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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatischen Wiegen
einer Anzahl verschiedener Arten von Pulvermaterialien gemäß einem gewünschten
Mischungsverhältnis.
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In letzter Zeit ist die Notwendigkeit aufgetreten, Pulver automatisch und
präzise im Milligrammbereich zu wiegen, um eine neue Mischung herzustellen,
indem anorganische Materialien wie Keramik, Zement oder andere gemischt werden.
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Bisher ist eine derartige Vorrichtung zum genauen Wiegen von Pulvermaterial
bekannt, die einen am Ausgang eines Zufuhrtrichters vorgesehenen Rüttelaufgeber
umfaßt, um ein Pulvermaterial autoamtisch in eine Waagschale zuzuführen, die
auf einer Elektronikwaage montiert ist.
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Eine derartige bekannte Wiegevorrichtung istz jedoch nur zum Wiegen einer Art
von Pulvermaterial ausgebildet. Dementsprechend ist es im Fall des Wiegens
einer anderen Art von Pulvermaterial notwendig, daß der Pulverzufuhrtrichter
gegen einen anderen Pulverzufuhrtrichter ausgetauscht wird und der
Rüttelaufgeber ebenfalls ausgetauscht oder gewaschen wird, sodaß es nicht
mit dem Pulvermaterial gemischt oder verunreinigt wird, das zuvor gewogen
worden ist. Ein derartiger Vorgang erfordert einen großen Arbeitsaufwand und
Zeitverlust. Des weiteren bestehen insofern Probleme, als es schwierig ist,
das zuvor gewogene Pulvermaterial daran zu hindern, sich in das als nächstes
gewogene Pulvermaterial zu mischen, und die Präzision beim Wiegen nicht
zufriedenstellend ist. Daher kann die bekannte Vorrichtung nicht zum Wiegen
eines Pulvermaterials verwendet werden, das für so etwas wie eine Farbe oder
ein Medikament verwendet wird, bei dem nicht zugelassen werden kann, daß es
mit anderem Pulvermaterial gemischt oder verunreinigt wird.
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Die GB-A-2151800 offenbart eine Vorrichtung zum Auswiegen von Schüttgut in
Taschen, die eine Vielzahl von Behältern umfassen, wobei jedem ein
Dosierungselement und ein Auflockerungsmechanismus und Einrichtungen zum Wiegen
der Behälter zugeordnet sind.
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Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Wiegen vieler
Pulvermaterialien mit hoher Präzision und automatisch zu schaffen.
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Gemäß vorliegender Erfindung wird eine Wiegevorrichtung wie in Anspruch 1
dargelegt geschaffen.
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Bei jedem einer Vielzahl von Pulverbehältern, die verschiedene
Pulvermaterialien enthalten, ist sein Aufgeber einstückig mit der Abdeckung
des Behälters ausgebildet, sodaß die verschiedenen Pulvermaterialien völlig
daran gehindert werden können, sich miteinander zu vermischen, und auch präzise
gewogen werden können.
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Der Pulverbehälter umfaßt vorzugsweise einen Behälterkörper und eine am
Behälterkörper befestigte Abdeckung, die einen Auslaß aufweist, und der
genannte Aufgeber hat vorzugsweise die Form einer sich verjüngenden Mulde
und ist mit der Abdeckung einstückig ausgebildet, um mit dem Inneren des
Behälterkörpers durch den Auslaß zu kommunizieren.
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Eine geeignete Ausführungsform des Aufgebers gemäß vorliegender Erfindung
weist einen Vorsprung auf, der sich vom vorderen Ende des Aufgebers nach unten
erstreckt. Das hat den Vorteil, daß der Vorsprung das Pulvermaterial darin
hindern kann, aufgrund der durch Vibration verursachten statischen Elektrizität
elektrostatisch an der Unterseite des Aufgebers zu haften, und daher wird
die Wäggenauigkeit verbessert.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Pulverbehälters weist eine Klinge
auf, die sich von der Abdeckung in das Innere des Behälterkörpers erstreckt,
um zu verhindern, daß im Behälter ein Pulverklumpen auftritt. Vorzugsweise
kann der Pulverbehälter ein im Behälterkörper angeordnetes Gitter aufweisen,
um zu verhindern, dar ein großes Teilchen aus dem Behälter abgegeben wird.
