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Die Erfindung betrifft ein dynamisches Müllwägesystem, vorzugsweise für die
Anwendung an Müllfahrzeugen, wobei die Müllbehälter während der Hub- bzw.
Absenkbewegung der Behälterentleervorrichtung im Bereich einer bestimmten
Messstrecke, mehrmals hintereinander, in kurzen Intervallen, mittels einer in der
Behälterentleervorrichtung integrierten Waage, welche im allgemeinen eine
Wiegebrücke mit zwei Brückenplatten aufweist, jeweils vor und nach dem Entleeren gewogen werden und durch Bildung des Differenzgewichtes zwischen gefülltem und leerem Müllbehälter die tatsächlich in das Müllfahrzeug entleerte Müllmenge ermittelt wird, wobei wahlweise zur verursachergerechten Zuordnung der entsorgen
Müllmengen an den Müllbehältern bzw.
den Behälterentleervorrichtungen Identifikationssysteme vorgesehen sind, und die gewonnenen Daten vorzugsweise an eine im Fahrerhaus befindliche Rechner-, Speicher- und Druckerstation weiterleitbar sind und wobei zur Kompensation der unterschiedlichen W gebedingungen jeweils wenigstens zwei Wägezellen in Belastungsrichtung hintereinander angeordnet sind und sich zwischen den Wägezellen eine seismische Masse befindet.
Es sind bereits W geeinrichtungen der genannten Art bekannt, z. B. nach der AT-PS 399 048, bei welcher jeweils wenigstens zwei W gezellen in Belastungsrichtung hintereinander oder parallel zueinander angeordnet und unter wahlweisem Zwischenschalten eines Zusatzgewichtes miteinander verbunden sind, wobei die eine Brückenplatte eine Verbindung mit der ersten W gezelle einer solchen Wägezellenanordnung aufweist, und die jeweils anderen W gezellen der Wägezellenanordnung definiert mehr-bzw. minderbelastet sind als die ersten Wägezellen und die Wiegebrücke wenigstens zwei Behälteraufnahmeeinrichtungen aufweist.
Der Nachteil dieses Systems ist jedoch, dass bereits bei einer sehr geringen Messungenauigkeit in der Messkette ein relativ hoher Fehler in der Ermittlung der Müllmasse auftritt, da infolge des nur relativ-aus Platz-und Gewichtsgründengering ausführbaren Zusatzgewichtes zwischen den beiden W gezellen eine enorme Fehlerverstärkung bei Messungenauigkeiten auftritt. Ein weiterer Nachteil besteht auch darin, dass bei dem System nach der AT-PS 399 048 für die Ermittlungen der Müllmasse der Offsetwert der Wägezellen bekannt sein muss. d. h. jener Wert den das System im vollkommen unbelasteten Zustand aufweist.
Dieser Wert ändert sich jedoch ständig, vor allem deshalb, weil die in der Behälterentleervorrichtung eingebaute Müllwaage starken Rüttel- und Schwenkbewegungen ausgesetzt ist und beim Überkopfschwenken der Müllbehälter, für deren vollständige Entleerung, die Messzellenanordnung im umgekehrten Sinne belastet wird, wobei insbesondere bei
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Verwendung einer auf Zug arbeitenden Messzellenanordnung mit kardangelagerten
Messzellen ein Ausknicken der Messzellenanordnung erfolgt. Nachteilig ist bei diesem bekannten System ferner, dass durch die grosse Länge der Messzellenanordnung, welche in ihrer Mitte keine Abstützmöglichkeit zulässt, es zu transversalen
Schwingungen kommt, welche ebenfalls das Messergebnis verfälschen.
Ein weiterer
Nachteil einer Ausführung nach der AT-PS 399048 ergibt sich daraus, dass bei
Verwendung von zwei Behälteraufnahmeeinrichtungen an einer einzigen
Wiegebrücke der Forderung beide Müllgewichte bei zwei gleichzeitig entleerten Behältern exakt zu erfassen nicht nachgekommen werden kann, da aufgrund des ständig varierenden Massenschwerpunktes des Mülls innerhalb des Behälters keine brauchbaren Schwerpunktsabstände zugeordnet werden können. Aus der EP 0 292 866 ist ferner eine Vorrichtung zum gewichtsmässigen Erfassen von Müll in einem Behälter, der in die Behälteraufnahme einer an einem Sammelfahrzeug angeordneten Entleerungsvorrichtung eingesetzt wird bekannt, wobei die Behälteraufnahme gegenüber einem Tragorgan der Entleerungsvorrichtung längsverschiebbar ist und beide Organe mittels federelastischer Elemente, z. B.
