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Wägevorrichtung für mit Störschwingungen behaftete Lasten Bei zahlreichen
Wägevorrichtungen, insbesondere für Fördergeräte, Hebekrane usw., ist es erwünscht,
das Gut während der Bewegung zusammen mit dem Behälter zu wiegen. Wenn das Taragewicht
z. B. eines Greifers bekannt ist, erhält man eine wertvolle Angabe über das Gewicht
des in dem Behälter oder von einem Greifer getragenen Gutes. In einer Wägevorrichtung
für Wagen wird das Fördergerät durch den Wagen selbst vertreten, und bei einem Hebekran
durch die Kranschaufel, falls eine solche benutzt wird.
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Bei diesen Arten von Wägevorrichtungen hat man zu wählen, ob der
Transport so lange stillstehen sollte, bis das Gut sich in vollkommener Ruhe bis
zur Durchführung der Wägung befindet, oder ob man sich mit einer mangelhaften Gewichtsangabe,
bedingt durch die schwingenden Bewegungen während des Betriebes, zufriedengeben
sollte. Keine dieser beiden Möglichkeiten ist zufriedenstellend. Es soll zwar eine
genaue Gewichtsangabe erfolgen, die Genauigkeit soll aber nicht auf Kosten einer
fühlbaren zeitlichen Verzögerung erreicht werden.
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Die Erfindung betrifft demgemäß eine Wägevorrichtung für mit Störschwingungen
behaftete Lasten, insbesondere für an einem Kranseil hängende, pendelnde Lasten,
mit einer von der Last beaufschlagten Dehnungsmeßstreifenbrücke, bei welcher die
der Last entsprechende Spannung (Meßspannung) anzeigbar und vorzugsweise durch eine
Gegenspannung kompensierbar ist, und ist dadurch gekennzeichnet, daß erfindungsgemäß
in an sich bekannter Weise die Meßspannung die Impulsfolgefrequenz eines Impulserzeugers
entsprechend steuert und daß die Impulse während einer vorbestimmten, eine Mehrzahl
der Schwingungen der Last umfassenden Zeitspanne zum Eliminieren des Einflusses
der Schwingungen unter Mittelwertbildung summierbar sind.
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Die Aufgabe als solche ist bekannt. Dazu ist ein Servomotor zur Korrektur
vorgesehen, der sich so lange dreht, bis ein Zählwerk das Gewicht der Last angibt.
Die Drehzahl des Servomotors wird durch die Anzahl der Umdrehungen bestimmt, die
für eine Korrektur einer früheren Gewichtseinstellung erforderlich ist, während
bei der bekannten Einrichtung die gesamte Zahl der Umdrehungen zur Angabe des Gewichts
der Last benutzt wird. Dabei ist es gleichgültig, innerhalb welcher Zeit der Motor
diese Anzahl von Umdrehungen macht. Demgegenüber wird bei der Erfindung die gesamte
Drehzahl während einer gegebenen Zeit gemessen, um den Mittelwert der Drehgeschwindigkeit
des Motors zu bestimmen.
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Bei der bekannten Einrichtung steht der Motor nach
Beendigung der Messung
still, bei der Vorrichtung nach der Erfindung aber läuft der Motor weiter mit einer
konstanten Drehzahl, falls die Last keine Bewegung macht. Bei schwingender Last
jedoch werden die Umdrehungen des Motors über eine gegebene Zeitspanne gemessen
und eine Integrierung ermöglicht, die über eine konstante Zeit erfolgt, so daß man
einen Ausgleich, aber keine gesamte Flächenintegrierung zwischen Zeit und Gewichtsangabe
erhält, wodurch eine Anzeige ermöglicht wird, die mit dem tatsächlichen Gewicht
der Last übereinstimmt.
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In Ausbildung der Erfindung wird ein Servomotor benutzt, dessen Drehzahl
proportional dem Gewicht der Last ist, und weiter ist eine Meßvorrichtung zur Angabe
der gesamten Umdrehung des Servomotors während einer gegebenen Zeit vorgesehen.
Bei der bekannten Vorrichtung dreht sich der Servomotor nicht mit einer Drehzahl,
die proportional mit dem Gewicht der Last ist, vielmehr ist der Servomotor zur Korrektur
vorgesehen, der sich so lange dreht, bis ein Zählwerk das Gewicht der Last angibt.
Bei der bekannten Vorrichtung ist weiterhin auch keine zeitbegrenzende Vorrichtung
vorgesehen.
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Man kann im allgemeinen damit rechnen, daß mit genügender Wahrscheinlichkeit
die verschiedenen Meßoperationen nicht synchron mit der Schwingung werden und daß
sie sich deshalb nicht an derselben
Stelle des Schwingungsverlaufes
wiederholen werden.
