DE4235250C1 - Netzbetriebene elektronische Waage mit motorisch angetriebener Arretierung und/oder Gewichtsschaltung - Google Patents
Netzbetriebene elektronische Waage mit motorisch angetriebener Arretierung und/oder GewichtsschaltungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine netzbetriebene elek
tronische Waage mit einem Meßwertaufnehmer, mit einer
Steuer- und Auswerteelektronik, mit einer Anzeige für das
Wägeergebnis und mit einer motorisch angetriebenen Arre
tiervorrichtung, die eine Beschädigung des Meßwertauf
nehmers beim Transport der Waage verhindert. Sie bezieht
sich genauso auf eine netzbetriebene elektronische Waage
mit einem Meßwertaufnehmer, mit einer Steuer- und Aus
werteelektronik, mit einer Anzeige für das Wägeergebnis
und mit einer motorisch angetriebenen Gewichtsschaltung.
Waagen dieser Art mit motorisch angetriebener Arretier
vorrichtung und/oder motorisch angetriebener Gewichts
schaltung sind allgemein bekannt. Unter dem Begriff
"Gewichtsschaltung" soll dabei sowohl eine Substitutions
gewichtsschaltung, wie sie von Analysenwaagen her bekannt
ist, als auch eine Kalibriergewichtsschaltung, die ein oder
mehrere Kalibriergewicht(e) auf den Meßwertaufnehmer abzu
senken gestattet, verstanden werden. Eine solche Waage mit
Kalibriergewichtsschaltung ist z. B. in der DE-OS 38 15 626
beschrieben.
Nachteilig an den bekannten Ausführungen ist, daß beim Aus
fall der Netzspannung bzw. beim Trennen der Verbindung zum
Netz keine Arretierung bzw. keine Veränderung der Stellung
der Gewichtsschaltung mehr möglich ist. Daher muß zusätz
lich eine manuelle Betätigung und/oder ein entsprechender
Warnhinweis in der Bedienungsanleitung vorhanden sein.
Trotzdem ist dadurch nicht ausgeschlossen, daß der Bediener
der Waage, wenn er die Waage an einen anderen Platz trans
portieren will, einfach den Netzstecker zieht und die Waage
hochhebt und wegtransportiert, so daß die Waage unarretiert
und/oder in einer Stellung der Gewichtsschaltung, die nicht
gegenüber den Transporterschütterungen geschützt ist,
transportiert werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Waage der eingangs
genannten Art so weiterzubilden, daß diese sich automatisch
zum Transport arretiert bzw. die Gewichtsschaltung in eine
transportgesicherte Stellung (Arretierposition) fährt.
Erfindungsgemäß wird dies für eine Waage mit Arretiervor
richtung dadurch erreicht, daß die Arretiervorrichtung
durch einen Gleichstrom-Elektromotor angetrieben wird,
daß die Steuer- und Auswerteelektronik beim Wegfall der
Versorgungsspannung einen Befehl zum Arretieren an den
Elektromotor gibt und daß dem Elektromotor ein Konden
sator zugeordnet ist, dessen Kapazität so bemessen ist,
daß er ohne weitere Energiezufuhr den Elektromotor bis
zum Ende des Arretiervorganges mit Energie versorgen kann.
Für eine Waage mit Gewichtsschaltung wird dies dadurch
erreicht, daß die Gewichtsschaltung durch einen Gleich
strom-Elektromotor angetrieben wird, daß die Steuer- und
Auswerteelektronik beim Wegfall der Versorgungsspannung
dem Gewichtsschaltungsmotor den Befehl gibt, die Gewichts
schaltung in die Arretierposition zu fahren, und daß dem
Elektromotor ein Kondensator zugeordnet ist, dessen Kapazi
tät so bemessen ist, daß er ohne weitere Energiezufuhr den
Elektromotor bis zum Erreichen der Arretierposition mit
Energie versorgen kann.