Federblechen parallelverschiebbar miteinander verbunden sind, und die Behälteraufnahme mit einer W gezelle in Wirkverbindung steht. In der Beschreibung dieser Vorrichtung findet sich allerdings kein Hinweis wie die Fehlerquellen einer allfälligen dynamischen Verwiegung eliminiert werden könnten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde die Nachteile der bekannten Vorrichtungen zu vermeiden und ein Wiegesystem für die dynamische Verwiegung der in das Müllfahrzeug entleerten Müllmasse zu schaffen, bei welchem auf relativ einfache und wirtschaftliche Weise Störeinflüsse, welche die Wägungen verfälschen, automatisch eliminiert werden. Insbesondere soll dabei auch die W gezellenanordnung stabiler und unempfindlich gegen mechanische Störungen sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die beiden in Belastungsrichtung hintereinander angeordneten W gezellen, zwischen zwei an einer der beiden Brückenplatten, mit dieser fest verbundenen Konsolen zueinander mittels einer Spannvorrichtung auf Zug oder Druck vorgespannt sind und als seismische Masse zwischen den beiden W gezellen, die Müllmasse, der Müllbehälter und der Anteil der Masse der Beh lterentleervorrichtung, welche die Brückenplatte mit dem Schüttkamm trägt, vorgesehen ist, wobei die Einleitung der Massenkräfte mittels eines mit der anderen Brückenplatte fest verbundenen Tragarmes erfolgt, welcher eine Verbindung herstellt zwischen der Brückenplatte und dem Verbindungsbereich
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zwischen den, in Belastungsrichtung hintereinander angeordneten W gezellen,
sodass sich die Kraftwirkung der gesamten seismischen Masse auf die Anzahl der vorhandenen W gezellen pro Müllwaage aufteilt, wobei die beiden, sich in Belastungsrichtung gegenüberliegenden, oberhalb und unterhalb des Tragarmes befindlichen W gezellen gleichzeitig gegensinnig - je nach augenblicklicher Kraftrichtung-jeweils be-bzw. entlastet werden. Damit ist ein Wägesystem zur dynamischen Verwiegung an einem Müllfahrzeug geschaffen, welches eine Wägezellenanordnung aufweist mit welcher die Störeinflüsse wirksam ausgeschaltet werden können, insbesondere jedoch auch-wie weiter hinten gezeigt wird-bei diesem System der Vorspannwert keinen Einfluss auf die Wiegung hat.
Zudem wird durch die erfindungsgemässe Konstruktion erreicht, dass die Messzellenanordnung durch deren Abstützung in der Mitte, mittels der jeweiligen Tragarme, eine Querschwingung verhindert. Im Unterschied zu den bekannten Ausführungen, sind also beide Wägezellen primär an einer einzigen Brückenplatte befestigt, wobei die Wägezellenanordnmung auf Zug oder Druck vorgespannt ist. Die weiteren Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteranspruchen.
Anhand von beispielsweisen Zeichnungen soll nun die erfindungsgemässe Konstruktion näher erläutert werden : Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemässes Wägesystem in Seitenansicht für eine W gezellenanordnung in Zugbelastung ; Fig. 2 zeigt eine Ausführung mit auf Druck zu belastende W gezellen ; Fig. 3 stellt eine Balkenschüttung dar, mit zwei Schüttkammen an zwei getrennten Waagen ; Fig. 4 ist eine schematische Darstellung der gesamten Anordnung an einem Müllfahrzeug ; Fig. 5 zeigt das Schwingungsdiagramm der erfindungsgemässen Messzellenanordnung ; Fig. 6 ist die Darstellung der Messkette eines Wägeindikators.
Fig. 7 zeigt ein Schema des mechanischen Modells.
Fig. 1 zeigt eine Behältcrentleervomchtung-l-, bestehend aus zwei, hydraulisch schwenkbaren Hubarmen-2, 3-, welche eine vordere Bruckenplatte -4- tragen. An dieser Bruckenplatte-4-sind zwei Konsolen-12, 13- fix angeordnet, zwischen welchen eine Wägezellenanordnung-42-, bestehend aus z vei Zug-DMS-Wagezellen - 14, 15- mit einer integrierten Brückenschaltung vorgesehen ist.