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Eine praktische Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfaßt
weiters ein oder mehrere Waagschaltabletts zum Halten der Waagschalen,
Einrichtungen zum Transferieren einer Waagschale zwischen den Waagschaltabletts
und der Pulverwiegeeinrichtung, ein oder mehrer Pulverbehältertabletts zum
Halten der Pulverbehälter und Einrichtungen zum Transferieren eines
vorherbestimmten Pulverbehälters zwischen den Pulverbehältertabletts und der
Pulverzufuhr- bzw. aufgabeeinrichtung. So kann der eine Art von Pulvermaterial
enthaltende Pulverbehälter automatisch gegen den anderen Pulverbehälter
ausgetauscht werden, der eine andere Art von Pulvermaterial enthält, sodaß
verschiedene Arten von Pulvermaterialien automatisch und präzise gewogen werden
können.
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Einige Ausführungsformen der Erfindung werden nun detaillierter beipielhaft
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
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Figur 1 eine Draufsicht einer Ausführungsform der Wägvorrichtung gemäß
vorliegender Erfindung ist;
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Figur 2 ein Aufriß der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung ist;
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Figur 3 schematisch und teilweise in Schnittansicht eine Ausführungsform des
Pulveraufgabe- und Wiegesystems zeigt;
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Figur 4 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform des Behälters mit
einem Aufgeber ist;
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Figur 5 eine Figur 4 ähnliche Ansicht ist, die eine weitere Ausführungsform
des Behälters mit einem Aufgeber zeigt;
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Figur 6 eine vergrößerte perspektivische Ansicht des vorderen Endabschnitts
des in Figur 5 gezeigten Aufgebers ist;
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die Figuren 7 und 8 Figur 6 ähnliche Ansichten sind, die andere
Ausführungsformen des Aufgebers zeigen;
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die Figuren 9 und 10 Schnittansicht anderer Ausführungsformen des Behälters
sind;
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Figur 11 eine Vorderansicht einer in Figur 10 gezeigten Ablenkplatte ist;
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Figur 12 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform des Aufgebers
ist; und
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die Figuren 13 und 14 Figur 3 ähnliche Ansichten sind, die andere
Ausführungsbeispiele der Aufgabevorrichtung zeigen.
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Bei der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsform sind eine Vielzahl
von Waagschalen 1 vorgesehen und in jedem der Waagschaltabletts 2-1 und 2-2
gehalten. Die Waagschaltabletts 2-1 und 2-2 können mit einem
Tablettgleitmechanismus an einer Schalentransportposition angeordnet werden,
wie in der Position des Tabletts 2 gezeigt. Die Waagschale 1 in den
Waagschalentabletts 2-1 oder 2-2 an der Schalentransportposition wird mittels
einer Waagschalentransfervorrichtung 4 in Abfolge zu einer Elektronikwaage
5 der Wiegevorrichtung transportiert. Die Waagschalentransfervorrichtung 4
besteht hauptsächlich aus einem Greifmechanismus 6, der so ausgebildet ist,
daß er die Waagschale 1 festklemmt, und einem Schalenhebe- und
-transportmechanismus 7, der so ausgebildet ist, daß er die Waagschale 1 vom
Waagschaltablett auf die Elektronikwaage 5 hebt. Die Elektronikwaage 5 kann
je nach der gewünschten Präzision aus den herkömmlichen Elektronikwaagen
ausgewählt sein, und bei der Ausföhrungsform wird eine Elektronikwaage
verwendet, die einen maximalen Wiegewert von 200 g und eine Ablesegenauigkeit
von 0,1 Milligramm aufweist.
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Ein Pulveraufgabemechanismus 11 besteht hauptsächlich aus einem Pulverbehälter
8, Einrichtungen 9 zum Aufgeben von Pulver und einer
Behältertransfervorrichtung 10. Die Pulveraufgabeeinrichtung 9 weist eine
Rütteleinheit 15 auf und ist so angeordnet, daß ein gewünschtes Gewicht an
Pulver vom Behälter 8 in die Waagschale 1 zugeführt wird, indem das Pulver
diskontinuierlich vom Behälter 8 in die Waagschale 1 zugeführt und die
Püttelstärke der Pütteleinheit 15 der Aufgabeeinrichtung von einer Steuerung
18 gesteuert eingestellt wird, die ein Ausgangssignal von der Elektronikwaage
5 empfängt, die das Gewicht des in die Waagschale zugeführten Pulvers wiegt,
um die Menge des zugeführten Pulvers zu bestimmen, wie in Figur 3 gezeigt.
