Wägeeinrichtung mit Apparat zur selbsttätigen Steuerung der Materialzufuhr
Die Erfindung betrifft eine Wägeeinrichtung mit einem Apparat zur selbsttätigen Steuerung der Materialzufuhr.
Es sind zahlreiche Wägemaschinen bekannt, bei denen die Materialzufuhr selbsttätig unterbrochen wird, sobald das gewünschte Materialgewicht zugeführt worden ist. Bei diesen Maschinen erfolgt im allgemeinen eine plötzliche Unterbrechung der Materialzufuhr; damit aber die Materialzufuhr bei grosser Geschwindigkeit erfolgen kann und zugleich die Unterbrechung der Zufuhr genau gesteuert werden kann, ist es notwendig, dass die sekundliche Zufuhrmenge kurz vor der Zufuhrunterbrechung verringert wird.
Sodann ist zu bedenken, dass diese Zufuhrmenge nicht stets die gleiche ist, vielmehr von der Höhe des Materials im Zufuhrtrichter oder von den Fliesseigenschaften des zu wägenden Materials abhängt. Die sich einer genauen Steuerung der Zufuhrunterbrechung entgegenstellenden Schwierigkeiten sollen durch die Erfindung überwunden werden.
Gegenstand der Erfindung ist eine Wägeeinrichtung mit Apparat zur selbsttätigen Steuerung der Material zufuhr, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Apparat eine Abfühlvorrichtung mit einer Düsenöffnung aufweist, aus welcher Luft von einer Quelle konstanten Luftdruckes während mindestens eines Teiles der Bewegung eines Wägeelementes auf dieses Wägeelement auftrifft, das sich dabei in bezug auf die Düsenöffnung bewegt, wobei eine fortschreitende Verringerung des Zwischenraumes zwischen der Düsenöffnung und dem Wägeelement einen Anstieg des Gegendruckes in der Abfühlvorrichtung bewirkt und dadurch den Betrieb des Zufuhrapparates so steuert,
dass zwischen vorbestimmter unterer und oberer Grenze des zunehmenden Gegendruckes die von dem Zufuhrapparat abgegebene Materialmenge bei zunehmendem Gegendruck allmählich vermindert wird und schliesslich bei Erreichung der oberen Grenze abgestellt wird.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel soll die Beziehung zwischen dem in der Kammer entwickelten Gegendruck und der linearen Bewegung des Wägeelementes eine solche zweiter oder höherer Ordnung sein, weil dann eine sehr genaue Steuerung der Zufuhrunterbrechung erreicht werden kann.
Beiliegende Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dar.
Fig. 1 ist ein Gesamtplan der Einrichtung, bei der die Steuerung der Zufuhr eine pneumatische ist;
Fig. 2a ist eine Draufsicht gewisser Teile der Einrichtung und
Fig. 2b ist ein Vertikalschnitt nach der Linie X-X der Fig. 2a.
Die Wägevorrichtung als solche ist von üblicher Bauart; sie ist in Fig. 1 durch einen Wägebalken 1 versinnbildlicht, der auf einer Tragschneide 2 gelagert ist, am einen Ende eine Wägeschale 3 und am anderen Ende ein Vergleichsgewicht 4 trägt. Die automatische Materialzuführungsvorrichtung ist bei 5 dargestellt.
Bei ihr fliesst das Material aus einem nicht dargestellten Trichter durch eine Absperrvorrichtung 6 hindurch, die als wirksamen Teil einen elastisch zusammendrückbaren Leitungsabschnitt hat, wobei die Zufuhrunterbrechung durch Einschnürung des durch diesen Abschnitt begrenzten Durchflusskanales erfolgt und diese Einschnürung ihrerseits erfolgt durch Einlass von Druckluft in eine diesen Abschnitt umgebende Kammer 7. Eine solche Zufuhreinrichtung ist beispielsweise in der brit. Patentschrift Nr. 825810 beschrieben.
