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Automatische Balkenwaage zum Abwägen von Abfüllmassen
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Die Erfindung betrifft eine automatische Balkenwaage zum Abwägen von
Abfüllmassen mit einem mechanischen Wägesystem, bestehend aus einem Waagebalken
mit einer Lastaufnahme an einem und einer Gewichtsaufnahme am anderen Balkenende,
und mit einer Anzeigeeinrichtung für die im Wägebetrieb jeweils in der einen oder
anderen Richtung eingenommene Schwenklage des Waagebalkens.
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Bei automatischen Abfüllwaagen der vorstehend genannten Art ist, wie
allgemein bekannt,am Waagebalken ein Zeiger angeordnet, dem eine unbezifferte feste
Skale zugeordnet ist. Bei einem Zeigerausschlag ist mit Hilfe dieser unbezifferten
Skala aber nur festzustellen, daß die abgewogene Abfüllmasse mengenmäßig von der
Vergleichsmasse abweicht, ohne daß jedoch die absolute Größe der Abweichung unmittelbar
von der Skala abgelesen werden kann. Da die automatisch dosierten Abfüllströme aus
bekannten Gründen in ihrer Menge bei jedem Abfüllvorgang unterschiedlich ausfallen,
muß in zeitlichen Abständen eine Kontrolle der abgewogenen Abfüllmenge vorgenommen
werden.
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Hierzu wird bei den vorgenannten Balkenwaagen im Falle einer mit
einer
Skala festgestellten Abweichung die Anzahl der Gewichte auf der Gewichtsaufnahme
verändert, um die Null-Lage des Wägesystems wieder herzustellen und um die Abweichung
dann anhand der Gewichte festzustellen. Dies ist insbesondere für automatische Abfüllwaagen
der in Rede stehenden Art ein zeitraubender Vorgang.
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Weiterhin schreiben die eichtechnischen Vorschriften vor, daß bei
Verwendung einer bezifferten Skala zwecks Ablesung des Wägeergebnisses eine lineare
Teilung auf der Skala vorgesehen sein muß. Bezifferte Skalen mit einer lineraren
Teilung umfassen in der Regel einen relativ großen Meßbereich, und ohne zusätzliche
technische Einrichtungen, wie z.B. Meßköpfe mit Meßfedern oder Pendelmechanismen,
ist eine lineare Bewegung des mit der Waage verbundenen Anzeigegliedes über den
großen Meßbereich nicht möglich. Ferner erfordern solche Einrichtungen ein kompliziertes
Auswägesystem und haben außerdem den Nachteil, daß sie einen zusätzlichen Aufwand
an Material und Kosten darstellen und relativ viel Platz beanspruchen. Diese Einrichtungen
zeigen, soweit sie bei automatischen Abfüllwaagen benutzt werden, die Wägeergebnisse
zwischen Null und Höchstlast an und sind ferner relativ kompliziert aufgebaut und
besitzen viele, dem Verschleiß unterliegende Gelenke, so daß sie zur Vermeidung
von Störungen regelmäßig gewartet werden müssen. Außerdem begrenzen sie die Abwägegeschwindigkeit
beträchtlich.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer automatischen
Abfüllwaage der eingangs beschriebenen Bauart, die auf einfache Weise so ausgebildet
ist, daß die Werte der jeweils abgewogenen Abfüllmenge in bezug auf eine Vergleichsmasse
mit minimalem technischem Aufwand auf einer Anzeigeeinrichtung mit linearer Teilung
absolut ablesbar sind.
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Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß bei der einleitend angeführten
Abfüllwaage der Schwerpunkt des unbelasteten Wägesystems über die für seine Null-Lage
gerade erforderliche Lage hinaus innerhalb der mit der Schwenkachse des Wägesystems
zusammenfallenden Lotebene nach unten derart verlagert ist, daß im Lastfall bestimmten
Winkelausschlägen des Schwerpunktes und damit bestimmten Werten der Anzeigeeinrichtung
absolute Abweichungswerte der abzuwägenden Masse von der Vergleichsmasse zuzuordnen
sind.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform des Gegenstandes nach der Erfindung
besteht darin, daß am Waagebalken mindestens eine zusätzliche, ein definiertes Rückstellmoment
ergebende Gewichtsbelastung starr angeordnet ist, deren eigener Schwerpunkt bei
in Null-Lage befindlichem Wägesystem innerhalb oder im wesentlichen innerhalb der
Lotebene liegt.
