Wert des Detektors für den Ausschlag des Gewichtes aus seiner Gleichgewichtsstellung in einen Drehungswinkel umzuwandeln, so daß durch die Ausgangsachse des Differentialzahnrades die Summe oder die Differenz der beiden Eingangsachsen angezeigt werden kann.

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5. Wiegemaschine, gekennzeichnet durch einen Hebel, auf dem ein Gewicht angeordnet ist, welches durch einen Motor zur freien Bewegung angetrieben werden kann, einen Lastausschlag-Detektor, der den Ausschlag des Gewichtes aus seiner Gleichgewichtsstellung feststellt, der stattfindet, wenn es nahezu in die erwähnte Stellung bewegt wird, ein Potentiometer, das durch die Ausgangsspannung des Detektors betätigt wird", und einen Schalter, der durch den mit der Achse des Potentiometers verbundenen Hebel betätigt wird, wenn die erwähnte Achse herum voll nach rechts oder links gedreht wird, wobei der erwähnte Schalter mit dem Antriebsmotor des Gewichtes verbunden ist und, wenn das Gewicht weit von seiner Gleichgewichtsstellung nach rechts oder links abweicht, der Hebel so angeordnet wird, daß er einen rechten oder linken Mikroschalter betätigt, um den Antriebsmotor des Gewichtes in Gang zu setzen, so daß dieses nahezu in seine Gleichgewichtsstellung gebrachte wird, wobei, wenn sich das Gewicht seiner Gleichgewichtsstellung annähert, der erwähnte Hebel sich von dem Mikroschalter trennt, um den Antriebsmotor sowie das Gewicht abzuschalten, so daß das Gewicht einer Last durch die Anhaltestellung des Gewichtes und den Drehungswinkel des Potentiometers gewogen werden kann.
6. Wiegemaschine, gekennzeichnet durch ein Gewicht, das selbsttätig oder von Hand af einem Hebel bewegt werden kann, einen Lastausschlagdetektor, der den Ausschlag des Gewichts

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aus seiner Gleichgewichtsstellung feststellt, der besteht wenn das Gewicht in der Nähe seiherGleichgewichtsstellung angehalten wird, und Anschläge, welche die Auf- und Abbewegung des Hebels begrenzen, so daß der Lastausschlag-Detektor nicht stärker als mit einem bestimmten Gewicht belastet werden kann.

. E. Eder

15, Elisabatbsfr. 34

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