An der Wägevorrichtung sind zwischen der Tragschneide und dem Vergleichsgewicht zwei Abfühlvorrichtungen 8 und 9 angeordnet, die mit feinen Düsen ausgerüstet sind. Diese Vorrichtungen sind unter sich gleich; deshalb ist nur eine von ihnen in den Fig. 2a und 2b dargestellt. Ein Abschnitt des Wägebalkens ist mit einem aufwärts ragenden Plättchen 10 versehen, das sich in einem vertikalen Schlitz 11 des Metallblockes 12 bewegen kann. Dieser hat zwei horizontale Düsen 13 und 14, die an Druckluftzuleitungen angeschlossen sind, welch letztere durch die mit Pfeilen versehenen Linien angedeutet sind.
In derAb- fühlvorrichtung 8, welche die Grob steuerung besorgt, befinden sich die Düsen in einem Abstand von 82,5 mm von der Tragschneide 2 und die Düsen haben einen lichten Durchmesser von 1 mm ; das Plättchen hat eine unter 60 geneigte Kante. Der Schlitz im Block hat eine lichte Weite von 0,3 mm. Das am Wägebalken befestigte Plättchen bewegt sich somit in Vertikalrichtung im Schlitz 11 und unterbricht dabei den Ausfluss von Luft aus den Düsen 13 und 14, wodurch der Gegendruck in den diese Düsen speisenden Leitungen dann den Höchstwert erreicht, wenn das Plättchen 10 sich genau gegenüber den Düsen befindet. Die bei 9 angeordnete ähnliche Vorrichtung dient zur Feinsteuerung der Zufuhr.
Die Düsen befinden sich in einem Abstand von 108 mm von der Tragschneide und haben einen lichten Durchmesser von 0,5 mm. Der Schlitz hat eine lichte Weite von 0,3 mm; das Plättchen hat eine Dicke von 0,25 mm und seine Steuerkante verläuft quer.
In Fig. 1 sind die Ventile V1, V2 und V3, die pneumatisch gesteuert sind durch Luftdrücke von 1,75 kg/cm2, im unbetätigten (nicht erregten ) Zustand. Das Ventil V4 ist druckknopfbetätigt und sein beweglicher Teil kehrt in die gezeigte Lage zurück, wenn auf den Druckknopf kein Druck mehr ausgeübt wird. A, B, C bezeichnen eins-zu-eins-Relaisventile und D ist ein Präzisionsrelais. Die Druckluftquellen sind wie folgt vorgesehen. Eine der variablen Lagen von V4 dient zur Entlüftung und die andere ist an eine Druckluftquelle von 1,75 atü angeschlossen. Die rechte Seite des Relaisventils B wird mit Druckluft von 5,6 atü gespeist. Die rechte Seite des Relaisventils C und eine der variablen Lagen des Relaisventils V1 werden in Parallelschaltung mit Druckluft von 1,75 atü gespeist.
Die zur Vorrichtung 9 gehörenden Düsen sind durch eine Drosselstelle RF an eine Druckluftquelle von 2,1 atü angeschlossen, wobei die Drosselwirkung von RF eine solche ist, dass bei 9 der Gegendruck 0,31 atü beträgt, wenn die Waagschale leer ist.
Die zu 8 gehörenden Düsen sind durch die Drossel stelle RC c an eine Druckluftquelle von 2,1 atü ange- schlossen, wobei die Drosselwirkung von Rc eine solche ist, dass bei 8 der minimale Gegendruck 0,28 atü beträgt.
