DE2806012C2 - Meßkopf für programmgesteuerte, selbständig arbeitende Waagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Meßkopf gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.

ι Bekanntlich wird bei selbsttätigen Waagen zum kontinuierlichen Wägen von Massengütern die Differenz der Meßwerte bei leerem Lastgefäß, das entspricht der Null-Einspiellage, und bei vollem Lastgefäß, das entspricht der Vollast-Einspiellage, bei jeder Wägung erfaßt Die festgestellten Werte werden fortlaufend addiert.

In der Praxis kann dies auf verschiedene Weise erfolgen. So können die Zeigerköpfe mit elektrischen Meßwertgebern ausgerüstet sein, die mit der Welle der Anzeigevorrichtung der Waage gekuppelt sind. Dabei handelt es sich vorzugsweise um Neigungspendel-Waagen mit Kreiszeigerköpfen. Die an den Meßwertgebern ermittelten Meßwerte werden elektrisch verstärkt und auf entsprechende elektrische Auswertesysteme übertragen. Ein Nachteil dieser bekannten Anordnungen liegt darin, daß die Genauigkeit der Anzeige durch die mechanische Rückwirkung der elektrischen Meßwertgeber verringert wird. Außerdem entstehen in der Praxis Fehler sowohl bei der Übertragung als auch bei der Addition der einzelnen Meßwerte.

Es sind andere Waagen bekannt, bei denen mechanische Abtastgetriebe beim Feststellen der Meßwerte wirksam werden, um das Neigungspendel der Waage mechanisch zu blockieren oder festzustellen. Zur Übernahme des Meßwertes wird ein Taststift bis an das Neigungspendel oder an den mit dem Neigungspendel mechanisch gekuppelten Zeiger herangeführt. Anschließend wird ein mechanischer Zähler über eine elektromagnetische Kupplung mit dem den Taststift bewegenden Getriebe gekuppelt. Wenn nun der Taststift in seine Ausgangsstellung zurückgeführt wird, wird diese Rücklaufbewegung als Meßwert auf den Zähler übertragen.

Ein Nachteil dieser bekannten Ausführung besteht in der sehr aufwendigen Mechanik und der Beeinträchtigung der Wägefrequenz.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Meßkopf gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 zu entwickeln, bei dem die aufgezeigten Nachteile vermieden sind, bei hoher Wägefrequenz eine hohe Meßgenauigkeit sichergestellt wird und die Übernahme und Festhaltung der Meßwerte mit geringem mechanischen Aufwand erreicht werden. Diese Aufgabe wird durch die Maßnahmen des Kennzeichens des Anspruches 1 gelöst.

Die Meßwerte werden bei dem neuen Meßkopf direkt von einem üblichen addierenden Zählwerk aufgenommen. Die Übernahme und Übertragung der Meßwerte in das Zählwerk geschieht ohne jegliche Beeinträchtigung des Arbeitsspiels und der Genauigkeit

ier Anzeige der Waage Das Zählwerk wird direkt durch das Motorgetriebe, also nicht über die Waage angetrieben. Die Motor-Getriebeeinrichturjg arbeitet als Folgeantrieb, der nicht nur den mechanischen Zähler sondern auch ein dem Zeiger in seine nullstellung und von dort m die Füllstellung nachfolgenden Folgeglied antreibt Diese Nachfolgeschaltung wird in Verbindung mit einem üblichen Programmsteuerkreis durch die Stellung des Waagezeigers, vorzugsweise berührungslos, gesteuert. Dabei kann diese Nachfolgeeinrichtung zwei zusätzliche Aufgaben übernehmen: Sie kann einmal nach Beendigung eines Wägezyklus feststellen, wann die Waage für einen neuen Wägezyklus bereit ist, und sie kann zum anderen gewährleisten, daß die Abnahme der für die zu messende Differenz maßgeblichen Stellungsmeßwerte in der Nullstellung und in der Füllstandsstellung stets erst nach einer vorbestimmten Beruhigungszeit für den Waagezeiger erfolgt

Die Nachfolgeschaitung führt bei jedem Wägevorgang einen vollen Umlauf aus. Auf einem Teil dieses Umlaufes folgt die Nachlaufeinrichtung dem Waagezeiger. Der Rest des Umlaufes erfolgt während der Entleerungsphase des Lastgefäßes. Somit wird durch die Meßvorgänge die Wägefrequenz der Waage nur in dem unbedingt notwendigen Maße beeinträchtigt.

