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Förderbandwaage
Die Erfindung bezieht sich auf eine Förderbandwaage mit Wiegebracke und wegbehafteter Auswiege- einrichtung, wie Pendelsystem, Lastfeder od. dgl. sowie einer Regeleinrichtung, welche die Wiegebrucke unabhängig von ihrer jeweiligen Belastung auf gleichem Niveau hält.
Förderbandwaagen verwenden als Wiegeelement meist ein Pendelsystem, welches wegen seiner Ein- fachheit und Robustheit gut geeignet ist. Da ausserdem auch der Aufwand und somit der Preis niedrig bleibt, wurde bislang ein wiegetechnischer Nachteil in Kauf genommen, obwohl sich dieser im Zuge einer laufenden Genauigkeitssteigerung mehr und mehr bemerkbar machte. Dieser Nachteil besteht darin, dass zum Auswiegen, also Anheben des Pendelgewichtes, eine Arbeit geleistet werden muss, die von der WiegebrUcke aufzubringen ist. Das kann aber nur so geschehen, dass sich die Wiegebrucke in dem Mass absenkt, in dem das Pendelgewicht angehoben wird.
Hiedurch entstehen aus dem stark vorgespannten
Förderband entlastende Kraftkomponenten auf die Wiegebrücke, die zu erheblichen Wiegefehlern fUhren können.
Es sind verschiedene Versuche unternommen worden, um das Absenken der Wiegebrücke trotz Ver- wendung eines Pendelsystems als Wiegeelement zu verhindern. Obwohl zum TeilkomplizierteSteuerun- gen vorgeschlagen worden sind, konnte sich keine Lösung durchsetzen. Dies lag daran, dass der Bauauf- wand zu gross war, dass die Steuerungen einen zu hohen Herstellungspreis bedingten und eine zu grosse Störanfälligkeit besassen oder dass sie anderseits eine nicht ausreichende Regelgenauigkeit ergaben, wodurch weiterhin Wiegefehler bestanden.
Aufgabe der Erfindung ist es, die den bekannten Förderbandwaagen anhaftenden Nachteile zu vermeiden und insbesondere ein einfaches, robustes, billiges und trotzdem schnell arbeitendes Regelsystem zu schaffen, welches die Wiegebrücke einer mit wegbehafteter Auswiegeeinrichtung, z. B. einem Pendelsystem ausgerüsteten Förderbandwaage unabhängig von der jeweiligen Belastung auf gleichem Niveau hält.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die zwischen der Wiegebrücke und der Auswiegeeinrichtung angeordnete und mechanisch aufgebaute Regeleinrichtung ein aus. zwei in einem Rahmen nebeneinander angeordneten drehbaren Walzen, von denen mindestens eine einen konischen Abschnitt aufweist, bestehendes stufenlos verstellbares Getriebe mit ständig umlaufender Eingangswelle umfasst, wobei als ortsfestes Verstellorgan ein in einem Lagerrahmen gelagertes Räderpaar vorgesehen ist, das in dauerndem Eingriff mit dem Getriebe steht, und ein Differentialgetriebe angeordnet ist, dessen Sonnenräder durch das stufenlose Getriebe angetrieben werden und dessen Planetenräder über eine Welle auf einen am Getrieberahmen bewegbaren Teil wirken, der zusammen mit einer mecnanischen Verbindung die Rückstelleinrichtung für die Auswiegeeinrichtung bildet.
Eine solche mechanische Regeleinrichtung lässt sich robust und mit geringem Aufwand aufbauen.