Die eins-zu-eins-Relaisventile bestehen jedes im wesentlichen aus einem geschlossenen Behälter, dessen Innenraum durch eine flexible Membrane in zwei Kammern unterteilt ist; eine der Kammern ist mit dem
Steuerluftdruck beaufschlagt (im Falle der Relaisventile A und C wirkt als Steuerdruck der Gegendruck in den Vorrichtungen 8 und 9). Die andere Kammer ist mit einer Druckluftquelle verbunden, deren Druck höher ist als der höchste Steuerdruck (im Beispiel also 1,75 atü). Diese Druckluft wird auf die andere Seite der Membrane eingelassen durch ein kleines Kugelventil hindurch, welches durch die Membrane gesteuert wird. Es ist auch eine kleine Auslassdüse zum Auslass von überschüssiger Luft der Atmosphäre vorhanden.
Im Gleichgewichtszustand nimmt die Membrane eine solche Lage ein, dass gleichviel Luft durch diese Auslassdüse ausströmen kann, wie durch das Kugelventil hindurchströmt, so dass also die Drücke auf beiden Seiten der Membrane gleich sind. Diejenige Kammer, die mit Luft höheren Druckes gespiesen wird, ist auch mit einer Auslassleitung verbunden, so dass Luft in verhältnismässig grossen Mengen bei Steuerdruck durchfliessen kann. Solche Relaisventile sind im Handel erhältlich.
Es ist leicht einzusehen, dass das Relaisventil in bekannter Weise so eingestellt werden kann, dass Luft in die Austrittsleitung gelangt bei einem Druck, der sich in einem vorbestimmten festen Verhältnis (entweder grösser oder kleiner) zum Steuerluftdruck befindet.
Der Luftstromkreis ist so ausgebildet, dass beim Beginn des Abfüllvorganges das Ventil V3 erregt wird durch den vom Druckknopfventil V4 abgegebenen Luftdruck. Das Vergleichsgewicht 4 soll gleich sein der Summe des gewünschten Abfüllgewichtes und des Gewichtes der Tüte oder des sonstigen Behältnisses, welches das abzufüllende Material aufnimmt. Natürlich könnte anstatt dessen die Abfüllung auch in einen Behälter hinein erfolgen, der zu der Wägemaschine gehört. Die Vorrichtungen 8 und 9 sind so angeordnet, dass, wenn das Gewicht des abgefüllten Materiales um einige Pfunde geringer ist als das (gewünschte) Abfüllgewicht, der Gegendruck bei 8 das Relaisventil C veranlasst, als Quelle für das Relaisventil A zu wirken. Die durch das Relaisventil A strömende Luft gelangt zum Ventil V1, das entregt ist, und dann zum Relaisventil B.
Dieses letztere speist dann die Kammer beim gleichen Druck wie der Einlassdruck aus V1, aber rasch. Auf das Relais C wirkt ein Gegendruck von 0,28 atü, so dass, wenn bei 8 ein minimaler Gegendruck von 0,28 atü wirksam ist, die Luftabgabe des Relaisventils C gleich Null ist.
Der Luftdruck aus A wird auch auf das Relais D übertragen, welches bei einem Druck von 0,95 atü anspricht und einen Impuls von 1,75 atü an das Ventil
V2 abgibt zur Erregung des Ventiles V1. Dies geschieht, wenn der Gegendruck bei 9 einen Wert von 0,95 atü erreicht, was dann der Fall ist, wenn das Abfüllgewicht den Sollwert erreicht hat. Es gelangt dann Luft von
1,75 atü durch V1 zum Relaisventil B und dann in die Kammer 7, so dass die Absperrvorrichtung 6 geschlos sen wird. Zugleich wird V2 erregt, damit Druckluft von 1,75 atü zu V1 gelangt und die Absperrvorrichtung 6 geschlossen hält trotz des Abfalles des Relaisventils D bei Wegnahme der abgefüllten Tüte von der Wägemaschine.
