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Die Erfindung bezieht sich auf eine
Vorrichtung zum Beschicken einer Waage mit Wägegut aus einem Depot, mit
einem Handhabungsgerät,
das mittels eines Wägegutträgers Wägegut zwischen
dem Depot und dem Lastaufnehmer der Waage hin- und hertransportiert
sowie auf ein Verfahren zum Betrieb dieser Vorrichtung.
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Vorrichtungen und Verfahren dieser
Art sind z B. aus der
US 5 606
153 bekannt. Dort ist ein Handhabungsgerät beschrieben,
das einen Filterhalter mit eingelegtem Filter aus einem Depot holt
und in eine Entnahmestation transportiert. In der Entnahmestation
wird der Filter vom Filterhalter getrennt. Anschließend transportiert
das Handhabungsgerät
den Filter alleine zum Lastaufnehmer einer Waage, wo er gewogen
wird. Nach Abschluss der Wägung
werden dieselben Schritte in umgekehrter Reihenfolge durchlaufen.
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Nachteilig an dieser Vorrichtung/an
diesem Verfahren ist, dass nur einstückiges Wägegut gehandhabt und gewogen
werden kann. In manchen Anwendungsfällen besteht das Wägegut aber
auf mehreren Teilen. Beispielsweise ist die Prüfung von Gewichtssätzen ein
solcher Anwendungsfall, bei dem z. B. zwei 5g-Gewichtstücke mit
einem 10g-Gewichtstück
vergleichend gewogen werden, oder auch die Kombination (2g + 2g
+ 1g) im Vergleich mit einem 5g-Gewichtstück.
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Um mehrteilige Lasten zu handhaben
und zu wägen
ist es aus der
DE
100 32 398 A1 bekannt, sogenannte Ablagemodule vorzusehen,
auf denen die einzelnen Teile des Wägegutes mindestens zweistöckig übereinander
angeordnet sind. Diese Ablagemodule werden vom Handhabungsgerät transportiert und
die Teile des Wägegutes
werden auf eine korrespondierend gestaltete Wägegutaufnahme an der Waage übergeben. – Diese
Lösung
erfordert jedoch sowohl speziell an das Wägegut angepasste Ablagemodule
als auch einen speziell an das Wägegut
angepassten Lastaufnehmer an der Waage und angepasste Depotplätze. – Bei einem
Wechsel der Art des Wägegutes
muss also sowohl der Wägegutträger am Handhabungsgerät, als auch
der Lastaufnehmer als auch das Depot angepasst werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine
Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben,
die sich flexibel an verschiedene Formen und an verschiedene Stückigkeit
des Wägegutes
anpassen lassen.
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Erfindungsgemäß wird dies für eine Vorrichtung
der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass der Wägegutträger mindestens
zwei nebeneinander liegende Vertiefungen für Wägegut aufweist.
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Durch die Anordnung der einzelnen
Teile des Wägegutes
nebeneinander in den Vertiefungen des Wägegutträgers kann der Lastaufnehmer
der Waage eine ebene Oberfläche
aufweisen, die nur durch die üblichen
Schütze
für den
Durchtritt der üblichen
Zinken des Wägegutträgers unterbrochen
ist, Dadurch ist die Ablage von beliebigem Wägegut möglich und es ist auch eine
Beschickung von Hand möglich.
Bei Gewichtstücken
können
sowohl Zylindergewichtstücke
als auch Knopfgewichte oder Plättchengewichte oder
Drahtgewichte gewogen werden. – In
gleicher Weise reicht auch beim Depot im allgemeinen eine ebene
Auflagefläche
mit Schlitzen.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben
sich auf den Unteransprüchen.
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Besonders flexibel einsetzbar ist
die erfindungsgemäße Vorrichtung,
wenn der Wägegutträger drei
nebeneinander liegende Vertiefungen für Wägegut aufweist. Dann können sowohl
einzelne Wägegüter als
auch Wägegutpaare
als auch Dreierkombinationen symmetrisch auf den Lastaufnehmer abgelegt werden.
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Die Flexibilität wird noch weiter gesteigert, wenn
am beweglichen Teil des Handhabungsgerätes mindestens zwei Wägegutträger befestigt
sind. Durch unterschiedliche Gestaltung der beiden Wägegutträger lassen
sich dann auch widerstreitende Anforderungen an den Wägegutträger erfüllen. Zusammen
mit dem universellen Lastaufnehmer mit ebener Auflagefläche und
einem universellen Depot lassen sich dadurch eine Vielzahl von verschiedenen
Wägegutformen
handhaben, ohne dass ein Umbau an der Vorrichtung notwendig ist.