Enthält eine Waage sowohl eine motorisch angetriebene
Arretiervorrichtung als auch eine motorisch angetriebene
Gewichtsschaltung, so können beide erfindungsgemäßen Maß
nahmen getrennt voneinander eingesetzt werden, es kann
jedoch auch in einer vorteilhaften Weiterbildung ein ge
meinsamer Gleichstrom-Elektromotor benutzt werden.
Um auch im Fall einer nur kurzzeitigen Spannungsversorgung
der Waage ein Liegenbleiben im entarretierten Zustand zu
vermeiden, ist in einer weiteren vorteilhaften Ausgestal
tung vorgesehen, daß der Motor zum Entarretieren bzw. zum
Verstellen der Gewichtsschaltung aus der Arretierposition
heraus erst dann freigegeben wird, wenn der Kondensator
genügend weit aufgeladen ist. Dies kann in einer einfache
ren Ausführung durch ein entsprechend bemessenes Verzöge
rungsglied erfolgen, in einer vornehmeren Ausführung durch
eine entsprechend aufgebaute Überwachungselektronik.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der schematischen
Figuren beschrieben. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine oberschalige Waage mit Gewichtsschaltung,
Fig. 2 eine dazugehörige elektronische Schaltung,
Fig. 3 eine Analysenwaage oder Mikrowaage mit Arre
tierung im Schnitt und
Fig. 4 eine Analysenwaage oder Mikrowaage mit Gewichts
schaltung.
Die elektronische Waage in Fig. 1 besteht aus einem ge
häusefesten Systemträger 1, an dem über zwei Lenker 4 und 5
mit den Gelenkstellen 6 ein Lastaufnehmer 2 in senkrechter
Richtung beweglich befestigt ist. Der Lastaufnehmer 2 trägt
in seinem oberen Teil die Lastschale 3 zur Aufnahme des
Wägegutes und überträgt die der Masse des Wägegutes ent
sprechende Kraft über ein Koppelelement 9 auf den Lastarm
des Übersetzungshebels 7. Der Übersetzungshebel 7 ist durch
ein Kreuzfedergelenk 8 am Systemträger 1 gelagert. Am Kom
pensationsarm des Übersetzungshebels 7 ist ein Spulenkörper
mit einer Spule 11 befestigt. Die Spule 11 befindet sich im
Luftspalt eines Permanentmagnetsystems 10 und erzeugt die
Kompensationskraft. Die Größe des Kompensationsstromes
durch die Spule 11 wird dabei in bekannter Weise durch den
Lagensensor 16 und den Regelverstärker 14 so geregelt, daß
Gleichgewicht zwischen dem Gewicht des Wägegutes und der
elektromagnetisch erzeugten Kompensationskraft herrscht.
Der Kompensationsstrom erzeugt am Meßwiderstand 15 eine
Meßspannung, die einem Analog/Digital-Wandler 17 zugeführt
wird. Das digitalisierte Ergebnis wird von einer digitalen
Signalverarbeitungseinheit 18 übernommen und in der Anzeige
19 digital angezeigt. Weiter ist ein Temperatursensor 26
vorhanden, der die Temperatur des Meßwertaufnehmers in ein
digitales Signal umformt und über die Leitung 31 der digi
talen Signalverarbeitungseinheit 18 zuführt. Die digitale
Signalverarbeitungseinheit 18 kann dadurch Temperaturfehler
des Meßwertaufnehmers korrigieren.
Der Lastarm des Übersetzungshebels 7 ist über den Befesti
gungspunkt des Koppelelementes 9 hinaus verlängert und
läuft in einem nach unten abgekröpften Teil 22 aus. Am
Teil 22 sind drei senkrecht stehende Zentrierstifte be
festigt, von denen in Fig. 1 nur die beiden Zentrierstifte
24 und 25 zu erkennen sind. Diese Zentrierstifte tragen das
Kalibriergewicht 13. Das Kalibriergewicht weist eine von
unten kommende Bohrung 29 auf, die in einer kegeligen
Fläche 23 ausläuft. Diese Bohrung geht genau durch den
Schwerpunkt des Kalibriergewichtes, so daß die kegelige
Fläche senkrecht über dem Schwerpunkt des Kalibrierge
wichtes liegt.
