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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Wägen
von pulver-, schnitzel- oder bahnförmigem Material, und betrtift
insbesondere ein Verfahren, um einem Wägegefäß ein pulver-, schnitzel- oder
bahnförmiges
Material in effizienter und genauer Weise zuzuführen.
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Stand der
Technik
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Wie in der japanischen Patentoffenlegungsschrift
Nr. 55-22178 beschrieben, ist ein Verfahren bekannt, bei welchem
Getreidekörner
unter Verwendung einer in vertikaler Richtung verschieblichen Rinne
abgewogen werden, die mit einem offenen Ende versehen ist und oberhalb
eines Wägegefäßes vorgesehen
ist. Die durch das andere Ende zugeführten Getreidekörner werden
hauptsächlich
durch die Schwerkraft dazu gebracht, in das Wägegefäß hinein zu fallen, dadurch,
dass die Rinne so gekippt wird, dass das offene Ende nach unten
weist, und dann wird die Rinne wieder in horizontale Position gedreht und
in Vibration versetzt, um die restlichen Körner herauszuschleudern und
in das Gefäß fallen
zu lassen, so dass das Wägen
des Getreides in effizienter Weise erfolgen kann.
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Mit dem zuvor beschriebenen bekannten Wägeverfahren
wird die Rinne so gekippt, dass das offene Ende nach unten weist,
um auf einmal (pro Vorgang) ein großes Volumen (Menge) an Getreide hineinzuschütten. Jedoch
hängt die
Getreidemenge, die aus der Rinne bei einer einzigen Schüttbewegung abgegeben
wird, vom Zustand der Rinne und dem Zustand des hineinzuschüttenden
Gegenstandes ab, und diese Schwankung der hineingeschütteten Menge
beeinflusst unvermeidlich den anschließenden Vibrationsschritt, bei
dem die restlichen Körner
abgegeben werden, so dass Schwankungen bei der Wägegenauigkeit und Wägegeschwindigkeit
auftreten. Außerdem
besteht bei dem Schritt, bei dem die verbleibenden Körner durch
Vibration abgegeben werden, eine Tendenz zu einer Beeinflussung
durch externe Faktoren einschließlich Umgebungstemperatur und
-feuchtigkeit, so dass die Schwankungen bei der Wägegenauigkeit
und der Wägegeschwindigkeit
sogar noch deutlicher werden, was Probleme bei der Effizienz und
der Genauigkeit mit sich bringt.
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Weiter ist eine Zuführvorrichtung
für eine Wägeanlage
und ein Verfahren bekannt (DE-U 88 01 400.2), welche für das Zuführen von
zu wägenden Waren
auf Befüllungswaagen
dienen, und zwar insbesondere auf Teilmengenkombinations-Befüllungswaagen,
welche einen Zuführmechanismus
beinhalten, der die zu wägenden
Waren von einem Vorratsbehälter
zu einer zentralen Verteilungseinrichtung transportiert, der hauptsächlich die
Form einer Vibrationsfördereinrichtung
hat, wobei die Verteilungseinrichtung mit mehreren Dosierrutschen
verbunden ist, welche die Waren in Vorbehälter transportieren, und danach,
reagierend auf eine Aufforderung, in die eigentlichen Wägegefäße. Die
Wägegefäße sind
mit elektrischen Wägezellen
kombiniert, deren Messergebnisse zu einer Zentralrecheneinheit übertragen werden,
von wo aus das Signal, auf welches hin sich geeignete Wägegefäße in einen
Trichter öffnen,
an alle diejenigen Wägegefäße gesendet
wird, deren Gesamtgewicht dem angestrebten vorbestimmten Gewicht
am nächsten
kommt. Mit dieser bekannten Zuführvorrichtung
für Teilmengenkombinations-Befüllungswaagen
ist der Nachteil verbunden, dass sie ziemlich kompliziert sind und
dass leicht zu beschädigende
Gegenstände,
insbesondere dünne
Kekse, gefüllte
Bonbons und ähnliche
Gegenstände,
während
ihres Transportes zwischen den verschiedenen Orten beschädigt werden
können.