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Als Folge hiervon werden sie auch nicht durchgehend denselben Fehler
zeigen, sondern es kommt ein Ausgleich zustande, falls die Anzahl der Wägevorgänge
genügend groß ist.
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Der vorgesehene Servomotor treibt einen Impulsgeber zur Erzeugung
von Impulsen mit einer momentanen Impulsfrequenz, welche proportional zu der momentanen
Drehzahl des Servomotors ist. Diese Impulse werden einem Zählwerk zugeführt, welches
während einer genau vorbestimmten, vorausgegebenen Zeit wirksam ist.
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Nach einer besonderen vorteilhaften Ausführungsform ist dieses erste
Zählwerk mit einem zweiten Zählwerk zur Festlegung der Zählzeit des ersten Zählwerkes
verbunden. Dieses zweite Zählwerk wird mit Impulsen von einem Konstantimpulsgeber
zur Steuerung des erstgenannten Zählwerkes gespeist, so daß, nachdem das zweite
Zählwerk eine im voraus bestimmte Zahl von Impulsen von dem Konstantimpulsgeber
gezählt hat, das erste Zählwerk stillgesetzt wird.
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Die Erfindung ist an Hand der Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel
erläutert. In den Zeichnungen stellt dar Fig. 1 ein allgemeines Schaltschema der
Wägevorrichtung, zum Teil in Blockdiagramm, F i g. 2 ein Diagramm zur Erklärung
der Wirkungsweise.
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Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 ist lediglich als Beispiel in Verbindung
mit einem Hebekran dargestellt. Der Kran ist mit einem Greifer 10 versehen, welcher
an einer Kette, einem Seil od. dgl, 11 hängt.
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Zur Aufnahme des Gewichts des Greifers mit der darin befindlichen
Last und zur Übertragung der Angabe ist in einer Meßvorrichtung 12 ein formveränderlicher
Teil vorgesehen, welcher während seiner Formveränderung einen oder mehrere dehnungsveränderliche
Widerstände beeinflußt, d. h. Widerstände, deren Widerstandswert sich abhängig von
der mechanischen Formveränderung verändert. Zur Vereinfachung der Darstellung sind
die dehnungsveränderlichen Widerstände in der Meßvorrichtung 12 getrennt dargestellt
und als veränderliche Widerstände 13 und 14 in einer Brücke angeordnet, welche außer
den Widerständen 13, 14 noch die Widerstände 15, 16 enthält sowie einen zwischen
den freien Enden der Widerstände 13 und 15 eingeschalteten Spannungsteiler 17. Die
von den Widerständen gebildete Brückenschaltung wird über zwei Diagonalpunkte vermittels
der Leitungen 18 und 19 von einer Spannungsquelle 47 mit konstanter Spannung gespeist;
wobei in der Leitung 18 ein Kalibrierungswiderstand 48 vorgesehen ist, Die Spannungsquelle
47 kann im einfachsten Fall aus einer galvanischen Batterie; einem Stromspeicher
od, dgl. bestehen, doch kann auch eine mit Wechselstrom gespeiste Vorrichtung zur
Erzeugung einer konstanten Spannung mit oder ohne Gleichrichtung vorgesehen werden.
Es ist vorteilhaft, jedoch nicht notwendig, daß die über die Leitungenl8 und 19
zugefüte Spannung gleichgerichtet ist.
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Die Ausgangsspannung der Brücke wird infolgedessen bei den anderen
Diagonalpunkten erhalten, von denen der eine Verbindungspunkt zwischen den Widerständenl4
und 16 an die Leitung20 angeschlossen ist, während der andere durch den Schleifer
des Spannungsteilers 17 gebildet wird und mit der
Leitung 21 über eine später beschriebene,
aus den Widerständen36, 37, 38, 39 bestehendeBrücke verbunden ist. Diese beiden
Leitungen können auch direkt zu einem Verstärker 22 geführt werden, an dem dann
die Spannung E1 zwischen den Leitungen 20 und 21 steht. Außerdem wird eine Spannung
E2, die in einer unten näher angegebenen Weise durch einen Tachometergenerator 23
erzeugt wird, über die Leitungen 20 und 24 dem Verstärker zugeführt, so daß die
als Eingangsspannung am Verstärker wirkende Spannung durch den Unterschied zwischen
den Spannungen E1 und E2 gebildet wird. Da die Spannung E2 vorzugsweise eine Gleichspannung
sein soll, folgt hieraus, daß auch die Spannung, eine Gleichspannung sein muß. Man
kann indessen für diese beiden Spannungen auch Wechselspannungen benutzen, aber
dann muß man entweder besondere Vorrichtungen anordnen, damit diese beiden Spannungen
synchron und phasengleich sind, oder man muß sie im Verstärker gleichrichten, ehe
sie differentiiert werden, zwecks Bildung der eigentlichen Eingangsspannung des
Verstärkers.