Laständerungen bewirken eine Bewegung der Wiegebrucke und damit des mit ihr mechanisch verbundenen Getrieberahmens. Das ortsfeste Verstellorgan bewirkt, dass die Abweichung aus der Soll-Stellung eine Drehzahldifferenz zwischen Eingangs- und Ausgangsseite des Getriebes hervorruft, die über ein Differentialgetriebe eine der Bewegung des Rahmens entgegenwirkende Rückstellung betätigt. Da die benachbarten, etwa in der Verbindungsebene der Walzenachsen liegenden beiden Metallinien der Walzen etwa parallel liegen, kann das Räderpaar, das als ortsfestes Verstellorgan dient, zwischen den beiden Walzen
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kontinuierlich hin-und hergeschoben werden, um das Übersetzungsverhältnis des Getriebes stufenlos zu ändern. Die der Laständerung entgegenwirkende Ruckstellkraft lässt sich daher ausserordentlich fein regeln.
Es ist weiterhin zweckmässig, dass das eine Sonnenrad des Differentialgetriebes mit der Eingangsdrehzahl, das andere Sonnenrad mit der Ausgangsdrehzahl des stufenlosen Getriebes antreibbar ist.
Nach dieser Massnahme werden die Umlaufgeschwindigkeiten des stufenlosen Getriebes unmittelbar auf das Differentialgetriebe übertragen. Haben nun Eingangs- und Ausgangswelle die gleiche Drehzahl, so drehen sich daher auch die beiden Sonnenräder des Differentialgetriebes mit gleichen Drehzahlen, jedoch entgegengesetzter Drehrichtung.
Eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses bewirkt unmittelbar eine entsprechende Drehzahldifferenz der beiden Sonnenräder. Für die Rtickleitung des Kraftflusses vom Getrieberahmen zur mechanischen Auswiegeeinrichtung hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, dass die Rückstelleinrichtung einen drehbaren Winkelhebel aufweist, dessen einer Schenkel mit der mechanischen Auswiegeeinrichtung verbunden und dessen anderer Schenkel mechanisch mit dem Regelgetriebe gekoppelt ist und der je nach Richtung der Drehzahldifferenz zwischen dessen Eingangs- und Ausgangsseite in der einen oder andern Richtung verschwenkt wird.
ZurBetätigung der Ruckstelleinrichtungist es möglich und erfindungsgemäss vorgesehen, dass die Verbindung des Winkelhebels mit dem Regelgetriebe über ein Seil erfolgt, indem die von den Planetenrädern des Differentialgetriebes drehbare Welle zwei Seiltrommeln unterschiedlicher Durchmesser trägt, auf die je ein Ende eines um eine am andern Schenkel des Winkelhebels drehbare Rolle herumgelegten Zugseiles aufgewickelt ist.
Durch diese Massnahmen erreicht man, dass zwischen der Rückstellgeschwindigkeit an der Wiege-
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triebes entspricht.
Die Funktion der erfindungsgemässen Förderbandwaage ist die folgende. Bei einer Belastung der Wie- gebrücke ist das Auswiegen mit einem Aufwärtsschwenken des Pendelsystems verbunden, wodurch sich die Wiegebrücke absenkt. Dementsprechend stellt sich auch eine Bewegung des Getrieberahmens ein, was eine Relatiwerschiebungdes ortsfesten Verstellorganes zu den Getriebewalzen ergibt. Wenn sich die Wiegebrücke in ihrer Normalstellung befindet, nimmt das Räderpaar bezüglich der Getriebewalzeneinesolche Stellung ein, dass Eingangs- und Ausgangswelle des Getriebes die gleiche Drehzahl besitzen.
Es liegt also in der Soll-Stellung der Wiegebrücke das Verstellorgan an gleichen Walzendurchmessern an, so dass sich die beiden Sonnenräder des Differentialgetriebes mit gleichen Drehzahlen, aber in entgegengesetzter Drehrichtung drehen. Die beiden Planetenräder führen dann Drehungen um ihre gemeinsame Achse aus, ohne die mit ihr verbundene, an die Rückstelleinrichtung angeschlossene Welle zu drehen. Die RUckstell- einrichtung bleibt somit unbetätigt. Sobald jedoch der Getrieberahmen infolge einer Veränderung des Förderstromes auf der Wiegebrücke absenkt oder angehoben wird, werden die Getriebewalzen bezüglich des ortsfesten Verstellorganes mitbewegt, so dass eine Verstellung resultiert, die wieder zu einer Drehzahldifferenz der beiden Sonnenräder des Differentialgetriebes führt.
