DE3101652C2

DE3101652C2 - Vorrichtung zum Zählen von Gegenständen

Info

Publication number: DE3101652C2
Application number: DE3101652A
Authority: DE
Inventors: Yuzuru Tokio/Tokyo Nishiguchi
Original assignee: Shinko Denshi Co Ltd
Current assignee: Shinko Denshi Co Ltd
Priority date: 1980-04-10
Filing date: 1981-01-20
Publication date: 1984-10-11
Also published as: DE3101652A1; US4368382A; FR2480465B1; JPH0128435B2; FR2480465A1; GB2074353B; GB2074353A; JPS56143918A

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Zählen der Anzahl von Gegenständen (A) der gleichen Art beschrieben, umfassend: eine Meßschurre (4), die drehbar an einer horizontalen Welle (2) gelagert und geneigt angeordnet ist, eine Zuführeinrichtung (9, 10, 5) zur Zufuhr der Gegenstände auf die Meßschurre und zwar im wesentlichen an der Stelle der horizontalen Welle (2), einen Lastdetektor (8) zur Erfassung des Drehmoments, das um die horizontale Welle (2) erzeugt wird, wenn die der Meßschurre (4) zugeführten Gegenstände (A) an dem unteren, der horizontalen Welle (2) entgegengesetzten Ende von der Meßschurre (4) entfernt werden, und eine Meßschaltung, die mit einem von dem Lastdetektor erzeugten, dem Drehmoment entsprechenden Momentensignal beaufschlagt ist und Spitzen in diesem Momentensignal feststellt, um Impulse zu zählen, und die einen Zähler zum Zählen der Anzahl von Spitzen umfaßt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zählen von Gegenständen gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 3.

Bei Herstellungsverfahren oder Umlaufverfahren von Gegenständen (Artikeln) ist es manchmal erforderlich, die Anzahl der Gegenstände gleicher Art zu zählen. Es ist bekannt, die Anzahl der Gegenstände dadurch zu ermitteln, daß das Gesamtgewicht aller zu zählenden Gegenstände durch das Gev/icht ei.'.as einzigen Gegenstands geteilt wird. Diese Zählvorrichtung basiert auf der Tatsache, daß die Gegenstände gleicher Art alle dasselbe Gewicht aufweisen. Bei einer solchen Zählvorrichtung ergibt sich jedoch ein Zählfehler, wenn diese Voraussetzung nicht exakt zutrifft, die einzelnen Gegenstände also Gewichtsunterschiede aufweisen. Ein solcher Zählfehler läßt sich theoretisch nicht vermeiden. Mit dieser Zählmethode läßt sich außerdem nur eine statische Messung, kaum jedoch eine dynamische Messung während der Herstellung von Gegenständen oder ihrer Zuführung zum Zwecke der getrennten Vcrpakkung durchführen.

Bei bekannten dynamischen Zählverfahren werden die einzelnen Gegenstände entweder optisch oder elektromagnetisch erfaßt. Im Fall der optischen Erfassung wird ein Lichtstrahl auf die einen bestimmten Meßpunkt passierenden Gegenstände gerichtet. Die elektromagnetische Erfassung erfolgt mit Hilfe eines Zugriffsschaliers, der vom Material dor Gegenstände abhängt. Bei diesem bekannten Zählvcrfahren ließ sich jedoch ein genauer Zählwert nicht erreichen, solange nicht die einzelnen Gegenstände getrennt ausgeliefert werden, so daß sie einzeln erfaßt werden können. Hierfür ist aber ein relativ komplizierter und teurer Zufiihrapparat erforderlich, und c kann die Ziihlgeschwindigkeit nicht in erwünschtem Ausmal.! erhöht werden. Insbesondere beim optischen Verfahren kann sich abhängig von der Stellung der Gegenstands beim Durchlaufen des MeU-punk'cs ein Zählfchlcr ergeben, wenn die Gegenstände

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transparent sind oder cine flache oder komplizierte Form besitzen. Gegenstände wie etwa Schraubenfedern, die sich leicht ineinander verhaken oder verdrillen, können kaum separat zugeführt werden und daher mit den bekannten Zählvorrichtungen nicht gezählt werden. Aus der GB-PS 4 98 97! ist eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art bekannt, bei der der Meßschurre eine Zumeßeinrichtung vorgeschaltet ist, die dafür sorgt, daß die zu zählenden Gegenstände einzeln mit vorgegebenem zeitlichen Abstand nacheinander auf die Meßschurre gelangen. Die Meßschurre ist mit drei Quecksilberschaltern verbunden, deren Schaltzustand sich bei Belastung der Meßschurre mit einem zu messenden Gegenstand gegenüber dem unbelasteten Zustand umkehrt. Die Umkehrung des Schaltzuslands des einen Schalters wird mittels eines Zählers registriert. Die übrigen Schalter haben lediglich Sicherheitsfunktionen. Die Zumeßeinrichtung, die sicherstellt, daß zur Zeit immer nu^r ein Gegenstand auf der Meßschurre ist, ist bei diesem Stand der Technik unverzichtbar.