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Durch diese einfache Lösung können bei Abfüllwaagen der einleitend
genannten Art auf einfache Weise vorhandene Massenabweichungswerte
der
im Lastbehälter oder dergleichen befindlichen Abfüllmenge in bezug auf eine Vergleichsmasse
mittels einer einfach aufgebauten Anzeigeeinrichtung in absoluter Größe festgestellt
bzw.. unmittelbar abgelesen werden. Vorteilhaft wird als Anzeigeeinrichtung eine
bezifferte Skala verwendet, welcher ein Zeiger des Waagebalkens zugeordnet ist.
Die Skalenlänge entspricht nach beiden Seiten, d.h.
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nach Plus und Minus, dem zulässigen Verkehrsfehler, so daß das Abwägeergebnis
bei beruhigtem Wägesystem schnell abgelesen-werden kann.
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Es entfällt nunmehr die Größenfeststellung einer Abweichung mittels
des zeitraubenden, von Hand durchzuführenden Auswägens durch Veränderung der Anzahl
der Gewichte auf der Gewichtsaufnahme des Wägesystems oder die Anwendung komplizierter
Meßköpfe oder dergleichen.
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Weiterhin weist die Abfüllwaage nach der Erfindung keine beweglichen
zusätzlichen Teile auf, so daß keine weiteren Verschleißteile vorhanden sind. Die
am Waagebalken starr befestigte Zusatzbelastung ist einfachster Bauart, so daß ferner
auch eine hohe Langzeitstabilität bei der Abfüllwaage gewährleistet ist.
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Aufgrund des tiefer als sonst üblich gelegenen Schwerpunktes des Wägesystems
wird ein von der Reibung des Systems relativ unabhängiges Rückstellmoment erhalten,
welches für den fraglichen Zweck als ausreichend reproduzierbar oder ausreichend
definiert angesehen werden kann. Da der Toleranzbereich der zulässigen Verkehrsfehlergrenzen
relativ gering ist, genügen auch geringe Auslenkungen des Waagebalkens für die erwünschte
Anzeige. Da ferner die Tatsache ausgenutzt
wird, daß der mathematische
Anzeigefehler eines einfachen Neigungsanzeigeelementes im Anfangsauslenkungsbereich
hinsichtlich der Anzeigelinearität so klein ist, daß der zulässige Eichfehler davon
praktisch nicht beeinflußt ist, ist es mit der erfindungsgemäßen Lösung möglich,
zumindest innerhalb der Verkehrsfehlergrenzen für die abzuwägenden Abfüllmengen
mittels eines einfachen Neigungselementes eine lineare Anzeige für die Abweichungswerte
zu schaffen.
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Damit wird die eichtechnische Vorschrift der linearen Anzeige des
Abwägeergebnisses auf einfache Weise erfüllt.
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Aus den vorstehenden Ausführungen ergibt sich, daß, obwohl die lineare
Anzeigemöglichkeit bevorzugt unter Schutz gestellt werden soll, auch eine verwertbare
degressive Anzeigemöglichkeit vom Schutz mit erfaßt sein soll.
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Die wie vorstehend vorgeschlagen ausgebildete automatische Abfüllwaage
ist in der Regel mit Vorlasteinrichtungen zur Steuerung der einzelnen Füllströme
des in Teilfüllströme aufgeteilten Gesamtfüllstromes für einen Abwägevorgang ausgerüstet.
Nach einem weiteren Markmal der Erfindung werden die Vorlasteinrichtungen nach Abwägeende
automatisch abgeschaltet, so daß sich das Wägesystem zwecks Ablesung des Abwägeergebnisses
sofort einspielen kann. Zur schnellen Beruhigung des Wägesystems sind ferner Dämpfungsmittel
in Form von Magnet- oder öldämpfern vorgesehen.