Die mit der Rückstelleinrichtung verbundene Welle wird dadurch in Drehung versetzt. Dies bewirkt eine Verstellung der Rllckstelleinrich- tung derart, dass die Wiegebrücke wieder in ihre Normalstellung angehoben wird. Die Arbeitsweise der Auswiegeeinrichtung, also des Pendelsystems bzw. der Lastfeder wird dabei nicht beeinflusst. Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, dass zwischen der Rllckstellgeschwindigkeit an der WiegebrUcke und der Störgrösse eine Geschwindigkeitszuordnung vorhanden ist, so dass die Regeleinrichtung ein ausgesprochen integrales Verhalten besitzt.
DadieRückstelleinrichtung am Getrieberahmen bewegbar angebracht ist, leitet sie den Kraftfluss von dort über eine mechanische Verbindung zur mechanischen Auswiegeeinrichtung. Dabei hat es sich als besonders zweckmässig erwiesen, dass die Rückstelleinrichtung einen drehbaren Winkelhebel aufweist, dessen einer Schenkel mit der mechanischen Auswiegeeinrichtung verbunden ist und dessen anderer Schenkel mechanisch mit dem Regelgetriebe gekoppelt ist und je nach Richtung der Drehzahldifferenz zwischen dessen Eingangs- und Ausgangsseite in der einen oder der entgegengesetzten Richtung verschwenkt wird.
Eine Möglichkeit der Betätigung der Rückstelleinrichtung besteht darin, dass die Verbindung des andem Schenkels des Winkelhebels mit dem Regelgetriebe über ein Seil erfolgt, das auf eine auf der Welle des Differentialgetriebes sitzende Seiltrommel aufgewickelt oder von dieser abgewickelt wird. Um dabei einer bestimmten Verschwenkung des Winkelhebels einen möglichst grossen Drehweg des Regelgetriebes zuzuordnen, trägt die von den Planetenrädern des Differentialgetriebes drehbare Welle gemäss einer weiteren zweckmässigen Ausgestaltung der Erfindung zwei Seiltrommel unterschiedlicher Durchmesser, auf die je ein Ende eines um eine am andern Schenkel des Winkelhebels drehbare Rolle herumgelegten
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Zugseiles aufgewickelt ist.
Da es möglich ist, die beiden Seiltrommel mit nur sehr geringem Durchmesserunterschied auszufuhren, wird somit tatsächlich erreicht, dass einem bestimmten Drehwinkel der RUckstelleinrichtung ein grosser Drehweg der Ausgangswelle des Differentialgetriebes zugeordnet ist.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Es zeigen Fig. 1 eine schematische Ansicht des Regelgetriebes gemass der Erfindung, Fig. 2 eine Schnittansicht des Verstellorganes gemäss der Linie B-C nach Fig. l, Fig. 3 eine schematische Ansicht einer Förderbandwaage, in der das Regelgetriebe gemäss der Erfindung eingebaut ist.
Ein Motor 1 treibt ständig umlaufend eine Walze 2 in Drehrichtung 3 an. Diese Drehung wird durch zwei Zwischenräder 4 und 5 auf eine zweite Walze 6 übertragen, die dadurch die Drehrichtung 7 erhält. Walze 6 ist mit einem Sonnenrad 8 eines Differentialgetriebes 9 fest verbunden, so dass 8 und 6 gleiche Drehungen ausftlhren. Das zweite Sonnenrad 10 des Differentialgetriebes 9 wird vom Motor 1 direkt über z. B. einen Riementrieb, welcher aus den Riemenscheiben 11 und 12 sowie dem Zahnriemen 13 besteht, angetrieben. Die Drehrichtungen der Räder 8 und 10 sind somit entgegengesetzt gerichtet.
