DE3916868C2 - Waage mit einer drehbar gelagerten Lastschale - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Waage, insbesondere Abfüll- oder Zuteilwaage, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer bekannten Waage ist eine an der lastaufnehmenden Seite eines Wägemechanismus drehbar gelagerte Lastschale, wobei der Wägemechanismus an einem Basisgestell angeordnet ist, und eine selbsttätig steuerbare Antriebsvorrichtung für die Entlade- und Rückstellbewegung der Lastschale vorgesehen. Derartige Waagen werden beispielsweise als Einzelkomponenten in umfangreichen Anlagen zum Auswiegen der Mischungsbestandteile von Mischungen in der Industrie verwendet. Der Wägemechanismus einer solchen Waage enthält einen Meßkörper mit piezo-resistiven Eigenschaften und die in 180°-Schritten arbeitende Antriebsvorrichtung wird mitgewogen. Diese Antriebsvorrichtung ist mit dem Drehlager der Lastschale kombiniert und sitzt an der lastaufnehmenden Seite des Meßkörpers.

Nachteilig ist, daß infolge des verhältnismäßig hohen Gewichts der Antriebsvorrichtung und trotz Verwendung leichter Werkstoffe für die Lastschale das Tara-Gewicht einen verhältnismäßig großen Anteil des Brutto-Gewichts, d. h. des Meßbereichs des jeweils verwendeten Meßkörpers, ausmacht. Damit sinkt der Netto-Meßbereich, was wiederum eine größere Zahl von Einzelkomponenten bei den erwähnten Großanlagen erfordert. Vor allem aber beeinträchtigen die Zuleitungen der Antriebsvorrichtung, seien es nun Luftschläuche oder elektrische Leitungen, die Meßgenauigkeit, weil die von den Leitungen hervorgerufenen Störkräfte zufallsbedingt sind. Diese Schwierigkeit macht sich besonders bei hochgenauen Waagen mit einer Meßgenauigkeit von unter 1 g bemerkbar.

Darüber hinaus ist mit der DE 10 56 384 eine Waage mit einem auf einem Basisgestell angeordneten Wägemechanismus, mit einer Lastschale, die von einer Ladestellung in eine Entladestellung und umgekehrt gedreht werden kann, mit einer ebenfalls auf dem Basisgestell angeordneten selbsttätig steuerbaren Drehantriebsvorrichtung und mit Mitteln zur Kupplung der Drehantriebsvorrichtung mit der Lastschale sowie zur berührungsfreien Abkupplung der Drehantriebsvorrichtung von der Lastschale vor und nach den Drehvorgängen bekanntgeworden. Hierbei ist eine aufwendige Balkenwaage vorgesehen, an deren einem Schenkel eine Aufhängevorrichtung für eine Lastschale angebracht ist. Zudem benötigt eine Waage nach dem genannten Stand der Technik einen Greifmechanismus, um die Lastschale je nach Betriebszustand der Waage entweder zu greifen oder loszulassen. Dieser Greifmechanismus muß natürlich zusätzlich zum Drehantrieb für die Lastschale auch mit einem Antrieb versehen werden. Insgesamt ergibt sich somit nach dem Stand der Technik eine Waage, deren Herstellung einen enormen Aufwand mit der entsprechenden unerwünschten Kostenfolge hervorruft.

Aufgrund des bei jedem Wiegevorgang erforderlichen Absetzens der Lastschale in der Aufnahmevorrichtung an einem Schenkel der Balkenwaage ist eine Waage nach dem Stand der Technik hinsichtlich ihrer Taktfrequenzen eingeschränkt. Dies macht sich insbesondere bei industriellem Einsatz nachteilig bemerkbar.

