DE3021535C2 - Wiegeeinrichtung - Google Patents

Description

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durch die Lastträger mit Gegenständen beschickt wer- Anspruch 4 angegeben. Nach dieser Lehre wird durch

den können. Die Wiegegeschwindigkeit ist gering und die beiden Lichtkanten aufgrund von Beugung an ihnen

die Wiegeungenauigkeit sehr groß. ein Interferenzmuster erzeugt, das bei Abtastung durch

Durch die DE-OS 27 03 899 ist eine Blattfederwaage eine entsprechende Auswerteeinheit zu einer besonders

bekannt, die einen optischen Detektor mit Lichtkanten s hohen Genauigkeit führt

aufweist, die mit einem Lichtstrahl beaufschlagt sind. Nachfolgend soll die Erfindung anhand von in den

Die Lichtkanten werden in Abhängigkeit von der Größe Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen nä-

des auf dem Lastträger befindlichen Gewichts ausge- her erläutert werden.

lenkt Dss entstehende Lichtmuster wird mit einer Aus- F i g. 1 ist eine schematische Draufsicht auf eine Wie-

werteeinheit analysiert Durch Feststellen der Auslen- io geeinrichtung gemäß der Erfindung und verdeutlicht ih-

kung der Lichtkante wird das Gewicht bestimmt Samt- re wesentlichen Teile,

liehe Teile der Blattfederwaage sind stationär. Die zu Fig.2 ist eine schematische Seitenansicht H-H eines

wiegenden Teile müssen daher in der Wiegevorrichtung Wiegegüedes der Einrichtung gemäß F i g. 1 in vergrö-

plaziert und auch aus ihr wieder entfernt werden, so daß ßerter und genauerer Form,

die sich daraus ergebenden mechanischen Bewegungen 15 Fig. 3 ist eine schematische Ansicht eines Wiege-

die Geschwindigkeit oder die Genauigkeit begrenzen. systems und zeigt eine seitüche Schnittansicht IV-IV des

Der Erfindung üegt die Aufgabe zugrunde, eine Ein- Wiegegüedes in F i g. 2,

richtung zum sehr schnellen und genauen Wiegen anzu- Fi g. 4 ist eine schematische Seitenansicht einer wei-

geben, die preiswert, zuverlässig und dauerhaft ist teren Ausführungsform der Erfindung,

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des 20 F i g. 5 ist eine schematische Seiten?.!- rieht einer Wie-

