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Elektrisches Steuergerät für automatische Abfüllwaagen
Die Erfindung
bezieht sich auf eine elektrische Einrichtung, die dazu dient, den Arbeitsablauf
automatischer Waagen zu steuern.
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Der Verwendungsbereich derartiger Waagen hängt in erster Linie davon
ab, wie weit sich deren Steuereinrichtung auf die gewünschten Abfüllgewichte und
auf die Eigenart der zum Teil sehr verschieden sich verhaltenden, zur Abwiegung
gelangenden Füllgüter anpassen lassen. Die hisher üblichen mechanischen oder elektrischen
Steuereinrichtungen an automatischen Waagen arbeiten vorzugsweise mit Nocken- oder
Kurvenscheiben bzw. mit Relais, Kontaktwalzen od. dgl. und sind meist nur in einem
Teil ihrer Funktionen regelbar, um die Steuereinrichtungen nicht zu umfangreich
zu gestalten. Dies bedeutet aber, daß für ein bestimmtes Gewicht und ein bestimmtes
Füllgut das mögliche Optimum an Genauigkeit und Leistung häufig nicht ganz zu erreichen
ist, falls nicht umfangreiche Einstell- und Umstellarbeiten, einschließlich des
Auswechselns von Steuerungsteilen vorgenommen werden.
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Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines Geräts zur Steuerung von
automatischen Abfüllwaagen, das raumsparend und daher ohne Schwierigkeiten in die
Waage einzubauen ist und mittels dessen der Arleitsablauf der Waage mit wenigen
Handgriffen jeweils genau den gegebenen Verhältnissen und Anforderungen angepaßt
werden kann.
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Es sind elektrische, durch Schrittschaltwerke und Impulse betätigte
Programm-Steuergeräte für stets gleichbleibende oder veränderliche Vorgänge
oder
elektronische Zeitkreise mit einstellbarer Verzögerung für einen Einzelvorgang bekannt.
Weiterhin ist bei Steuerungseinrichtungen für elektrische Schweißgeräte die Verwendung
von elektrisch gesteuerten Zeitkreisen mit Regulierwider ständen und Kondensatoren
bekannt. Diese Steuerschaltungen sehen jedoch für jeden Arbeitsvorgang einen besonderen
elektrischen Zeitkreis vor. Entsprechend wären auch bei der elektrischen Steuerung
von automatischen Abfüllwaagen mehrere Zeitkreise erforderlich, wenn der gesamte
Arbeitsablauf der Waage mit einer der erwähnten bekannt ten Steuerschaltungen gesteuert
würde, so daß ein großer technischer Aufwand erforderlich wäre.
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Demgegenüber sieht die Erfindung als elektrisches Steuergerät für
automatische Abfüllwaagen ein mit einem Schrittschaltwerk oder einem Drehwähler
gekoppeltes elektronisches Zeitrelais an sich bekannter Art vor, das in Abhängigkeit
von mehreren abwechselnd der Reihe nach durch das Schrittschaltwerk in den Zeitkreis
einschaltbaren Regulierwiderständen den Schaltrhythmus des Schaltwerks oder des
Drehwählers und damit den Arbeitsablauf der mit dem Schaltwerk verbundenen Waage
steuert. Infolgedessen ist also bei der erfindungsgemäßen Steuerschaltung für automatische
Abfüllwaagen nur ein einziger Zeitkreis erforderlich, mit dem beliebig viele aufeinanderfolgende
Arbeitsgänge gesteuert werden können, wobei für jeden zu steuernden Arbeitsgang
nur je ein weiterer Regulierwiderstand in die Schaltung einzufügen ist, so daß die
Einstellung und Regulierung der Waagensteuerung einfach mittels Schaltern, Drehknöpfen
od. dgl. durchgeführt werden kann. Erfindungsgemäß besteht der Zeitkreis vorteilhaft
aus einer gesteuerten, gasgefüllten Entladeröhre, beispielsweise einem Thyratron,
und einem im Ausgangszustand negativ geladenen Kondensator, der über stufenlos einstellbare
Widerstände positiv umgeladen wird und dadurch die Zündung der Röhre auslöst. Dadurch
daß die Schaltung mit Kondensatorumladung arbeitet, lassen sich wesentlich genauere
Zündzeitpunkte der Röhre erzielen, als es bei einfacher Kondensatoraufladung oder
Entladung der Fall ist. Dieser Vorteil ist gerade bei Waagensteuerungen von besonderer
Bedeutung.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht.