Eine aus der GB-PS 8 76 885 bekannte Vorrichtung benutzt ein völlig anderes Prinzip zur Messung der Anzahl von Gegenständen, bei dem ebenfalls unerläßliche Voraussetzung ist, daß die zu zählenden Gegenstände einzeln nacheinander dem Zählelement in Form eines piezoelektrischen Wandlers zugeführt werden. Mittels dieses piezoelektrischen Wandlers wird direkt ein Stoß aufgrund eines auf diesen Wandler fallenden Gegenstands in ein elektrisches Signal umgewandelt. Dieses Signal wird nach Verstärkung und Impulsformung mittels eines Flipflops in ein für die Verarbeitung durch einen Zähler geeignetes Rechtecksignal umgeformt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, die eine genaue Zählung der Gegenstände erlaubt, ohne daß diese einzeln nacheinander zugeführt werden müssen, bzw. selbst dann erlaubt, wenn mehrere Gegenstände die Meßschurre gleichzeitig oder mit sehr geringen Abständen passieren bzw. miteinander verhakt sind.

Diese Aufgehe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale in den Patentansprüchen 1 bzw. 3 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. I eine schematische Ansicht eines Zählmcchanismus einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 2 ein schemalisches Diagramm zur Erläuterung der Bewegungsgleichung eines längs einer geneigten Fläche gleitenden Massepunkts,

Fig. 3 und 4 graphische Darstellungen der Wellenform des Momentenausgangssignals von einem Momentendetektor,

Fig.5 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform der Meßschaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 6(a), 6(b), 7 und 8 Wellenformen von Signalen, die an verschiedenen Punkten der Meßschaltung auftreten,

Fig. 9 ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform der Meßschaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 10(a) bis IO(e) Wcücnformen zur Erläuterung des Arbeitsprinzips der /weiten Ausführungsforni der Meßschaltung und

F i s. 11 (a), 11 (b), 12(a), 12(b) und 13(a) bis 1 3(c) WcI-lenformcn zur Erläuterung der Arbeitsweise einer alternativen Ausführungsform der Meßschaltung gemäß der Erfindung.
Fig. 1 stellt eine schematisehe Ansicht eines grundsätzlichen Aufbaus einer Zählvorrichtung gemäß der Erfindung dar. Die Vorrichtung umfaßt einen Ständer 1 mit einer horizontalen Welle 2, an der ein Balken 3 drehbar gelagert ist. An einem Ende des Balkens 3 ist eine Meßschurre 4 in einer solchen Weise befestigt, daß

κι sie in bezug auf eine horizontale Ebene mit einer Neigung von etwa 20 bis 30° gehalten wird. Über der Meßschurre 4 ist ein Trichter 5 zum Aufladen von zu zählenden Gegenständen A auf die Meßschurre angeordnet Am anderen Ende des Balkens 3 sind Ausgleichsgewichte 6 und 7 vorgesehen. Durch geeignete Justierung der Ausgleichsgewichte des Balkens 3 kann ein Gleichgewicht um die Welle 2 erreicht werden. In der Mitte des Balkens 3 ist ein Last- oder Momentendelektor 8 angeordnet, welcher elektrisch das Drehmoment erfaßt, welches um die We¹Je 2 dadurch erzeugt wird, daß die Gegenstände A auf der Meßschurre 4 nach inten gleiten, im Faii schwerer Gegenstände kann eine Lanzette mit Dehnungsmeßelementen verwendet werden, während im Fall leichter Gegenstände vorteilhaft ein Lastdetektor des elektromagnetischen Kraftausgleichstyps eingesetzt werde": kann. Zur Zuführung der Gegenstände A über den Trichter 5 auf die Meßschurre 4 können verschiedene Arten von Zuführeinrichtungen verwendet werden. Beispielsweise können die Gegenstände A von einem Vorratstrichter 9 mittels eines Bandförderers 10 oder mit einem elektromagnetischen Förderer zuge^führt werden.

Das Prinzip der vorliegenden Erfindung beruht darauf, daß das Drehmoment, das infolge einer von den Gegenständen auf die Meßschurre 4 ausgeübten Kraft um die horizontale Welle 2 erzeugt wird, festgestellt wird, um ein Momentsignal zu erzeugen und daß die Anzahl der Spitzen in dem Momentensignal gezählt wird. Bevor das Arbeitsprinzip der in F i g. 1 gezeigtpn Vorrichtung erläutert wird, soll unter Benutzung von Gleichungen das Moment analysiert werden. Aus F i g. 2 läßt sicn folgendes ableiten. Wenn ein Massepunkt mit einem Gewicht m infolge der Schwerkraft auf einer geneigten Fläche mit dem Neigungswinkel θ gegenüber

*5 einer horizontalen Ebene nach unten rutscht, dann kann die Bcwegungsgleichung in folgender Weise ausgedrückt werden:

mx = mg ■ sin θ - pmg ■ cos θ χ = g ■ (sin θ - ρ ■ cos Θ)

Hierin bezeichnet ,v die Position bzw. den Weg des Mas<.3pu.tk:s, ρ den Reibungskoeffizienten zwischen dem Massepunkt und der geneigten Fläche und g die Erdbeschleunigung. \Venn die Gleichung (1) zweimal über die Zeit integriert wird, dann ergibt sich die nachstehende Gleichung (2), die die Beziehung zwischen χ und der Zeit t ausdrückt unter der Anfangsbedingung,

bo daß bei ί = 0 sowohl die Geschwindigkeit χ als auch der Weg χ Null sind.