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Der Verstärker 22 erzeugt eine zur Spannung E1 - E2 proportionale
Wechselspannung einer vorgegebenen Frequenz. Diese Frequenz sollte vorzugsweise
die Frequenz eines Wechselstromnetzes sein, z. B. des Dreiphasennetzes I-II-III,
dessen Spannung zwischen den Phasen II und III für den Verstärker zu dessen Frequenzsteuerung
abgenommen wird, während die Spannungssteuerung durch die Eingangsspannung E1 -
E2 stattfindet. Hierfür kann man in dem Verstärker eine Hexodenröhre mit zwei Steuergitter
benutzen, von denen das eine mit der Wechselspannung und das andere mit der Gleichspannung
gespeist wird, wonach die am Ausgangskreis der Hexodenröhre anstehende Spannung
in einer Gegentaktschaltung weiterverstärkt wird. Die Ausgangsspannung des Verstärkers
tritt dann in den drei Leitungen 25, 26 und 27 ein, welche in Gegentaktschaltung
an die eine Wicklung 28 eines Zweiphasenmotors29 angeschlossen sind, der in der
später beschriebenen Weise als Servomotor dient.
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Die andere Wicklung 30 des Servomotors 29 ist über einen Phasenkorrekturkondensator
31 sowie über die Leitungen 32 und 33 an die Phasen 1 und II des Wechselstromnetzes
angeschlossen.
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Auf der Welle 34 des Servomotors 29 ist ein Tachometergenerator 23
aufgesetzt, welcher somit eine Spannung abgibt, die genau proportional zu der Drehzahl
des Servomotors ist.
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Die Vorrichtung arbeitet in der folgenden Weise; Wenn die dehnungsveränderlichen
Widerstände 13 und 14 nicht beaufschlagt werden, so daß sie ihre Normalwerte haben,
wird durch Einstellung des Spannungsteilers 17 die Brücke auf Gleichgewicht eingestellt,
so daß keine Spannung zwischen den Leitern 20 und 21 vorhanden ist, Wenn eine Last
von dem Kran aufgenommen wird, so daß die in der Meßvorrichtung 12 vorhandenen dehnungsveränderlichen
Widerstände in Abhängigkeit von der Größe der Belastung Formveränderungen unterworfen
werden, werden auch die beiden Widerstände 13 und 14 ihren Wert ändern, üblicherweise
in solcher Richtung, daß der Widerstandswert für die beiden Widerstände größer wird.
Hierdurch wird das Gleiche wicht der Brücke gestört, Zwischen den Leitern 20 und
21 tritt eine Spannung auf. Falls die dehnungsveränderlichen Widerstände ihre Widerstandswerte
proportional
zu der Größe der Belastung ändern, was mit großer Genauigkeit innerhalb des begrenzten
Veränderungsbereiches erfolgt, wird die Spannung E1 direkt proportional zu der Größe
der Belastung, und man würde somit nur diese Spannung zu messen haben, um einen
zuverlässigen Wert der Belastung zu erreichen. So einfach ist indessen die Angelegenheit
in der Praxis nicht, denn es entstehen zwei Fehlerquellen, die beide in solcher
Richtung wirken, daß der erhaltene Gewichtswert ziemlich ungenau wird.
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Die erste Fehlerquelle liegt darin, daß jedes Voltmeter, mit dem
man die Größe der Spannung, messen könnte, mangelhaft ist. Er fordert eine bestimmte
Leistung, und infolgedessen muß die Brücke hierzu genügend Leistung abgeben können.
Um dies zu ermöglichen, ist es unvermeidbar, daß die dehnungsveränderlichen Widerstände
überbelastet werden, mit der Folge, daß sie nicht mehr die erforderliche Genauigkeit
haben. Schaltet man einen Verstärker ein, um diese Fehlerquelle zu beseitigen, so
schaltet man statt dessen diejenige Fehlerquelle ein, die in der gegebenenfalls
vorhandenen ungleichförmigen Verstärkungscharakteristik des Verstärkers liegt gen
kann. Zu den hierdurch entstehenden Fehlern addiert sich der eigene Anzeigefehler
des Voltmeters.
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Man kann zwar ein empfindliches Voltmeter benutzen, solche Geräte
sind aber für äußere Störungen empfindlich, und sie eignen sich nicht für Wägevorrichtungen
an Kränen, Eisenbahnwagen, Hebezeugwagen u. dgl., wo viel robustere Geräte erforderlich
sind.