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Das Verfahren zum Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass das in den nebeneinander liegenden
Vertiefungen befindliche Wägegut
gemeinsam auf den Lastaufnehmer der Waage abgelegt bzw. von diesem
aufgenommen wird.
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Durch die gemeinsame Ablage aller
Teile des Wägegutes
auf den Lastaufnehmer wird die Übertragung
eines Drehmomentes auf den Lastaufnehmer der Waage und damit Ecklastfehler
vermieden. Auch Kriechfehler der Waage bei sehr hohen Auflösungen lassen
sich dadurch besser mathematisch korrigieren, da ein exakter Startzeitpunkt
für die
Kriechkorrektur vorliegt, was bei der sukzessiven Ablage von Teilen
des Wägegutes
nicht der Fall ist.
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Bei der Entnahme von mehrteiligem
Wägegut
aus dem Depot können
die einzelnen Teile entweder einzeln und damit nacheinander aus
dem Depot entnommen werden und auf dem Wägegutträger gesammelt werden oder aber
gemeinsam und damit gleichzeitig aus einem entsprechend großen Depotplatz
entnommen werden. – Dasselbe
gilt für
das Wiederablegen der einzelnen Teile des Wägegutes in das Depot.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand
der schematischen Figuren beschrieben.
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Dabei zeigt:
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1 eine
Aufsicht auf die gesamte Vorrichtung mit Waage, Wägegutträger und
Depot.
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2 eine
perspektivische Ansicht eines Wägegutträgers,
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3 einen
vertikalen Schnitt durch den Wägegutträger aus 2,
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4 eine
perspektivische Ansicht eines Lastaufnehmers,
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5 einen Überblick über das
Zusammenwirken von Wägegutträger und
Lastaufnehmer,
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6 eine
perspektivische Ansicht eines Wägegutträgers in
einer zweiten Ausgestaltung,
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7 eine
perspektivische Ansicht eines Lastaufnehmers in einer zweiten Ausgestaltung,
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8 einen Überblick über das
Zusammenwirken von Wägegutträger und
Lastaufnehmer gemäß der zweiten
Ausgestaltung und
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9 das
bewegliche Teil des Handhabungsgerätes mit zwei Wägegutträgern.
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1 zeigt
in Aufsicht die Gesamtvorrichtung mit Waage 20, Wägegutträger 1 und
Depot 19. Der Wägegutträger 1 ist
mittels eines Bolzens 25 am beweglichen Teil eines nicht
dargestellten Handhabungsgerätes
befestigt. Dadurch ist der Wägegutträger 1 horizontal
und vertikal verfahrbar und soll Wägegut zwischen dem Lastaufnehmer 6 der
Waage und den einzelnen Ablageplätzen 18 des
Depots 19 hin- und hertransportieren. Das Depot 19 ist
dabei terrassenförmig
aufgebaut, sodass jeder Ablageplatz für den Wägegutträger direkt zugänglich ist.
Die Waage 20 steht auf einem Wägestein 17, um sie schwingungsmäßig von
den evtl. durch das Handhabungsgerät verursachten Erschütterungen
zu entkoppeln. Die gemeinsame Basis für Wägestein, Handhabungsgerät und Depot
ist der Übersichtlichkeit
halber nicht eingezeichnet.
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Die für die Erfindung wesentlichen
Komponenten dieser gesamten Vorrichtung werden nun anhand der 2 bis 5 erläutert.
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Der in 2 gezeigte
Wägegutträger 1 weist eine
horizontale Grundplatte 2 auf, in der durch vertikale Schlitze
mehrere Zinken 3 erzeugt sind. Durch Seitenwangen 4 kann
der Wägegutträger am beweglichen
Teil des Handhabungsgerätes
befestigt werden. Der Wägegutträger weist
in seinem geschlitzten Bereich drei nebeneinander liegende Vertiefungen 5 auf,
die zur Aufnahme von Wägegut
vorgesehen sind. Den Querschnitt dieser Vertiefungen erkennt man
in 3 in einem vertikalen
Schnitt durch die mittlere Zinke. Durch Kanten 13 ist dreimal
eine große,
kreisförmige
Absenkung mit geringer Tiefe erzeugt. Innerhalb dieser großen Absenkung
ist jeweils durch Kanten 14 eine weitere, ebenfalls kreisförmige und
etwas tiefere Absenkung erzeugt. Diese Absenkungen dienen der Zentrierung
von Wägegut
mit kreisförmiger
Grundfläche.
In der Mitte dieser kreisförmigen
Absenkungen ist jeweils eine weitere Absenkung 15 vorgesehen,
die eine Zentrierung für dreieckige
Wägegüter ergibt.