Anspruchs 1 angegebene Lehre gelöst geeinrichtung gemäß der Erfindung,

Der Grundgedanke der Erfindung besteht dinin, eine Fig. 6 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht größere Zahl von kleinen Waagen vorzusehen, die kon- des Wiegegüedes der Einrichtung gemäß F i g. 5,
tinuierlich entlang einem Pfad, zweckmäßigerweise ei- F i g. 7 ist eine schematische und teilweise geschnittenem in sich geschlossenen Pfad, bewegt werden. An 25 ne Vorderansicht des Wiegegliedes gemäß F i g. 6,
einer Stelle werden die zu wiegenden Gegenstände auf F i g. 8 ist eine schematische Ansicht von vorn eines diese kleinen Waagen aufgegeben. Durch die Gegen- Wiegeortes in der Einrichtung gemäß F i g. 5.
stände wird die Waage mechanisch ausgelenkt, und die- In Fi g. 1 werden mehrere Wiegeglieder, von denen se Auslenkung wird an einem nachfolgenden Wiegeort nur zwei 10,11 gezeigt sind, in Richtung des Pfeiles in optisch abgetastet Die einzelnen Waagen können sich 30 einem kontinuierlichen Pfad 12 bewegt der durch eine somit von dem Aufgabeort bis zum Wiegeort beruhigen. Linie angedeutet ist Der kontinuierliche Pfad weist eiso daß nur noch die in Ruhe befindlichen Waagen am nen Ladeort L zur Aufgabe eines zu wiegenden Gegen-Wiegeort abgetastet zu werden brauchen, was dann mit Standes in das Wiegeglied (in diesem Falle Wiegeglied hoher Genauigkeit möglich ist Die Waagen werden 10) und einen Wiegeort W zur Bestimmung des Gedann vom Wiegeort weiterbewegt und anschließend ist 35 wichts eines Gegenstandes auf, der von jedem Wiegegenügend Zeii zur Entfernung der zu wiegenden Ge- glied 11 getragen ist Die Wiegegüeder werden vorzugsgenstände von den Waagen, die dann wieder zur Aufga- weise kontinuierlich in dem Pfad 12 bewegt um eine be neuer Gegenstände dienen und zum Wiegeort zu- hohe Arbeitsgeschwindigkeit zu ermöglichen. Jedes rückgeführt werden können. Wiegeglied (F i g. 2) weist ein elastisch deformierbares Wegen der Möglichkeit der sehr exakten Abtastung 40 Teil 13 auf, das in Abhängigkeit von dem Gewicht eines der kleinen, eingeschwungenen Waagen am Wiegeort Gegenstandes 14 auf dem Wiegeglied, in diesem Falle ist die Messung äußerst genau. Aus diesen· Grunde vertikal, deformierbar ist Das elastisch deformierbare braucht die Auslenkung auch nur gering zu sein. Dies Teil 13 weist wenigstens eine Lichtkante 15 auf. die sich hat wiederum zur Folge, daß die Waage nach dem Auf- in einem Maß proportional zu dem Gewicht eines Ge-K geben des zu wiegenden Gegenstandes wegen der ge- 45 genstandes 14 auf dem Wiegeglied bewegt Jedes Wie-Il ringen Einschwingzeit sehr schnell zur Ruhe kommt, so geglied ist entlang dem horizontalen Pfad 12 bewegbar if daß die Abtastung der Auslenkung und damit des Ge- gehalten und somit in vertikaler Richtung fest Die P wichis schon sehr schnell nach der Aufgabe des Gegen- Schwerkraft wirkt vertikal nach unten auf das defor-K Standes erfolgen kann. Das bedeutet, daß sich die einzel- mierbare Glied 13 und bewirkt so seine elastische Dell ncn Waagen bei einem vorgegebenen Abstand zwi- 50 formation in einem Maß proportional zu dem Gewicht j< sehen Aufgabeort und Meßort sehr schnell bewegen des Gegenstandes 14, und die Lichtkante 15 bev/egt sich '(-■. können, die Zahl der gewogenen Gegenstände in der natürlich in gleicher Weise. Das Gewicht eines Gegen-■' Zeiteinheit also außerordentlich hoch sein kann. Stande; wird an einem Ort Wmittels Licht bestimmt, das w Da bei einer derartigen Grundanordnung die absolu- vorzugsweise in dem sichtbaren oder nahezu sichtbaren f te Lage der Lichtkante abgetastet und als Bezugswert 55 Spektrum liegt Diec wird dadurch bewirkt, daß Licht f: für die Auslenkung und damit das Gewicht herangezo- von einer Quelle 16 auf die Lichtkante 15 des Wiegeglie-I; gen wird, hängt natürlich der abgelesene Wert von der des gerichtet wird Dies erzeugt ein Muster 16a, das i; Lage der Mittel ab, die die Wiegeglieder tragen. Aus charakteristisch für die Position der Lichtkante 15 in ?ί diesem Grunde ist es zweckmäßig, gemäß der Lehre des dem einfallenden Licht ist Das Muster wird durch eine U Anspruchs 3 eine zweite Lichtkante an jeder Waage 60 passende Auswerteeinheit mit einem Detektor 17 analyvorzusehen, die nicht an dem ausgelenkten Glied, son- siert, um das Gewicht eines von dem Wiegeglied getra- W. dem an dem nicht ausgelenkten Teil der Waage ange- genen Gegenstandes zu bestimmen. Da die Gewichtsbe-E' ordnet ist. Somit wird im Ergebnis nur noch die Lage der Stimmung an einem einzelnen Ort Wodurch ein einzelnes ! ersten Lichtkante zur zweiten Lichtkante und damit Ie- stationäres System bewirkt wird, das eine einfach ver-H diglich der Abstand zwischen den Lichtkanten bzw. die ü5 fügbare Strahlungsquelle 16 und einen Detektor 17 auf- k Breite des zwischen ihnen gebildeten Spaltes bestimmt weist und da die Bestimmung ohne physischen Kontakt und daraus das Gewicht abgeleitet. Eine andere, beson- zwischen den Wiegegliedern und dem Gewichtsbestim- ^ ders zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung ist im mungssystem erfolgt, ist die Gewichtsbestimmung von

Natur aus zuverlässig und billig. Die Wiegeglieder selbst sind ebenfalls einfach im Aufbau, stabil und billig. Selbst wenn die Einrichtung mehrere Hundert von Wiegenliedern aufweisen kann, so ist die Einrichtung doch immer einfach, dauerhaft und zuverlässig. Die konstruktive Anordnung zur Halterung der Wiegeglieder zur Bewegung in einem kontinuierlichen Pfad ist natürlich von herkömmlicher Art und wohl entwickelt wie auch die Einrichtungen zur Bewegung der Wiegeglieder entlang dem Pfad, die Abgabeeinrichtungen zur Aufgabe der Gegenstände in die Wiegeglieder, und die Einrichtungen zur Entfernung der Gegenstände von den Wiegegliedern einschließlich Trennung von Zurückweisungen. Die gesamte Einrichtung ist somit von Natur ius billig und dauerhaft.

Es sei bemerkt, daß die Analyse des Muster:; 16a, das nach Deformation des Gliedes 13 in eine deformierte Stellung erzeugt ist, mit einer bekannten Position des Gliedes verglichen wird, urn das Gewicht eine: Gegenstandes zu bestimmen, das diese Deformation verursacht. Grundsätzlich können zwei grundlegende Techniken angewendet werden. Gemäß der ersten wird ein charakteristisches »Rest«-Strahlungsmuster 'für jedes Wiegeglied bestimmt, wenn sich kein Gegenstand darauf befindet. Ein darauffolgend erzeugtes Strahlungsmuster, wenn sich ein zu wiegender Gegenstand auf einem Wiegeglied befindet, wird mit dem »Rest«-Muster für das Wiegeglied verglichen. Gemäß der zweiten Technik wird ein charakteristisches »gewünschtes« Strahlungsmuster für jedes Wiegeglied bestimmt, wenn sich ein Gegenstand mit einem richtigen Gewicht darauf befindet Eine Strahlung, die nachfolgend erzeugt wird, wenn sich ein zu wiegender Gegenstand darauf befindet, wird mit dem »gewünschten« Muster für das Wiegeglied verglichen. In jedem Falle wird die grundlegende Vergleichsinformation ganz einfach in einem herkömmlichen Mikrocomputer gespeichert, der auch die Analyse der Strahlungsmuster sowie Vergleiche durchführen und Ergebnisse unmittelbar in Gewicht geben kann, wenn das erwünscht ist