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In Anbetracht der zuvor dargestellten
Probleme des Standes der Technik ist es ein Ziel der Erfindung,
ein Wägeverfahren
für pulver-,
schnitzel- oder spanförmiges
Material bereitzustellen, mit dem das pulver-, schnitzel- oder spanförmige Material von
der Rinne dem Wägegefäß in genauer
und effizienter Weise zugeführt
werden kann, ohne dass eine Beeinflussung durch den Zustand der
Rinne, den Zustand des Wägegefäßes und
den Zustand der Umgebungsluft eintritt.
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INHALT DER
ERFINDUNG
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Gamäß der Erfindung wird das zuvor
beschriebene Ziel erreicht, indem ein Wägeverfahren für pulver-,
schnitzel- oder spanförmiges
Material mittels einer Rinne bereitgestellt wird, die unterhalb
eines Vorratselementes angeordnet ist und geeignet ist, gemäß einer
von einem Wägeelement
gesendeten Anweisung um eine Schwenkachse gekippt zu werden, um
das pulver-, schnitzel- oder spanförmige Material durch eine an
einem Ende der Rinne befindliche Abführöffnung in ein auf dem Wägeelement
befindliches Wägegefäß fallen
zu lassen, wobei die Rinne in sequentieller Weise um mindestens
drei unterschiedliche Speisewinkel gekippt wird, so dass der Speisewinkel
der Rinne abnimmt, um das pulver-, schnitzel- oder spanförmige Material
in mindestens drei abnehmend regulierten Mengen herunterfallen zu
lassen.
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Vorzugsweise wird der Speisewinkel
der Rinne zum Herunterfallenlassen des pulver-, schnitzel- oder
spanförmigen
Materials in das Wägegefäß jedesmal
festgelegt, nachdem die Rinne in einen Zustand zurückgeschwenkt
wurde, bei dem die Abführöffnung ausgehend
vom horizontalen Zustand geringfügig
nach oben weist. Mit dieser Anordnung lässt sich das für ein Zufuhren
dienende Herunterfallen des pulver-, schnitzel- oder spanförmigen Materials in
effizienterer Weise und mit größerer Wägegenauigkeit
durchführen.
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Vorzugsweise beträgt der Speisewinkel der Rinne
im abschließenden
Stadium zwischen 1° und 2° ausgehend
von der Horizontalposition und die an einem Ende der Rinne befindliche
Abführöffnung wird zwischen
diesem Speisewinkel und der Horizontalposition hin- und hergeschwenkt,
um das pulver-, schnitzel- oder spanförmige Material in das Wägegefäß fallen
zu lassen, so das die Wägegenauigkeit weiter
verbessert wird.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische perspektivische Ansicht einer Wägevorrichtung
für pulver-,
schnitzel- oder spanförmiges
Material, welche das Wägeverfahren
gemäß der Erfindung
verwendet.
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2 ist
eine schematische Seitenansicht der Wägevorrichtung von 1 für pulver-, schnitzel- oder
spanförmiges
Material.
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3 ist
ein schematischer Querschnitt einer Rinne der Wägevorrichtung, welche das erfindungsgemäße Wägeverfahren
verwendet, wobei dargestellt ist, dass die Rinne vor dem Beginn
eines Wägevorgangs
in gekippter Position gehalten wird.
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4 ist
ein schematischer Querschnitt der gleichen Rinne wie in 3, die jedoch in einer gekippten
Position gehalten wird, um eine große Volumenmenge des Wägegegenstandes
herausfallen zu lassen.
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5 ist
ein schematischer Querschnitt der gleichen Rinne wie in 3, die jedoch in einer gekippten
Position gehalten wird, um eine mittlere Volumenmenge des Wägegegenstandes
herausfallen zu lassen.
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6 ist
ein schematischer Querschnitt der gleichen Rinne wie in 3, die jedoch in einer gekippten
Position gehalten wird, um eine kleine Volumenmenge des Wägegegenstandes
herausfallen zu lassen.
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7 ist
ein schematischer Querschnitt der gleichen Rinne wie in 3, die jedoch in einer gekippten
Position gehalten wird, um eine sehr kleine Volumenmenge des Wägegegenstandes
herausfallen zu lassen.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachfolgend wird eine Ausführungsform
der Erfindung mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben.