— I · g · (sin θ - ρ cos B) · ι²

Aus Gleichung (2) entnimmt man, daß der Weg χ des gleitenden Gegenstandes durch eine quadratische Funktion der Zeit / ausgedrückt werden kann. Die Meß-

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schurre 4 in F i g. I entspricht der geneigten Fläche in Fig. 2. Wenn ein Gegenstand A nahe der Welle 2 auf die Meßschurre 4 gebracht wird, beginnt dieser Gegenstand von dieser Stelle χ = 0 zu rutschen und fällt am unteren Ende der Meßschurre 4 von dieser ab. Das um ^r> die Welle 2 erzeugte Drehmoment 7~ist durch folgende Gleichung gegeben:

T =» χ ■ m ■ g · cos θ = (—) m ■ g² ■ cos θ · (sin θ - ρ cos θ) ■ ι² (3)

Aus dieser Gleichung (3) ergibt sich, daß das Drehmoment Turn die Welle 2. das mittels des Momcntendciektors 8 gemessen wird, eine quadratische Funktion der Zeit t ähnlich wie die Gleichung (2) ist und zu Null zurückkehrt, sobald der Gegenstand A ^von dc MpB-schurre 4 abgefallen ist.

Fig.3 zeigt eine Wellenform des Momentcnsignals des Momentendetektors 8 für den Fall, daß Gegenstände A nacheinander in Abständen von etwa I Sekunde auf die Meßschurre 4 gebracht werden. Da die Gegenstände A nahe der Welle 2 von einem zur Mcßschurre sehr nahe gelegenen Punkt auf die Meßschurre 4 gebracht werden, werden Stöße und Vibrationen, die bei der Zufuhr der Gegenstände erzeugt werden könnten, nahezu nicht in ein Drehmoment umgesetzt und können daher das Momentensignai und den Zählbetrieb nicht beeinflussen. Wie aus F i g. 3 ersichtlich, kehrt das gc- jo messene Drehmoment Γ nach dem Abfallen eines Gegenstandes A von der Meßschurre nicht sofort auf Null zurück, sondern etwa erst nach 0,1 Sekunden. Dies liegt an einer inneren Verzögerung des Meßsystems, insbesondere an einer Verzögerung eines Filters. Es ist aber j5 völlig sichergestellt, daß das gemessene Drehmoment zuverlässig entspricht. Wenn die aufeinanderfolgenden Gegenstände A mit solchen Abständen auf die Meßschurre 4 gegeben werden, daß nicht gleichzeitig mehr als zwei Gegenstände auf der Mcßschurre vorhanden sind, dann erhält man das in F i g. 3 gezeigte Momentensignal. In solchem Fall ist es sehr leicht, die Gegenstände A zu zählen. Beispielsweise kann ein Schwellenwert, der etwa 80% des Spitzenwerts des Momcntensignals ist, vorher eingestellt werden und dann die Anzahl der Fälle gezählt werden, bei denen das Momentensignal den Schwellenwert übersteigt. Diese Zählmethode mit einem Schwellenwert von etwa 80% des Spitzenwerts des von einem einzigen Gegenstand A erzeugten Momentensignals kann jedoch nicht angewendet werden, wenn 2 oder 3 Gegenstände, zwar voneinander getrennt, aber gleichzeitig auf der Meßschurre 4 vorhanden sind, wie dies in F i g. 1 gezeigt ist. In diesem Fall könnte man ein Momentensignal mit der in Fig.4 gezeigten Wellenform erhalten.

In einem Fall geht die Verarbeitung des Momenlensignals in der erfindungsgemäßen Zählvorrichtung davon aus, daß das Drehmoment Γ nach Abgabe der Gegenstände von der Meßschurre 4 theoretisch vom Maximalwert auf Null zurückkehrt, so daß die Wellenform des wi Momentensignals extrem scharfe Spitzen aufweist. Auf diese Weise ist es möglich, den Durchlauf der einzelnen Gegenstände längs der Meßschurre 4 zu identifizieren und die Gegenstände zu zählen. Bei einer Ausführungsform der Meßschaltung wird das Momentensigna! vom b5 Momentendetektor 8 differenziert und zur Erzeugung von Ausgangsimpulsen geringer Breite geformt. Die Anzahl dieser Ausgangsimpulse wird dann gezählt.

F i g. 5 zeigt eine Schallung /.ur F.rläuterung einer ersten Ausführungsform der Mcßschaltung zur Durchführung dieses Verfahrens. Bei der Anordnung gemäß Fig. 5 wird das Momenlcnsignal. das vom Momentcndetektor 8 cr/cugl wird, über ein Filter 11 und einen Verstärker 12 an einen Differentiator 13 angelegt. Das Ausgangssignal vom Differentiator 13 gelangt über einen Linweggleichrichlcr 14 ;in einen elektronischen Zähler 15. Das an einem Punkt ;i auftretende Ausgangssignal des Differentiators 13 isi in Fig. 6(u) gezeigt. Es ist möglich, die Spitzen dieses Ausgangssignals direkt zu zählen. Zur Erzielung einer genaueren Zählung wird jedoch der negative Teil des Ausgangssignals vom Differentiator mit Hilfe des Einwegglcichrichters 14 abgcschnitten, so daß sich an einem Punkt b vereinfachte differenzierte Impulse einstellen, wie sie in F i g. 6(b) gezeigt sind. Diese Impulse werden mit Hilfe des elektronischen Zählers 15 gezählt, um die Anzahl der Gegenstände in leichter und genauer Weise zu ermitteln. Es sei angemerkt, daß infolge der Eigenschaften des bei einem Experiment verwendeten Differentiators 13 die Polarität des differenzierten Ausgangssignals in F i g. 6 nicht mil derjenigen des Momentcnsignals, das in den F i g. 3 und 4 gezeigt ist, übereinstimmt, sondern cntgegengesetzt ist.