Damit ist dieser Wägegutträger besonders
für den
Transport von Gewichtstücken
konzipiert: Die dreieckigen Gewichtstücke (z. B. 10 mg) werden durch
die Absenkungen 15 zentriert, während die runden Gewichtstücke (≥ 1g) durch
die kreisförmigen
Absenkungen zentriert werden. Die fünfeckigen Gewichtstücke (z.
B. 500 mg) zentrieren sich ebenfalls in den kreisförmigen Absenkungen,
wie es in den 5 und 9 erkennbar ist.
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Der zugehörige Lastaufnehmer 6 ist
in 4 gezeigt. Er weist
eine durch Schlitze 7 unterbrochene ebene Auflagefläche 8 für Wägegut auf.
Die mechanische Stabilität
erhält
der Lastaufnehmer 6 durch eine Unterplatte 9,
die durch einen Zapfen 10 mit dem (nicht dargestellten)
Messwertaufnehmer der Waage in Wirkverbindung steht. Die Unterplatte 9 ist durch
Ausnehmungen 11 leichter gemacht, ohne jedoch die Stabilität dadurch
wesentlich zu verringern.
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Das Zusammenwirken dieser Teile ergibt sich
aus 5: Von der Waage 20 erkennt
man dort den Unterbau 21, einen Teil des Gehäuses 22 und den
Wägeraum 23 mit
dem Lastaufnehmer 6. Der Wägegutträger 1 ist über ein
Zwischenstück 26 und einen
Bolzen 25 am – nicht
dargestellten – beweglichen
Teil des Handhabungsgerätes
befestigt. Zum Ablegen des Wägegutes 30 und 31 auf
den Lastaufnehmer 6 wird der Wägegutträger 1 vom Handhabungsgerät horizontal
verfahren, bis er sich über
dem Lastaufnehmer befindet, dann senkt das Handhabungsgerät den Wägegutträger bis
das Wägegut
auf der Auflagefläche
des Lastaufnehmers liegt (die Zinken des Wägegutträgers passen dazu berührungsfrei in
die Schlitze des Lastaufnehmers), und schließlich wird der Wägegutträger horizontal
wieder aus dem Wägeraum
herausgefahren.
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Das in 5 gezeichnete
Wägegut
besteht aus einem 500 mg-Plättchengewichtstück (Gewichtstück) 30 and
einem 500 mg-Drahtgewichtstück
(Gewichtstücke) 31.
Da beide Wägegutteile
gleich schwer sind und in den äußeren Vertiefungen 5 und damit
symmetrisch liegen, befindet sich der Schwerpunkt des Wägegutes
mittig auf dem Lastaufnehmer der Waage, wenn der Wägegutträger bis
zu seiner Standardposition über
den Lastaufnehmer gefahren wird. Durch entsprechende Programmierung
des Handhabungsgerätes
kann aber auch bei unsymmetrischer Beladung des Wägegutträgers für einen
mittig über
dem Lastaufnehmer liegenden Schwerpunkt gesorgt werden, indem die
Zielkoordinaten für
die Bewegung des Wägegutträgers entsprechend
korrigiert werden. Das Entstehen von Ecklast kann also durch die
richtige Platzierung der einzelnen Teile des Wägegutes in den richtigen Vertiefungen
und/oder durch entsprechende Programmierung des Handhabungsgerätes verhindert
werden.
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Bei „ezotischem" Wägegut, dessen
Massenschwerpunkt nicht mit dem geometrischem Mittelpunkt zusammenfällt, kann
durch entsprechende Programmierung des Verfahrweges eine Ecklastfreiheit
erreicht werden. Auch in der Richtung senkrecht zur Verfahrrichtung
ist eine Beeinflussung der Lage des Schwerpunktes möglich, allerdings
nur in Stufen entsprechend dem Zinkenabstand am Wägegutträger. Dazu
muss nur die Grundplatte 2 des Wägegutträgers (siehe 2) bis an den seitlichen Rand Zinken
aufweisen. Dann kann das Handhabungsgerät den Wägegutträger auch eine oder mehrere
Zinken versetzt über
den Lastaufnehmer fahren und dort das Wägegut absetzen.
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Da die Auflagefläche des Lastaufnehmers – abgesehen
von den Schlitzen – eben
ist und keine Zentriermittel aufweist, ist also immer eine praktisch ecklastfreie
Positionierung des Wägegutes
auf den Lastaufnehmer möglich.