Weiter ist in Fig. 1 eine Hubvorrichtung für das Kalibrier
gewicht angedeutet, die aus einem Stachel 20 besteht, der
in einer gehäusefesten Hülse 21 in senkrechter Richtung
beweglich geführt wird. Die Vorrichtung zum Bewegen des
Stachels ist nur durch einen Exzenter 28 und einen Elektro
motor 41 angedeutet. Der Stachel 20 reicht durch ein Loch
27 im Teil 22 bis in die Bohrung 29 im Kalibriergewicht 13.
In der gezeichneten Stellung, in der das Kalibriergewicht
auf den Zentrierstiften und damit auf dem Übersetzungs
hebel 7/12/22 aufliegt, endet der Stachel 20 mit seiner
kegelförmigen Spitze dicht unterhalb der kegeligen Fläche
23. Wird nun der Stachel durch den Exzenter 28 angehoben,
so kommt er mit der kegeligen Fläche 23 in Kontakt, hebt
das Kalibriergewicht 13 vom Übersetzungshebel ab und drückt
es gegen gehäusefeste Anschläge 39. Dies ist die Normal
stellung des Kalibriergewichtes (Wägestellung und Arretier
stellung), während die in Fig. 1 gezeichnete abgesenkte
Stellung nur für den Kalibriervorgang eingenommen wird.
Der Schwerpunkt des Kalibriergewichtes 13 läßt sich durch
die Schraube 38 geringfügig verschieben, wodurch ein Fein
abgleich erreicht werden kann.
Nach dem Betätigen einer nicht dargestellten Kalibriertaste
aktiviert die digitale Signalverarbeitungseinheit 18 über
die Leitung 36 die Kalibriersteuerung 40. Diese Kalibrier
steuerung 40 startet den Elektromotor 41, und die digitale
Signalverarbeitungseinheit 18 wartet nach dem Aufsetzen des
Kalibriergewichtes 13 auf den Übersetzungshebel 7/12/22 die
Beruhigung des Meßwertes von der Waage (Stillstand) ab,
übernimmt den Wert, berechnet und speichert den neuen Kali
brierfaktor und läßt über die Kalibriersteuerung 40 den
Motor das Kalibriergewicht wieder in die Wägestellung an
heben.
Die bisher beschriebenen Teile der Waage sind als Stand der
Technik bekannt und deshalb in ihrem Aufbau und ihrer Funk
tion nur ganz kurz beschrieben.
Weiter weist die Kalibriersteuerung 40 einen Kondensator 30
als Energiespeicher auf. Dieser Kondensator 30 wird immer
aufgeladen gehalten. Solange die Versorgungsspannung un
unterbrochen zur Verfügung steht, tritt dieser Kondensator
nicht in Funktion. Nur in dem Fall, daß die Versorgungs
spannung in der Waage ausfällt - was z. B. auch beim Ziehen
des Netzsteckers der Fall ist - und wenn sich in diesem
Augenblick die Kalibriergewichtsschaltung gerade in der
Kalibrierstellung oder in einem Übergangszustand befindet,
nur in diesem Fall tritt der Kondensator 30 in Funktion
und liefert die notwendige Energie, um den Motor 41 (einen
Gleichstrom-Elektromotor) wieder in die Wäge- und Arretier
stellung zu fahren. Den Befehl zu dieser Operation erhält
die Kalibriersteuerung 40 durch die Spannungsüberwachungs
schaltung innerhalb des Mikroprozessors 18 oder durch eine
gesonderte Spannungsüberwachungsschaltung.
In Fig. 2 ist eine beispielhafte Ausführung der Schal
tung 40 zum Ansteuern des Motors 41 dargestellt. Der
Kondensator 30, der z. B. eine Kapazität von 1 F haben
kann, wird durch die Diode D1 aufgeladen, wobei der Innen
widerstand der Versorgungsspannung den Ladestrom begrenzt.