Diese Wägezellen- 14, 15- sind mittels einer Spannvorrichtung-18, 18a- zwischen den Konsolen-12, 13mit einer Vorspannkraft (Vo) vorgespannt, sodass beide Wägezellen-14, 15- vorerst
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im. durch Gewichtskräfte unbelasteten Zustand. mit der gleichen Zugkraft (Vo)
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durch die möglichst reibungsfrei ausgebildeten Lagerstellen -8, 9, 10. 11- ein Lenkerparallelogramm gebildet wird. Durch dieses Lenkerparallelogramm ist gewährleistet, dass der Abstand des Schwerpunktes der Masse (mM) des mit Mull
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-16- auf,Schraubverbindung -17- verbunden ist.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der
Erfindung besitzt der Tragarm -16- eine Spielmöglichkeit, in Form eines Gleitstuckes oder dgl., im rechten Winkel zur Belastungsrichtung, um eine Biegebelastung der Wägezellen-14, 15- jedenfalls zu verhindern. Die hintere Brückenplatte -5- trägt ferner den Schüttungskamm-l 9-.
in welchen der Müllbehälter - eingehängt wird, der sich im unteren Bereich gleichzeitig an einer elastischen Auflage -20- abstützt. Die beiden Wägezellen-14, 15- mit den Konsolen-12, 13- und dem Tragarm-16-bilden die W gezellenanordnung -42-. Durch diese Konstruktion wird erreicht, dass sich sämtliche Kräfte, welche über den Tragarm-16-eingeleitet werden, auf die beiden Wägezellen-14, 15-, je nach deren spezifischem W gezellenmodul (c), aufteile. Der Wägezellenmodul (c) ist proportional jenem Faktor, mit welchem der digitale Messwert einer Wägezelle (14, 15) multipliziert werden muss um das entsprechende Gewicht in (N) oder (kg.... Masse) zu erhalten.
Bei gleichem Modul (c) teilt sich die Kraft gleichmässig auf die beiden W gezellen - 14, 15- auf. Dadurch wird die obere Wägczelle-14-mehr belastet, die untere W gezelle -15- entlastet. Die genaue Darstellung erfolgt bei der Beschreibung der Fig. 5.
Fig. 2 zeigt eine Balkenschüttung, bei welcher eine Kippwelle -27- (der Balken) die mit einer vorderen Bruckenplatte-4-schwenkbar verbunden ist. Für die Konstruktion des Waagenparallelogrammes und gleichzeitig für die Verbindung mit der hinteren BTÜckenplatte -5- sind dabei Blattfedern-22, 23- vorgesehen, welche jeweils mittels Halteflanschen 26a- festklemmbar sind. Als Wägezellen-24, 25sind dabei Druckmesszellen installiert, welche mittels an beiden Seiten der Wägezellen-24, 25- angeordneter Spannschrauben-28, 28a-, unter Middemmen des Tragarmes -16- auf Druck, mit der Vorspannkraft (Vo) vorgespannt sind. Bei Belastung wird bei dieser Messzellenanordnung-43-die untere W gezelle -25- mehr belastet un die obere Wägezelle-24-entlastet.
Fig. 3 zeigt die Ausführung einer Balkenschüttung, bei welcher für die beiden Schüttkämme -19, 19a-, zwei
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voneinander getrennte Waagen, zur getrennten Gewichtsermittlung. vorgesehen sind.
Bei dieser Schüttung, welche auch in Fig. 2 dargestellt ist, werden zwei Schlitten - 30, 30a- senkrecht, mittels Hydraulikzylinder, in seitlich angeordneten Schienen - 29, 29a- auf und ab bewegt. Die beiden Schüttkämme-19. 19a- fuhren eine idente Bewegung aus und sind je auf einer hinteren Brückenplatte-5-befestigt, welcher mit eine vorderen Brückenplatte-4-jeweils mittels vier Blattfedern 22, 22a, 23, 23a- bzw.
- 22b, 22c, 23b, 23c- in Verbindung stehen. Jede der beiden Waagen weist auch je zwei W gezellenanordnungen -43- auf. Somit können die Müllgefässe-21, 21a- von zwei verschiedenen Kunden exakt und gleichzeitig verwogen werden. Diese Balkenschüttung ermöglicht aber auch, dass ein Grossraumbehälter -31-, welcher beide Schüttkämme -19, 19a- zu seiner Aufnahme benötigt, entleert werden kann. Im unteren Bereich der Führungsschiene -29a- sind zwei induktive N herungsschalter - 33, 34- an einem Blech -32- verstellbar befestigt, angeordnet. Diese Näherungssensoren -33, 34- initiieren den Beginn und das Ende des Wiegevorganges im MeBstreckenbereich (s), jeweils beim Heben und Absenken des Müllbehälters- 21, 21a-bzw.-31-.