Und auch beim Absetzen des Wägegutes
auf den Lastaufnehmer tritt höchstens
ganz kurzzeitig eine einseitige Belastung des Lastaufnehmers auf,
falls nämlich
die einzelnen Teile eines mehrteiligen Wägegutes verschieden tief in den
Vertiefungen 5 liegen, sodass sie zu geringfügig verschiedenen
Zeitpunkten auf den Lastaufnehmer abgesetzt werden.
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Trotz des praktisch gleichzeitigen
Absetzens aller Teile von mehrteiligem Wägegut können die einzelnen Teilwägegüter aus
verschiedenen Deportplatzen (Ablageplatzen) 18 einzeln
entnommen werden. Bei der Programmierung muss dabei nur darauf geachtet
werden, dass das Teil, das näher
zum Befestigungsbereich 12 hin auf dem Wägegutträger liegen soll,
vom Handhabungsgerät
zuerst aus dem Depot entnommen und auf dem Wägegutträger platziert wird.
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Wie in 5 erkennbar,
ist der Wägegutträger 1 wechselbar
und justierbar am Zwischenstück 26 mit
dem Bolzen 25 befestigt und dadurch mit dem beweglichen
Teil des Handhabungsgerätes
verbunden. Die horizontale Ausrichtung der Grundplatte 2 des
Wägegutträgers erfolgt
durch Schrauben 32; die seitliche Justierung erfolgt durch
Schrauben 33. Dadurch wird sichergestellt, dass die Zinken
des Wägegutträgers immer
genau in die Schlitze am Lastaufnehmer 6 hineinpassen.
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Das Depot 19 kann genauso
gestaltet sein wie der Lastaufnehmer der Waage: Die Ablagefläche jedes
Depotplatzes 18 ist eben und weist Schlitze auf, sodass
der Wägegutträger 1 mit
seinen Zinken in diese Schlitze passt und das Wägegut aufnehmen kann. Für das manuelle
Bestücken
des Depots vor Beginn einer Messreihe weist die Ablagefläche im Depot
vorteilhafterweise eine optische Markierung als Zentrierhilfe auf
(in den Figuren nicht dargestellt). Diese Markierung kann z. B.
der Form und Anordnung der Vertiefungen im Wägegutträger entsprechen. Alternativ
ist es auch möglich,
dass die manuelle Beschickung des Depots in der Weise erfolgt, dass
der Bediener das Wägegut
in eine Vertiefung des Wägegutträgers legt
und das Handhabungsgerät anschließend programmgesteuert
das Wägegut
an die richtige Stelle im zugeordneten Depotplatz ablegt. Alternativ
ist es natürlich
auch möglich,
dass die Ablagefläche
im Depot für
die manuelle Bestückung ebenfalls
Vertiefungen als Zentrierhilfe aufweist, obwohl diese Vertiefungen
für den
automatischen Beschickungsvorgang durch das Handhabungsgerät nicht
erforderlich sind.
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In den 6 bis 8 ist eine zweite Ausgestaltung
des Wägegutträgers und
des Lastaufnehmers der Waage gezeigt. 6 ist
eine perspektivische Ansicht des Wägegutträgers, 7 ist eine perspektivische Ansicht des
Lastaufnehmers und 8 ist ein Überblick über deren
Zusammenwirken.
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Der Wägegutträger 51 weist wieder
eine Grundplatte 52 mit Zinken 53 auf. Die Zinken 53 sind so
geformt, dass drei Vertiefungen 55 in einer Linie nebeneinander
entstehen. Zusätzlich
sind die Schlitze zwischen den mittleren Zinken 53 länger, sodass dort
längere
Zinken entstehen, die so geformt sind, dass eine zusätzliche Vertiefung 55' entsteht. Der
zu diesem Wägegutträger passende
Lastaufnehmer 56 in 7 weist
wieder eine ebene Auflagefläche 58 auf,
die durch Schlitze 57 unterbrochen ist. Die Auflagefläche ist
in ihrer Grundfläche
der Länge
der Zinken 53 des Wägegutträgers angepasst
und weist dementsprechend mittig an der Seite einen Vorsprung 70 auf.
Auf diesen Vorsprung kommt das Wägegut
aus der Vertiefung 55' des
Wägegutträgers zu liegen.
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Diese zweite Ausgestaltung gemäß den 6-8 ermöglicht
durch ihre Zinkenrichtung quer zur Verbindungslinie der Vertiefungen 55 eine
geringere Zinkenlänge,
sodass Probleme mit der mechanischen Stabilität der Zinken geringer sind.