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Die andere Fehlerquelle entsteht dadurch, daß es während der Bewegung
des Transportmittels, in diesem Fall des Kranarmes, nicht zu vermeiden ist, daß
der Greifer an dem Seil 11 schwingt und diese Schwingungsbewegung führt dazu, daß
der durch das Gewicht verursachten Belastung der Meßvorrichtung 12 eine von der
Schwingung erzeugte Belastung überlagert wird. Die erstgenannte Belastung ist von
konstanter Größe, die letztgenannte veränderlich, aber im einfachsten Fall nach
einer Sinusschwingung im Takt mit der Pendelschwingung des Greifers.
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Durch die oben beschriebene Vorrichtung vermeidet man diejenigen
Fehler, die auf Grund der erstgenannten Fehlerquelle entstehen können.
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Wenn ein Gewicht durch die Meßvorrichtung 12 dadurch angezeigt wird,
daß der Widerstand in den beiden dehnungsveränderlichen Widerständen 13 und 14 sich
ändert, ändert sich auch, wie oben erwähnt, der Gleichgewichtszustand in der Brücke,
so daß eine Spannung zwischen den Leitern 20 und 21 liegt. Diese Spannung setzt
sich im Verstärker 22 mit der Wechselspannung zwischen den Leitern und III zu einer
resultierenden Spannung zusammen, die in dem ersten Augenblick eine Frequenz gleich
der Netzfrequenz ist und eine Amplitude hat, die wenigstens annäherungsweise proportional
zu der von der Brücke hergeleiteten Spannung auf Grund des geänderten Gleichgewichts
ist. Diese Spannung wird der einen Wicklung 28 des Servomotors 29 zugeführt, während
die andere Wicklung 30 eine Spannung aus dem Netz über die Leitungen 32 und 33 erhält.
Die letzterwähnte Spannung ist mittels des Kondensators 31 derart phasenkorrigiert,
daß die beiden Spannungen um etwa 900 phasenverschoben sind. Infolgedessen entsteht
ein Drehfeld, welches dazu führt, daß der Servomotor 29 sich in Bewegung setzt.
Er treibt
dann den Tachometergenerator 23 an, welcher unmittelbar eine Gleichspannung
erzeugt, die direkt proportional zu der Drehzahl ist. Diese Gleichspannung wird
dem Verstärker 22 in Gegenrichtung zur Spannung von der Brücke zugeführt, und infolgedessen
wird die sich ergebende Eingangsspannung am Verstärker 22 und auf Grund dessen auch
die gesamte Ausgangsspannung vom Verstärker vermindert, je nachdem, wie stark die
Drehzahl des Servomotors 29 und des Tachometergenerators 23 ansteigt. Innerhalb
kurzer Zeit müßte dann ein Gleichgewichtszustand entstehen, bei welchem die Spannung
E2 derart gleich der Spannung E1 ist, daß nur eine besonders unwesentliche Restspannung
vorhanden ist, welche nach Verstärkung und Umwandlung in der oben angegebenen Weise
zu einer Wechselspannung mit Netzfrequenz gerade imstande ist, den Servomotor 29
bei dessen eingenommener Drehzahl zu halten.
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Läßt man jetzt diese unwesentliche Restspannung unberücksichtigt,
welche ihrer Größe nach nur einen Bruchteil von einem Prozent der Eingangsspannung
Ei ist, dann kann gesagt werden, daß die Drehzahl des Servomotors 29 direkt proportional
zur Spannung E2 und somit auch zur Spannung E1 ist. Da die dehnungsveränderlichen
Widerstände innerhalb des hier in Betracht kommenden Meßbereiches eine Widerstandsveränderung
geben, die proportional zu der die Deformation bewirkenden Kraft, d. h. proportional
zum Gewicht der Belastung im Kran, und auf Grund der Brücke die Ausgangsspannung
Et proportional zu der Widerstandsveränderung der dehnungsveränderlichen Widerstände
ist, wird die Drehzahl des Servomotors 29 ein eindeutiges Proportionalitätsmaß für
die Belastung in dem Seil 11 bilden.
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Eine Vorrichtung der beschriebenen Art spricht mit großer Empfindlichkeit
an, die vielfach größer ist, als dies für eine Drehzahländerung des Servomotors
auch bei kleinsten Veränderungen an scheinbarer Belastung beim Pendeln des Seiles
erforderlich ist. Die Drehzahl entspricht daher vollkommen den scheinbaren Veränderungen
der Belastung am Kranseil auf Grund des Pendelns des Greifers mit der darin befindlichen
Last. Jede Vorrichtung, bei der die Drehzahl des Servomgtors direkt abgelesen und
daraus das Gewicht des Greifers und seiner Last hergeleitet werden soll, muß deshalb
zu einem sehr unvollkommenen Wert führen.