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Das Wägeverfahren für pulver-,
schnitzel- oder spanförmiges
Material der Erfindung kann zum Wägen verschiedener unterschiedlicher
pulver-, schnitzel- oder spanartiger Gegenstände verwendet werden. Die anliegenden
Zeichnungen zeigen eine Wägevorrichtung,
die mit dem Wägeverfahren
für pulver-,
schnitzel- oder spanförmiges
Material gemäß der Erfindung
zu verwenden ist und zum Wägen von
Rohschnitzeln geeignet ist, die sich zum Formgießen von Kunststoff Verschlusseinrichtungen
verwenden lassen.
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1 und 2 zeigen die gesamte Wägevorrichtung,
bei welcher ein Vorratselement 1, beispielsweise ein Trichter
oder ein Zyklon, an einer oberen Position angeordnet ist und Schnitzel 2 enthält (dargestellt
in den 3 bis 7), welche zum Wägen über eine
Rinne 3 einem bei einer unteren Position angeordneten Wägegefäß 4 zugeführt werden.
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Das Vorratselement 1 weist
typischerweise einen Trichter oder einen Zyklon von gewöhnlichem Typ
mit trichterförmigem
Boden 5 auf, dessen vorderes Ende in eine mittige Öffnung 6 der
Rinne 3 eingeführt
ist, um pulver-, schnitzel- oder spanförmiges Material in vorbestimmter
Menge zuzuführen.
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Wie in 1 dargestellt,
weist die Rinne 3 ein kastenartiges Profil und an der Oberseite
die mittige Öffnung 6 auf.
Die entgegengesetzten Enden 7, 8 der Rinne 3 verjüngen sich
von oben und unten her, und das eine Ende 7 der Rinne ist
verschlossen, hingegen ist eine Auslassöffnung 9 am entgegengesetzten
Ende 8 ausgebildet, so dass beim Kippen der Rinne 3 die
Schnitzel 2 durch die Auslassöffnung 9 herausfallen.
Wie aus 1 zu ersehen,
ist die Rinne 3 durch eine Welle 10 gehaltert,
die sich in der Mitte einer deren Seitenwände befindet, so dass die Rinne in
einer Weise wie in 2 durch
unterbrochene Linien angegeben gekippt wird, wenn die Welle 10 durch
einen mit dem entgegengesetzten Ende der Welle 10 verbundenen
Motor 11 in Drehung versetzt wird. Dadurch wird verursacht,
dass das in der Rinne 3 enthaltene pulver-, schnitzel-
oder spanförmige Material
in das Wägegefäß 4 hineinfällt, wenn
die Rinne 3 so gekippt wird, dass die Auslassöffnung 9 nach
unten weist. Der Kippwinkel kann zur Verbesserung der Wägegenauigkeit
dadurch fein gesteuert werden, dass ein Schrittmotor, ein Servomotor
oder dergleichen verwendet wird, der mit einer feinen Winkelsteuereinrichtung
ausgerüstet
ist, was eine genaue Winkelindexierung des Motors 11 ermöglicht. Die
Rinne 3 kann in der Mitte der Seitenwand mit einer Tragstütze versehen
sein, so dass sie mittels der Tragstütze durch die Welle 10 gehaltert
werden kann. Zusätzlich
kann die Rinne 3 in der Mitte ihres Bodens mit einem Schüttwinkel 12 versehen
sein, um zu gewährleisten,
dass keine Schnitzel 2 durch die Auslassöffnung 9 herausfallen,
solange die Rinne 3 in horizontalem Zustand gehalten wird.
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Das Wägegefäß 4 befindet sich
unterhalb des Vorratselementes 1 und der Rinne 3,
um aus der Rinne 3 abgegebene Schnitzel t aufzunehmen.
Es wird von einem Wägeelement 13 getragen,
bei dem es sich um eine Waage, eine Federwaage oder eine elektronische
Waage handeln kann. Das Wägeelement 13 misst
das Gewicht der Schnitzel 2, die dem Wägegefäß 4 bei jedem der
mindestens drei Stadien zugeführt
werden, und die aus der Messung erhaltenen Daten werden einer Zentralrecheneinheit
(CPU) 14 zugeführt,
welche gemäß einem
Computerprogamm eine Anweisung zum Kippen der Rinne 3 an den
Motor 11 ausgibt, um die Rinne 3 um einen vorbestimmten
Winkel zu kippen, so dass die Zuführoperation sukzessive in mindestens
drei Stufen oder Stadien ausgeführt
werden kann, bei denen Schnitzel 2 in großer Volumenmenge,
mittlerer Menge und/oder einer geringen oder sehr kleinen Volumenmenge
zugeführt
werden, um dem Wägegefäß 4 in effizienter
und genauer Weise Schnitzel 2 zuzuführen.