Es ist zweckmäßig, daß jedes Wiegeglied eine zweite oder »Bezugs«-Lichtkante 18 aufweist, die fest in bezug zu dem Wiegeglied ist Die Lichtkante, die sich in Abhängigkeit von der elastischen Deformation des elastisch deformierbaren Gliedes bewegt (und die in einfacher Weise eine tatsächliche Kante des Gliedes oder eines fest damit verbundenen Gliedes sein kann), bewegt sich somit relativ zu der Bezugslichtkante, und das zur Bestimmung des Gewichts verwendete Licht wird auf beide diese Kanten gerichtet Das so erzeugte Lichtmuster ist somit charakteristisch für beide diese Lichtkanten. Es ist nicht erforderlich, daß die zweite Lichtkante einen Teil eines Wiegegiiedes bildet Es kann auch ein einziges Lichtkantenglied an dem Wiegeort in solcher Lage angeordnet sein, daß die erste Lichtkante jedes Wiegegliedes, wenn es sich am Wiegeort befindet, in einer Arbeitslage relativ zu der zweiten oder Bezugslichtkante befindet, derart, daß das Licht auf beide diese Lichtkanten auftrifft In jedem Fall ist es zweckmäßig, daß beide Lichtkanten gehalten werden von und sich bewegen mit jedem jeweiligen Wiegeglied bei seiner kontinuierlichen Bewegung.

Eines der wichtigen Merkmale der Erfindung besteht darin, ein System zu schaffen, in dem das elastisch deformierbare Teil 13 zur Ruhe kommt oder wenigstens im wesentlichen zur Ruhe kommt innerhalb einer ausreichend kurzen Zeit nachdem ein zu wiegender Gegenstand auf das Wiegeglied gebracht worden ist Dies er möglicht eine maximale Genauigkeit und Geschwindigkeit bei geringsten Kosten. Wird eine lange Zeit für diesen Zweck gebraucht, so wird die Größe des Systems für eine gegebene Produktionsgeschwindigkeit unhand-

lieh und die Einrichtungskosten schnellen nach oben. Bei einem dynamischen System dieser Art ist die Genauigkeit eine Funktion der Leichtigkeit der Deformation des elastisch deformierbaren Teiles: Je empfindlicher das Teil, um so genauer ist die Gewichtsbestimmung, je

ίο empfindlicher jedoch das deformierbare Glied ist, um so länger ist die Zeit, die für dieses Teil erforderlich ist um nach einer anfänglichen Deformation nach Aufnahme eines zu wiegenden Gegenstandes zur Ruhe zu kommen. Aus diesem Grunde ist es zweckmäßig, die ersten und zweiten Lichtkanten dazu zu verwenden, ein Interferenzmuster zu erzeugen. Es wurde gefunden, daß diese Interferenzmuster sich dramatisch mit sehr kleinen Änderungen der Lage der ersten Lichtkante in dem auftrsffep.den LJchtrnus'c ändern. Infolgedessen wurde gefunden, daß man bei Beuge- oder Brechungsmustersystemen ein relativ »steifes«, elastisch deformierbares Teil verwenden kann, bei dem die Deformationsbewegung sehr schnell zur Ruhe kommt und somit ein sehr schnelles Wiegen mit hoher Genauigkeit möglich ist, wie das bei bisher bekannten Wiegesystemen nicht möglich war. Somit kann man mit einem Laser als Lichtquelle 16 und bei Verwendung erster und zweiter Lichtkanten ',wie beispielsweise 15,18 in Fig.2), die jeweils Brechungs- oder Beugewellen erzeugen, die zusammen wirken und ein Interferenzmuster bilden, eine Verbesse rung gegenüber bisher bekannten Systemen in einer Größenordnung erzielen, d. h. man kann die gleiche Genauigkeit mit der zehnfachen Geschwindigkeit erreichen, man kann die zehnfache Genauigkeit bei unverän- derter Geschwindigkeit erreichen oder man kann eine Kombination zwischen diesen erreichen.

Die Arbeitsweise eines Systems, das ein Beugungsmuster verwendet, soll nachfolgend anhand der F i g. 3 erläutert werden, die ein System zeigt, das Wiegeglieder der in Fig.2 gezeigten Art verwendet Ein Laser 26 beleuchtet den Spalt oder Schlitz zwischen einer beweglichen Lichtkante IS und einer festen oder Bezugslichtkante 18. Ein Abtastdetektor 27 dient zur Abtastung des sich ergebenden Lichtmusters 28. Die Lage der Lichtkante 15 ist in verschiedener Weise bestimmbar, beispielsweise durch Bestimmung der Breite des Spaltes zwischen den Lichtkanten 15 und IS, und ein Gewicht kann nach einer oder mehreren Formeln bestimmt werden, beispielsweise:

GeWiChI = K(W₀-W) (1)

darin ist K IV₀

die Elastizitätskonstante für das bestimmte Wiegeglied (z. B. 4 g/cm) die Breite zwischen den Lichtkanten 15 und 18 bei fehlendem Gewicht und die Breite zwischen den Lichtkanten 15 und 18 mit Beaufschlagung durch ein Gewicht oder