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An einer Verlängerung 40 der Welle 34 des Servomotors 29 ist nun
ein Impulserzeuger angeordnet, der für jede Umdrehung der Welle des Servomotors
einen oder mehrere Impulse abgibt. Als Ausführungsbeispiel eines solchen Impulserzeugers
ist eine Lochscheibe 41, eine Lampe42 und eine Optik 43 sowie ein Phototransistor
44 dargestellt. Die Impulse werden einem Zähler 45 mit einer Anzeigevorrichtung46
zugeführt. Diese treten nicht in Tätigkeit, bevor ein Signal angegeben hat, daß
eine Zählung der Impulse stattfinden soll, und die Impulszählung setzt sich dann
fort, bis ein neues Signal einkommt.
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F i g. 2 veranschaulicht als Diagramm die Wirkungsweise dieser Vorrichtung.
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Es sei angenommen, daß der Greifer mit der Last in die in F i g.
1 dargestellte Lage gehoben worden ist und daß danach das Hebewerk zum Stillstand
gebracht ist. Erfahrungsgemäß ist es nicht möglich, eine Ladung so zu heben, daß
sie sich in Ruhe befindet,
wenn die Hebebewegung des Seiles 11 aufhört.
Es kommt vor, daß die Hebebewegung etwas winkelig erfolgte, wenn der Greifer bei
Beginn der Hebung sich nicht genau unter dem Ende des Kranes befand. Es kommt aber
auch vor, daß der Kranarm während der Hebebewegung nicht vollkommen still stand.
Schließlich wird auch der Greifer während der Beladung in eine schiefe Lage versetzt,
welche durch die Schwerkraft berichtigt wird, wenn der Greifer seine Berührung mit
der Unterlage verliert. Alle diese Umstände führen zu einer Schwingbewegung, die
hier zur Vereinfachung rein sinusförmig angenommen werden soll, wie in F i g. 2
dargestellt. Der Greifer 10 beschreibt also ohne innere Lageänderungen im Verhältnis
zum Seil 11 eine reine Pendelbewegung mit kleiner Amplitude.
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In F i g. 2 bezeichnet die Linie 50 das statische Gewicht, wie es
zu Recht oder Unrecht durch die Meßvorrichtung 12 angezeigt wird, und die Linie
51 bedeutet das wirkliche Gewicht. Die Kurve 52 veranschaulicht das Gewicht, das
tatsächlich durch die Vorrichtung 12 angezeigt wird. Diese Gewichtsangabe setzt
sich teils aus dem wirklichen Gewicht 53 und teils aus einer durch die Pendelbewegung
verursachten Kraft 54 zusammen.
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Der Servomotor 29 bewegt sich nun mit einer Geschwindigkeit, die
praktisch in jedem Augenblick direkt proportional zum Wert der Kurve 52 ist. Im
Zeitpunkt 55 bewegt sich deshalb der Servomotor 29 rnit etwas zu hoher Geschwindigkeit,
und im Zeitpunkt 56 mit einer etwas zu niedrigen Geschwindigkeit. Jede Anordnung
für Momentanmessung der Geschwindigkeit des Servomotors und die daraus erfolgte
Herleitung - einer Mitteilung über das Gewicht kann deshalb innerhalb eines Fehlerbereiches,
welcher durch den Plus-Minus-Wert 54 bestimmt wird, irreführend werden. Zur weiteren
Erklärung der Wirkungsweise der Vorrichtung nach der Erfindung sei zunächst angenommen,
daß man die Periodizität derjenigen Schwingung kennt, die Veranlassung zu der veränderlichen
Gewichtsangabe nach der Kurve 52 ist, und daß man auch weiß, daß diese Schwingung
genau die Zeit 57 umfaßt. Falls man ein Uhrwerk einschaltet, das die Zahl der Impulse
von dem von dem Servomotor angetriebenen Impulserzeuger eben während einer Zeitspanne
dieser Länge zählt, so muß man eine genaue Angabe des Gewichtes erhalten, bei welchem
die durch das Pendeln verursachten Fehler entfernt sind. Zwar werden die Impulse
einander im Zeitpunkt 55 dichter als im Zeitpunkt 56 folgen, die gesamte Zahl der
Impulse während der Zeitspanne 57 wird jedoch die richtige.
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Es spielt keine Rolle für die Genauigkeit, ob die Zeitspanne 57 verschoben
ist, so daß sie nicht bei Durchgang der Nullage beginnt und genau eine Periode später
endet, sondern sie kann in jeder beliebigen Lage beginnen, beispielsweise mit derselben
Genauigkeit so liegen, wie in F i g. 2 mit der Linie 58 angegeben.