Fig. 6 zeigt das Ausgangssignal des Differentiators für der Fall, daß die Gegenstände A mit relativ geringer Rate, etwa ein Gegenstand pro Sekunde, der Meßschurrc 4 zugeführt werden. Fig.? zeigt die differenzierten Ausgangsimpulse, die sich ergeben, wenn die Gegenstände mit einer höheren Rate von etw;· 4 Gegenständen pro Sekunde zugeführt werden. Wie aus F i g. 1 ersichtlich, können 3 oder mehr Gegenstände A gleichzeitig auf der Meßschurrc 4 vorhanden sein. Selbst wenn die Gegenstände A mit einem geringen Abstand von etwa 0,15 Sekunden zugeführt werden, können die einzelnen Gegenstände gemäß Darstellung in Fig.7 mit Sicherheit gesondert erfaßt werden. Aufgrund der F i g. 3, 4 und 6 ist anzunehmen, daß ein Gegenstand A sich für etwa 0,7 Sekunden auf der Meßschurrc 4 befindet und, wenn deshalb die Gegenstände A nacheinander in gleichen Abständen bei einer Rate von 6 Gegenständen pro Sekunde auf die Meßschurre geliefert werden, kann eine genaue Zählung durchgeführt werden.

Als nächstes soll ein Problem erläutert werden, das auftreten kann, wenn mehrere Gegenstände A die Meßschurrc 4 entlanggieiten und zur gleichen oder im wesentlichen gleichen Zeit von ihr abfallen. Fig.8 zeigt eine Wellenform des Momentenausgangs für den Fall daß 9 Gegenstände A auf die Meßschurre gcget .n werden.

Die Impulsspitzen c und d deuten an. daß 2 Gegenstände gleichzeitig die Meßschurre 4 verlassen haben Wird bei einem solchen Fall die in F i g. 5 gezeigte Meß- bzw. Zählschaltung unverändert eingesetzt, dann könnte sich eine fehlerhafte Zählung von 7 ergeben, obwoh die tatsächliche Anzahl von Gegenständen 9 ist. Au: F i g. 8 kann man sich vorstellen, daß die Amplituden dci Impulsspitzen c und d des differenzierten Ausgangssi gnals im wesentlichen doppelt so groß wie die der Spit zen sind die von den jeweiligen Gegenständen einzelr hervorgerufen werden. Hierdurch können die Gegen stände bis zu einem gewissen Grad voneinander unter schieden werden. Manchmal ist es aber schwierig mi Sicherheit zu entscheiden, ob 2 oder 3 Gegenstand« gleichzeitig die Meßschurre verlassen haben, wenn auf cinandcrfolgende Gegenstände mit hoher Rate de Meßschurrc zugeführt werden. Es soll im folgenden eim

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mögliche Lösung zur Zählung von mit einer hohen Rate /.ugcführtcn Gegenständen erläutert weiden, wo mehrere Gegenstände gleichzeitig oder nahe/u gleichzeitig die Meßschurrc 4 verlassen können, ohne daß eine spezielle Zuführeinrichtung verwendet werden müßte. Es können dann auch mehrere Gegenstände, die miteinander verkettet oder verhakt sind, zugeführt werden.

Es zeig· lieh, daß die gesamte Momenten-Zcitflächc oder einfach die Fläche des Momentensignals, das heißt das Zeitintegral des Momentensignals, das einer Vielzahl von Gegenständen A entspricht, wie in den F i g. 3, 4 und 8 gezeigt ist, definitiv die Gesamtanzahl der Gegenstände unabhängig von der Tatsache festlegt, ob diese einzeln oder gleichzeitig die Meßschurre passieren. Diese Tatsache ist vom Prinzip her leicht zu verstehen und durch Tests bestätigt. Obwohl beispielsweise in F i g. 8 die Anzahl von Spitzen im Momentensignal 7 ist, ist die gesamte Fläche der Wellenform etwa neunmal größer als die F'achn der von einem einzigen Gegenstand A hervorgerufenen Spitze c. Aus dieser Tatsache kann die Anzahl der Gegenstände zu 9 bestimmt werden. Dies ist unter Berücksichtigung der Tatsache verständlich, daß die Fläche unter den Spitzen c und d, die von 2 gleichzeitig durchlaufenden Gegenständen erzeugt sind, etwa zweimal so groß wie die der einem einzigen Gegenstand A entsprechenden Spitze eist.