Erreicht die Spannung am Kondensator 30 die Schwellspannung
der Zenerdiode ZPD 3,6, so wird der Transistor T1
leitend
und der eine Eingang 50 des Tors IC1.1 wird auf H-Pegel
gelegt. Damit kann der Mikroprozessor 18 über die Leitung
36 und den Transistor T5 das Tor IC1.1 durchschalten und
über die Diode D2, die Widerstände R4 und R6 und den Tran
sistor T2 den Gleichstrommotor 41 ansteuern. Der Wider
stand R5 dient dabei zur Strombegrenzung für den Motor 41.
Der gestrichelt umrandete Schaltungsteil 55 ist also eine
Überwachungsschaltung, die erst beim Erreichen einer Min
destspannung am Kondensator 30 dem Mikroprozessor 18 er
laubt, den Motor 41 anzusteuern. Damit wird erreicht, daß
nach dem Einschalten der Versorgungsspannung der Motor 41
erst dann anlaufen kann, wenn die im Kondensator 30 ge
speicherte Energie ausreicht, den Motor 41 wieder in seine
Ausgangsstellung zurücklaufen zu lassen.
Der Motor senkt nun - wie anhand von Fig. 1 beschrieben -
das Kalibriergewicht 13 auf den Hebel 7/12/22 zur Kali
brierung ab. Das Erreichen der Kalibrierstellung wird dem
Mikroprozessor 18 durch das Öffnen des Schalters S2 über
die Leitung 51 gemeldet. Der Mikroprozessor 18 stoppt
daraufhin über die Leitung 36 den Motor 41. Der Transi
stor T3 wirkt dabei als Kurzschlußbremse. Ein geringer
Nachlauf des Motors 41 stört dabei nicht, da sich der Ex
zenter 28 in seinem flachen Minimum befindet. - Nach
Stillstand der Waage und Übernahme des Kalibrierergeb
nisses in den Mikroprozessor 18 startet der Mikropro
zessor 18 den Motor 41 wieder und der Motor 41 läuft
weiter bis zum Erreichen der Wägestellung, die durch das
Öffnen des Schalters S1 über die Leitung 52 dem Mikro
prozessor gemeldet wird. Der Mikroprozessor stoppt dann
den Motor 41.
Fällt nun die Versorgungsspannung aus, so fällt der Ein
gang 53 des Tors IC1.4 auf L-Pegel. Ist dabei der Schal
ter S1 offen - die Kalibriergewichtsschaltung also in ihrer
Wägestellung, die in diesem Fall gleich der Arretierstel
lung ist -, so passiert nichts. Ist der Schalter S1 aber
geschlossen - läuft der Motor 41 also oder befindet er sich
in der Kalibrierstellung -, so ist auch der Eingang 54 des
Tores IC1.3 auf L-Pegel und das Tor IC1.2 steuert durch und
versorgt über D3 und R4, R6 und T2 den Motor 41 (weiterhin)
mit Strom. Der Motor 41 läuft also weiter bzw. startet neu
und bleibt erst stehen, wenn der Schalter S1 öffnet. Die
Tore IC1.1 bis IC1.4 erhalten ihre Betriebsspannung VO
direkt vom Kondensator 30, zudem sind es Typen, die auch
mit geringer Betriebsspannung arbeiten, so daß ihre Funk
tion auch bei sich entladendem Kondensator 30 so lange
gewährleistet ist, bis die Endstellung des Motors 41
erreicht ist.
Wird die Waage nicht durch einen Mikroprozessor gesteuert,
so kann die Ansteuerung des Motors 41 selbstverständlich
auch durch andere Schaltungen realisiert werden. Beispiels
weise kann dies durch Relais erfolgen, die so geschaltet
sind, daß beim Zurückfallen aller Relais in die Ruhestel
lung der Motor 41 so lange Strom aus dem Kondensator 30
erhält, bis die Wäge- und Arretierstellung erreicht ist.