Gewicht = K RA(US₀-VSt) darin ist

(2)

die Elastizitätskonstante für das bestimmte Wiegeglied

R = die Entfernung von dem Spalt zwischen den Lichtkanten zu der Ableseebene

λ = Wellenlänge der einfallenden Strahlung

So = Entfernung zwischen zwei Bezugspunkten (beispielsweise Streifenmaxima oder -minima) in dem Interferenzmuster bei fehlendem Gewicht, und

5. = Entfernung zwischen den beiden Bezugspunkten in dem Interferenzmuster bei Beaufschlagung mit einem Gewicht

Wie in den obengenannten Patentschriften beschrieben, läßt sich mit einem System dieser Art eine extrem hohe Auflösung der Lage der Lichtkanten, der Schlitzbreite und dergleichen erzielen. Es lassen sich Genauigkeiten bis unter 25 μ erzielen, wodurch es möglich ist, hochgenaue Gewichtsbestimmungen zu erreichen. Beispielsweise läßt sich im Extremfall bei einer Auflösung von 25 μ und einer Änderung der Schlitzbreite von 0,25 mm eine Gewichtsauflösung von 1 Teil zu 100 000 erzielen. Bei einer derartigen erreichbaren Genauigkeit des Systems ist es möglich, ein relativ steifes elastisch verformbares Teil zu verwenden, das die schnelle Beendigung der Deformationsbewegung gestattet, was wiederum ein sehr schnelles Wiegen ermöglicht. Die sich ergebende Genauigkeit ist weiterhin hoch, so daß es möglich ist, die zuvor erwähnte Verbesserung hinsichtlich Geschwindigkeit und Genauigkeit zu erzielen.

Darüber hinaus hat das auf Beugung basierende System hinsichtlich des sehr genauen Weges zur Bestimmung des Gewichtes einen weiteren herausragenden Vorteil, der darin besteht, daß es bei einem System verwendet werden kann, bei dem sich die Wiegeglieder kontinuierlich bewegen. Dies ermöglicht maximale Arbeitsgeschwindigkeiten, da es nicht erforderlich ist, die Bewegung des Wiegegliedes während einer Gewichtsbestimmung zu unterbrechen.

Bei den in den F i g. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsformen ist das bewegliche Glied in Abhängigkeit von dem Gewicht eines Gegenstandes elastisch verformbar. Wenn auch dies aus Gründen der Einfachheit, niedrigen Kosten, Dauerhaftigkeit und dergleichen besonders /weckmäßig ist, so ist es doch natürlich auch möglich, andere Einrichtungen zu verwenden, bei denen eine Rückstellkraft durch andere Mittel erzeugt wird, beispielsweise magnetische, elektrische, elektromagnetische oder Waagebalken-Einrichtungen. Es kann auch eine Dämpfung des beweglichen Gliedes, beispielsweise eine magnetische oder mit Stoßdämpfer arbeitende oder dergleichen, angewendet werden. Solche Dinge erhöhen jedoch die Kos ic η und die Kompliziertheit, und die Dämpfung, die bei Verwendung eines steifen elastisch verformbaren Gegenstandes erzielt wird, ist zu bevorzugen.

Die Natur der elektromagnetischen Strahlung in Form von Licht kann sehr verschieden sein. Sichtbares oder nahezu sichtbares Licht ist aus praktischen Gründen wegen der einfachen Verfügbarkeit billiger und zuverlässiger Strahlungsquellen und Detektoren zweckmäßig. Aus vielen Gründen ist ein Laser die bevorzugte Strahlungsquelle, und die bevorzugte Wellenlänge der Strahlung ist die der üblicherweise erhältlichen Laser.

Das charakteristische Muster des Lichtes, das durch Auftreffen von Licht während der Gewichtsbestimmung erzeugt wird, ist vorzugsweise ein Interferenzmuster, das durch gebeugte Wellen erzeugt wird, die von ersten und zweiten Lichtkanten ausgehen. Dieses System ist wegen der hohen, bei einer bestimmten Wiegegeschwindigkeit erzielbaren Genauigkeit zweckmäßig. Ist jedoch eine geringere Genauigkeit zulässig, so können andere Systeme verwendet werden, eines davon ist in Verbindung mit dem Wiegeglied 19 in F i g. 4 gezeigt. Die allgemeine Konstruktion des Wiegegliedes 19 ist die gleiche wie die der Wiegeglieder 10 und 11, und gleiche Teile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. Wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen ist der Abstand W zwischen den Lichtkanten 15 und 18 eine Funktion der Deformation des Gliedes 13 aufgrund des Gewichts eines Gegenstandes.

Der wesentliche Unterschied liegt bei dieser Ausführungsform in der Art der Bestimmung der Änderung des Abstandes aufgrund des Gewichts. In diesem Falle wird eine Linse 30 verwendet, um ein Bild der Lichtkanten 15 und 18 auf einem Abtastdetektor 27 zu erzeugen, der typischerweise eine Halbleiterdiodenanordnung ist. Der Abstand zwischen Bildpunkten 15' — 18' wird bestimmt und, gegebenenfalls unter Berücksichtigung der Vergrößerung durch die Linse, die Breite W ermittelt, aus der durch Gleichung (1) das Gewicht bestimmt werden kann. Bei einem typischen System dieser Art, das eine gepulste Laserquelle verwendet, kann Wbis zu 0,2 Mikron (μ) bestimmt werden, wobei eine optische Vergrößerung von 25 χ gekoppelt mit Abtastauflösungen von 5 Mikron (μ) verwendet wird. Wenn dies auch gut ist, so kann doch mit dem oben angegebenen Beugungsprinzip das Zehnfache dieser Auflösung mit einer besseren Zuverlässigkeit erzielt werden, was zu bevorzugen ist.