Über die Nachlaufeinrichtung und die schaltbare Kupplungs- und Bremseinrichtung wird gewährleistet, daß die Kupplung zwischen der Motor-Getriebeeinrichtung und dem Zählwerk nur in dem für die Meßwertdifferenz maßgeblichen Umdrehungsbereich antriebsmäßig verbunden ist. Dabei erfolgt die Schaltung der Kupplung sowohl in der Null-Einspiellage als auch in der Vollast-Einspiellage stets unter gleichen Bedingungen, da das Schalten der Kupplung durch ein und denselben Nachlaufkontakt und bei gleicher Geschwindigkeit und in gleicher Bewegungsrichtung erfolgt. Dies führt in der Praxis zu erheblich genaueren Meßwerten, als dies bei den bekannten Vorrichtungen möglich ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 in schematischer Darstellung die wesentlichen Teile des Meßkopfes mit Blickrichtung senkrecht zur Zeigerdrehachse,

Fig.2 bis 5 eine Ansicht des Zeigerkopfes mit Blickrichtung entlang der Drehachse, wobei die wesentlichen Teile des Meßkopfes in verschiedenen Phasen eines Meßvorganges entsprechenden Stellungen wiedergegeben sind.

Der Meßkopf gemäß F i g. 1 umfaßt im wesentlichen die Zeigerwelle 2, die bei 3 gelagert ist und die in nicht dargestellter üblicher Weise mit den anderen Teiien der Waage verbunden ist Die Zeigerwelle 2 trägt an einem Ende den Zeiger 1, der vor einer Meßskala 4 spielt. Entlang der Meßskab* in Umfangsrichtung verstellbar ist feststellbar ein den¹ gewünschten vollen Zustand des Lastgefäßes entsprechender Füllstandsschalter 5 angeordnet. Der Schaler 5 arbeitet mit dem Zeiger 1 berührungsfrei zusarri'nen. Zu diesem Zweck weist der Zeiger 1 eine Scha'tfahne 6 auf, die durch einen Arbeitsspalt des Schalters 5 läuft, wenn der Zeiger die Füllstandslage erreicht h$K

In F i g. 2 ist der Z<;ig(7>" 1 in seiner Null-Einspiellage 30a wiedergegeben, irt de* das Lastgefäß geleert ist.

Im dargestellten Beispiel weist die Zeigerwelle 2 an ihrem anderen Ende Fest verbunden einen zweiten Arm 7 auf, der eine Schaltfahne 8 trägt. In F i g. 1 erscheinen der Zeiger 1 und der Arm 7 in der gleichen Stellung in bezug auf die Zeigerwelle Z In den Ausführungsbeispielen nach F i g. 2 bis 5 ist angenommen, daß der Arm 7 sich in die entgegengesetzte oder diametrale Richtung ■ zum Zeiger 1 erstreckt

In der Fluchtung mit der Achse 9 der ZeigerweJIe 2 ist in dem Meßkopf eine weitere Welle 10 drehbar gelagert Die Welle 10 weist an einem Ende ein Zahnrad 12 auf, das in ständigem Eingriff mit dem Ritzel 13 der

"' Antriebswelle eines Elektromotors 14 steht Am anderen Ende der Welle 10 trägt diese wenigstens einen Arm 25, der an seinem äußeren Ende eine Schalteinrichtung 11 trägt die mit der Schaltfahne 8 des Armes 7 der Zeigerwelle 2 berührungslos zusammenwirkt

' "■ Wie aus F i g. 2 ersichtlich ist weist die Schalteinrichtung 11 zwei in Umfangsrichtung in einem vorbestimmten Abstand 28 angeordnete, voneinander unabhängige Schalter 26 und 27 auf, die beide von der Schaltfahne 8 des Armes 7 der Zeigerwelie 2 betätigt werden können.

Der Skala ist einstellbar ein Nullsteliungskontakt 29 zugeordnet der sicherstellt, daß der Arm 25 nach Ausführung einer vollen Umdrehung in der mit 306 bezeichneten Ruhe- oder Nullstellung nach jedem Wägezyklus angehalten wird. Die Nullstellung des

2"> Armes 25 befindet sich gegenüber der aus F i g. 2 ersichtlichen Nullstellung der Arme 1 und 7 der Zeigerwelle 2 in einem vorbestimmten Winkelabstand. Dieser Winkelabstand ist so gewählt daß in den beiden Nullstellungen der Zeigerwelle und der Welle 10 die

3c Fahne 8 nur mit dem in Antriebsrichtung vorderen Schalter 26 der Schalteinrichtung 11 zusammenwirkt Die Fahne 8 und die Stellungen sind dabei so gewählt daß diese Zusammenwirkung auch noch zustande kommt, wenn die Nullstellung der Zeigerwelle 2 innerhalb eines vorbestimmten Bereiches variiert.