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In der Regel kennt man jedoch nicht die genaue Länge-der Schwingungsperiode,
und dies gilt ganz besonders dann, wenn die Schwingung aus einer Mehrzahl einander
überlagerter Schwingungen zusammengesetzt ist, die vielleicht nicht in Frequenzverhältnissen
stehen, die durch volle Zahlen ausgedrückt werden können. Dieser Umstand wird indessen
dadurch ausgeschaltet, daß die Zählung über eine so lange Zeit ausgedehnt wird,
daß sie mit
Sicherheit eine Mehrzahl von Perioden umfaßt. Die Genauigkeit wird selbstverständlich
auf Grund des natürlichen Ausgleiches größer, je größer die Zahl der von der Messung
umfaßten Perioden ist.
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Die Zeitmeßvorrichtung besteht in der Anordnung nach F i g. 1 aus
einem Konstantimpulserzeuger 60, welcher seine Impulse einem Zählwerk 61 zuführt.
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Das Zählwerk 61 hat nur die Aufgabe zur Zeitmessung anzugeben, wenn
die Impulszählung beginnt bzw. wenn eine durch die Meßzeit bestimmte Anzahl von
Impulsen eingezählt worden ist. Bei Beginn der Impulszählung markiert das Zählwerk
61 über einen Leiter 62, daß das Zählwerk 45 seine Impulszählung beginnen soll,
und nachdem das Zählwerk 61 diejenige Zahl von Impulsen aus dem Konstantimpulserzeuger
60 eingezählt hat, die der betreffenden Meßzeit entspricht, findet eine erneute
Markierung über den Leiter 62 statt, daß die Einzählung von Impulsen aus dem Phototransistor
44 durch das Zählwerk 45 aufhören soll. Dabei findet eine automatische Anzeige der
in dem Zählwerk 45 eingezählten Impulse statt, welche selbsttätig das Gewicht des
Greifers mit Last angeben. Diese Anzeige kann beispielsweise an der Anzeigevorrichtung
46 stattfinden. Ein Nullstellimpuls zu dieser Anzeigevorrichtung 46 wird außerdem
bei geeigneter Gelegenheit von dem Zählwerk 61 über eine Leitung 63 gegeben, beispielsweise
vor dem zunächst folgenden Wägevorgang.
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Zur Einleitung eines Wägevorganges ist ein Schalter, z. B. ein üblicher
Druckschalter 64, angeordnet worden. Dieser Druckschalter sollte mit dem Zählwerk
61 über eine Leitung verbunden sein, die in solcher Weise von der maschinellen Ausrüstung
des Hebekranes abhängig ist, daß der Impuls den Wägevorgang nicht in Betrieb zu
setzen vermag, ehe die Hebebewegung des Kranes zum Stillstand gebracht ist, da sonst
Beschleunigungs- oder Verzögerungskräfte in das Meßergebnis eingeführt werden können,
wodurch dieses unrichtig wird. Falls der Servomotor 29, die Welle 34, der Tachometergenerator
23, die Wellenverlängerung 40 und die Lochscheibe 41 völlig massenfrei wären, so
würde diese Vorrichtung mit vollkommener Empfindlichkeit arbeiten. Nun haben aber
die genannten Teile eine gewisse Masse, die beschleunigt bzw. verzögert werden muß.
Die Beschleunigung und Verzögerung wird im allgemeinen ziemlich klein sein, da es
sich um Schwingungsbewegungen nach der Kurve 52 handelt, und außerdem bedeutet das
Beschleunigungs- und Verzögerungsverfahren dort nur, daß die schwingende Kurve einer
gewissen Dämpfung unterworfen wird, so daß ihr Abstand 54 von der Mittellinie 51
kleiner wird. Anders wird es aber in dem Augenblick, in dem die ganze Anordnung
in Betrieb gesetzt wird.
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In diesem Augenblick steht nämlich der Servomotor 29 still, und er
soll dann auf seine volle Drehzahl; die bisweilen ziemlich hoch sein kann, angetrieben
werden. Aus diesem Grund ist die weitere Brücke 36, 37, 38, 39 angeordnet (Fig.
1).
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Der Arm des Potentiometers 17 ist über eine Leitung35 mit der Brückenanordnung
verbunden, die aus den Widerständen 36, 37, 38 und 39 besteht. Die Widerstände 37
und 39 sind einstellbar, während die Widerstände 36 und 38 fest sind. Die Einstellung
der Widerstände 37 und 39 - findet mit Hilfe eines Einstellknopfes 49 von Hand statt.