Es sei darauf hingewiesen, daß eine Beuge- »Bild«-Version dieser Ausführungsform auch etwas bessere Ergebnisse erzielen kann. In diesem Falle werden die Bildpunkte 15' und 18' nur unter Verwendung von Beugewellen erzeugt. Dies geschieht unter Verwendung einer Gleichstromfalle 35 am Brennpunkt der Linse 30 zum Abblocken ungebeugter Strahlen. Diese Technik ermöglicht die Bestimmung der Punkte 15' und ίδ*' ais Strahiungszeninim oder Punkte minimaler Strahlung.

In F i g. 5 ist eine Wiegeeinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt, die mehrere Wiegeglieder aufweist, von denen nur die Wiegeglieder HA. 11 B, HC UD und 11 N gezeigt sind Jedes Wiegegiied ist identisch, und Wiegeglied IM ist zum Zwecke der Illustration mehr im einzelnen in den F i g. 6 und 7 gezeigt. Die Wiegeglieder weisen jeweils ein relativ massives, kastenförmiges Teil 111 auf, in dem sich ein zentraler blinder Hohlraum 112 befindet, der sich zur Oberfläche 113 des Teiles 111 hin öffnet Wie das nachfolgend noc'.i näher erläutert

so werden wird, bewegen sich die Wiegeglieder bai Betrieb in einem Pfad in Richtung eines Pfeiles A in Fig.5. Enuprechend werden Richtungsangaben wie vorn, hinten, Seite usw. in bezug zu diesem Bewegungssinne angegeben. Zum Beispiel ist eine Vorderwandung 114 des Teiles 111 die Wandung, die in Bewegungsrichtung des Teiles UM bei Betrieb der Einrichtung vorn liegt Eine Querbohrung 115 erstreckt sich durch Seitenwandungen 116, !17 des Wiegegliedes 11. Eine Lippe oder ein Flansch 118 erstreckt sich von jedem Wiegeglied nach unten.

jedes Wiegeglied ist außerdem mit einem Behälter 120 zur Aufnahme eines zu wiegenden Gegenstandes versehen. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die zu wiegenden Gegenstände diskrete pharmazeutisehe Kapseln 121. Jedes Wiegeglied weist außerdem ein elastisch verformbares Teil auf, das bei der dargestellten Ausführungsform die Form eines Ringgliedes 122 hat Der unterste Teil des Ringgüedes 122 ist in irgendeiner

bekannten Weise wie beispielsweise Löten, Schweißen oder mechanische Verbinder fest an dem kastenförmigen Teil 111 angebracht Ein erstes Lichtkantenteil 123 ist an dem oberen Teil des Ringgliedes 122 befestigt, erstreckt sich von dort nach unten und weist eine erste Lichtkante 124 an seinem untersten Ende auf. Ein zweites Lichtkantenteil 125 ist an dem untersten Teil des Ringgliedes 12/ befestigt, erstreckt sich von dort nach oben und weist eine zweite Lichtkante 126 an seinem obersten Ende auf. Lichtkanten 123 und 125 sind so angeordnet, daß die Lichtkanten 124 und 126 durch einen Spalt "/getrennt sind, dessen Größe sich bei Auslenkung des elastisch deformierbaren Ringgliedes 122 ändert Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Lichtkanten 123 und 125 und der dazwischen gebildete Spalt Wvertikal ausgerichtet.

Der Behälter 120 ist an dem deformierbaren Ringglied 122 so befestigt, daß das Ringglied 122 elastisch in Abhängigkeit von dem Gewicht eines darin plazierten Gegenstandes deformierbar ist. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Behälter 120 an dem obersten Teil des Ringgliedes 122 in vertikaler Ausrichtung mit den Lichtkanten 123 und 125 und dem dazwischen gebildeten Spalt befestigt und symmetrisch zu der vertikalen Achse angeordnet, die durch das Zentrum des Ringgliedes 122 läuft. Somit bewegt sich die erste Lichtkante 124 mit dem oberen Teil des Ringgliedes 122 nach unten in einem Maße, das proportional dem Gewicht irgendeines Gegenstandes in dem Behälter 120 ist Nach Entfernen des Gegenstandes bewegt sich die Lichtkante 124 natürlich aus ihrer deformierten Lage nach oben in ihre Ruhelage.

Die Einrichtung weist außerdem eine Führungsanordnung 130 auf, um die Wiegeglieder aufeinanderfolgend entlang einem kontinuierlichen Pfad zu tragen. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Pfad ein Oval in einer vertikalen Ebene, und die Führungseinrichtung 130 weist ein Paar von parallelen Schienen 131 und 132 auf, die jeweils oval sind, wie das in F i g. 5 gezeigt ist Die Schienen 131 und 132 sind in irgendeiner passenden Weise gehalten, derart, daß ein Spalt zwischen ihnen gebildet ist, was am bes?<*n aus F i g. 7 zu ersehen ist Die Wiegeglieder sind entlang dem kontinuierlichen ovalen Schienenpfad zwischen den Schienen 131 und 132 mittels vier Paaren von Rollen gehalten, von denen in der Zeichnung nur drei, nämlich 133,134,135, gezeigt sind. Die Rollen liegen vorzugsweise eng an den Schienen 131,132 an« um so eine glatte und vibrationsfreie Bewegung der Wiegeglieder insbesondere an dem Ort des kontinuierlichen Bewegungspfades sicherzustellen, wo die noch weiter unten erläuterte Gewichtsbestimmung stattfindet Zur Erzielung einer möglichst hohen Glätte sind Luftführungen oder andere Luftlageranordnungen gegenüber Rollenanordnungen zu bevorzugen.