Nach Auflegen einer leeren Tüte auf die Waag schale wird ein neuer Abfüllvorgang eingeleitet durch
Betätigung des Druckknopfventiles V4, wodurch V3 ausfällt und V1 sowie V2 entregt werden und schliesslich die Kammer 7 entlüftet wird zwecks Öffnens der Absperrvorrichtung 6. Sobald der Druck auf das Druckknopfventil 4 weggenommen wird, ist V3 wieder erregt, die Entlüftung der Kammer 7 also abgeschlossen. Es beginnt dann ein neuer Abfüllvorgang. Am Ende dieses letzteren steigt der linke Wägebalkenarm und bei 8 unterbricht das Plättchen den Ausfluss von Luft, wodurch der Gegendruck in der zugehörigen Zufuhrleitung ansteigt. Sobald dieser Gegendruck den Wert von 0,28 atü übersteigt, strömt Luft, deren Druck um 0,28 atü geringer ist als dieser Gegendruck, durch das Relaisventil C und dann durch das Relaisventil A zum Ventil V1.
Der Luftstrom gelangt zum Relaisventil B und veranlasst dort, dass Luft vom gleichen Druck zur Kammer 7 strömt. Der Druck in 7 steigt im gleichen Masse an wie der Gegendruck bei 8.
Sobald der Druck den Wert von 0,31 atü erreicht, bleibt er auf dieser Höhe, bis der Luftstrom aus der Düse bei 9 unterbrochen wird und der Gegendruck bei 9 ansteigt. Es strömt dann Luft mit einem Druck gleich dem Gegendruck bei 9 zu B und dann zur Kammer 7 und schliesslich bewirkt der ansteigende Druck in 7 die Verengung des Durchflusskanales für das Material in der Absperrvorrichtung 6.
Sobald der Druck der durch das Relaisventil A strömenden Luft den Wert von 0,95 atü erreicht, tritt das Relaisventil D in Funktion und gibt einen Druckluftimpuls von 1,75 atü an V2 ab zur Betätigung von V1. Dieses gibt dann einen Impuls von 1,75 atü an das Relaisventil B, das dann einen Anstieg des Druckes in der Kammer 7 auf 1,75 atü bewirkt, wodurch der Strom von Material durch die Absperrvorrichtung 6 abgestellt wird. Der Anstieg des Druckes in der Kammer 7 auf 1,75 atü bewirkt auch die Erregung des Ventiles V2 zur Offenhaltung des Ventiles V1 durch einen Luftdruck von 1,75 atü aus V4. Die Wegnahme der gefüllten Tüte von der Wägemaschine bewirkt also noch keine Öffnung der Absperrvorrichtung 6. Die nächste Wägung wird erst durch die neuerliche Betätigung des Druckknopfventiles V4 eingeleitet.
In der oben beschriebenen Einrichtung ist der durch das Relaisventil A übertragene Druck stets der niedrigere der beiden Gegendrücke bei 8 bzw. 9. Dies bedeutet, dass, wenn bei fortschreitender Abfüllung die Vorrichtung 8 in Funktion tritt, die Materialdurchflussmenge auf einen konstanten Wert vermindert wird (der durch den kleinsten Gegendruck bei 9 bestimmt ist). Bei der weiteren Hebung des linksseitigen Wägebalkenarmes, also fortschreitender Zunahme des Gegendruckes bei 9, wird die Materialdurchflussmenge weiter vermindert und schliesslich ganz abgestellt, sobald der Gegendruck bei 9 den Wert von 0,95 atü erreicht hat.
Dies bedeutet, dass die Materialzufuhr zur Wägevorrichtung sehr wirksam gesteuert werden kann unter Beibehaltung eines hohen Mittelwertes der Durchflussmenge für einen ganzen Abfüllvorgang.
Die Verwendung eines Plättchens, das sich in einem Schlitz zwischen zwei Düsenöffnungen hineinbewegt, wird als bevorzugt angesehen; es könnten aber doch andere Anordnungen in Frage kommen. So könnte man beispielsweise Luft aus einer Düse direkt auf den Wägebalken ausströmen lassen, so dass, wenn dieser sich hebt, er die aus der Düse ausströmende Luftmenge vermindert und dadurch den Gegendruck hinter der Düse erhöht.