Fig.9 ist ein Schaltbild einer zweiten Ausführungsform der Meßschaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Bei dieser Mcßschaltung wird die Anzahl der Gegenstände dadurch gemessen, daß die Fläche des Moment nsignals durch die Fläche eines Rechteckimpulses geteilt wird, welche gleich der Fläche des Momentensignals entsprechend einem einzigen Standardgegenstand ist. Bei der Ausführungsform von Fig.9. umfaßt ein Momentendetektormechanismus die Meßschurre 4, den Momentcndctcktor 8, das Filter 11, den Verstärker 12 und den elektronischen Zähler 15. Diese Elemente sind denen der ersten Ausführungsform von F i g. 5 gleich oder im wesentlichen gleich. Das Momentensignal vom Verstärker 12 wird einem Integrator 16 geliefert, dessen Ausgangs.signal über einen Pegelsteller 17 zu einer monostabilen Kippstufe 18 zurückgeführt ist. Die Kippstufe 18 erzeugt einen rechteckförmigen Ausgangsimpuls mit konstanter Amplitude und Breite und somit einer vorgegebenen Fläche, die derjenigen des Momentensignals. das von einem einzigen Standardgegenstand A hervorgerufen wird, entspricht. Die Kippstufe 18 erzeugt einen solchen Impuls, wenn ihre Eingangsspannung einen bestimmten konstanten Wert übersteigt. Dieser rechteckförmige Ausgangsimpuls wird vom Integrator 16 integriert und außerdem dem elektronischen Zähler 15 zugeführt.

Die beiden Eingangssignale, das heißt das Momentensignal und der Ausgangsimpuls von der Kippstufe 18 liegen an Eingängen entgegengesetzter Polarität des Integrators 16 an. Das bedeutet, daß diese Signale dem Integrator als Differenz zugeführt werden.

Es soll nun die Arbeitsweise der zweiten Ausführungsform erläutert werden. Wenn ein einziger Gegenstand A über die Meßschurre 4 rutscht, wird vom Verstärker 12 ein Momentensignal (das heißt ein dem Verlauf des Drehmoments T entsprechendes Signal) erzeugt das in Fig. 10(a) gezeigt ist. Dieses Momentensignal wird einem invertierenden Eingang (durch ein Minuszeichen gekennzeichnet) des Integrators 16 geliefert. Der Integrator 16 erzeugt dann ein integriertes Momentensignal, wie es in Fig. 10(b) gezeigt ist. Dieses integrierte Momentensignal gelangt über den Pegelsteller 17 an die monostabile Kippstufe 18. Wenn das integrierte Monicntensignal den bestimmten Referenzwert L übersteigt, der mittels des Pegclstellers 17 eingestellt ist. erzeugt die Kippstufe 18 einen Rechteckimpuls, der in Fig. IO(c) gezeigt ist. Dieser Rechteckimpuls wird vom elektronischen Ziihler 15 gezählt und gleichzeitig an einen nicht invertierenden Eingang (durch ein Pluszeichen gekennzeichnet) des Integrators 16 angelegt. Der Integrator erzeugt dann ein integriertes Signal des Rechteckimpulses, wie es in Fi g. 10(d) gezeigt ist. Da bei einer praktischen Vorrichtung die Schaltungskonstanten so bestimmt sind, daß die Fläche des Momentensignals von F i g. 10(a) gleich der Fläche des in F i g. 10(c) gezeigten Rcchtccksignals ist, stimmt, nachdem ein Gegenstand A über die Meßschurre gerutscht ist, die Amplitude Q des integrierten Momentensignals gemäß F i g. 10(b) mit der Amplitude Q' des integrierten Rcchtecksignals gemäß F i g. 10(d) überein. Das tatsächliche Ausgangssignal des Integrators 16 entspricht der Differenz zwischen den in den F i g. 10(b) und 10(d) gezeigten Signalen (arithmetische Summe), die in F i g. 10(e) dargestellt ist. Die Form dieses Differcnzsignals beruht darauf, daß die Integration des Rechteckimpulses im Integrator 16 mitten während der Integration des Momentensignais beginnt und innerhalb kurzer Zeit abgeschlossen ist.

Fig. 11 zeigt Wellenformen des Ausgangssignals vom Integrator 16 einer tatsächlichen Schaltungsanordnung der erläuterten zweiten Ausführungsform. Die Wellenform von Fig. ll(a) ist der in Fig. 10(e)gezeig-

JO ten theoretischen Wellenform ganz ähnlich und ergibt sich, wenn die Gegenstände Stück für Stück über die Meßschurre rutschen. Die Wellenform von Fig. ll(b) ergab sich für einen Fall, bei dem 2 oder 3 Gegenstände A zusammcngekoppelt waren, damit ein Vergleich der Arbeitsweise der Vorrichtung für den Fall einer Vielzahl von gleichzeitig die Meßschurre passierenden Gegenständen möglich war. In Fig. 11 (b) repräsentiert der Signalabschnitt Γ den Durchlauf eines einzigen Gegenstandes, während die Signalabschnitte g und h den gleichzeitigen Durchlauf von 2 oder 3 Gegenständen repräsentieren. Es hat sich herausgestellt, daß die Rechteckimpulse in Abhängigkeit von der Anzahl der Gegenstände erzeugt wurden.
Wie erwähnt, wird bei dieser zweiten Ausführungsform von Fig.9 das Ausgatigssignal vom Integrator 16 über den Pegelsteller 17 zur monostabilen Kippstufe 18 zurückgeführt. Wenn die Fläche der Wellenform des dem Drehmoment Tentsprechenden Momentensignals ausreichend größer als die Fläche des Rechtecksignals,

■50 das heißt als der eingestellte Pegel L (der Wert entsprechend beispielsweise einem Viertel eines Gegenstands) ist, wird ein Rechtecksignal erzeugt, das ausreicht, um das Ausgangssignal vom Integrator 16 nach dem Durchlauf der Gegenstände auf Null zu bringen. Die Anzahl der Rechteckimpulse wird mittels des elektronischen Zählers 15 als die Anzahl der Gegenstände gezählt. Selbst wenn daher mehrere Gegenstände A im wesentlichen gleichzeitig oder zusammen über die Meßschurre 4 rutschen, kann die Gesamtanzahl dieser Gegenstände korrekt gezählt werden.