Zu wiegende Gegenstände, in diesem Falle pharmazeutische Kapseln 121, werden in Behälter 120 der Wiegeglieder eingegeben, wenn sich das Wiegeglied 11 aufeinanderfolgend an einer Abgabestation mit einem Dosierer 140 vorbeibewegt, der sich an irgendeiner passenden Stelle entlang dem kontinuierlichen, ovalen Pfad befindet

Die Wiegeglieder werden, vorzugsweise kontinuierlich, in Richtung eines Pfeiles A mittels eines endlosen Bandes 145 bewegt, das in Antriebsverbindung mit dem Flansch 118 steht, der sich von jedem Wiegeglisd aus nach unten erstreckt Flansch 118 ist so angeschlossen, daß er das Band 145 in irgendeiner passenden Weise antreibt Das Band 145 kann ein beliebiges Band, eine Kette oder irgendein anderes passendes Mittel sein, das von einem Moto 146 angetrieben ist, dessen Drehzahl in gewünschter Weise durch eine Geschwindigkeitscinstellung 147 einstellbar ist Wird der Motor 146 gespeist,

so bewegen sich die Wiegeglieder sequentiell in einem kontinuierlichen ovalen Pfad, und jedes bewegt sich aufeinanderfolgend an dem Dosierer 140 vorbei zu einem Wiegeort in Förderrichtung »stromabwärts« in dem Sinne einer Bewegung in dem Pfad der Dosicreinrich tung und dann zu der Dosiereinrichtung und fortwäh rend so weiter.

Das Gewicht eines von jedem Wiegeglied getragenen Gegenstandes wird dadurch bestimmt, daß Licht uuf den Spalt Wzwischen den ersten und /weiten Lichlkan ten 124,126 der Lichtkantenteile 123,125 gcrichiet und das durch eine solche Beaufschlagung erzeugte Liclsimuster analysiert wird. Da die Größe des Spaltes ein;. Funktion der Deformation des Ringgliedes 122 und die Deformation elastisch ist, folgt, daß dann, wenn ein zu wiegender Gegenstand auf den Behälter 120 plaziert wird, der Ring einer aufwärts- und abwärtsgerichteten elastischen Deformationsbewegung unterworfen wird und daß eine endliche Zeit erforderlich ist, bis die oszillierende Bewegung abklingt, wenn nicht kritische Dämpfungselemente verwendet sind. Es ist ein besonderes Merkmal der Erfindung, daß, da die sehr hohe Empfindlichkeit erzielbar ist, das elastisch deformierbare Teil des Wiegegliedes ausreichend »steif« gemacht werden kann, so daß eine elastische Deformationsbewe- gung abklingt oder im wesentlichen abklingt in einer sehr kurzen Zeit, während die Fähigkeit zur Durchführung sehr genauer Wiegungen beibehalten wird. Aus diesem Grunde kann die Wiegeeinrichtung gemäß der Erfindung eine sehr schnelle Gewichtsbestimmung durchführen, die außerdem sehr genau ist, da die elastische Deformationsbewegung im wesentlichen abgeklungen ist Durch die vorliegende Erfindung wird somit die Notwendigkeit einer Kompensation der Defonnationsbewegung vermieden, die während einer Ge- wichtsbestimmung bestehen würde, falls eine gleiche Geschwindigkeit bei einem System angestrebt würde, bei dem ein weniger steifes Glied erfordetiich war, um die gleiche Genauigkeit zu erzielen. Durch Verwendung eines drehzahlgeregelten Motors 146 kann die zwischen der Eingabe und dem Wiegen liegende Zeit in für die bestimmten Gegenstände günstiger Weise eingestellt werden, um sicherzustellen, daß die Deformationsbewegung im wesentlichen abgeklungen ist, wenn eine Gewichtsbestimmung erfolgt

so Eine Lichtquelle 150 (F i g. 8) ist in der Nähe der Führungseinrichtung am Wiegeort 151 in passender Entfernung in Förderrichtung hinter dem Dosierer 140 angeordnet, vorzugsweise in größtmöglichem Abstand. Bei der dargestellten Ausführungsform bleiben die zu wie genden Gegenstände in ihren jeweiligen Behältern 120 allein durch die Schwerkraft, so daß, wenn die Wiegeglieder in ihrem ovalen Pfad umgedreht werden. Gegenstände aufgrund der Schwerkraft aus ihren Behältern herausfallen. Der maximal zulässige Abstand ist somit etwas geringer als die Hälfte des kontinuierlichen Pfades. Wesentlich größere Abstände zwischen diesen Stationen lassen sich einfach durch andere Anordnungen erzielen, beispielsweise durch Bewegung der Wiegeglieder in einem Pfad, der kontinuierlich in einer horizontals len Ebene ist