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Der Pulverbehälter 8 umfaßt einen Behälterkörper 21, der aus einer
herkömmlichen Wiegeflasche aus Glas und einer Kappe 23 gebildet sein kann,
die am Behälterkörper 21 befestigt ist und einen Aufgeber 22 in der Form einer
sich verjüngenden Mulde aufweist, wie in Figur 3 gezeigt. Der Aufgeber 22
ist dafür ausgebildet, das Pulver durch einen in der Abdeckung 23 ausgebildeten
Durchlaß 24 in den Behälterkörper 21 abzugeben.
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Die Abmessung des Auslasses 24 kann nach dem zu wiegenden Pulver ausgewählt
werden. Die Wiegezeit kann verkürzt werden, indem ein größerer Auslaß
vorgesehen wird, während die Wiegegenauigkeit durch Vorsehen eines kleineren
Auslasses verbessert werden kann. Der Pulverbehälter ist durch einen
Verbindungsabschnitt 25, der an der Unterseite der Abdeckung 24 vorgesehen
ist, abnehmbar mit der Oberseite der Rütteleinheit 15 verbunden. Die
Pulverbehälter 8 sind jeweils mit unterschiedlichen Pulvermaterialien gefüllt.
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In jedem der Pulverbehältertabletts 12-1 und 12-2 werden 10 Behälter gehalten.
Jedes der Behältertabletts 12-1 und 12-2 wird mit dem
Pulverbehältertablettgleitmechanismus 13 zur Position der
Pulverbehältertransfervorrichtung 10 transportiert und dann in der zur
Transferrichtung der Transfervorrichtung senkrechten Richtung verschoben.
Nachdem der Behälter 8, der zu wiegendes Pulver enthält, mit dem
Behältertablettgleitmechanismus 13 die Position der Behältertransfervorrichtung
10 erreicht hat, wird der Behälter 8 auf die Rütteleinheit 15 transportiert,
die aus einem elektromagnetischen Pulverzufuhraufgeber besteht, und mit der
Rütteleinheit 15 durch einen Behälterklemmechanismus 14 der
Pulverzufuhreinrichtung 9 verbunden, die in eine durch eine durchgehende Linie
in Figur 2 gezeigte Position geneigt ist. Nach dem Wiegen wird der
Behälterklemmechanismus gelöst, um den Behälter 8 von der Rütteleinheit 15
loszukuppeln. Die Pulverbehältertransfervorrichtung 10 wird dann in der
Stellung im Pulverbehältertablett 12-1 oder 12-2 angeordnet, in die der
Pulverbehälter mit dem Tablettgleitmechanismus 13 zurückzuführen ist, und
wird so angetrieben, daß sie den Pulverbehälter 8 in diese Stellung
zurückbringt.
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Nachdem die Pulveraufgabeeinrichtung 9 den Pulverbehälter 8, der das zu
wiegende Pulver enthält, mit dem Klemmechanismus 14 festgeklemmt hat, wird
das Pulver vom Behälter 8 in die Waagschale 1 auf der Elektronikwaage 5
zugeführt, indem die Rüttlereinheit 15 gerüttelt wird, bis das Zielgewicht
erreicht worden ist.
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Das Rütteln der Rüttlereinheit 15 kann bei einer konstanten Stärke gehalten
werden, bis das Gewicht des in den Behälter zugeführten Pulvers nahe an das
Zielgewicht herankommt, aber das Gewicht des in die Waagschale zugeführten
Pulvers wird diskontinuierlich in einem konstanten Intervall gemessen. Nachdem
das Gewicht des Pulvers nahe an das Zielgewicht herangekommen ist, wird die
Zufuhr des Pulvers vorzugsweise durch Einstellen einer elektrischen Spannung
gesteuert, die an die Rüttlereinheit angelegt ist, um das Zielgewicht zu
gewährleisten.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Pulverzufuhrmechanismus 11 mit
Pulverzufuhrtrichtern 16-1, 16-2 und elektromagnetischen Aufgabeeinheiten
17-1, 17-2 versehen, die verschiebbar sind, um vom Zufuhrtrichter ein Additiv
zum Pulver in der Waagschale 1 hinzuzufügen. Ein in großer Menge zuzuführendes
Pulver kann vorzugsweise von einem solchen Zufuhrtrichter zugeführt werden.