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Fig. 1 stellt die Grundschaltung eines Steuergerätes für eine Abfüllwaage
mit Grob- und Feinstromzuführung bzw. mit Vor- und Nachfüllung dar; Fig. 2 zeigt
eine Ausführungsform der Grundschaltung, die vorzugsweise für eine Abfüllwaage in
Frage kommt, deren Waagebalken mit einem Voreiler zusammenwirkt.
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Das Steuergerät besteht im wesentlichen aus dem Netz-Transformator
TR, den Gleichrichtern GI bis G3, der zur Spannungsgleichhaltung dienenden Röhre
S, den Regulierwiderständen R I bis R 5, dem mit mehreren, beispielsweise drei Kontaktreihen
(dI bis d 3) versehenen Drehwähler D, dem Kondensator C, dem Thyratron T, den beiden
Relais A und B sowie den Relais, die die Arbeitsgänge der Waage auslösen. Diese
sind die Relais E (Entleerung), F (Festhalten des Waagebalkens), fr (Vorfüllung
bzw. Grobstrom) und N (Nachfüllung bzw. Feinstrom). Die übrigen in der Schaltung
erscheinenden Teile sind Schaltelemente, die bei derartigen Schaltungen üblich und
in ihrer Anordnung bekannt sind. Eine ins einzelne gehende Beschreibung derselben
erübrigt sich daher. Sämtliche Bauelemente des erfindungsgemäßen Steuergerätes sind
handelsüblich, wodurch dieses Gerät auch in bezug auf seine Fertigung Vorteile gegenüber
den bisher üblichen Einrichtungen bietet.
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Die Wirkungsweise des Gerätes ist folgende: Zur Inbetriebnahme des
Gerätes wird zunächst der Hauptschalter 3 eingeschaltet und dadurch das Gerät an
die Netzspannung gelegt. Soll nun beispielsweise eine Einzelwiegung durchgeführt
werden, so ist der Druckknopf I zu betätigen. Dadurch wird über den Spannungsteiler
6, den Kontakt 1i3 den Kontakt d 10 der Kontaktreihe d 1 des Drehwählers D sowie
über den Kontakt a I eine positive Spannung an den zunächst negativ geladenen Kondensator
C gelegt, so daß dieser momentan umgeladen und positiv aufgeladen wird. Die nunmehr
am Gitter Gi liegende positive Spannung löst die Zündung der Röhre T aus. Demzufolge
fließt ein Anodenstrom über die Relais A und B. Zunächst spricht das Relais A an,
womit der Kontakt a von a 1 auf a 2 umschaltet und den Kondensator C wieder an negative
Spannung legt. Der trotz negativer Gitterspannung noch fließende Anodenstrom bringt
auch das verzögernd ansprechende Relais B zur Wirkung, wodurch der Kontakt b 1 geöffnet
und der Kontakt b 2 geschlossen wird. Die Öffnung des Kontaktes b I hat die Unterbrechung
des Anodenstromes der Röhre T und damit deren Löschung zur Folge, während iiber
den Kontakt b2 der Magnet des Drehwählers erregt wird und diesen um einen Schritt
weiterschaltet. Gleichzeitig werden beide Relais A und B stromlos, und ihre entsprechenden
Kontakte a> b 1 und b 2 gehen in die in Fig. I gezeichnete Ausgangsstellung zurück.
Nunmehr steht der Kontaktarm d I auf Kontakt d II, womit der Kondensator C über
den RegulierwiderstandRI, den KontaktdII und den KontaktaI wieder an positiver Spannung
liegt und dadurch erneut umgeladen und positiv aufgeladen wird. Die Zeit der Umladung
ist abhängig von der eingestellten Größe des Regulierwiderstandes R I.
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Ist der Kondensator C so weit umgeladen, daß an dem mit ihm verbundenen
Gitter (~;I die erforderliche Zündspannung erreicht ist, erfolgt eine erneute Zündung
der Röhre. Diese löst wiederum den bereits oben beschriebenen Schaltvorgang über
die Relais A und B aus, so daß ein weiterer Schaltschritt des Drehwählers D erfolgt.
Dieser Schaltvorgang wiederholt sich noch mehrere Male, wobei nacheinander über
die Kontakte d 12 und d I3 die Regulierwiderstände R2 und R3 in den Stromkreis des
Kondensators C eingeschaltet werden und die Umladezeiten und damit die Zündzeitpunkte
der Röhre T bestimmen. Der Kontaktarm d I er-
reicht zuletzt den
Kontakt d I4, der mit d 10 identisch ist. Durch diese Stellung des Kontaktarmes
erhält der Kondensator C wieder negative Ladung so lange, bis eine erneute Betätigung
des Druckknopfes I erfolgt.