Sind die Drehzahlen gleich-das ist dann der Fall, wenn die mit den Zwischenrädern 4 und 5 zusammenarbeitenden Durchmesser der Walzen 2 und 6 gleich gross sind-dann führen die Planetenräder 14 und 15 Drehungen um ihre gemeinsame Achse 16 aus, ohne diese und die mit ihr fest verbundene Welle 17 selbst zu drehen. Mit der Welle 17 sind noch zwei Walzen 18und 19 fest verbunden, auf die, je nach Drehsinn, ein Seil 20 auf-oder abgewickelt wird. Seil 20 umschlingt eine Seilrolle 21, die im Winkelhebel 22 drehbar gelagert ist. Bei 23 ist der Hebel 22 am gesamten Getrieberahmen 24 schwenkbar befestigt, so dass er Längenänderungen des Seiles 20 durch Schwenkbewegungen folgen kann.
Am Drehpunkt 25 wird eine Zugstange 26 der Waage angelenkt, durch die die bei A aber die Stange 27 dem Getrieberahmen zugeleitete Wiegelast der eigentlichen Auswiegeeinrichtung, also dem Pendelsystem zugeleitet wird.
In Fig. 2 ist die Lagerung der Zwischenräder 4 und 5 im Schnitt dargestellt. Ein gemeinsamer Rahmen 28 trägt beide Zwischenräder und ist bei 29 schwenkbar gelagert. Die Arbeitsweise solcher Zwischenradlagerung ist bekannt. Infolge der Bewegung der Walze 6 in Richtung 7 laufen die Zwischenräder 4 und 5 - in dieser Bewegungsrichtung gesehen-stets unter den Drehpunkt 29. Wird dieser Punkt 29 nun ortsfest gemacht, und wird-z. B. durch Änderung der Wiegelast-eine Vertikal- bewegung des ganzen Getriebes ausgeführt, so verschieben sich in Fig. 1 die BerUhrungspunkte der Walzen 2 und 6 mit den Zwischenrädem 4 und 5 zu unterschiedlichen Walzendurchmessern. Dadurch werden die Drehzahlen der Walzen 2 und 6 unterschiedlich, so dass schliesslich durch eine Drehzahldifferenz der Räder 8 und 10 die Welle 17 in Drehung versetzt wird.
Die gleiche Drehung führen die Walzen 18 und 19 aus, wodurch über Seil 20 ein Schwenken des Winkelhebels 22 eintritt. Die Schwenkrichtung hängt von der Verschiebeeinrichtung des ganzen Getriebes ab. Eine Schwenkung des Winkelhebels 22 ist gleichbedeutend mit einer Änderung des Abstandes von Punkt 25 bis Punkt A.
In Fig. 3 ist eine Förderbandwaage dargestellt, wie sie im prinzipiellen Aufbau mit einem Regelgetriebe nach Fig. 1 beispielsweise möglich ist. Ein Förderband 30 läuft über eine Wiegerolle 31, die die Wiegelast aus der Messstrecke 32 über eine Koppelstange 33 der Waage 34 zuführt. Über einen Oberhebel 35, der im Lagerbock 36 schwenkbar gelagert ist, wird die Wiegelast untersetzt und über Punkt A und Koppelstange 27 dem Getrieberahmen 24 zugeleitet. Bei 25 verlässt die Wiegelast del1 Getrieberahmen 24 und erreicht über Koppelstange 26 den Unterhebel 37, welcher im Lagerbock 38 schwenkbar gelagert ist. Über die Koppelstange 39 gelangt die Wiegelast schliesslich zum Pendel 40, welches um seinen Lagerpunkt 41 schwenkt und mit seinem Pendelgewicht 42 letzlich Lastausgleich der Wiegelast bringt.
Der Lagerrahmen 28 der beiden Zwischenräder 4 und 5 ist bei 29 rahmenfest drehbar gelagert.