In Fig. 3 ist eine zweite Ausführungsform der elektro
nischen Waage gezeigt. Es handelt sich hierbei um eine
unterschalige Analysen- oder Mikrowaage mit motorischer
Arretierung. Die Waage besteht aus einem Gehäuse 61, das
einen Wägeraum 62, einen Raum 63 für den Meßwertaufnehmer
und einen Raum für die Elektronik 64 umschließt. Der Meß
wertaufnehmer arbeitet wieder nach dem Prinzip der elektro
magnetischen Kraftkompensation. Er besteht aus einem Balken
65, der auf einem gehäusefesten Bock 66 mittels eines
Federgelenkes 67 drehbar gelagert ist. Am kürzeren Hebel
arm des Balkens 65 hängt ein bewegliches Zwischenstück 60,
das im unteren Bereich 68 den Waagschalenbügel 69 und die
eigentliche Waagschale 70 trägt. Am längeren Hebelarm des
Balkens 65 ist die Spule 71 befestigt, die sich im Feld des
Permanentmagnetsystems 72 befindet. Von der Elektronik 64
ist nur die Ansteuerschaltung 73 für die Arretierung und
der zugeordnete Kondensator 74 angedeutet. Weiter erkennt
man die Anzeige 75 für das Wägeresultat.
Für den Transport weist die Waage gemäß Fig. 3 nun eine
Arretiervorrichtung auf, die aus zwei Hebeln 76 und 77 zur
Fixierung des Balkens 65 sowie aus zwei Drückstücken 78 und
79 zur Fixierung des beweglichen Zwischenstückes 60 be
steht. Die Arretierhebel 76 und 77 sind auf der einen Seite
an Festpunkten 80 und 81 des Gehäuses 61 gelagert und
werden beim Arretieren am anderen Ende von Exzentern 82 und
83 gegen den Balken 65 gepreßt und fixieren ihn. Die Ex
zenter werden durch einen nicht dargestellten Gleichstrom-
Elektromotor angetrieben und von der Ansteuerschaltung 73
angesteuert. Diese Ansteuerschaltung 73 funktioniert ge
nauso wie bereits im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2
beschrieben und steuert selbsttätig die Arretierschaltung
an, falls die Versorgungsspannung der Waage unterbrochen
wird. In gleicher Weise wird auch das bewegliche Zwischen
stück 60 mittels der Druckstücke 78 und 79, der zugehörigen
Exzenter 84 und 85 und eines nicht dargestellten Gleich
strom-Elektromotors für den Transport fixiert.
In Fig. 4 ist eine dritte Ausführungsform der elektro
nischen Waage mit einer Substitutionsgewichtsschaltung
gezeigt. Gleiche Teile wie in Fig. 3 sind mit den gleichen
Bezugszahlen gekennzeichnet und nicht nochmal erläutert.
Die Substitutionsgewichtsschaltung besteht aus einem
Gewichtsträger 90, der am beweglichen Zwischenstück 91
befestigt ist und der mehrere Gewichtsstücke 92 trägt,
von denen in Fig. 4 nur zwei beispielhaft dargestellt sind.
Die Gewichtsstücke 92 können durch Haken 93, die bei 94
gehäusefest gelagert sind, vom Gewichtsträger 90 abgehoben
und in dieser abgehobenen Stellung fixiert werden. Die
Transportstellung ist diejenige Stellung, in der alle Ge
wichtsstücke abgehoben sind. In Fig. 4 sind alle Gewichts
stücke abgesenkt und liegen auf dem Gewichtsträger 90 auf.
Dies ist die Null-Stellung. Die Haken 93 werden durch Ex
zenter 95 bewegt. Die Exzenter 95 wiederum werden durch
nicht dargestellte Gleichstrom-Elektromotoren angetrieben.
Die Steuerung der Gleichstrom-Elektromotoren erfolgt durch
eine Ansteuerelektronik 96, die je nach Last auf der Waag
schale 70 mehr oder weniger Gewichtsstücke 92 auf den
Gewichtsträger 90 ablegt bzw. von ihm abhebt, bis in etwa
Gleichgewicht am Balken 65 herrscht und die verbleibende
Gewichtsdifferenz von der Spule der elektromagnetischen
Kraftkompensation kompensiert werden kann. Bei Ausfall der
Versorgungsspannung steuert die Ansteuerelektronik 96 die
Gleichstrom-Elektromotoren wieder so an, daß die Gewichte
alle abgehoben werden (= Transportstellung) und entnimmt
die dazu notwendige Energie dem Kondensator 74.
