DE1803372B2 - Verfahren und vorrichtung zum messen der masse einer reihe von gegenstaenden - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum messen der masse einer reihe von gegenstaendenInfo
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Description
60
Die Erfindung betrifft zum einen ein Verfahren zum Messen der Masse einer Reihe von Gegenständen der
im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung und zum anderen eine entsprechende Vorrichtung der
im Oberbegriff des Anspruchs 3 angegebenen Gattung.
Im Rahmen des Dosierens und/oder Verpackens von Gütern besteht das Bedürfnis zur Feststellung der
Masse oder des Gewichts, und insbesondere der Gewichtskontrolle, Gewichtsaufzeichnung, Gewichtsüberwachung und/oder Steuerung der Gewichtsentwicklung
aufeinanderfolgend gefüllter oder geformter Gegenstände, wie z. B. mit Pulver gefüllter Kartons,
Margarinewürfel, Behälter mit flüssigen oder teilchenförmigen! Material oder irgendwelchen anderen verpackten
oder in Einheiten hergestellten Waren, welche auf einem Fließband als eine Reihe von Abstände
voneinander aufweisenden Einheiten verpackt werden.
Es ist zwar bekannt, daß eine mit Strahlenabsorption arbeitende Meßeinrichtung für verschiedene Aufgaben
der Dichtemessung bei Industriewaagen angewendet werden kann; es ist jedoch eine solche Einrichtung zur
Durchführung genauer Gewichtsmessungen nicht benutzt worden, weil im allgemeinen angenommen wird,
daß die der Einrichtung anhaftenden Mängel, beispielsweise hinsichtlich des Zerfalls der Strahlungsquelle und
der Temperaturabhängigkeit des Anzeigegerätes, die Vorteile wieder aufgehoben werden, die möglicherweise
durch die Einrichtung erzielt werden können.
Bekannt sind Verfahren, die im Wege einer Strahlungsabsorption arbeiten, und zwar im Hinblick
auf industrielle Gewichtsfeststellungen, im Rahmen der Zigarettenindustrie bzw. der zugehörigen Anlagen.
Dabei gibt üblicherweise eine Strahlungsquelle eine Strahlung ab, die durch den Gegenstand hindurchgeführt
wird; dabei ist die Messung der empfangenen Strahlung proportional zu der Dichte des von der
Strahlung durchdrungenen Gegenstandes und damit proportional zu dem Gewicht dieses Gegenstandes. Die
Praxis zeigt jedoch, daß die Strahlungsquelle fortschreitend verschmutzt und damit die Leistung des Absorptionsdetektors
in zunehmender Weise abfällt. Diese Schwierigkeit wird deshalb durch die Verwendung einer
zweiten Strahlungsquelle zu Vergleichszwecken oder durch eine vergleichende Messung im Hinblick auf einen
separaten Strahl, der auf einen »Standardgegenstand« gerichtet ist, überwunden. Diese zusätzliche Ausbildung
macht jedoch einen erheblich vergrößerten Konstruktionsaufwand erforderlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine zugehörige Vorrichtung zur
Durchführung der Messung der Masse einer Reihe von Gegenständen der eingangs hinsichtlich ihrer Gattungen
näher bezeichneten Art anzugeben, mit deren Hilfe die vorstehend angegebene Problematik gelöst werden
kann. In verfahrenstechnischer Hinsicht wird diese Aufgabenstellung durch die im Kennzeichenteil des
Anspruchs 1 angegebenen Merkmale und in vorrichtungstechnischer Hinsicht durch die im Kennzeichenteil
des Anspruchs 3 angegebenen Merkmale gelöst.