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Nachfolgend wird das Wägeverfahren
detailliert beschrieben. 3 bis 7 sind schematische Querschnitte
einer Rinne 3 der Wägevorrichtung, welche
das erfindungsgemäße Wägeverfahren
verwendet und in drei unterschiedlichen Kipppositionen gehalten
wird, um Schnitzel 2 in großer Volumenmenge, mittlerer
Menge, geringer bzw. sehr geringer Volumenmenge zuzuführen.
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3 ist
ein schematischer Querschnitt der Rinne 3 der das erfindungsgemäße Wägeverfahren verwendenden
Wägevorrichtung
vor dem Beginn einer Wägeoperation
und in einem Zustand, bei dem sie mit Schnitzeln 2 gefüllt ist,
die von einer Vorratseinheit 1 zugeführt wurden. Es sei angemerkt,
dass Schnitzel 2 der Rinne 3 bei aus der horizontalen
Position nach oben gedrehter Auslassöffnung 9 zugeführt werden
und sich daher die Schnitzel 2 in der Rinne 3 hauptsächlich im
hinteren Abschnitt der Rinne 3 befinden. Das Zuführen der
Schnitzel 2 wird unterbrochen, wenn die Oberseite der Schnitzel 2 in
der Rinne 3 den Boden 5 der Vorratseinheit 1 erreicht. Der
gekippte Zustand der Rinne 3, bei der die Auslassöffnung 9 geringfügig nach
oben gedreht ist, liefert eine Referenzposition für die Wägeoperation
der Wägevorrichtung,
und die Rinne 3 wird nach jedem Stadium eines Schnitzelabgabevorgangs
in diese Referenzposition zurückgedreht,
damit sie sich zur Aufnahme der Schnitzel 2 in gleichem
Zustand befindet wie vor dem Abgabevorgang und das nächste Stadium
des Vorgangs erreicht, so dass bei jeder Schnitzelabgabebewegung
immer eine genau vorbestimmte Menge an Schnitzeln 2 abgegeben
werden kann.
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4 ist
ein schematischer Querschnitt der gleichen Rinne wie in 3, die jedoch in einer gekippten
Position gehalten wird, um eine große Volumenmenge des Wägegegenstandes
herausfallen zu lassen. Die Rinne 3 wurde aus der Horizontalposition mit
nach unten weisender Auslassöffnung 9 um
einen Neigungswinkel (nachfolgend als Neigungs- oder Speisewinkel
bezeichnet) gekippt, welcher am größten ist. Wenn 1000 g an Schnitzeln
in einem einzigen Wägezyklus
zu wägen
sind, wird die Rinne 3 typischerweise um ca. 30° gekippt,
um im ersten Stadium ca. 700 g abzugeben. Wenn die in das Wägegefäß 4 hineingeschütteten Schnitzel 2 ein
Gewicht von 700 g erreichen, was durch die Wägeeinheit 13 gemessen
wird, wird ein Signal an die Zentralrecheneinheit 14 übertragen,
um den Motor 11 in umgekehrter Richtung anzutreiben und
die Abgabe der Schnitzel zu unterbrechen, und die Rinne 3 wird
dann in die mit unterbrochenen Linien bezeichnete Referenzposition
zurückgedreht.
Und die Schnitzel 2 werden der Rinne 3 zugeführt, bis
die Menge erreicht ist, die sich vor dem Ausschüttvorgang in dieser befand,
wie in 3 dargestellt.
Dann fährt
die Operation mit dem zweiten Stadium fort, bei dem eine Zufuhr
von Schnitzeln in mittlerer Volumenmenge erfolgt.