Durch die Ausführung der Lastschale als Doppelschale sind bei einer Waage nach dem Stand der Technik erhebliche Fehler bezüglich der Wiederholgenauigkeit möglich. Dies gilt insbesondere dann, wenn ein haftendes, pulverförmiges Material abgewogen werden muß. Hierbei wiegt die Waage nach dem Stand der Technik haftende Materialreste im nach unten gekehrten Teil der Doppellastschale mit, so daß der nach oben gekehrten Lastschalenhälfte beim Abwiegen zu wenig Material zugeführt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verhältnis zwischen der zu wägenden Masse des Wiegegutes (Nettogewicht) und der mitzuwiegenden Masse der Vorrichtung (Taragewicht) durch eine Verringerung des Taragewichts zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich.

Demgemäß zeichnet sich eine erfindungsgemäße Waage dadurch aus, daß die Lastschale an der lastaufnehmenden Seite des Wägemechanismus drehbar gelagert und mit einer Rast- oder Bremsvorrichtung versehen ist, welche die Lastschale in ihrer beim Abkuppeln der Drehantriebsvorrichtung jeweils erreichten Lage festhält.

Durch die drehbare Lagerung der Lastschale sind höhere Taktfrequenzen möglich. Durch die Verwendung derselben Lastschale bei jedem Wägetakt können eventuell in der Lastschale verbliebene Materialreste durch Korrektur des Tara-Gewichts als Fehlerquelle eliminiert werden. Eine sehr hohe Wiederholgenauigkeit ist hierdurch insbesondere bei rechnergestütztem vollautomatischem Ablauf möglich.

Gegenüber der aufwendigen Anordnung einer Balkenwaage mit Drehschalenhalterung ergibt sich erfindungsgemäß ein deutlich verminderter Herstellungsaufwand mit entsprechender Kostenersparnis.

Eine erfindungsgemäße Waage läßt sich mit sehr hoher Lebensdauer für verschiedene Verwendbarkeiten realisieren, da Drehschalen aus vielen verschiedenen Werkstoffen und in jeder denkbaren Form hergestellt und verwendet werden können. Es ist ein Einsatz unter Laborverhältnissen ohne manuelles Eingreifen, z. B. bei Abwiegen eines giftigen Mediums, problemlos möglich.

Gegenüber bekannten Drehschalenwaagen ergibt sich durch das berührungsfreie Abkuppeln der Antriebsvorrichtung von der Wägevorrichtung während des Wägens der Vorteil, daß keine leitungsbedingten Störkräfte mehr vorhanden sind und das Tara-Gewicht mindestens um den beträchtlichen Anteil verringert werden kann, der bislang auf die nunmehr fest unterstützte Antriebsvorrichtung zurückzuführen war.

Durch das Anbringen einer Rast- oder Bremsvorrichtung, welche die Lastschale in ihrer beim Abkuppeln der Antriebsvorrichtung jeweils erreichten Lage festhält, wird ein sicherer Wägebetrieb gewährleistet und die Lastschale insbesondere beim Beladen und Wägen ruhiggestellt.

Abgesehen von an sich möglichen elektromagnetischen Kupplungsvorrichtungen könnte eine mechanische Kupplung und Entkupplung erfolgen durch Vorschieben und Zurückziehen eines Antriebsorgans oder durch kraftschlüssige Anlage in Umfangsrichtung und anschließendes Zurückdrehen.

Vorzugsweise dreht die Antriebsvorrichtung die Lastschale um jeweils 180° von ihrer Ladestellung in die Entladestellung, wobei die Drehrichtung fortlaufend oder alternierend sein kann. Hierdurch wird eine sichere und möglichst vollständige Entladung gewährleistet.

Als besonders einfache und zuverlässige Ausführungsform wird vorgeschlagen, daß eine Kupplungsvorrichtung aus zwei mit Winkel- und Radialspiel koaxial ineinandergreifenden Kupplungsteilen sowie eine federbelastete Drehrastvorrichtung vorgesehen sind, wobei der beim Einfallen der Raste bewirkte Vortriebswinkel wenigstens gleich dem halben Spielwinkel ist. Der antreibende Kraftschluß erfolgt hierbei in Umfangsrichtung und beim Einfallen der Raste wird die Lastschale in gleicher Richtung weitergedreht, so, daß bei erreichtem Stillstand das Antriebsorgan sowohl in radialer Richtung als auch in Umfangsrichtung vollkommen vom angetriebenen Organ getrennt ist.