Es wird somit im Rahmen der Erfindung ein fortlaufender Vergleich der Messung unter Berücksichtigung
der zwischen den einzelnen Gegenständen vorgesehenen Abstandsmoduln vorgesehen. Somit
besteht also keine Notwendigkeit zur Vorsehung irgendeiner besonderen Einrichtung, wie beispielsweise
einer zweiten Strahlungsquelle oder eines »Standardgegenstandes«. Beachtenswert ist, daß das angestrebte
Ziel deshalb erreicht werden kann, weil trotz des Umstandes, daß die Abstandsmoduln, die normalerweise
in der Fülleinrichtung vor der Einführung in die Wiegeeinrichtung vorhanden sind, keine exakte Dichte
besitzen, infolge der fortlaufenden Durchschnittswertbildung über der Reihe der Abstandsmoduln ein
Standardvergleichssignal erreicht wird. Somit wird also
immer dann, wenn eine Reihe von Gegenständen durch den Strahl hindurchtritt, ein Standardsignal erreicht,
wobei mit demselben Strahlungsstrahl gearbeitet wird. Dies geschieht dabei nicht nur unter Verwendung von
weniger besonderen Einrichtungen als bis.ier, sondern darüber hinaus ist das Ergebnis aidi genauer, da
Vergleiche unter Verwendung desselben Strahlungsstrahls durchgeführt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die zugehörige Vorrichtung können so betrieben werden, daß der
genannte Durchschnittswert dadurch erhalten wird, daß die Signale wenigstens der letzten drei unmittelbar vor
dem zu messenden Gegenstand abgetasteten Abstandsmoduln auf einen Miüelwert gebracht werden. In der
Praxis wird in der Regel wohl die Ermittlung des Durchschnittswertes am besten über etwa zehn oder
mehr Abstandsmoduln erstreckt werden. Es besteht somit die Möglichkeit, die Vorrichtung in einfacher und
wiiksamer Weise kontinuierlich einzuregulieren, um so
der Auswirkung des Zerfalls der Strahlungsquelle und den Veränderungen der Ansprechfähigkeit des Anzeigegerätes
entgegenzuwirken.
Die Abstandsmoduln können Blöcke aus festem Material, wie z. B. Metall, wie beispielsweise Aluminium,
und zwischen den Gegenständen angeordnet sein, und sollten vorzugsweise eine Absorptionscharakteristik in
ähnlicher Größenordnung wie die zu messenden Gegenstände aufweisen. Dieses letzte Merkmal zielt
darauf ab, eine größere Genauigkeit der Messung zu liefern und ermöglicht eine einfachere Ermittlung von
grobfehlerhaft gemessenen Gegenständen und macht es dadurch leichter, solche Gegenstände abzuweisen, falls
das erwünscht ist. Es ist jedoch nicht immer erforderlich, Blöcke aus festem Material als Abstandsmoduln zu
benutzen; in einigen Fällen ist es auch möglich, unter Benutzung von Abstandsmoduln zu arbeiten, die
hauptsächlich oder vollständig durch Luftspalte zwischen den Gegenständen gebildet sind. Es sollte hier
beachtet werden, daß in der Praxis viele volumetrisch arbeitende Füllmaschinen zwischen den zu füllenden 4u
Gegenständen Zwischenräume aufweisen, beispielsweise die vorstehend bereits erwähnten Aluminiumzwischenstücke,
und daß diese Zwischenräume die Abstandsmoduln bilden können, die bei der vorliegenden
Erfindung Verwendung finden. Es besteht somit also auch die Möglichkeit, solche volumetrisch arbeitende
Füllmaschinen leicht auf Gewichtssteuerung umzuändern.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sind aus den Ansprüchen 2 bzw. 4 und 5 zu ersehen.
Durch die zur Weiterbildung vorsehbare vorher eingestellte Spannungsquelle und deren besondere
Anordnung können Veränderungen der Abmessungen oder der Absorptionscharakteristiken der Abstandsmoduln
oder der Gegenstände berücksichtigt werden und kann jeder gewünschte Wert einer Nullabweichung im
Ausgangssignal erhalten werden.
Generell ist zu beachten, daß in den meisten Fällen die Relativbewegung zwischen den Gegenständen und
der Strahlungsquelle sowie dem Anzeigegerät zwar durch Bewegung der Gegenstände erzeugt wird, daß
dies jedoch nicht wesentlich ist und es in einigen Fällen vorzuziehen ist, eine Reihe von stationären Gegenständen
durch eine sich bewegende Strahlungsquelle und tn ebensolches Anzeigegerät abzutasten.
An Hand der nun folgenden Beschreibung des in der schematischen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung wird diese naher erläutert.