Bei der gezeigten Ausfühnmgsform (F i g. 8) weist die Lichtquelle 150 einen gepulsten Diodenlaser auf, der einen Lichtimpuls von 200 Nanosekunden aussendet

der durch die Linse 152 läuft und auf die ersten und zweiten Lichtkanten 124, 126 eines Wiegegliedes (HD in F i g. 5) an einem Wiegeort 151 auftrifft. Der Lichtimpuls ist zeitlich mit der Ankunft jedes Wiegegiiedes (in diesem Falle U D) gegenüber der Lichtquelle 150 abgestimmt, so daß das Licht durch die Querbohrung 115 in der Seitenwandung 116 des Wiegegliedes HD läuft und auf die Lichtkanten 124 und 126 auftrifft. Die zeitliche Abstimmung läßt sich in einfacher Weise durch ein passendes System zur Abtastung der Lage des Wiegegliedes erreichen, welches System eine Licht emittierende Diode 154, einen Lichtdetektor 155 und einen Arm 156 aufweist, der an jedem Wiegeglied in passender Lage befestigt ist Gewünschtenfalls kann jeder Flansch 118 zu diesem Zwecke verwendet werden. Das System ist in passender Weise so gesteuert, daß ein Lichtimpuls von der Lichtquelle 150 auf die Lichtkanten 124, 126 unabhängig von der linearen Geschwindigkeit der Wiegegliecier auftrifft.

bs ist zweckmäßig, dab die Wiegeglieder kontinuierlich in dem ununterbrochenen Pfad bewegt werden, und es ist ein wesentlicher Vorteil der Erfindung, daß hochgenaue Gewichtsbestimmungen sehr schnell durchgeführt werden können, ohne die Bewegung der Wiegeglieder abzustoppen. Es ist jedoch möglich, die Wiegegiieder schrittweise zu bewegen. In diesem Falle sind die Wiegeglieder während des Aufgebens, Wiegens oder bei beidem stationär.

Das auf die Lichtkanten 124, 126 auftreffende Licht erzeugt ein Lichtmuster, das duieh die Lagen der Lichtk.anten in dem auftreffenden Licht gekennzeichnet ist. Bei der dargestellten Ausführungsform erzeugt das auftreffende Licht ein Interferenzmuster 157, das durch die Überlagerung der gebeugten Wellen verursacht wird, die von den Lichtkanten ausgehen, die jeweils eine Beugewelle erzeugen, wenn das Licht auftrifft. Ein Detektor

158 und ein Mikrocomputer 159 dienen zur Analysierung des Beugemusters zum Zwecke der Bestimmung des Gewichts jedes von einem Wiegeglied getragenen Gegenstandes.

Der Detektor 158 weist eine Fotodiodenänordnung 160 mit 1024 Elementen auf, die aufeinanderfolgend unter Einfluß einer passenden Steuerung abgetastet werden, nachdem der Laser der Lichtquelle 150 gepulst worden ist. Die Fotodiodenanordnung speichert die Ladung der Lichtintensität des Interferenzmusters 157 auf seiner Oberfläche, so daß dadurch eine nachfolgende Abtastung möglich ist. Aufgrund der Abtastung gewonnene elektrische Signale werden in den Mikrocomputer

159 eingespeist, wodurch eine Gewichtsbestimmung erfolgt, basierend natürlich auf dem Abstand zwischen den Lichtkanten 124 und 126. Der Mikrocomputer 159 weist zweckmäßigerweise eine Anzeigeeinrichtung 161 auf, die die Ergebnisse unmittelbar in Gewicht anzeigt.

Nach Passieren des Wiegeortes 151 wird ein Wiegeglied auf seinem ovalen Pfad umgedreht, und in diesem Falle fällt ein gewogener Gegenstand aufgrund der Schwerkraft herunter in eine Aufnahme 170. Hat der gewogene Gegenstand Untergewicht, so mag der Mikrocomputer einen passenden Schaltkreis aufweisen, der einen komprimierten Luftstrom durch eine Düse 171 so zeitlich steuert, daß er das Fallen des Gegenstandes in die Aufnahme 170 verhindert und ihn in eine gesonderte Aufnahme 172 für Gegenstände mit Untergewicht leitet.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

1 2 horizontalen Führung der Wiegeeinheiten (10; ti) Patentansprüche: wenigstens im Bereich der Wiegezone (W).

1. Wiegeeinrichtung zum schnellen, aufeinander-

folgenden Wiegen von Gegenständen, 5

mit einer Anzahl von Wiegeeinheiten, von denen jede einen Lastträger für einen zu wiegen- Die Erfindung betrifft eine Wiegevorrichtung der im den Gegenstand aufweist, . Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannter Art. mit einer Transporteinrichtung, die die Wiege- Es wurden bereits in der Vergangenheit viele Versueinheiten trägt und aufeinanderfolgend entlang io ehe unternommen, ein schnelles, aufeinanderfolgendes eines kontinuierlichen Pfades bewegt, der einen Wiegen von Gegenständen zu erreichen. Dabei handelt Ladeort zur aufeinanderfolgenden Beladung es sich insbesondere um relativ kleine Gegenstände von des Lastträgers der jeweiligen Wiegeeinheit mit 0,1 bis 10 g, beispielsweise Nuklearbrennstoff-Pellets dem zu wiegenden Gegenstand sowie eine Wie- und pharmazeutische Tabletten und Kapseln. Unter eigezone aufweist, an der das Gewicht eines von 15 tsm schnellen Wiegen werden dabei'insbesondere Geder jeweiligen Wiegeeinheit getragenen Ge- schwindigkeiten bis zu 100 Gegenständen pro Sekunde genstandes bestimmbar ist, und und mehr verstanden.