Im einzelnen besteht die Kupplungsvorrichtung zweckmäßigerweise aus einer Hülse mit stirnseitiger Diametralnut und einem Zapfen mit zweiseitigem Querstift. Als Rastvorrichtung dient vorzugsweise ein zylindrischer Lagerzapfenabschnitt der Lastschale mit am Umfang diametral angeordneten Aussparungen sowie zwei an Hebeln gelagerten Rastorganen, die gegeneinander elastisch verspannt sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Waage,

Fig. 2 einen Querschnitt II-II gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 einen Querschnitt III-III gemäß Fig. 1.

Die Fig. 2 und 3 geben jeweils verschiedene Winkelstellungen a, b und c wieder, wobei die Figuren mit gleichen Buchstaben zusammengehören.

Fig. 1 zeigt, wie auf einem Basisgestell 1 ein Wägemechanismus 2 und eine Drehantriebsvorrichtung 3 montiert sind. Die Abdeckung des Wägemechanismus läßt dessen Strukturen und piezoelektrische Applikationen im einzelnen nicht erkennen. Jedenfalls bildet die mit 4 bezeichnete Kante die lastaufnehmende Seite des Meßkörpers. Die Drehantriebsvorrichtung 3 beinhaltet einen pneumatischen Drehantrieb, dessen Abtriebswelle 5 eine erste Kupplungshälfte in Form einer Hülse 6 trägt.

Auf dem Wägemechanismus 2 sitzen zwei Lager 7, in welchen eine Lastschale 8 mittels eines Zapfens 9 drehbar gelagert ist. Das gegenüberliegende Ende des Zapfens 9 weist einen diametralen Querstift 10 auf und bildet die zweite Kupplungshälfte. Das Zapfenende ragt stirnseitig in die mit reichlich Spiel bemessene zentrale Ausnehmung der Hülse 6 hinein, wobei eine Diametralnut 11 den Querstift 10 ebenfalls mit reichlich Spiel aufnimmt.

Zur Arretierung der Lastschale 8 in der Be- und Entladestellung dient eine Drehrastvorrichtung 12, die zwischen den Lagern 7 angeordnet ist. Hierzu gehört einerseits ein zylindrischer Lagerzapfenabschnitt 13 größeren Durchmessers des Zapfens 9 mit achsparallelen halbzylindrischen Aussparungen 14 (Fig. 2a). Andererseits umfaßt die Rastvorrichtung zwei Hebel 15, die zwischen Lageraugen 16 des Wägemechanismus achsparallel zum Zapfen 9 gelagert und an ihren freien Enden durch eine Zugfeder 17 zusammengespannt sind. Beide Hebel 15 haben in der Mitte ein Fenster 18, in welchem je eine Rastwalze 19 ebenfalls achsparallel gelagert ist. Diese Rastwalzen 19 stehen einander bezüglich des zylindrischen Lagerzapfenabschnitts 13 diametral gegenüber und passen in die Aussparungen 14.

Die beschriebene Anordnung wirkt wie folgt: In der Ausgangsstellung gemäß Fig. 1 und den Fig. 2c und 3c wird die Lastschale 8 mit einem - wie in der Zeichnung angedeutet - pulverförmigen Wiegegut beschickt. Sie ist durch die Drehrastvorrichtung 12 arretiert. Die Kupplungsteile 9, 10 sowie 6, 11 berühren sich nicht. Die lastaufnehmende Seite 4 des Wägemechanismus 2 ist somit in ihren räumlichen Bewegungen unbehindert. Mit Erreichen eines vorbestimmten Gewichts wird der Wiegegut-Zustrom unterbrochen und die Entladung der Ladeschale 8 eingeleitet.