Wie in der Zeichnung dargestellt ist, wird eine Keine
von offenen Paketen 1 mit konstanter Geschwindigkeit an einer volumetrisch arbeitenden Füllvorrichtung 2
vorbeibewegt, durch welche sie mit einem Pulver bis zu einem konstanten Nennvolumen gefüllt werden. Die
Pakete I werden durch Zwischenstücke 3 in Form von Aluminiumblöcken getrennt, welche außerdem dazu
dienen, fehlerhaft geleitetes Pulver aus dem Raum zwischen den Paketen abzulenken. In dieser Weise
entspricht die Vorrichtung der üblichen Bauart.
Um das Gewicht der Pakete zu prüfen, die Füllgeschwindigkeit der Abfüllvorrichtung 2 in Abhängigkeit
vom Gewicht zu steuern und Pakete mit Untergewicht auszuscheiden, ist ein mit Strahlung
arbeitendes Gewichtsmeü- und -steuersystem vorgesehen.
Das System umfaßt eine Gammastrahlenquelle g, welche so angeordnet ist, daß sie einen gerichteten
Strahl der Gammastrahlung auf ein Anzeigegerät in Form eines synthetischen Kristalls und eines zugeordneten
Sekundärelektronenvervielfachers ρ wirft. Das Ausgangssignal des Sekundärelektronenvervielfachers,
welches von der Absorptionscharakteristik der Gegenstände abhängig ist, welche sich durch den Strahl
bewegen und diesen schwächen, wird dann mit der erforderlichen Behandlung des Signals, welche später
näher erläutert wird, längs der durch Pfeilspitzen angezeigten Bahn geleitet. Es gibt im wesentlichen zwei
Bahnen, deren erste durch einfache und dann doppelte Pfeilspitzen angedeutet wird und welche eine Rückführschleife
zur Steuerung der Füllvorrichtung 2 über ein Steuergerät b bildet und deren zweite im gemeinsamen
Bereich mit der ersten Bahn durch einfache und dann durch dreifache Pfeilspitzen gekennzeichnet ist und eine
Rückführschleife zum Ausstoßen von Untergewicht aufweisenden Packungen durch einen Auswerfmechanismus
/-bildet.
Wenn nun das besondere hier angewandte Verfahren zur Verarbeitung des Signals erläutert wird, ist zu
berücksichtigen, daß entsprechend der vorliegenden Erfindung die Vorrichtung dazu dienen soll, das einem
jeden Paket zugeordnete Signal mit einem Durchschnittswert zu vergleichen, welcher aus den Signalen
erhalten wird, welche den Abstandsblöcken, d. h. den Abstandsmoduln, zugeordnet sind.
Das durch den Sekundärelektronenvervielfacher erzeugte Signal wird einem Strom /von Ioe-t"» gleich
sein, wobei Io die Anzahl der Zählungen pro Sekunde ist, welche von der Strahlungsquelle bei Abwesenheit
eines Strahlungsabsorbers geliefert werden, μ der Absorptionskoeffizient des Materials, durch welches der
Strahl hindurchtritt und m die Masse dieses Materials. Zu gewissen Zeiten wird das Signal / durch die Masse
und die Absorptionscharakteristik der Blöcke und zu anderen Zeiten durch die Masse und Absorptionscharakteristik
des zu messenden Materials bestimmt. Dies ergibt zwei getrennte Ausdrücke:
Ib — foe-*», wobei £>die den blöcken zugeordneten
Werte kennzeichnet und
Ip — Io e-piwb, wobei pdie.den Paketen zugeordneten
Ip — Io e-piwb, wobei pdie.den Paketen zugeordneten
Werte bezeichnet.
Aus diesen beiden Ausdrücken kann der Betrag Io
eliminiert werden und man erhält so einen Wert für /Ji,
welcher unabhängig von Veränderungen der Intensität der Strahlungsquelle und der Ansprechfähigkeit des
Anzeigegerätes ist. Dieser Wert kann dargestellt
werden durch
m = (log Ib-log Ip+ Ki)K7,
wobei K\ und K2 zwei Konstanten sind, welche von den
bekannten Werten der Ausgangsglcichungen abhängen, d. h. der Masse und Absorptionscharakteristik eines
durchschnittlichen Abstandsblocks und der Absorptionscharakteristik des zu wiegenden Materials.