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5 ist
ein schematischer Querschnitt der gleichen Rinne wie in 3, die jedoch in einer Kippposition
mit mittlerem Neigungswinkel gehalten wird, um eine mittlere Volumenmenge
des Wägegegenstandes
herausfallen zu lassen. Wenn wie zuvor beschrieben 1000 g an Schnitzeln
in einem einzigen Wägezyklus
zu wägen
sind, wird die Rinne 3 typischerweise um ca. 20° gekippt,
um im zweiten Stadium ca. 230 g abzugeben. Wenn die in das Wägegefäß 4 hineingeschütteten Schnitzel 2 ein
Gewicht von 230 g erreichen, so dass eine Gesamtmenge von 930 g
erreicht wird, was durch die Wägeeinheit 13 gemessen
wird, wird ein Signal an die Zentralrecheneinheit 14 übertragen,
um den Motor 11 in umgekehrter Richtung anzutreiben und
die Abgabe der Schnitzel 2 zu unterbrechen, und die Rinne 3 wird
dann erneut in die mit unterbrochenen Linien bezeichnete Referenzposition
zurückgedreht.
Und die Schnitzel 2 werden der Rinne 3 zugeführt, bis
die Menge erreicht ist, die sich vor dem Ausschüttvorgang in dieser befand,
wie in 3 dargestellt.
Dann fährt
die Operation mit dem dritten Stadium fort, bei dem eine Zufuhr von
Schnitzeln in kleiner Volumenmenge erfolgt.
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6 ist
ein schematischer Querschnitt der gleichen Rinne wie in 3, die jedoch in einer Kippposition
mit kleinem Neigungswinkel gehalten wird, um eine kleine Volumenmenge
des Wägegegenstandes
herausfallen zu lassen. Wenn wie zuvor beschrieben 1000 g an Schnitzeln
in einem einzigen Wägezyklus
zu wägen
sind, wird die Rinne 3 typischerweise um ca. 18° gekippt,
um im dritten Stadium ca. 64 g abzugeben. Wenn die in das Wägegefäß 4 hineingeschütteten Schnitzel 2 ein
Gewicht von 64 g erreichen, so dass eine Gesamtmenge von 994 g erreicht
wird, was durch die Wägeeinheit 13 gemessen
wird, wird ein Signal an die Zentralrecheneinheit 14 übertragen,
um den Motor 11 in umgekehrter Richtung anzutreiben und
die Abgabe der Schnitzel 2 zu unterbrechen, und die Rinne 3 wird
dann erneut in die mit unterbrochenen Linien bezeichnete Referenzposition
zurückgedreht.
Und die Schnitzel 2 werden der Rinne 3 zugeführt, bis
die Menge erreicht ist, die sich vor dem Ausschüttvorgang in dieser befand,
wie in 3 dargestellt.
Dann fährt
die Operation mit dem vierten Stadium fort, bei dem eine Zufuhr
von Schnitzeln in sehr kleiner Volumenmenge erfolgt. Es kann bei
einem kleinen Neigungswinkel eine Situation eintreten, dass die
vorbestimmte Menge an Schnitzeln 2 nicht innerhalb eines
vorbestimmten Zeitraums in das Wägegefäß 4 hineingeschüttet wurde.
Wenn dies der Fall ist, wird der Neigungswinkel automatisch erhöht, um Schnitzel 2 in
vorbestimmtem Menge hineinfallen zu lassen.
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7 ist
ein schematischer Querschnitt der gleichen Rinne wie in 3, die jedoch in einer Kippposition
mit sehr kleinem Neigungswinkel gehalten wird, um eine sehr kleine
Volumenmenge des Wägegegenstandes
herausfallen zu lassen. Die Auslassöffnung 9 wird in vertikaler
Richtung innerhalb eines Winkels von 1° ausgehend von der Horizontalstellung
geschwenkt, so dass die Schnitzel 2 in der Rinne 3 in
das Wägegefäß 4 hineingeschüttet werden können. Wenn
von der Wägeeinheit 13 gemessen wird,
dass das Gesamtmenge der hineingeschütteten Schnitzel den Zielwert
von 1000 g erreicht, wird die Rinne 3 in die Referenzposition
mit geringfügig nach
oben gedrehter Auslassöffnung 9 zurückgedreht,
so dass das Hineinschütten
unterbrochen wird. Wenn die Schnitzel 2 durch ein Schwenken
der Auslassöffnung 9 innerhalb
eines Winkels von 1° nicht herunterfallen,
wird der Neigungswinkel von 1° auf ca.