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ve A belegt ist und dass das gesamte Hebelsystem in der ausgezogenen Lage arbeitet. Dabei befindet sich das Pendelgewicht 42 also in seiner Lage A. Erfährt die Bandbelastung nun eine Vergrösserung auf Lastkurve B, so nehmen-falls die Wirkung des Regelgetriebe zunächst unberücksichtigt bleibtWiegehebel 35 und 37 sowie Pendel 40 die gestrichelten Lagen ein. Es ist einleuchtend, dass als Folge hievon auch die Wiegerolle 31 eine neue, tiefere Lage einnimmt als vorher bei Wiegelast entsprechend A. Diese Niveauänderung der Wiegerolle bringt in Verbindung mit der Ublicherweise sehr grossen Vorspannung im Förderband die eingangs erwähnten Wiegefehler.
Das Regelgetriebe gemäss der Erfindung macht anfänglich die Aufwärtsbewegung der Koppelstangen 26 und 27 um den Weg f mit.
Da der Drehpunkt 29 fest liegt und die Arbeitsstellung der Zwischenräder 4, 5 zu diesem Drehpunkt
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stets gleich bleibt, verändert sich das Übersetzungsverhältnis zwischen den Getriebewalzen, so dass bei richtiger Auslegung des Drehsinnes am Getriebeausgang der Abstand zwischen den Punkten 24 und 25 verkleinert wird.
Diese Verkleinerung wird so lange durchgeführt, bis die Drehzahl am Getriebeausgang wieder Null wird, d. h. bis die Zwischenräder 4, 5 wieder mit den gleich grossen Durchmessern der Walzen 2 und 6 zusammenarbeiten, also die gleiche Stellung einnehmen, wie vor der Lastvergrösserung von A auf B. Damit wird dann aber auch der Getrieberahmen 24 und mit ihm die Koppelstange 27, der Oberhebel 35, die Koppelstange 33 und die Wiegerolle 31 in die Niveaulage entsprechend Last A zurückgeführt, obwohl sich die Last auf B vergrössert hat. Das Niveau der Wiegerolle ist lastunabhängig. Selbstverständlich erfolgt die Niveaukorrektur in kurzer Zeit und setzt bereits in dem Augenblick ein, in welchem eine Lastschwankung auf der Wiegerolle eine Änderung im Pendelausschlag bewirkt.
Da zwischen Regel-und Stellgrösse eine Geschwindigkeitszuordnung vorhanden ist, besitzt das Regelgetriebe Integralverhalten und ist somit imstande, schnell und präzis auf konstantes Niveau zu regeln. Dass die vorbeschriebene Niveauregelung nicht an dem dargestellten Einbauort in der Waage gebunden ist, ist selbstverständlich. Ebenso ist es möglich, die Messstrecke in den verschiedensten Formen auszubilden, ohne an der Wirkungsweise der Niveauregelung grundsätzlich etwas zu ändern.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Förderbandwaage mit WiegebrUcke und wegbehafteter Auswiegeeinrichtung, wie Pendelsystem, Lastfeder od. dgl. sowie einer Regeleinrichtung, welche die Wiegebrucke unabhängig von ihrer jeweiligen
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hält, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen der Wiege-tung ein aus zwei in einem Rahmen (24) nebeneinander angeordneten drehbaren Walzen (2, 6), von denen mindestens eine einen konischen Abschnitt aufweist, bestehendes stufenloses Getriebe mit ständig umlau- fender Eingangswelle umfasst, wobei als ortsfestes Verstellorgan ein in einem Lagerrahmen (28) gelagertes
Räderpaar (4, 5) vorgesehen ist, das in dauerndem Eingriff mit den beiden Walzen (2, 6) des Getriebes steht, und ein Differentialgetriebe (9) angeordnet ist,
dessen Sonnenräder durch das stufenlose Getriebe angetrieben werden und dessen Planetenräder (14, 15) über eine Welle (17) auf einen am Getrieberah- men (24) bewegbaren Teil (22) wirken, der zusammen mit einer mechanischen Verbindung (26, 27, 39) die Rückstelleinrichtung für die Auswiegeeinrichtung (40, 42) bildet.