Wie wiederum aus der Zeichnung ersichtlich ist, wird
das Signal aus dem Sekundärelektronenvervielfacher p, welches eine negative Wellenform aufweisen wird, die
abwechselnd der der Masse der Abstandsblöcke bzw. Pakete entsprechenden Absorption entsprechen wird,
einem Glättungsfilter f zugeführt. In diesem Filter werden auf Lärm zurückzuführende Hochfrequenzveränderungen
geglättet und das Signal wird dann an den Verstärker a weitergeleitet, wo das Signal verstärkt und
dann in eine positive Wellenform umgewandelt wird.
Das Signal wird dann an einen logarithmierenden Verstärker 1 weitergeleitet, welcher einfach ein
Arbeitsverstärker mit festem Zustand sein kann, der eine eine logarithmische Funktion erzeugende Rückkopplung
aufweist, wobei der Logarithmus der den Paketen bzw. Abstandsblöcken entsprechenden Signale
erzeugt wird.
Die logarithmierten Signale werden dann in einen Kreis eingespeist, welcher die Durchschnittswerte der
Abstandsblock-Signale enthält und sie von dem einem jedem Paket entsprechenden Signal subtrahiert.
Dieser Kreis umfaßt einen Speicherkondensator C mit geringem Verlust, einen Ladewiderstand R, einen
Quecksilberschalter Q und eine voreingestellte Spannungsquelle K Der Schalter Q wird über eine
Synchronisationseinheit 5 in Abhängigkeit von einem rotierenden Nocken gesteuert, welcher direkt mit der
Fördervorrichtung für die Pakete gekuppelt ist, wobei die Steuerung das Schließen des Schalters jeweils dann
bewirkt, wenn ein Abstandsblock durch den Meßstrahl wandert.
Der Wert der voreingestellten Spannungsquelle V
und die Zeitkonstante des Ä-C-Gliedes sind so gewählt,
daß während der geschlossenen Perioden des Schalters (?der Durchschnittswert des logarithmischen Abstandsblock-Signals
als Spannung am Kondensator C auftritt. Während des Auftretens eines jeden Paket-Signals wird
dann von diesem logarithmischen Paket-Signal jeweils das durchschnittliche Abstandsblock-Signal abgezogen,
wenn das Paket-Signal durch den Kreis zur nächsten Stufe läuft, d. h. bis zu dem Punkt, welcher in der
Zeichnung mit -^gekennzeichnet.
Am Punkt X wird das Signal nun repräsentativ für das Paketgewicht pro Längeneinheit zu den entsprechenden
Zeiten sein und wird längs zweier Bahnen geleitet, deren eine (doppelte Pfeilspitze) zur Steuerung der
Abfüllvorrichtung 2 und deren andere (dreifache Pfeilspitze) zur Gewichtsprüfung und zur Betätigung
der Auswerfvorrichtung rführt.
Längs der ersten dieser Bahnen, wie durch doppelt« Pfeilspitze angedeutet ist, wird das Signal zu einei
Einheit t zur Ermittlung der Gewichtsentwicklunj geführt, wo ein der Gewichtsentwicklung der Paket!
entsprechendes Signal erhalten wird und wird dann übei das Steuergerät b, in welchem die Gewichtsentwicklunf
mit einem vorgegebenen Wert verglichen wird, an da:
Abfüllgerät 2 geleitet, um das Füllgerät in Abhängigkei von der Gewichtsentwicklung zu steuern. In der Einhei
zur Ermittlung der Gewichtsentwicklung wird dei Durchschnitt des Gewichtssignals vom Punkt Xerzeugt
während ein Signal von der Synchronisationseinheit :
sicherstellt, daß die Einheit während der Intervalle während welcher die Abstandsblöcke vorbeilaufen
unwirksam ist. Zusätzlich wird ein Gerät u zui Ermittlung leerer Pakete zwischen den Ausgang de!
Verstärkers a und die Einheit t zur Ermittlung dei Gewichtsentwicklung eingeschaltet, um sicherzustellen
daß Pakete mit grobem Untergewicht oder leere Pakete nicht die Ermittlung des Durchschnittswertes dei
Paketgewichte beeinflussen und damit die Steuerung der Maschine.