Das Zahnrad 12 steht zusätzlich in ständigem Eingriff mit einem Antriebsritzel 15 einer schaltbaren Kupplungs- und Bremseinrichtung 16. Auf der Antriebswelle dieser Einrichtung 16 ist ein Zahnrad 17 angeordnet das

•»ο mit dem Ritzel 18 der Antriebswelle 19 eines mechanischen Zählwerkes 20 in Eingriff steht. Das Zahnrad 17 wird durch die Bremse der Kupplungs-Bremseinrichtung 16 automatisch in jeder Stellung festgehalten, wenn die Kupplung der Kupplungs-Brems-

!'· einrichtung 16 ausgerückt wird. Wenn die Kupplung eingerückt wird, wird gleichzeitig die Bremse gelöst

Der Motor 14 und die Kupplungs-Bremseinrichtung 16 werden von einem üblichen nicht dargestellten Programmsteuerkreis und den der Skala 4 zugeordne-

¹JO ten Stellungsschaltern 5 und 29 sowie von der Schalteinrichtung 11 gesteuert. Dabei spielt sich bei einem Wägezyklus folgender Vorgang ab:

Es wird davon ausgegangen, daß ein erster Wägevorgang beendet ist Durch den Motor 14 ist der Arm 25 bis

¥> zum Erreichen der Stellung 30£> in Fig.2 im Uhrzeigersinne um die Achse 9 rotiert woiden. Bei Erreichen der Stellung 306 wird durch den Stellungsschalter 29 und die Programmsteuereinrichtung der Motor 14 ausgeschaltet. Inzwischen ist das gefüllte

ω! Lastgefäß entleert worden, so daß die Zeigerwelle 2 mit dem Zeiger 1 in die bei 30a angedeutete Null-Stellung zurückkehren kann. Bei Errpichen der Null-Stellung 30a oder einer innerhalb des \ oleranzbereiches liegenden, davon abweichenden Stellung tritt die Schaltfahne 8 des

b5 Armes 7 in den Schalter 26 der Schalteinrichtung. 11. Damit wird angezeigt, daß der Meßkopf für einen neuen Wägevorgang bereit ist. Über den Schalter 26 wird über die Programmsteuereinrichtung der Motor 14 einge-

schaltet, der den Arm 25 aus der in Fig.2 gezeigten Ruhestellung in Richtung des Pfeiles 35 in Fig.3 in Bewegung setzt. Diese Drehbewegung setzt sich fort, bis die Schaltfahne 8 mit dem nachlaufenden Schalter 27 zusammenwirkt, wie dies in Fig.3 gezeigt ist. Bei diesem Vorgang hat sich die Lage des Zeigers 1 nicht geändert. Bei Betätigen des Schalters 27 durch die Schaltfahne 8 wird über die Programmsteuereinrichtung die Kupplungs-Bremseinrichtung 16 so betätigt, daß nunmehr der Zähler 20 über das Getriebe mit dem Antriebsmotor 14 verbunden und die zugehörige Bremse gelöst ist. Gleichzeitig wird damit über die F'rogrammsteuereinrichtung der Füllvorgang für das Lastgefäß ausgelöst. Mit Beginn der Füllung dreht sich die Zeigerwelle 2 in Richtung des Pfeiles 34 in Fig. 3, v/obei die Fahne 8 die Schalteinrichtung 11 verläßt. Sobald die Fahne 8 den in Antriebsrichtung 34 vorderen Sichalter 26 verläßt, wird über die Programmsteuereinrichtung der Motor 14 eingeschaltet, welcher bei eingerückter Kupplung 16 den Zähler 20 antreibt und gleichzeitig den Arm 25 hinter dem Zeiger 1 her im Uhrzeigersinne um die Achse 9 dreht. Der Füllvorgang setzt sich fort, bis der vorgesehene Füllstand des Lastgefäßes erreicht wird.