2° erhöht, so dass
die im Wägegefäß 4 befindlichen
Schnitzel 2 die angestrebte Menge erreichen. Auch wenn
das Hineinschütten
der Schnitzel 2 in das Wägegefäß 4 in dieser Ausführungsform
unter Bezugnahme auf 3 bis 7 in vier Stadien erfolgt, nämlich in
großer
Volumenmenge, mittlerer Menge, kleiner Menge und sehr kleiner Volumenmenge,
kann der Schnitzelwägezyklus
alternativ drei Stadien umfassen, dadurch, dass man das Stadium
der mittleren Volumenmenge oder das der kleinen Volumenmenge weglässt, in
Abhängigkeit
vom der angestrebten Menge an Schnitzeln, die in das Wägegefäß 4 hineinzuschütten sind.
Außerdem
kann der Neigungswinkel der Rinne 3 für jedes Stadium in Abhängigkeit
von dem in das Wägegefäß 4 hineinzuschüttenden
angestrebten Menge an Schnitzeln modifiziert werden.
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Wie zuvor beschrieben wird bei dem
Verfahren zum Wägen
von pulver-, schnitzel- oder
bahnförmigem
Material gemäß der Erfindung
die Rinne 3 in sequentieller Weise um mindestens drei unterschiedliche
Speisewinkel gekippt, nämlich
einen großen,
einen mittleren oder einen kleinen, und einen sehr kleinen Winkel,
um das pulver-, schnitzel- oder bahnförmige Material durch die Auslassöffnung in
großer
Volumenmenge, mittlerer Menge oder geringer Menge, bzw sehr geringer
Menge zuzuführen.
Der Neigungswinkel kann für
jedes Stadium in Abhängigkeit
vom Zustand der Rinne 3, dem Zustand des einzufüllenden
Gegenstandes, der Umgebungstemperatur und -feuchtigkeit sowie weiteren
Faktoren reguliert werden. Somit lässt sich, beim letzten Stadium
des Zuführens
des pulver-, schnitzel- oder bahnförmigen Materials in sehr geringer
Menge, die angestrebte Menge an pulver-, schnitzel- oder bahnförmigem Material
genau einwägen
und dem Wägegefäß 4 zuführen. Daher
treten bei dem Verfahren zum Wägen
von pulver-, schnitzel- oder bahnförmigem Material gemäß der Erfindung
keine Schwankungen bei der für das
Wägen benötigten Zeit
auf, so dass das pulver-, schnitzel- oder bahnförmige Material dem Wägegefäß in effizienter
Weise zugeführt
werden kann und dabei eine große
Wägegenauigkeit
beibehalten wird.
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Der Speisewinkel der Rinne 3 zum
Herunterfallenlassen des pulver-, schnitzel- oder spanförmigen Materials
in das Wägegefäß 4 wird
jedesmal ausgewählt,
nachdem die Rinne 3 in einen Zustand zurückgeschwenkt
wurde, bei dem die Auslassöffnung 9 ausgehend
vom horizontalen Zustand nach oben weist. Mit dieser Anordnung führt eine
Schwankung der bei einem vorhergehenden Stadium abgegebenen Menge
nicht zu einer Beeinflussung der bei einem anschließenden Stadium
abzugebenden Menge, so dass sich bei der Operation zu Wägen des
pulver-, schnitzel- oder spanförmigen
Materials weitere Effizienz und Genauigkeit erzielen lässt.
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Der Speisewinkel der Rinne 3 im
abschließenden
Stadium beträgt
zwischen 1° und
2° ausgehend
von der Horizontalposition, und die an einem Ende der Rinne 3 befindliche
Abführöffnung 9 wird zwischen
diesem Speisewinkel und der Horizontalposition hin- und hergeschwenkt,
um das pulver-, schnitzel- oder spanförmige Material in das Wägegefäß 4 hineinfallen
zu lassen. Mit dieser Anordnung kann das pulver-, schnitzel-, oder
spanförmige
Material in einzelnen Stücken
hineingeschüttet
werden, so dass die Wägegenauigkeit
weiter verbessert wird.