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Die Erfindung ist nachstehend an einem in der anliegenden Zeichnung
dargestellten
Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 ein vereinfachtes Schema
zur Erläuterung der Erfindung, Figur 2 eine praktische Ausführungsform der Erfindung
in Vorderansicht-, Figur 3 eine teilweise Darstellung der Ausführungsform nach Figur
2 in Seitenansicht.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung wird zunächst auf die schematische
Figur 1 Bezug genommen. Ein beispielsweise gleicharmiger Waagebalken 1 ist in seiner
Mitte durch ein Gelenk 2, z.B. eine Schneidenlagerung, schwenkbar gelagert, wobei
die Schneidenlinie die Schwenkachse 2 a des Waagebalkens einschließlich seines Wägegeschirrs
bildet. Das aus Lastaufnahme 3 und Gewichtsaufnahme 4 gebildete Wägegeschirr ist
über Endgelenke 5 bzw. 6 an den beiden Enden des Waagebalkens 1 gelagert. Während
die Gewichtsaufnahme 4 ein die Vergleichsmasse darstellendes Gewicht G trägt, wird
die abzuwägende Gutmenge 7 in ein Lastgefäß L der Lastaufnahme 3 gegeben.
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Mit dem Waagebalken ist ein Zeiger 8 starr verbunden, dem eine bezifferte
Skala 9 mit linearer Teilung zugeordnet ist. Bei dieser Bauweise einer Balkenwaage
befindet sich der Schwerpunkt des Waagebalkens möglichst in der durch dessen Endgelenkpunkte
verlaufenden, gedachten Verbindungsgeraden und in der durch die Schwenkachse 2 a
gehenden Lotebenelderart, daß eine definierte Null-Lage des aus Waagebalken und
Wägegeschirr gebildeten, unbelasteten Wägesystems erhalten wird.
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Nach einem Merkmal der Erfindung wird durch eine starr am Waagebalken
befestigte Zusatzmasse M ein neuer' gemeinsamer Schwerpunkt S gebildet, der gegenüber
der Schwerpunktlage des Waagebalkens um ein bestimmtes Maß tiefer liegt, wie noch
erläutert wird, und sich bei unbelastetem Wägesystem ebenfalls in der genannten
Lotebene befindet. Bei Auslenkung des Wägesystems um die Schwenkachse 2 a wird durch
die im gemeinsamen Schwerpunkt angreifend gedachte Gesamtmasse aus der Masse des
Waagebalkens und der Zusatzmasse ein hinreichend reproduzierbares Rückstellmoment
erhalten. Alternativ wird der gleiche Effekt auch dann erzielt, wenn der Waagebalken
1 formmäßig so gestaltet ist, daß sein Schwerpunkt die gewünschte neue Position
erhält.
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Im dargestellten Fall nach Figur 1 wird der neue1 gemeinsame Schwerpunkt
S durch Vorsehen einer einzigen Zusatzmasse M erzielt, die an einem Hebelarm 10
befestigt ist, der wiederum starr am Waagebalken 1 befestigt ist. Die Lage des gemeinsamen
Schwerpunktes unterhalb der Schwenkachse 2 a bestimmt sich im wesentlichen nach
der Größe der Zusatzmasse. Da in diesem Beispiel der Schwerpunkt des unmontierten
Waagebalkens 1 praktisch mit seiner Schwenkachse 2 a zusammenfällt, kann die Masse
des Waagebalkens zwecks Ermittlung der Größe der Zusatzmasse M außer Betracht bleiben,
so daß die Größe der Zusatzmasse eine Funktion der maximal zulässigen Absolutabweichung
und, bei ausgelenktem Wägesystem, dem Quotienten aus verkürzter Kraftarmlänge des
Waagebalkens geteilt durch die Auslenkungswegstrecke der Zusatzmasse
ist.
Die Auslenkungswegstrecke, die von der Schwerpunktlage der Zusatzmasse in der Lotebene
ausgemessen wird, ergibt sich wiederum aus der dem zulässigen Verkehrs fehler entsprechenden
Skalenlänge.
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Eine gemäß der Erfindung aufgebaute Balkenwaage erlaubt es, daß insbesondere
bei belastetem Wägesystem den geringen Winkelauslenkungen des Schwerpunktes S bzw.
der Zusatzmasse M und damit auch des Waagebalkens 1 von etwa bis zu +/- 5 Winkelgraden
entsprechende Absolutwerte auf einer linearen Skala zugeordnet werden können. Somit
kann bei Balkenwaagen der in Rede stehenden Art entsprechend der gewählten Bezifferung
der Skala eine vorhandene Massenabweichung von der Vergleichsmasse oder die tatsächlich
abgewogene Masse unmittelbar in Absolutwerten von der Skala abgelesen werden.