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Die das oder die gewogene(n) Pulver enthaltende Waagschale 1 wird mit der
Waagschalentransfervorrichtung 4 in Umkehrung der obengenannten Weise von
der Position auf der Elektronikwaage 5 zur Position im Waagschalentablett
2-1 oder 2-2 zurückgeführt. Der gesamte Betrieb der Vorrichtung kann von der
Steuerung 18 gesteuert werden. Die Steuerung 18 umfaßt einen herkömmlichen
Computer.
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Der Pulverbehälter kann je nach der Art des zu wiegenden Pulvers abgewandelt
werden, um die Wiegegenauigkeit zu verbessern.
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Figur 4 zeigt eine Abwandlung des Pulverbehälters 8. Dieser Behälter weist
eine Klinge 25 zum Zerkleinern eines durch das Rütteln gewachsenen
Pulverklumpens auf, um genaueres Wiegen von Pulver zu gewährleisten.
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Die Figuren 5 und 6 zeigen eine Abwandlung des Pulverbehälter 8, der einen
modifizierten Aufgeber 22 aufweist, der vorzugsweise verwendet wird, um Pulver
präzise zu wiegen, die durch Rütteln statische Elektrizität erzeugen. Ein
derartiger Aufgeber 22 hat die Form einer sich verjüngenden Mulde mit
V-förmigem Querschnitt und ist mit einem Vorsprung 27 versehen, der sich vom
vorderen Ende 22a davon nach unten erstreckt, und dadurch hindert der Vorsprung
27 das eingebrachte Pulver daran, an und entlang der Unterfläche 22b über
das vordere Ende 22a des Aufgebers 22 haften zu bleiben, um schließlich auf
die Waage 5 zu fallen. Der Aufgeber 22 kann mit einer Schutzabdeckung 28
versehen sein, wie in Figur 7 gezeigt. Figur 8 zeigt eine weitere
Ausführungsform des Aufgebers 22, der mit einer Klappe 29 versehen ist.
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Die Figuren 9 bis 12 zeigen Abwandlungen des Pulverbehälters 8, die
vorzugsweise für Pulver verwendet werden, die eine Tendenz zur
Pulveraggregation unter Bildung von Pulverklumpen im Behälter aufweisen.
In Figur 9 ist ein Gitter 30 innerhalb eines Behälterkörpers 21 angeordnet,
um einen Pulverklumpen 31 oder ein großes Teilchen 32 darin zu hindern, aus
dem Behälter 8 abgegeben zu werden.
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In Figur 10 ist eine Ablenkplatte 33, die sich radial vom mittleren Abschnitt
davon erstreckende Speichen 34 aufweist, wie in Figur 11 gezeigt, innerhalb
des Behälterkörpers 21 angeordnet, um ein großes Teilchen 32 daran zu hindern,
aus dem Behälter abgegeben zu werden.
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Figur 12 ist eine weitere abgewandelte Ausführungsform des Pulverbehälters
8. Bei dieser Ausführungsform ist ein Rührer 35, der eine Vielzahl von radial
von einer rotierenden Welle 37 ausgehenden Rührblättern 36 aufweist, innerhalb
des Behälters 8 dadurch angeordnet, daß die Drehwelle 37 in einem Lager auf
der Abdeckung 23 drehbar abgestützt ist, und von einem Minielektromotor 38
angetrieben wird, um das Pulver 31 im Behälter 8 zu rühren.
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Figur 13 zeigt eine weitere Ausführungsform der Aufgabeeinrichtung, die eine
Förderschnecke 39 umfaßt, die sich durch den Behälterkörper 21 erstreckt und
antreibbar mit einem Elektromotor verbunden ist.
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Figur 14 ist eine weitere Ausführungsform der Aufgabeeinrichtung. Bei dieser
Ausführungsform wird der Behälter 8 auf einer Drehtrommel 41 getragen, die
in einer geneigten Position drehbar auf einem Rahmen 42 getragen wird und
mit einem Elektromotor 43 rotierend angetrieben wird.