Fig. 12 ist eine graphische Darstellung entsprechend dem tatsächlichen Betrieb und einem Fall, bei dem die Gegenstände A mit hoher Rate die Meßschurre passierten. F i g. 12(a) zeigt das Ausgangssignal vom Integrator 16, während F i g. 12(b) das Rechteckausgangssignal von der monostabilen Kippstufe 18 zeigt. Bei dieser zweiten Ausführungsform kann bei einer sehr hohen Rate von mehr als 10 Gegenständen pro Sekunde eine genaue

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Zählung durchgeführt werden. Dor auf dem oben erläuterten Prinzip der Subtraktion des Rechtccksignuls basierende Zählvorgang entspricht dem Dividieren der Gesamtfläche des Momentensignals des Drehmoments Γ durch die Flache des Momentcnsignals, die einem einzigen Stand^rdgegensiand entspricht. Daher kann sich als Ergebnis der Division innerhalb einer Zählung ein Bruch ergeben. Wenn sich bei Zählung einer großen Anzahl von Artikeln Brüche entweder in positiver oder negativer Polarität aufsummieren, könnte ein Zählfehlcr entstehen. Die folgenden Faktoren können als Ursachen dafür angesehen werden, daß sich als Ergebnis der Subtraktion Brüche ergeben:

1. Die jeweiligen Gegenstände A haben unterschiedliches Gewicht;

2. Selbst wenn das Gewicht und das Aussehen der jeweiligen Gegenstände konstant ist, werden Geschwindigkeit und Stellung dieser jeweiligen längs der Meßschurre 4 rutschenden Gegenstände unterschiedlich infolge geringer Unterschiede in der Stellung, der Richtung, eines Stoßes, des Zurürkprallens der jeweiligen Gegenstände nach dem Aufladen auf die Meßschurre sowie in der Rutschenbahn; aus diesen Gründen unterscheiden sich die Wellenformen des für jeweilige Gegenstände festgestellten Drehmomente in ih^rer Fläche;

3. Meßfehler treten in den verschiedenen Abschnitten der Vorrichtung auf.

Zur Vermeidung einer fehlerhaften Zählung aufgrund der vorstehend erwähnten verschiedenen Fehler reicht es aus, das Ausgangssignal des Integrators auf Null oder im wesentlichen Null zu verringern oder zu kompensieren, sobald die Gegenstände die Meßschurre 4 verlassen, bevor das Aufsummicren aufeinanderfolgender Fehler ders Wert L, der einem Vierte! eines Gegenstandes entspricht, erreicht. In der Praxis wird beispielsweise der Förderer 10, der in F i g. 1 gezeigt ist, intermittierend betrieben, um eine relativ geringe Anzahl von Gegenständen, etwa 20 Gegenstände, zuzuführen. Diese Gegenstände werden dann mit Hilfe der Vorrichtung der zweiten Ausführungsform, wie in F i g. 9 gezeigt ist, gezählt. Nach dem Zählen wird der Förderer 10 erneut angetrieben, nachdem das Ausgangssignal des Integrators 16 auf NuIi kompensiert wurde. Durch Wiederholen der gleichen Schritte kann die Anzahl der Gegenstände korrekt ermittelt werden, wobei der Zählfehler aufgrund der oben erwähnten Brüche ausgeschlossen grationsglicd ausgebildeten Integrators 16. Zum Zwekke der bewußten Erzeugung eines Zählfchlcrs in cinnm Experiment wurde die Vorricnlung so eingestellt, daß die Fläche des ftcchlcckimpulscs kleiner als die des ent-

^r, sprechenden Momentensignals war. Wie aus der graphischen Darstellung ersichtlich, werden die Bruchflächcn. die gleich der Differenz /wischen der Fläche des Rcchtcckinipulses und der des Momentensignals sind, akkumuliert und rufen einen zusätzlichen Rechteckimpuls an der Stelle /hervor, bevor ein zwölfter Gegenstand zugeführt wird. Dies liegt daran, daß das Ausgangssignal des Integrators nach Integration des Momentensignals eines elften Gegenstands A den mittels des Pegclstcllers 17 eingestellten Rcfcrcn/pegcl L erreicht. Auf diese

r> Weise wild der V.ähiwerl !2, obwohl die tatsächliche Anzahl der Gegenstände 11 ist. Fig. I3(b) entspricht dem Fall, bei dem der Integrator dadurch, daß ein geeigneter Widerstand über den Integrationskondensator geschalte: würde, in ein Verzögerungsglied erster Ord-