Hierzu setzt die Drehantriebsvorrichtung 3 die erste Kupplungshälfte in eine Drehbewegung (bezüglich der Fig. 2 und 3 nach rechts) um insgesamt 180°. Die Flanken der Diametralnut 11 kommen mit den Enden des Querstifts 10 in Berührung. Das übertragene Drehmoment ist so groß, daß die Rastwalzen 19 unter Dehnung der Zugfeder 17 aus ihren Aussparungen 14 herausgedrückt werden und fortan auf dem Umfang des zylindrischen Lagerzapfenabschnitts 13 abrollen. Die Fig. 2a und 3a zeigen das Ende dieser Phase. Die Rastwalzen 19 haben nach einem Bogenweg von etwa 160° genau die Kante der Aussparungen 14 erreicht.

Während der Antrieb langsam weiterläuft, fallen die Rastwalzen 19 in die Vertiefungen ein, bis sie die Raststellung nach Fig. 2b erreicht haben. Dabei schnappt der Zapfen 9 im Beispiel um einen Winkel von etwa 20° weiter. Der Querstift 10 hat sich dabei bereits über seine Mittelstellung in der Diametralnut 11 hinausgedreht. Der Antrieb läuft jedoch weiter, bis die Hülse 6 schließlich in der Stellung nach Fig. 3c stehenbleibt. Das Wiegegut fällt aus der Lastschale 8 heraus und durch Überwachung des Tara-Gewichts kann festgestellt werden, ob die Lastschale 9 auch wirklich leer ist.

Anschließend dreht sich die Lastschale erneut um 180°, um wiederum beladen zu werden. Dabei ist in den jeweiligen Ruhestellungen die Antriebsvorrichtung mit ihrem Kupplungsteil 6, 11 berührungsfrei von dem Zapfen 9 und ihrem Querstift 10 abgekuppelt.

Claims (5)

1. Waage, insbesondere Abfüll- oder Zuteilwaage, mit einem auf einem Basisgestell angeordneten Wägemechanismus, mit einer Lastschale, die von einer Ladestellung in eine Entladestellung und umgekehrt gedreht werden kann, mit einer ebenfalls auf dem Basisgestell angeordneten selbsttätig steuerbaren Drehantriebsvorrichtung und mit Mitteln zur Kupplung der Drehantriebsvorrichtung mit der Lastschale sowie zur berührungsfreien Abkupplung der Drehantriebsvorrichtung von der Lastschale vor und nach den Drehvorgängen, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastschale (8) an der lastaufnehmenden Seite (4) des Wägemechanismus (2) drehbar gelagert und mit einer Rast- oder Bremsvorrichtung versehen ist, welche die Lastschale in ihrer beim Abkuppeln der Drehantriebsvorrichtung (3) jeweils erreichten Lage festhält.

2. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehantriebsvorrichtung (3) die Lastschale (8) um jeweils etwa 180° von ihrer Ladestellung in ihre Entladestellung und umgekehrt dreht.

3. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kupplungsvorrichtung aus zwei mit Winkel- und Radialspiel koaxial ineinandergreifenden Kupplungsteilen (6, 10, 9, 11) sowie eine federbelastete Drehrastvorrichtung (12) vorgesehen sind, wobei der beim Einfallen der Raste (19) bewirkte Vortriebswinkel wenigstens gleich dem halben Spielwinkel ist.

4. Waage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsvorrichtung aus einer Hülse (6) mit stirnseitiger Diametralnut (11) und einem Zapfen (9) mit zweiseitigem Querstift (10) besteht.

5. Waage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastvorrichtung einen zylindrischen Lagerzapfenabschnitt (13) mit am Umfang diametral angeordneten Aussparungen (14) sowie zwei an Hebeln (15) gelagerte Rastwalzen (19) aufweist, die gegeneinander mit einer Zugfeder (17) elastisch verspannt sind.