Dafür werden
natürlich
mehr Zinken benötigt,
um eine bestimmte Ablagefläche
für das
Wägegut
zu erreichen. Durch die zusätzliche
Vertiefung 55' kann
mit dieser Ausgestaltung auch Wägegut,
das aus bis zu vier Teilen besteht, transportiert und auf den Lastaufnehmer abgelegt
werden. Durch die – bis
auf die Schlitze – ebene
Auflagefläche
am Lastaufnehmer 56 und durch angepasste Programmierung
des Verfahrens kann wieder eine mittige Lage des Schwerpunktes der
Last erreicht und damit Ecklastfehler vermieden werden.
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Die Ablagefläche in den einzelnen Depotplätzen 18 ist
wieder sinngemäß wie der
Lastaufnehmer gestaltet. Auch die schon erwähnten verschiedenen Zentrierhilfen
für das
manuelle Bestücken
des Depots sind in dieser Ausgestaltung genauso möglich.
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Bei der in 9 gezeigten Ausgestaltung sind zwei identische
Wägegutträger 1 und 1' am Zwischenstück 26 und
damit über
den Bolzen 25 am beweglichen Teil des Handhabungsgerätes befestigt.
In dieser Ausgestaltung muss das bewegliche Teil des Handhabungsgerätes nicht
nur horizontal und vertikal verfahrbar sein, sondern es muss auch
um eine vertikale Achse (z. B. die Achse des Bolzens 25) schwenkbar
sein. Dadurch können
zwei Wägegüter – die jeweils
natürlich
aus mehreren Teilen bestehen können – gleichzeitig
transportiert werden.
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In 9 befinden
sich auf dem einen Wägegutträger 1 zwei
500 mg-Gewichtstücke 30 und 31 und
auf dem anderen Wägegutträger 1' ein 1 g-Gewichtstück 39.
Die beiden 500 mg-Gewichtstücke
liegen in den äußeren Vertiefungen 5,
das 1 g-Gewichtstück
steht in der mittleren Vertiefung 5. Die Schwerpunkte beider
Wägegüter liegen
also mittig über
der mittleren Vertiefung, was der Standardlage entspricht. Sollen
diese beiden jeweils 1 g schweren Gewichtstücke bzw. Gewichtstückkombinationen
immer abwechselnd miteinander verglichen werden – z. B. nach der sogenannten
ABBA-Methode – so
muss das Handhabungsgerät
während
dieser Vergleichsmessungen das Depot nicht anfahren, sondern muss nur
mittels der beiden Wägegutträger die
beiden Lasten abwechselnd auf den Lastaufnehmer der Waage absetzen.
Dadurch ergibt sich eine wesentliche Zeitersparnis.
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Durch die Formgebung der Wägegutträger mit
ihren drei nebeneinander liegenden Vertiefungen lassen sich also
eine Vielzahl von Wägegütern transportieren
und bei mehrfachem Transport der Wägegüter zentrieren sich diese immer
wieder und es besteht nicht die Gefahr, dass sie allmählich seitlich auswandern.
Auf dem Lastaufnehmer und dem Depot ist dadurch für den automatischen
Betrieb keine Zentrierung notwendig.
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Die zusammengehörenden Teile eines mehrteiligen
Wägegutes
können
im Depot zusammen an einem Ablageplatz abgelegt sein; dies ist sinnvoll, wenn
sie immer nur in dieser Kombination gebraucht werden. Sie können aber
auch einzeln an mehreren Ablageplätzen abgelegt sein. Das Handhabungsgerät holt sie
dann einzeln aus den Ablageplätzen,
sammelt sie auf dem Wägegutträger und
legt sie dann gemeinsam auf den Lastaufnehmer der Waage ab. Werden
z. B. die zwei 500 mg-Gewichtstücke
einzeln in zwei Ablageplätzen
abgelegt, so können
sie sowohl als Pärchen
benutzt werden – wie
in den Figuren gezeigt – ;
sie können
aber auch einzeln eingesetzt werden – dann in der mittleren Vertiefung 5 bzw. 55 liegend – und z.
B. mit der Gewichtstückkombination
200 mg + 200 mg + 100 mg vergleichend gewogen werden. Bei der Gewichtstückkombination
200 mg + 200 mg + 100 mg wird man normalerweise das 100 mg-Gewichtstück in die
mittlere Vertiefung aufnehmen und die beiden 200 mg-Gewichtstücke in den
beiden äußeren Vertiefungen – wie schon
erwähnt,
kann man aber auch andere Platzierungen wählen, falls dies notwendig
ist, und den richtigen Schwerpunkt durch entsprechend weites Verfahren des
Handhabungsgerätes
beim Ablegen des Wägegutes
auf den Lastaufnehmer erreichen.