2» nung mit einer Zeilkonstanten von etwa 0,05 Sekunden umgebaut wurde. Obwohl das Ausgangssignal vom Verzögerungsglied erster Ordnung in Richtung auf das Momcntcnsignal hin abweicht, da die Fläche des Momentensignals größer als die des Rechteckimpulses ist. kehrt

r> im Gegensatz zum vorherigen Fall (F i g. I3(a)) das verzögerte Ausgangssignal nach Null zurück. Selbst wenn dabei die Flächen von Momentcnsignal und Rechteckimpuls um etwa f> bis 10% verschieden sind, werden die Brüche nicnt mehr aufsummiert, so daß das Ausgangssi-

To gnal vom Verzögerungsglied nach Abgabe der Gegenstände nicht mehr den Pegel L erreichen kann und sich daher auch kein Zählfehler ergibt. F i g. 13(c) zeigt einen weiteren Fall, bei dem die Fläche des Rcchtcckimpulscs größer als die Fläche des Momentensignals gemacht ist.

r> Auch bei dieser Ausführungsforiii weicht das Ausgangssignal vom Verzögerungsglied erster Ordnung, nachdem die Gegenstände A die Mcßschurrc passiert haben, nicht in Richtung auf das Momentcnsignal ab, so daß kein Zählfchler auftritt. Solange also eine Differenz zwisehen der Fläche des Rcch'eckimpulses und der des Momentensignals auf einen kleinen Bcrc^:ch begrenzt ist, wie er bei einem üblichen Zählbetrieb auftreten mag. wird das dieser Differenz entsprechende integrierte Ausgangssignal innerhalb eines kurzen Zeitintervall auf Null kompensiert, so daß sich auf diese Weise ständig eine genaue Zählung ausführen läßt.

Zur Erzielung der genauen Zählung ist es günstig, die Fläche des Momentensignals für einen einzigen Gegenstand A ähnlich der Fläche des Rechleckimpulses zu

wird. Mit dieser Methode läßt sich allerdings keine hohe 50 machen. Wenn die zu zählenden Gegenstände zwischen Zählgeschwindigkeit erreichen. Eine andere nützliche Gegenständen mit unterschiedlichen Gewichten wech-

Methode besteht darin, eine Einrichtung vorzusehen, durch die das Ausgangssignal des Integrators innerhalb einer kurzen Zeit in analoger und kontinuierlicher Weise auf Null kompensiert werden kann. Dies kann einfach dadurch erreicht werden, daß der Integrator 16 durch ein Verzögerungsglied erster Ordnung ersetzt wird. Fachleuten ist es bekannt, daß ein Verzögerungsglied erster Ordnung einfacher als ein Integrator zu handhascln, ändert sich die Amplitude des Momentensignals entsprechend dem Drehmoment T im Verhältnis zum Gewicht der Gegenstände, wie sich aus Gleichung (3) ergibt. Dann muß auch die Fläche des Rechteckimpulses_r der von der monosiabilen Kippstufe erzeugt wird, entsprechend geändert werden. Dies läßt sich dadurch ermchen, daß man die Meßschaltung in einer solchen Weise aufbaut, daß durch Voreinstellen des Gewichts

ben ist und einfach dadurch zu schaffen ist, daß ein μ der Gegenstände die Fläche des Rechteckimpulses ent

geeigneter Widerstand über einen Iniegrationskondensator des Integrators 16gelegt wird. Fig. 13 zeigt experimentelle Ergebnisse der Vorrichtung, bei der der Zählfehler infolge des Aufsummierens von Brüchen, die sich aus der Division ergeben, einfach und mit SicherheK durch die Verwendung eines Verzögerungsglied* erster Ordnung anstelle des Integrators beseitigt wird. F i g. i'3(a) zeigt ein Ausgangssignal eines als reines Intesprechcnd dem vorcingcstclllcn Gewicht eingestellt wird. Eine andere Möglichkeil besteht darin, einen Anzeiger mit dem Ausgang des Integrators 16 zu verbinden (falls das Verzögerungsglied erster Ordnung verwendet wird, dann wird dieses durch vorübergehendes Entfernen des parallel zum Kondensator geschalteten Widerstands zu einem reinen Intcgralionsglied gemacht). Es wird dann eine relativ geringe Anzahl von

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Jcgenständzn mit relativ großen Abständen Stück für >tück auf die Meßschurre 4 gegeben und die Abwei- :hung des Pegels des A-isgangssignals des Integrators 16 oni Nullpegel korrigiert und so die Vorrichtung eicht kalibriert.

Des leichten Verständnisses wegen, wurde der Recht- :cksignalgenerator bei der Ausführungsform von Fig.9 als monostabile Kippstufe beschrieben. Es kann über bei der Erfindung jede andere Art von Rechteckimpulsgenerator gleichermaßen eingesetzt werden. Ferner kann die dem Integrator 16 als Differenzcingangssignal in bezug auf das Momentensignal gelieferte Wellenform vorzugsweise eine Rechteckwclle sein, weil der Schaltungsaufbau und die Verarbeitung einfacher werden. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine Rechteckwellenform beschränkt, vielmehr könnte jede andere Wellenform wie eine Drcicckwellenform verwendet werden.