Fig. 4 zeigt eine Darstellung des Gesamtsystems. An einem Fahrgestell -35- ist ein Sammelbehälter-36-befestigt, in dessen Heckbereich eine Behälterentleervomchtung-l-oder auch Schüttung oder Hub-Kippvorrichtung genannt, angeordnet ist. In der Schüttung-l-ist die Waage integriert und eine Antenne-41-vorgesehen, zur Identifikation der Müllbeh lter -21- und -31- in bezug auf Kundennummer, Behältergrösse, Müllart, Datum und Uhrzeit usw., wobei diese Indentifikation mittels an den Müllbehältem-21, 31-, in einem möglichst geschützten Bereich angebrachten, passiven, batterielosen Codeträgem, auch Chips, Tags oder Transponder genannt, erfolgt.
Die Antennen-41-senden ein permanentes UKWSignal aus ; bei Annäherung eines Codetr gers -40- wird der in diesem befindliche Schwingkreis angeregt und sendet seinerseits die in ihm gespeicherten Daten an die Antenne-41-, welche ihrerseits die Daten an das im Fahrerhaus -37- befindliche Wägeterminal-38-, gemeinsam mit den ermittelten Müllgewichten, mittels eines Datenbus-39- weiterleitet.
In Fig. 5 ist der Schwingungsvorgang einer Messzellenanordnung-42-nach Fig. 1 dargestellt. Die Wägezellenanordnung-42-weist eine Vorspannung (Vo) auf. Wird nun die Wägezellenanordnung-42-durch Einleitung der Gewichts-und Massenkräfte mittels des Tragarmes -16- belastet, teilt sich die Last-bei Wägezellen-14, 15- nüt gleicher Kapazität-gleichmässig auf. Dargestellt durch die symm. Kurven (45) und (46).
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Die Bezeichnungen für die Berechnung lauten : ms..... gesamte seismische Masse ; ms = mSA + mM mSA.... Masse des Schüttungsanteiles, welcher den Schüttkamm -19- und die hintere Brückenplatte -5- trägt; mM.... Masse Müllbehälter inlduse der in diesem befindlichen Müllmasse (mMüll) Vo.... Zug- bzw. Druckvorspannung der Wägezellenanordnungen -42,43a..... Beschleunigung c1, c2,c....Wägezellenmoduli FI... Kraft an der oberen Messzelle (14) in [N] F2... Kraft an der unteren Messzelle (15) in [N] FI'... Mittelwert der Kraft an der oberen Messzelle (14) in [N] F2'... Mittelwert der Kraft an der unteren Messzelle (15) in [N] AFh, AFs, allg. AF.... Gewichtsdifferenzmittelwerte beim heben bzw. senken a Neigung der Messanordnung zur Senkrechten g......
Erdbeschleunigung
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Die Vorsspannung (Vo) fällt also heraus ! d. h. ms = #F / g bei einer Wiegeserie und bei cosa= l. Die tatsächlich in das Müllfahrzeug entleerte Müllmasse (Ams) ist die Differenzmasse vor und nach der Entleerung :
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maximal möglicher Belastung die untere Wägezelle -15- nicht bis auf den Wert Null entlastet wird, d. h. also dass die Vorspannung (Vo) wenigstens den halben Wert der max. auftretenden Gesamtkraft erreicht. Aus der Darstellung nach Fig. 5 ist ferner erkennbar, dass die Ermittlung von (Vo) auf einfache Weise durch die Gleichung [Vo = (F1'+F2')/2] erfolgen kann. Die Mittelwertbildung der Messwerte (F1, F2) erfolgt in der Rechnerstation-38-im Fahrerhaus-37-und kann als arithmetischer, geometrischer oder Impulsmittelwert usw. dargestellt werden.
Der Impulsmittelwert wäre nach Fig. 5 folgendermassen zu berechnen : Impuls dP = F. dt ; der Gesamtimpuls (47) ist dann P F. dt im Intervall) t2-tl].
Der Mittelwert ist dann (ms. g =- ; & P/ T). Die Abtastfrequenz (sampling rate) muss nach dem Abtasttheorem mindestens die doppelte Frequenz der maximal auftretenden Frequenz des Systems betragen, damit keine Signalinformationen
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verloren gehen. Die Signalkonditionierung kann mittels A/D-Wandler erfolgen oder mittels Spannung-Frequenz-Umsetzung, bei welcher die analoge Messspannung einem Frequenzwert proportional ist, deren Messgenauigkeit jedoch von der Integrationskapazität abhängt. Der Beginn der Messungen sollte erst nach einer gewissen Einschwingzeit (te), wie in Fig. 5 dargestellt erfolgen.