Sollte vor Erreichen des geforderten Füllstandes der Füllvorgang verlangsamt werden oder zum Stillstand kommen, so daß der Arm 25 droht, den Arm 7 der 2'.eigerwelle 2 einzuholen, sorgt das Zusammenwirken der Schaltfahne 8 mit dem voranlaufenden Schalter 26 über den Programmsteuerkreis für eine sofortige Llnterbrechung der Stromzufuhr für den Motor 14. V/enn der Motor 14 und der Arm 25 stehenbleiben, bleibt auch das Zählwerk 20 stehen, wobei die Kupplung der kupplungs-Bremseinrichtung 16 eingerückt bleibt. Sobald die Zeigerwelle 2 weiterdreht und die Schaltfahne 8 den Schalter 26 freigibt, wird der Motor 14 wieder in Gang gesetzt, so daß der Arm 25 weiterhin dem Arm 7 nachlaufen kann. Dieses Spiel setzt sich fort, bis die Füllstandsstellung 31 erreicht ist, die durch den in Umfangsrichtung entsprechend dem Doppelpfeil 5a verstellbaren Füllstandsschalter 5 bestimmt ist. Beim Erreichen dieser Stellung läuft die Fahne 6 des Zeigers 1 in den Füllstandsschalter 5. wodurch über die Programmsteuereinrichtung der Füllvorgang abgebrochen wird. Wenn der voranlaufende Schalter 26 in dieser Stellung die Schaltfahne 8 erreicht und die Programmsteuereinrichtung gleichzeitig feststellt, daß der Füllvorgang beendet ist, erfoJgt kein Abschalten des Motors 14. Dieser treibt vielmehr den Arm 25 im Uhrzeigersinne weiter. Bei der weiteren Drehung des Armes 25 gelangt die Schaltfahne 8 schließlich auch mit dem nachlaufenden Schalter 27 in Kontakt Der Abstand 28 zwischen den beiden Schaltern 26 und 27 ist im Zusammenwirken mit der Antriebsgeschwindigkeit des Armes 25 so gewählt, daß der Schalter 27 die Schaltfahne 8 in der Füllstandsstellung des Zeigers 1 erst nach einer ausreichenden Beruhigungszeit für den Zeiger 1 erreicht. Wenn der Schalter 27 die Schaltfahne 8 erreicht, wird die Kupplung der Kupplungs-Bremseinrichtung 16 gelöst und die Bremse betätigt, so daß der Zähler automatisch an- und festgehalten wird. Auf diese Weise ist automatisch und berührungsfrei und ohne Verzögerung und ohne Fehlerquelle die Differenz zwischen dem Meßwert in der Nullage und dem Meßwert in der Füllstandslage auf den Zähler übertragen.

Der Arm 25 wird unverändert durch den Motor 14 im Uhrzeigersinne weiter angetrieben, bis der Arm 25 wieder die Stellung 30b gemäß F i g. 2 erreicht, die durch den Stellungsschalter 29 bestimmt ist. Wenn die Schalteinrichtung 11 im Laufe der beschriebenen Bewegung die Schaltfahne 8 freigibt, was bedeutet, daß die Übernahme der Meßwerte erfolgt ist, wird über die Programmsteuerschaltung der Befehl zum Entleeren des Lastgefäßes ausgelöst. Während des Entleerungsvorganges wandert der Arm 25 in die Null-Stellung nach F i g. 2. Sobald das Lastgefäß entleert ist, kehrt der Zeiger 1 in seine Null-Stellung zurück, was schließlich durch Eintreten der Schaltfahne 8 in den vorderen Schalter 26 gemeldet wird.