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In Figur 1 ist in gestrichelter Darstellung ein ausgelenktes Wägesystem
angedeutet. Die Zusatzmasse M ist aus der Lotebene in die Position 11 gelangt und
erzeugt hier ein Rückstellmoment, das dem Gegenmoment aus der Massendifferenz zwischen
dem Gewicht G und der abzuwägenden Masse 7 multipliziert mit der entsprechend verkürzten
Kraftarmlänge gleicht. Auf der eine lineare Teilung aufweisenden Skala 9 beträgt
die Massenabweichung im dargestellten Fall 100 g, und zwar 100 g zuwenig in bezug
auf die durch das Gewicht G repräsentierte Vergleichsmasse.
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Es besteht im Waagenbau die Vorschrift, daß Skalen gleiche Teilstrichabstände
aufweisen müssen. Bei der vorgeschlagenen.Balkenwaage liegen die erforderlichen
Winkelausschläge des Waagebalkens 1 bzw. des Zeigers 8 nach jeder Auslenkungsseite
innerhalb eines solchen Bereiches, in dem der Skalenfehler vernachlässigbar gering
ist, der sich aus der linearen Aufteilung der Skala im Verhältnis zur rechnerischen
Auslenkung des Wägesystems ergibt. Somit ermöglicht die vorgeschlagene Schwerpunktlage
des Wägesystems bei einfachen Balkenwaagen auf einfache Weise eine lineare Anzeige
des Wägeergebnisses in absoluten Werten.
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Die neue Schwerpunktlage der für die Erzielung eines Rückstellmomentes
für'den fraglichen Zweck verantwortlichen Massen des Wägesystems kann innerhalb
eines Bereiches variieren. Als obere Grenzlage ist diejenige anzusehen, bei welcher
ein und dasselbe mathematische Rückstellmoment hinreichend genau mit dem tatsächlichen
Rückstellmoment übereinstimmt. Die untere Grenzlage ist diejenige, bei welcher die
Empfindlichkeit für die jeweilige Waagenbaugröße zu gering ist. Im allgemeinen wird
die neue Schwerpunktlage so gewählt, daß der Ausschlag des Zeigers oder eines entsprechenden
Elementes nach beiden Auslenkungsseiten ungefähr den zulässigen Verkehrsfehlergrenzen
für die jeweilige Abwägungsmenge entspricht.
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Die Figuren 2 und 3 zeigen eine vorzugsweise praktische Ausgestaltung
der Erfindung in Form einer automatischen Abfüllwaage mit einem
einfachen
Waagebalkenwägesystem. Mit 12 ist ein gleicharmiger Waagebalken bezeichnet, der,
in Aufsicht betrachtet, H-Form aufweist. In Figur 2 ist nur der vordere gleicharmige
Hebel 12 a des Waagebalkens zu sehen, da der hintere Hebel dem vorderen gleicht.
Der hintere Hebel 12 b ist über ein Joch 13 mit dem vorderen Hebel 12 a starr verbunden.
Der Waagebalken 12 ist mittig mittels eines Drehgelenkes 14 z.B. an einem Gehäuse
15 gelagert, welches eine Schüttgutdosiervorrichtungs die normalerweise in eine
Grob- und eine Feindosierung aufgeteilt ist, aufweist (nicht gezeigt). Am Lastarm
des Waagebalkens ist mittels einer Stange 16 ein konusstumpfförmiger Füllstutzen
17 mit einer unteren Sackklemme 18 angelenkt, die einen abgemessen zu füllenden,
nicht gezeigten Sack am Füllstutzen festklemmt. Nach oben ist der Füllstutzen auf
das Gehäuse 15 ausgerichtet, das an ein Vorratslager (nicht dargestellt) angeschlossen
ist. Der Füllstutzen kann auch durch ein Wägegefäß mit Bodenklappen-Entleerung ersetzt
sein. Kraftarmseitig weist der Waagebalken 12 über q eine Halterung 19 eine Gewichtsaufnahme
20 auf, die z.B. einen Abschnitt 21 zum Ausgleich der Taramasse des Wägesystems
aufweist.