Im oben beschriebenen Beispiel erfolgt die Verminderung des Materialdurchflusses, wenn der Gegendruck in der Vorrichtung über den Mindestwert von 0,28 atü ansteigt. In anderen Ausführungen kann dafür gesorgt sein, dass, wenn irgendein Anstieg des Gegendruckes in die Kammer sich einstellt, auch schon die Materialdurchflussmenge reduziert wird.
Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Anstieg des Gegendruckes nicht zum Anstieg des Abfüllgewichtes proportional; vielmehr nimmt er beschleunigt zu, wodurch die Steuerungsempfindlichkeit gegen das Ende des Abfüllvorganges hin gesteigert wird.
Die Wägemaschine ist vorzugsweise mit Anschlägen versehen, welche die Bewegung des Wägebalkens begrenzen. Der Wägebalken kann beispielsweise auf einem Anschlag aufliegen, bis das eingefüllte Gewicht beispielsweise etwa 90% des Abfüllgewichtes erreicht hat, um sich dann um einen geringen Betrag zu heben zur Steuerung der Endphase der Abfüllung.
Beim gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Zufuhreinrichtung einen Behälter für das Abfüllen von Material auf, aus welchem Behälter das Material bei gesteuerter Durchflussmenge durch eine Absperrvorrichtung hindurch abfliesst, deren wirksames Organ aus einem elastisch nachgiebigen Leitungsabschnitt besteht, der von einer mit Druckluft anfüllbaren Kammer umgeben ist. Eine Absperrvorrichtung dieser Art eignet sich besonders für eine pneumatische Steuerung der Materialdurchflussmenge. Sie ermöglicht die Verwendung eines durchgehend pneumatischen Steuerungssystemes, dessen Aufbau verhältnismässig einfach ist und das im Betrieb sehr zuverlässig und genau ist.
Anstatt einer einzigen solchen Absperrvorrichtung könnten deren zwei Verwendung finden, und zwar eine mit verhältnismässig grosser maximaler Durchflussmenge und eine mit verhältnismässig kleiner maximaler Durchflussmenge, wobei beide vom gleichen Trichter aus gespiesen sein können; die erstere würde durch eine erste pneumatische Abfühlvorrichtung wie 8 und die zweite durch eine zweite solche Abfühlvorrichtung wie 9 gesteuert. Dabei könnten zuerst beide Abfüllvorrichtungen ganz offen sein, dann diejenige mit verhältnismässig grosser maximaler Durchflussmenge gedrosselt und schliesslich geschlossen werden, bevor die andere auch abgedrosselt und schliesslich abgeschlossen wird.
Die beschriebene Einrichtung kann in diesem Sinne abgeändert werden durch direktes Anschliessen der Luftdruckquelle von 1,75 atü an A. Die Luftdruckquelle wird auch an das Relaisventil C angeschlossen und der Auslass aus diesem Relaisventil C (der durch die Vorrichtung 8 gesteuert ist) wird in einen Luftstromkreis eingeführt, der demjenigen ähnlich ist, der gebildet wird durch V1, B und V3, aber an jene Ab sperrvorrichtung angeschlossen ist, die eine verhältnismässig grosse Materialdurchflussmenge zulässt.
Es könnten auch andere Arten von Materialab sperrvorrichtungen verwendet werden. Es könnte bei spielsweise die pneumatische Steuerung zur Steuerung eines elektrischen Stromkreises verwendet werden, so dass die Ausgangsspannung dieses letzteren bei zunehmendem Gegendruck zunimmt. Diese Quelle elektrischer Energie könnte verwendet werden zur Steuerung einer Absperrvorrichtung oder einer sonstigen Vorrichtung, welche die Menge des der Wägemaschine zufliessenden Materials steuert. Beispielsweise könnte ein vibrierender Zufuhrapparat verwendet und die Schwingungsamplitude dieses Apparates am Ende des Abfüllvorganges vermindert werden.