Fig. 6 zeigt die Messstrecke des W geindikators. Eine kostante Spannungsversorgung - versorgt die W gezelleneinheit -42, 43- mit Gleichstrom. Die Analogsignale der Wägezelleneinheit-42, 43- werden pro Wägezelle-14, 15- mittels Verstärker-49verstärkt und dem A/D-Wandler bzw. dem Spannung-Frequenz-Umsetzer-50zugeführt. Die weitere Verarbeitung der Signale erfolgt im Wiegetenninal -38-, nach den angegebenen Massnahmen.
Fig. 7 zeigt schematisch das erfindungsgemässe mechanische Modell und soll zur allgemeinen Ableitung der Bewegungsgleichungen dienen. Ein starrer Basiskörper (A) (Schüttung -1-) wird nach einer beliebigen Zeitfunktion x (A) t geradlinig bewegt.
Die Aufteilung der statischen Kräfte und Massenkräfte (F=F1 + F2) an den Wägezellen-14, 15- ist-wie erwähnt-abhängig von den Wägezellenmoduli (cl, c2), welche einer Federkonstanten entsprechen und erfolgt nach dem Verhältnis FI = F. [cl/ (cl+c2)] und F2 =F. [c2/ (cl+c2)]. Die Bewegungsgleichungen für die obere und untere Wägezelle (14, 15) lauten :
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Durch Division von Gig. (l) durch Gig. (2) folgt : FI + F2. (cl/c2) = Vo. [l + (cl/c2)] ; ist cl =c2 folgt die bereits angegebene Gleichung FI +F2 = 2. Vo.
Durch Addition von Gig. (l) und Gig. (2) folgt : ms. (g. cosa + a) = (FI-F2).......... Glg. (3) ; der Einfluss der Neigung (a) kann eliminiert werden durch vorherige statische Messung, ohne Müllbehälter (21). Dabei folgt ausgehend vom bekannten. an sich konstanten Schüttungsanteil (mSA) : cos a = AFst/ (mSA. g), wobei AFst die Gewichtsdifferenz von (Flst-F2st) im statischen System darstellt. Durch Einsetzen von (cosa) in Gig. (3) und Mittelwertbildung von
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Damit sind einige Beispiele des Erfindungsgegenstandes beschrieben. wobei im Rahmen der Grundidee viele weitere Varianten denkbar sind. Z.
B. kann die Wägezellenanordnung-42, 43- nach Fig. 1 und Fig. 2 in Bezug auf die Wiegebrücke auch spiegelbildlich angeordnet sein, sodass also die beiden Konsolen-12, 13- an der hinteren Brückenplatte -5- befestigt sind. Als Wägezellen-14, 15 ; 24, 25- können ausser den DMS-W gezellen auch Kraftaufnehmer auf kapazitiver, induktiver oder piezoelektrischer Basis Verwendung finden. Wobei die W gezellen -14, 15 ; 24, 25- als Zug- oder Druckelemente oder Biegestäbe ausgeführt sein können.
Bei Verwendung von Wägezellen mit integrierter Parallelführung erübrigt sich die Installation von Parallelogrammlenkeem-6, 7 ; 22, 23-, da diese Funktion von den Wägezellen selbst aufgenommen wurde und beide übereinander angeordneten Wägezellen, an einer der beiden Bruckenplatten-4, 5- direkt angeschraubt wären. Weiters können für den Bau des erfindungsgemässen Wägesystem auch DMS-Geber in WheatstoneBrückenschaltung mit Biegering als Messfeder eingesetzt werden. Diese Konstruktion ist äusserst unempfindlich gegenüber Querkräften. Eine weitere Möglichkeit besteht auch darin, die Wägezellen (14, 15 ; 24, 25) an einem vertikalen Gleitarm, mit einer Vorspannmöglichkeit einzusetzen, womit die Parallelogrammanlenkung entfällt.
Das erfindungsgemässe Wägesystem kann für alle Arten von Behälterentleervorrichtungen - eingesetzt werden, z. B. auch Automatikschuttungen bei welchen nach Einhängen des Müllbehälters (21, 31) automatisch der Entleerzyklus bis zum Absetzen des Behälters (21, 31) eingeleitet wird ; oder für Schüttungen, welche die Behälter-21, 31- selbsttätig, vom Fahrerhaus gesteuert aufnehmen ; oder für Seitenschuttungen, Frontschuttungen usw.