Alle mechanischen Teile sind in den Figuren nur ganz
schematisch dargestellt, da sie nur Hilfsmittel für den
eigentlichen Erfindungsgedanken sind. Jeder Fachmann kann
daraus leicht eine durchkonstruierte Lösung ableiten.
Bei einer Waage mit Arretiervorrichtung und Gewichts
schaltung können selbstverständlich getrennte Gleich
strom-Elektromotoren für die Arretiervorrichtung und für
die Gewichtsschaltung vorgesehen sein. Für jeden Motor kann
dabei ein gesonderter Kondensator zur Energiespeicherung
vorgesehen sein; beide Motoren können jedoch auch aus einem
einzigen Kondensator mit Energie versorgt werden. Es ist
jedoch auch möglich, einen einzigen Gleichstrom-Elektro
motor für beide Funktionen zu benutzen und mittels zu
sätzlicher Kupplungen entweder die Arretiervorrichtung oder
die Gewichtsschaltung oder beide anzutreiben.
Claims (5)
1. Netzbetriebene elektronische Waage mit einem Meßwert
aufnehmer, mit einer Steuer- und Auswerteelektronik,
mit einer Anzeige für das Wägeergebnis und mit einer
motorisch angetriebenen Arretiervorrichtung, die eine
Beschädigung des Meßwertaufnehmers beim Transport der
Waage verhindert, dadurch gekennzeichnet, daß die Arre
tiervorrichtung (76, 77, 78, 79, 82, 83, 84, 85) durch einen
Gleichstrom-Elektromotor angetrieben wird, daß die
Steuer- und Auswerteelektronik (73) beim Wegfall der
Versorgungsspannung einen Befehl zum Arretieren an den
Elektromotor gibt und daß dem Elektromotor ein Konden
sator (74) zugeordnet ist, dessen Kapazität so bemessen
ist, daß er ohne weitere Energiezufuhr den Elektro
motor bis zum Ende des Arretiervorganges mit Energie
versorgen kann.
2. Netzbetriebene elektronische Waage mit einem Meßwert
aufnehmer, mit einer Steuer- und Auswerteelektronik,
mit einer Anzeige für das Wägeergebnis und mit einer
motorisch angetriebenen Gewichtsschaltung, dadurch
gekennzeichnet, daß die Gewichtsschaltung durch einen
Gleichstrom-Elektromotor (41) angetrieben wird, daß die
Steuer- und Auswerteelektronik (18, 40, 96) beim Wegfall
der Versorgungsspannung dem Gleichstrom-Elektromotor (41)
den Befehl gibt, die Gewichtsschaltung in die Arretier
position zu fahren, und daß dem Elektromotor (41) ein
Kondensator (30, 74) zugeordnet ist, dessen Kapazität
so bemessen ist, daß er ohne weitere Energiezufuhr den
Gleichstrom-Elektromotor (41) bis zum Erreichen der Arretier
position mit Energie versorgen kann.
3. Netzbetriebene elektronische Waage nach Anspruch 1 und
Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger
Gleichstrom-Elektromotor sowohl die Arretiervorrich
tung als auch die Gewichtsschaltung antreibt.
4. Netzbetriebene elektronische Waage nach einem der
Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zu
sätzlich eine Überwachungselektronik (55) vorhanden ist,
die den Ladezustand des Kondensators (30,74) überwacht
und die nach dem Einschalten der Versorgungsspannung den
bzw. die Gleichstrom-Elektromotor(en) (41) erst dann
freigibt, wenn soviel Energie im Kondensator (30,74)
gespeichert ist, daß auch bei einem Ausfall der Versor
gungsspannung die Arretierposition wieder erreicht
werden kann.
5. Netzbetriebene elektronische Waage nach einem der
Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zu
sätzlich ein Zeitverzögerungsglied vorhanden ist, das
nach dem Einschalten der Versorgungsspannung den bzw.
die Gleichstrom-Elektromotor(en) (41) erst nach Ablauf
einer vorgegebenen Zeitspanne freigibt.
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