Von den beiden-Diagonalpunkten, die einerseits zwischen den Widerständen 36 und
37 und andererseits zwischen den
Widerständen 38 und 39 gebildet
werden, ist der eine mit der Leitung 35 und der andere mit der schon erwähnten Leitung
21 verbunden. Zwischen den beiden anderen Diagonalpunkten, d. h. den Punkten, die
zwischen den Widerständen 37 und 38 und zwischen den Widerständen 36 und 39 gebildet
werden, ist eine Spannungsquelle 65 und ein Schalter 66 eingeschaltet.
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Diese Vorrichtung wird in der folgenden Weise benutzt: Während die
Wägevorrichtung sich in Ruhe befindet, so daß keine Belastung der Meßvorrichtung
12 gegeben ist, womit die dehnungsveränderlichen Widerstände 13 und 14 sich in Ruhe
befinden, ist die Brücke 13 bis 16 im Gleichgewicht. Der Servomotor 29 und die von
ihm angetriebenen Vorrichtungen stehen still. Wenn eine Belastung entsteht, so geschieht
dies im allgemeinen ziemlich plötzlich. Der Servomotor 29 muß dann in Betrieb gesetzt
werden, wobei es eine gewisse Zeit dauert, bis er auf voller Drehzahl ist. Um diesen
Zeitverlust zu vermeiden bzw. um zu vermeiden, daß gegebenenfalls die Wägung während
dieser Zeitspanne in Gang gesetzt wird, wodurch ein Fehler eingeführt werden würde,
ist die Brückenschaltung 36 bis 39 eingeschaltet worden. Die Widerstände 37 und
39 sollen von Hand mit Hilfe des Knopfes49 (welcher gegebenenfalls auch mit einem
Zeiger, der sich über eine Skala 67 bewegt, versehen sein kann) in Betrieb gesetzt
werden, so daß kein Gleichgewicht in der Brückenschaltung 36 bis 39 entsprechend
dem vermuteten etwaigen Gewicht der Belastung entsteht, die noch nicht im Greifer
10 vorliegt. Zwischen den Leitern 20 und 21 ist deshalb eine Spannung vorhanden,
die durch die Größe der Spannungsquelle 65 und das mit Hilfe der Einstellvorrichtung
49, 67 bewerkstelligte gestörte Gleichgewicht in der Brückenschaltung 36 bis 39
vorgegeben ist. Diese Spannung wird nun so gewählt, daß der Servomotor 29 sich in
Drehung mit einer Drehzahl befindet, die schätzungsweise in der Nähe derjenigen
Drehzahl liegt, welche der Servomotor hat, wenn er der Spannung der Brückenschaltung
13 bis 16 ausgesetzt wird.
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Wenn der Wägevorgang begonnen wird, wird der Schalter 66 geöffnet,
gleichzeitig erfolgt eine Belastung der Meßvorrichtung 12, wodurch das Gleichgewicht
in der Brückenanordnung 13 bis 16 gestört wird. Die hierbei vorhandene Spannung
stammt somit ausschließlich von der Brücken anordnung 13 bis 16, denn die Brückenanordnung
36 bis 39 ist jetzt dazu übergegangen, einen gewöhnlichen Reihenwiderstand in dem
Leiter 21 zu bilden, aufgeteilt auf zwei parallele Zweige. Dieser Reihenwiderstand
wird zwar verschieden sein in Abhängigkeit davon, wie die Widerstände 37 und 39
eingestellt worden sind, aber da die Leitung 21 nicht stromführend, sondern nur
spannungsführend ist, beeinflußt dies nicht die Funktion des Verstärkers 22 oder
die danach folgenden Anordnungen. Falls der Verstärker 22 indessen solcher Art sein
sollte, daß Strom durch die Leitung 21 und infolgedessen auch durch die Brückenschaltung
36 bis 39 laufen würde, so muß selbstverständlich eine andere Einstellvorrichtung
als die in F i g. 1 dargestellte gewählt werden, beispielsweise eine Einstellvorrichtung
mit einem Spannungsteiler, gespeist von einer Batterie65, so daß man nicht die Spannung
durch das Verhältnis zwischen den Widerstandswerten in der Brückenschaltung 36
bis
39 bestimmt, sondern diese Spannung durch Regelung der zu den gespeisten Diagonalpunkten
geführten Spannung bestimmt.
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Die Folge hiervon ist jedenfalls, daß der Servomotor 29 in dem Augenblick,
in dem der Wägevorgang eingeleitet werden soll, sich schon in Umdrehung mit einer
Drehzahl befindet, die etwa mit derjenigen Drehzahl übereinstimmt, die der Servomotor
wegen des Wägevorganges annehmen wird.
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Die Beschleunigungs- oder Verzögerungsperiode wird derart stark herabgesetzt,
so daß kein wesentlicher Zeitverlust entsteht, und infolgedessen auch die Einführung
von Fehlern vermieden oder aber diese Fehler auf einen so kleinen Wert vermindert
werden, daß sie keine entscheidende Rolle mehr spielen.