Wie sich aus der oben ins einzelne gehenden lirläutcrung ergibt, ist die e.'findungsgcmäßc Vorrichtung zum Zählen von Gegenständen besser als bekannte Vorrichtungen. Sie ist nützlich in der Industrie und hat folgende Vorteile:

1. Da der Durchlauf der Gegenstände durch eine klarc und abrupte Änderung in dem bei der Abgabe der Gegenstände von der Meßschurrc erzeugten Drehmoment unterschieden wird, kann das Zählen unabhängig von leichten Unterschieden in der Form, der Farbe, der Durchsichi.gkcit, der Stellung m und dem Gewicht der jeweiligen Gegenstände ausgeführt werden.

2. Selbst wenn 2 oder mehr Gegenstände gleichzeitig die Meßschurre passieren oder miteinander verbunden sind, kann die genaue Anzahl der Gegenstände auf der Grundlage der Tatsache ermittelt werden, daß die Fläche des Momcntcnsignals dieser Gegenstände gleich dem Zwei- oder Mehrfachen der Einheitsfläche des Momentcnsignals entsprechend einem einzigen Gegenstand ist. Daher kann man wirkungsvoll die Gesamtanzahl der der Meßschurre mit hoher Rate zugeführten Gegenstände erhalten.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen **>

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Claims

31 Ol Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Zählen von Gegenständen ^4Jt, die aufgrund der Schwerkraft auf einer an einem Ende drehbar an einer horizontalen Welle (2) gelagerten und geneigten Meßschurre (4) nach unten rutschen, umfassend eine elektrische Meßeinrichtung (8) zum Erzeugen eines Signals, das eine Information über die Anzahl der die Meßschurre (4) pas- to sierenden Gegenstände (A) enthält und eine mit diesem Signal beaufschlagte, einen Zähler (15) enthaltende Meßschaltung (11 bis 15) zum Zählen der Gegenstände (A) durch Erfassen einer Änderung des Signals, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Meßeinrichtung (8) ein Momentensignal erzeugt, das dem Drehmoment entspricht welches auf die Meßschurre (4) um die Welle (2) beim Abrutschen der Gegenstände (A) ausgeübt wird, und daß die Meßsetnltung (H bis 15) eine dem Zähler (15) vorgeschaltete Differenzierschaltung (13) zum uiiferenzieren des Momentensignals und Erzeugen von Ausgangsimpulsen geringer Breite aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß zwischen den Ausgang der Differenzierschaltung (13) und den Eisgang des Zählers (15) ein Gleichrichter (14) geschaltet ist.

3. Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Meßeinrichtung (8) ein Momentensignal erzeugt, das d<:m Drehmoment entspricht, welches auf die Meßschurre (4) im die "/eile (2) beim Abrutschen der Gegenstände (A) ausgeübt wird, und daß die Meßschaltung (11 bis 18) fr -.ner enthält: Eine das Momentensignal empfangende und ein erstes, der Fläche dieses Momentensignals entsprechendes Flächensignal erzeugende Schaltung (11, 12, 16), eine ein zweites Flächensignal, das der Fläche des ve η einem einzigen Gegenstand (A) hervorgerufenen Momentensignals entspricht, erzeugende Schaltung (16,18) und eine Schaltung (16 bis 18) zum Vergleich des ersten und des zweiten Flächcnsignals miteininder und zur Erzeugung eines dem Zähler (15) zugeführten Impulssignals mit einer dem Quotienten von erstem und zweitem Flächensignal entsprechenden Anzahl von Impulsen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zum Vergleichen (16 bis 18) umfaßt: Eine Impulserzeugerschaltung (18). die das Impulssignal erzeugt, von dem jeder Impuls eine Fläche besitzt die im wesentlichen gleich derjenigen des zweiten Flächensignals ist, eine Differenzschaltung (16) zur Bildung der Differenz zwischen der Fläche des Momentensignals und der des Impulssignals und eine weitere Schaltung (17) zur Steuerung der Impulserzeugerschaltung (18) derart, daß die Impulserzeugerschaltung (18) solange kontinuierlich Impulse abgibt, solange die Fläche des Monientensignals größer als die des Impulssignals ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn- wi zeichnet, daß ein Integrator (16) an Differenzeingängen mit dem Momentcnsignal einerseits und dem Impulssignal andererseits beaufschlagt it und zugleich als Schaltung zur F.r/cugung des ersten und des zweiten Flächcnsignals sowie als Differcnzschal· μ tung dient und ein dir Differenz /wischen der I lache des Momentensignals und der Flache des Impuissienals entsprechendes Ausgangssignal abgibt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, gekennzeichnet durch eine Kompensationsschaltung zur Reduzierung der Differenz zwischen dem Momentensignal und dem Impulssignal auf Null innerhalb eines kurzen Zeitintervalls, wenn diese Differenz den Wert der Fläche des zweiten Flächensignals um einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Vcrzögerungsschaltung erster Ordnung, die an Differenzeingängen das Momentcnsignal einerseits und das Impulssignal andererseits empfängt und ein der Differenz zwischen der Fläche des Momentensignals und der des Impulssignals entsprechendes Ausgangssignal abgibt, sowie gleichzeitig die Kompensationsschaltung darstellt

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dl2 zu zählenden Gegenstände an einer Stelle nahe der horizontalen Welle (2) auf die Meßschurre (4) gegeben werden.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens ein einstellbares Ausgleichsgewicht (7), durch das die Meßschurre in einen Gleichgewichtszustand bringbar ist.