In der Null-Stellung nach Fig.2 ebenso wie in der Füllstandsstellung vor Erreichen der Position nach F i g. 5 wirkt der sich einpendelnde Zeiger bzw. die zugehörige Fahne 8 nur mit dem vorderen Schalter 26 der Schalteinrichtung 11 zusammen. Dieses Zusammenwirken hat mit der Meßwertübertragung nichts zu tun. Der für die Meßwertübertragung maßgebliche Schalter 27 wirkt dagegen mit der Schaltfahne 8 nur zusammen, wenn während des natürlichen Spiels des Wägevorganges die Zeigerwelle 2 absolut zur Ruhe gekommen ist, wobei die Einlaufgeschwindigkeit zwischen Schaltfahne 8 und nachlaufendem Schaller 27 stets die gleiche ist, nämlich stets bestimmt wird durch die Antriebsgeschwindigkeit des Motors 14. Die Meßwertübernahme erfolgt also stets unter absolut gleichen Bedingungen, was die Genauigkeit der Meßwertübernahme und der Übertragung der Meßwerte auf die Zähleinrichtung 20 wesentlich verbessert. Das Ganze erfolgt berührungsfrei, so daß das Zeigerspiel nicht beeinträchtigt wird. Da der Abstand 28 an die notwendige Dämpfungszeit des Zeigers oder der Zeigerwelle 2 angepaßt werden kann, erfolgt durch den Meßvorgang auch keinerlei Verzögerung des Arbeitsspiels der Waage. Es kann vielmehr mit hoher Wägefrequenz gearbeitet werden, ohne daß die Genauigkeit beeinträchtigt wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Meßkopf für programmgesteuerte, selbständig arbeitende Waagen zum kontinuierlichen Wägen von Massengütern mit einem über eine Welle entlang einer Skala drehbaren Lastanzeiger, einem mit dem Zeiger zusammenwirkenden, entlang der Skala einstellbaren Füllgewicht-Schalter des Programmsteuerkreises und einer Einrichtung zum Feststellen der Differenz der Meßwerte bei leerem und bei gefülltem Meßgefäß in Verbindung mit einem mechanischen Zählwerk zum Addieren der Meßwertdiiferenz, welches von einer Motorgetriebeeinrichtung über eine schaltbare Kupplungs-Bremseinrichtung antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorgetriebeeinrichtung ,(12—15) für den Antrieb des mechanischen Zählwerkes (20) mit einer um die Achse (9) der Zeigerwelle (2) drehbaren Schalteinrichtung (11, 25) in ständiger Antriebsverbindung steht, welche über den Programmsteuerkreis die Motorgetriebeeinrichtung und die Kupplungs-Bremseinrichtung steuert, und daß die Schalteinrichtung (11) über einen der Skala (4) zugeordneten Stellungskontakt und einen mit dem Zeiger (1) umlaufenden Kontakt (8) betätigbar ist.

2. Meßkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (11, 25) zwei voneinander unabhängige und jeweils durch den mit dem Zeiger (1) umlaufenden Kontakt (8) betätigbare Schalter (26, 27) aufweist, die in einem vorbestimmten gegenseitigen Umfangsabstand (28) angeordnet und zu einer Umlaufeinheit zusammengefaßt sind.

3. Meßkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllgewichtskontakt und die Schalteinrichtung als berührungslos arbeitende Schalter ausgebildet sind, wobei der Zeiger (1) eine Fahne (6) zur Betätigung des Füllgewichtsschalters (5) und eine weitere Fahne (8) zur Betätigung der Schalteinrichtung aufweist.

4. Meßkopf nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (11) bei jeder Wägung über eine volle Umdrehung durch die Motor-Getriebeeinrichtung (12 bis 15) antreibbar ist.

5. Meßkopf nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß allein der in Antriebsrichtung nachlaufende Schalter (27) die Feststellung der Meßwerte in der Leer- und der Füllstellung des Zeigers (1) auslöst.

6. Meßkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der in Antriebsrichtung nachlaufende Schalter (27) der Schalteinrichtung (11) bei Erreichen der in Leerstellung befindlichen Zeigerfahne (8) die Kupplungs-Bremseinrichtung (16) ein- und bei Erreichen der in Füllstellung befindlichen Zeigerfahne (8) die Kupplungs-Bremseinrichtung (16) ausschaltet.

7. Meßkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, welche im Bereich zwischen der Leer- und der Füllstellung des Zeigers (1) einen vorbestimmten Mindestumfangsabstand (28) zwischen dem in Antriebsrichtung nacheilenden Schalter (27) und der zugehörigen Zeigerfahne (8) aufrechterhält.

8. Meßkopf nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Skalenbereich zwischen der Leer- und der Füllstellung der Zeigerfahne (8) der in Antriebsrichtung vordere Schalter (26) der Schalteinrichtung (ti) jeweils bei Erreichen der Zeigerfahne (8) die Motor-Getriebeeinrichiung (12 bis 15) ausschaltet, bei Freiwerden von der Zeigerfab^e diese Einrichtung wieder einschaltet

9. Meßkopf nach Anspruch 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsstellung (30iy der Schalteinrichtung (11) in bezug auf die Stellung der zugehörigen Betätigungsfahne (8) in der Leerstellung des Zeigers (1) so gewählt ist, daß nur der in Antriebsrichtung vordere Schalter (26) der Schalteinrichtung auf das Erreichen der Leerstellung durch die Zeigerfahne anspricht und über den Programmsteuerkreis einen neuen Wägezyklus auslöst