Das Signal für Pakete mit richtigem Gewicht anPunkt A" wird außerdem in eine Gewichtskontrolleinhei
w eingespeist. Diese Einheit w verarbeitet das Signal füi
das Paketgewicht während der Durchlaufzeit de; Paketes durch den Gammastrahl, um einen Wert für da;
Gesamtgewicht eines jeden Pakets zu erhalten, unc vergleicht das Gesamtgewicht mit einem vorgegebener
Wert, um ein positives oder negatives Signal ir Abhängigkeit davon zu erhalten, ob das Paket Über
oder Untergewicht aufweist. Diese Funktion wird durch ein Signal aus der Synchronisiereinheit s in Abhängig
keil von den Zeitverhältnissen beim Durchlauf dei Abstandsblöcke bzw. der Pakete gesteuert, so daß di(
Gewichtsermittlungseinheit ^veranlaßt wird
1. das Signal von X während der Intervalle dei
Abstandsblock-Durchlaufs unbeachtet zu lassen,
2. das Gewicht während der Paketdurchlaufintervallt
zu summieren,
3. während einer Anfangsperiode des Abstandsblock Durchlaufs den Gesamtgewichtswert an die nach
ste Stufe weiterzuleiten und
4. während des letzten Teils eines jeden Blockdurch laufs die Einheit zur Ermittlung des Gesamtgewich
tes auf Null zurückzustellen.
Das Signal von der Gewichtskontrolleinheit w kam dann, falls gewünscht, an eine mit Registrierstreifer
arbeitende Aufzeichnungseinheit weitergeleitet werden sowie an eine Einheit d, welche die Pakete mi
Untergewicht in Abhängigkeit von der Polarität des aui der Einheit w erhaltenen Signals ermittelt und dadurcr
den Auswerfmechanismus /"betätigt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Verfahren zum Messen einer Reihe von Gegenständen, bei welchem die Gegenstände,
während sie durch Abstandsmoduln mit konstanter Strahlungsabsorptionscharakteristik in einem Abstand
gehalten werden, dadurch abgetastet werden, daß sie relativ durch einen Strahl zwischen einer
Strahlungsquelle und einem Anzeigegerät bewegt werden, so daß dieses Anzeigegerät den aufeinanderfolgenden
Gegenständen und den Abstandsmoduln entsprechende Signale erzeugt, dadurch
gekennzeichnet, daß das einem jeden Gegenstand entsprechende Signal mit dem Durchschnittswert
einer Mehrzahl von Signalen verglichen wird, welche den vorher durch den Strahl abgetasteten
Abstandsmoduln entsprechen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal des Gegenstandes mit dem
Durchschnittswert dadurch verglichen wird, daß man den Logarithmus des einen von dem des
anderen als Ausgangssignal abzieht, welches der Masse des Gegenstandes direkt proportional ist.
3. Vorrichtung zum Messen der Massen einer Reihe von Gegenständen, bei welchem die zu
messenden Gegenstände durch Abstandsmoduln von im wesentlichen konstanter Strahlungsabsorptionscharakteristik
getrennt sind, wobei die Vorrichtung eine Strahlungsquelle und ein Anzeigegerät zur
Erzeugung von Signalen umfaßt, welche von der Strahlungsabsorption der Gegenstände und der
Abstandsmoduln abhängig sind, wenn diese durch aufeinanderfolgendes Hindurchwaridern durch den
zwischen der Strahlungsquelle und dem Anzeigegerät verlaufenden Strahl abgetastet werden, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Signalverarbeitungseinrichtung mit einem /?-C-GIied vorgesehen ist, in
welchem die den Abstandsmoduln (3) zugeordneten Signale so verarbeitet werden, daß sie über einen
Ladewiderstand (R) auf einen Speicherkondensator (C) geleitet werden, um den Durchschnittswert als
Spannung am Kondensator zu erhalten.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Schalteinrichtung (Q), um den Ladewiderstand
(R) des /?-C-Gliedes während des Abtastens eines Gegenstandes abzuschalten, um als Spannung
am Speicherkondensator (C) die Differenz zwischen den Logarithmen des Gegenstandssignals und des
Speicherwerts zu erhalten.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine vorher eingestellte Spannungsquelle
(V) vorgesehen ist, welche so angeordnet ist, daß ihre Spannung der Spannung am
Speicherkondensator (C) über den Ladewiderstand (R) hinzugefügt wird, während man diese Durchschnittsspannung
erhält, um eine Eichung des Ausgangssignals zu ermöglichen.
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ID=5710651
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