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Das Potentiometer 17 hat den Zweck, eine Tarierung in solchen Fällen
zu bewirken, in denen das Tragmittel für die Last seinem Gewicht nach bekannt ist
und dieses Gewicht konstant bleibt. Falls es sich beispielsweise um einen Kranhaken
mit darin gegebenenfalls in Leerlauf hängendem Seil handelt, kann man ohne weiteres
durch Einstellung des Tarierungspotentiometers 17 dieses derart voreinstellen, daß
der Servomotor 29 das statische Gewicht zeigt, wenn der Kranhaken und das Seil frei
in dem Kran hängen, und die Folge wird dann, daß die entstehende Spannung auf Grund
der Veränderung der Widerstände 13 und 14 ausschließlich von derjenigen Ladung abhängig
wird, die später mit Hilfe des Seiles in dem Kranhaken angebracht wird.
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In vielen Fällen ist es aber nicht möglich, eine Tarierung in dieser
Weise mit der erforderlichen Genauigkeit zu bewerkstelligen. Das ist beispielsweise
dann der Fall, wenn der Kran beispielsweise den Greifer 10 hebt (F i g. 1) und dieser
mit einer mehr oder weniger feuchten Last beladen ist. Das feuchte Material haftet
leicht an der inneren Seite des Greifers als unterschiedlich dicke Schicht, welche
beim Öffnen des Greifers sich nicht löst. Das Taragewicht ist in einem solchen Fall
offenbar veränderlich, aber auch diese Erscheinung kann berücksichtigt werden.
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Dabei verfährt man so, daß man in Anschluß an den Kran zwei Mituehmerschalter
anordnet, von denen der eine geschlossen wird, wenn der Kran sich hebt, und geschlossen
bleibt, solange die Ladung in dem Kran verbleibt. Dieser Schalter wird geöffnet,
wenn der Kran seine Ladung freigibt, wobei dann der andere geschlossen wird. In
der Vorrichtung nach Fig. 1 wird dieser Schalter durch das Kranseil 11 selbst betätigt
durch eine an dem Kranritzel 82 angeordnete Vorrichtung. Damit ist die eine der
beiden Leitungen 83 bzw. 84 während jedes Meßverfahrens stromführend. Diese beiden
Leitungen sind in solcher Weise mit der Anzeigevorrichtung 46 verbunden, daß das
Zählwerk in der einen Richtung arbeitet, wenn die Leitung 83 stromführend ist, und
in der anderen Richtung, wenn die Leitung 84 stromführend ist. Hierdurch wird es
möglich, zuerst das Gewicht des Greifers zusammen mit den dazu gehörenden Teilen
und mit der darin befindlichen Last in positiver Richtung einzuzählen, wonach, nachdem
die Last entfernt wurde, das Taragewicht des Greifers in negativer Richtung abgerechnet
wird. Die Anzeigevorrichtung 46 wird somit nur den Gewichtsunterschied zwischen
dem beladenen und dem leeren Greifer anzeigen. Das ist aber das Gewicht der Ladung.
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In der beschriebenen Vorrichtung wird der Servomotor 29 entweder
mit einer Drehzahl in Umdrehung gehalten, die genau der Last in dem Greifer 10 mit
den damit vereinigten Teilen entspricht, oder aber mit einer Drehzahl, die durch
die Spannungsquelle 65 in der Brücke 36 bis 39 bestimmt ist. In gewissen Fällen
ist es unerwünscht, den Motor 29 in Dauerbetrieb zu halten, auch während Zeitspannen,
in denen keine Messung vorkommen soll. Zu diesem Zweck kann der Schalter 66 von
einem Zeitrelais 85 beeinflußt werden, das bei Magnetisierung den Schalteer 66 unmittelbar
schließt und den Motor 29 mit einer Drehzahl in derselben Größenordnung startet,
welche der Last entspricht, wonach der Schalter 66 geöffnet und ein Meßverfahren
eingeleitet wird.
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Solche Vorrichtungen sind dem Fachmann bekannt, so daß von einer Beschreibung
abgesehen werden kann.
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Zum Starten des Impulszählers 61 ist etwa bei dem Kranführer der
Schalter 64 angeordnet. Der Startstromkreis darf indessen nicht geschlossen werden,
solange der Hebemotor des Kranes Strom erhält, denn dadurch würde eine Beschleunigungs-
oder Verzögerungskraft in das Wägeergebnis eingeführt, das irreführend ist. Der
Startstromkreis läuft deshalb in Reihe über einen vom Hebemotor gesteuerten Kontakt
und den Druckknopfschalter 64.