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Beim Betrieb der obengenannten Vorrichtung werden zuerst leere Waagschalen
in das Waagschalentablett 2-1 und 2-2 gestellt. Währenddessen werden
Pulverbehälter 8, die jeweils mit unterschiedlichen Pulvermaterialien gefüllt
sind, in den vorherbestimmten Positionen in den Pulverbehältertabletts 12-1
und 12-2 angeordnet, und die Position und die Art des Pulvers werden gemeinsam
mit der Wiegeabfolge in die Steuerung eingegeben. Dann wird die
Waagschalentransfervorrichtung 4 angetrieben, um die Waagschale 1 auf dem
Waagschalentablett 2-1 oder 2-2 zur Elektronikwaage 5 zu transportieren. Der
Pulverbehälter 8 wird mittels der Pulverbehältertransfervorrichtung 10 über
der geneigten Pulverzufuhreinrichtung 9 gehalten. Nachdem die
Pulverzufuhreinrichtung in ihre horizontale Ausgangsposition zurückgekehrt
ist, wird die Rütteleinheit 15 in Gang gesetzt, um den Pulverbehälter zu
rütteln, wodurch das Pulver vom Pulverbehälter 8 in die Waagschale 1 zugeführt
wird. Wenn notwendig, werden die zusätzlichen Pulver in den Zufuhrtrichtern
16-1 und 16-2 zum Pulver in der Waagschale 1 hinzugefügt. Die Waagschale 1
wird dann zur vorherbestimmten Position im Waagschalentablett 2-1 oder 2-2
zurückgeführt, um den Wiegevorgang für eine Art von Pulver abzuschließen.
Beispiel 1
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Verschiedene Pulver werden auf ein Zielgewicht von 3 g gewogen, indem die
automatische Wiegevorrichtung gemäß vorliegender Erfindung eingesetzt wird.
Die Rütteleinheit wurde stark gerüttelt, bis das Gewicht des der Waagschale
zugeführten Pulvers bis 2,950 Milligramm erreichte, und dann wurde das Rütteln
allmählich verringert. Das Ergebnis des Wiegens wird in der folgenden Tabelle
1 gemeinsam mit den Arten von in den obigen Tests verwendeten Pulverbehältern
gezeigt. In der Tabelle 1 hat der große Aufgeber einen Auslaß mit 6 mm ∅ und
der kleine Aufgeber hat einen Auslaß mit 3 mm ∅.
Tabelle 1
Behältertyp
tatsächlich gewogenes Gewicht (g)
Pulver
Aufgeber
Klinge
erster Versuch
zweiter Versuch
Tonerde
feines Chromoxidpulver
feines Siliziumnitridpulver
Ton
Zirkonerde
Feldspat
Glas
Keramikpulver
Glasur
Talk
groß
groß, klein
keine
vorhanden
Beispiel 2
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Unterschiedliche Pulver wie in der folgenden Tabelle 2 angeführt, wurden mit
einer Teilchengröße unter 150 um hergestellt und durch Erwärmen bei 105ºC
in mehr als zwei Stunden getrocknet. Die getrockneten Pulver wurden unter
Verwendung des in Figur 9 gezeigten Pulverbehälters 8 und der in Figur 3
gezeigten Aufgabeeinrichtung gewogen. Das Wiegeergebnis wird in der Tabelle
2 gezeigt. Weiters wurden die Pulvermaterialien aus Kohlenstoff und
Lithiumtetraborat wiederholt unter gleicher Bedingung gewogen, und das
Wiegeergebnis wird in der folgenden Tabelle 3 gezeigt.
Tabelle 2
Pulver
Zielgewicht (g)
tatsächliches Gewicht (g)
Fehler (g)
Keramikpulver
Pyrophyllit
Quarzsand
Feldspat
Talk
Ton
Mischung
Glasur
Zirkonerde
Zement
Tonerde
Zirkonsand
Eisenoxid
Pigment
Kaolin
Tabelle 3
Kohlenstoff
Lithiumtetraborat
Zielgewicht (g)
Tatsächliches Gewicht (g)
Durchschnitt (g)
Bereich (g)
Normabweichung (g)
Variationskoeffizient (%)
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Aus dem in den Tabellen gezeigten Ergebnis geht hervor, daß die Pulver unter
Verwendung der automatischen Wiegevorrichtung gemäß vorliegender Erfindung
präzise gewogen werden können.
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Natürlich ist die Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsformen
beschränkt. Beispielsweise ist es möglich, eine Vielzahl von Pulverbehältern
zum Aufnehmen des gleichen Pulvers zu verwenden, um eine große Menge des
gleichen Pulvers zu wiegen. Der Pulverbehälter ist auch nicht auf das
herkömmliche Wägeglas beschränkt, und die Anzahl der Waagschalen, der
Pulverbehälter und der Tabletts ist nicht auf die gezeigten Ausführungsformen
beschränkt.