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Die Enddrehgelenke sowie das Mitteldrehgelenk des Waagebalkens bestehen
z.B. aus den hier sinnbildlich dargestellten Schneidenlagerungen. Ferner weist der
Waagebalken einen Zeiger 22 auf, dem eine z.B. am Gehäuse 15 befestigte Skalaeinrichtung
23 mit linearer Teilung zugeordnet ist.
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-Wie Figur 3 zeigt, ist mittig am hinteren Hebel 12 b des Waagebalkens
12 ein sich nach unten erstreckender Hebel 24 starr befestigt, an dessen Unterende
eine Zusatzmasse 25 in Form eines einzigen Körpes
zur Erzielung
der weiter vorstehend erläuterten neuen Schwerpunktlage angebracht ist. Die Zusatzmasae
ist am Hebel 24 in der Höhe verstellbar montiert um die endgültige Schwerpunktlage
einb justieren zu können. Anstatt einer einzigen Zusatzmasse können auch zwei Zusatzmassen
vorgesehen sein, -wobei je eine auf einer Seite der Lotebene so-angeordnet ist,
daß ihr gemeinsamer Schwerpunkt innerhalb oder im wesentlichen innerhalb der Lotebene
liegt. Im allgemeinen kann eine nicht exakte Lage des Schwerpunktes in der Lotebene
dann noch hingenommen werden, wenn der daraus resultierende Fehler noch durch Eichvorschriften
gedeckt ist.
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Die einfachste und hier gezeichnete Anzeigeeinrichtung besteht aus
dem Zeiger 22 und der schon erwähnten Skala 23. Es ist jedoch klar, daß auch andere
Anzeigeeinrichtungen benutzt werden können, z.B.
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elektrische Einrichtungen, die die Winkelauslenkungen des Waagebalkens
über beispielsweise Potentiometer und Widerstände auf ein elektrisches Meßinstrument
übertragen. über eine solche Schaltung ist auch eine Digitalisierung der Meßwerte
in bekannter Weise möglich.
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Ferner ist eine sehr einfache mechanische Fernübertragung bei z.B.
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Nettowaagen, die gewöhnlich in größerer Höhe über der Absackeinrichtung
stehen, möglich. Eine solche Einrichtung besteht in sehr einfacher Weise aus einer
einerseits am Waagebalken und andererseits an einen Zeiger angelenkten Koppel, wobei
der Zeiger, dem die linear geteilte Skala zugeordnet ist, zusätzlich noch einseitig
angelenkt ist.
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Bei Benutzung einer bezifferten Skala kann diese nach Plus und Minus
so beziffert sein, daß von ihr der Betrag des von der Vergleichsmasse
abweichenden
Massenwertes ablesbar ist. Sie kann aber auch so beziffert sein, daß der Betrag
der tatsächlich abgewogenen Masse direkt ablesbar ist. Im letzteren Fall kann die
Skala eine Mehrfachbezifferung aufweisen, derart, daß für verschiedene Vergleichsmassen
je eine entsprechende Bezifferung vorgesehen ist.
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Automatische Abfüllwaagen der fraglichen Art sind in der Regel mit
regelbaren Vorlasteinrichtungen zur Steuerung der einzelnen Füllströme eines in
Teilfüllströme aufgeteilten Gesamtfüllstromes für jeden einzelnen Abwägevorgang
versehen. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden alle Vorlasteinrichtungen,
soweit sie bei der vorgeschlagenen Balkenwaage vorgesehen sind, nach Abwägeende
automatisch abgeschaltet, um Verlustzeiten beim Abwägen gering zu halten oder auszuschalten.
Ferner können auch Dämpfereinrichtungen wie z.B. Magnet- oder öldämpf er für das
Wägesystem vorgesehen sein, um dessen schnelle Beruhigung herbeizuführen. In Figur
2 ist z.B.
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ein öldämpfer 26 sinnbildlich gezeigt, der einerseits auf einer Schulter
des Gehäuses 15 und andererseits am Waagebalken 12 angreift.