mit einer Beladeeinrichtung zur aufeinanderfol- Fast alle bekannten Systeme zum Wiegen einzelner genden Beschickung des Lastträgers der jewei- Gegenstände auf dynamische Weise erfordern das Pialigen W »geeinheit an dem Ladeort, 20 zieren des Teils auf einer Wiegeschale, eine Beobachtung der Auslenkung und eine Entfernung des Gsgen-

gekennzeichnetdurch Standes, und zwar alles in einer Station. Wegen der damit verbundenen mechanischen Bewegungen ergibt

a) eine erste Lichtkante (15) an jeder Wiegeeinheit sich eine Geschwindigkeitsgrenze, wenn die Genauig-(10; 11), die in Abhängigkeit des Gewichts des 25 keit eingehaSten werden soll. Die Aufgabe- und Entnahauf dem Lastträger befindlichen Gegenstandes mevorgänge beeinträchtigen außerdem die Genauig-

(14) auslenkt, keit Wegen dieser örenzen können auf diese Weise

b) eine feststehende Lichtquelle (16), die der Wie- arbeitende bekannte pharmazeutische Waagen nicht gezone (W) zugeordnet ist und die in Abhängig- mehr als ungefähr 30 Tabletten pro Minute wiegen, keit von der Auslenkung der ersten Lichtkante 30 wenn eine Genauigkeit von 1 Milligramm pro Gramm

(15) ein ί ichtmuster (28) erzeugt, wenn die je- (0,1 %) erreicht werden solL Aus diesem Grunde werden weilige Wiegeeinheit (10; 11) durch die Wiege- in der pharmazeutischen Industrie Tabletten und derzone(W) transportiert wird, gleichen gewöhnlich nicht hundertprozentig, sondern

c) eine feststehende, auf rias erzeugte Lichtmuster nur vereinzelt gewogen.

(28) ansprechende Auswerteeinheit (17) zur Be- 35 Wo eine geringere Genauigkeit zugelassen werden

Stimmung des Gewichts des von der jeweiligen kann, sind höhere Geschwindigkeiten erreichbar. Zum

Wiegeeinheit (10; 11) getragenen Gegenstandes Beispiel können zu wiegende Gegenstände auf ein Band

(14). aufgegeben werden, das wiederum dynamisch über eine

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch geksnn- Wiegeschale läuft Die für diese Errichtungen beanzeichnet, daß die Wiegeeinheit (10; 11) einen elasti- 40 spruchten Genauigkeiten liegen gewöhnlich bei 0,5 bis sehen Kraftaufnehmer aufweist 1%, jedoch sind die Ergebnisse sehr häufig beträchtlich

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- schlechter.

zeichnet, daß die Wiegeeinheit (10; 11) eine zweite Die sich auf das genaue Wiegen mit hoher Geschwin-

Lichtkante (18) aufweist die fest im Abstand von der digkeit beziehende, vorveröffentlichie Literatur ist na-

ersten Lichtkante (15) angeordnet ist, wobei die er- 45 türlich umfangreich. Neben den obengenannten Ein-

ste (15) und die zweite Lichtkante (18) einen Spalt richtungen sind verschiedene andere Systeme vorge-

zwischen sich bilden, und die Auswerteeinheit (17) so schlagen worden. Alle diese Systeme haben das gleiche ■

ausgebildet ist, daß die Breite des Spaltes als Maß für Ziel: Geschwindigkeit und Genauigkeit Keines der vor-

das Gewicht bestimmt wird. bekannten Systeme ist jedoch nicht einmal theoretisch

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn- 50 in der Lage, ein hohes Maß an Genauigkeit und Gezeichnet daß die erste Lichtkante (15), die zweite schwindigkeit zu erreichen, ohne gleichzeitig un'är eini-Lichtkante (18) und die Lichtquelle (16) so ausgebil- g«»n anderen wichtigen Nachteilen zu leiden, wie z. B. det und angeordnet sind, daß das erzeugte Lichtmu- Zuverlässigkeit Dauerhaftigkeit, hoher Preis oder derster ein Interferenzmuster ist gleichen.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 55 Eine Einrichtung zum schnellen Wiegen von Gegenzeichnet, daß die Lichtquelle (16) ein Laser (26) ist ständen ähnlich der zuvor genannten und insbesondere

6. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn- der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art ist zeichnet daß die Auswerteeinheit (17) ein Abtastsy- durch die DE-OS 2138 747 bekannt Sie dient zum stern (27) zur Abtastung des Lichtmusters (28) auf- schnellen Wiegen von Gegenständen und weist eine Anweist. 60 zahl von Wiegeeinheiten auf. Jede dieser Wiegeeinhei-

7. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn- ten hat einen Lastträger für einen zu wiegenden Gegenzeichnet daß das Lichtmuster (28) durch eine Linse stand und ein bewegbares Glied. Eine Transporteinrich-(30) aufgrund der Lichtkanten (15,18) erzeugt wird. tung bewegt die Wiegeeinheiten entlang eines kontinu-

8. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn- ierlichen Pfades (Kreis), der einen Ladeort zur Beladung zeichnet daß das Abtastsystem (27) eine Fotodi- 65 des Lastträgers aufweist. Entlang einer Wiegezone ist odenanordnung (160) aufweist das Gewicht des auf der jeweiligen Wiegeeinheit be-

9. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet findlichen Gegenstandes bestimmbar. Außerdem weist durch eine Führungseinrichtung (130) zur genauen die bekannte Einrichtung eine Beladeeinrichtung auf.