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Wie schon erwähnt, ist der Drehwähler D für dieses Ausführungsbeispiel
mit zwei weiteren Kontaktreihen d2 und d 3 ausgerüstet, die mit den Arbeitsrelais
E, F, V und N verbunden sind. Diese Kontaktreihen liegen parallel nebeneinander,
und die Kontaktarme werden gemeinsam durch ein Schrittschaltwerk bekannter Art über
diese bewegt, so daß ihre Stellung zueinander immer dieselbe bleibt. Verbindet also
der Kontaktarm d 1 beispielsweise den Kontakt d I I, so steht entsprechend der Kontaktarm
d2 auf d2I und der Kontaktarm d3 auf d3I.
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Es sollen nun im folgenden die weiteren Schaltvorgänge verfolgt werden,
die durch die bereits beschriebenen Schaltschritte des in Abhängigkeit von den Zündungen
der Röhre T betätigten Drehwählers D ausgelöst werden.
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Bei der Stellung des Kontaktarmes d2 auf Kontakt d2I wird das Relais
E erregt und die Entleervorrichtung der Waagschale über den Kontakt e dieses Relais
eingeschaltet. Das Relais E bleibt so lange erregt, bis der Kontaktarm d2 den Kontakt
d21 verläßt. Dies bedeutet, daß die Lastschale der Waage so lange geöffnet bleibt,
wie das Relais E erregt ist. Diese Zeitspanne ist einstellbar mittels des Widerstandes
R 1. Darüber hinaus läßt sich die Haltezeit des Relais E bei Bedarf noch weiter
verlänger durch die Parallelschaltung eines Kondensators 4 und eines Regulierwiderstandes
R4.
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Bei Weiterschaltung des Kontaktarmes d 2 auf d 22 wird das Relais
F erregt und die Festhaltevorrichtung des Waagebalkens durch den entsprechenden
Kontakt f eingeschaltet. Geht nun der Kontaktarm d 2 weiter auf d 23, so bleibt
das Festhalterelais F weiterhin erregt, da die Kontakte d22 und d 23 miteinander
verbunden sind. Zu gleicher Zeit wird über den Kontaktarm d 3 der Kontakt d 33 verbunden
und die Relais V und N erregt. Die Relais V und N schalten über Kontakte v und n4
die Fördervorrichtung (Vor- und Nachfüllung) ein, die das Füllgut zur Waagschale
bringt. Das Relais N wird jedoch durch seine Kontakte n I und 112 vom Drehwählerkontakt
d 33 ab und ohne Unterbrechung direkt auf die Plus-Leitung umgeschaltet.
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Das Relais V bleibt so lange erregt, bis der Kontaktarm d3 den Kontakt
33 verläßt. Diese Zeitspanne ist einstellbar mittels des Regulierwiderstandes R3.
Mit diesem Widerstand läßt sich also die Dauer der Vorfüllung (Grobstrorn) regeln.
Aus diesem Grunde ist dieser Widerstand als stufenloser Regulierwiderstand ausgebildet
und wird mittels eines an der Schalttafel der Waage befindlichen Drehknopfes bedient.
Nach Beendigung der Vorfüllung, d. h. also, wenn der Kontaktarm d 3 den Kontakt
d33 verlassen hat, bleibt der Stromkreis der Nachfüllung der Waage über das Relais
N so lange geschlossen, bis der Kontakt WK am Waagebalken sich öffnet. Um zu vermeiden,
daß vor beendeter Wiegung infolge Betätigung des Druckknopfes I eine Entleerung
der Waagschale ausgelöst wird, ist am Relais N ein weiterer Kontakt n3 vorgesehen,
der so lange geöffnet bleibt, bis der Wiegekontakt WK geöffnet und das Relais N
stromlos wird.
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Die Zeitspanne zwischen dem Einschalten der Festhalteeinrichtung
(Relais F) und dem Beginn der Förderung des Füllgutes in die Waagschale (Relais
V und N) läßt sich über den Regulierwiderstand R2 einstellen, während der Zeitpunkt
der Ausschaltung der Festhalteeinrichtung, die nach Beendigung der Vorfüllung erfolgen
muß, durch den Regulierwiderstand R 5 eingestellt wird, der zusammen mit dem Kondensator
5 parallel zum Relais F geschaltet ist.
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Soll die Waage vollautomatisch arbeiten, so wird an Stelle des Druckknopfes
I der Schalter 2 betätigt, wodurch sofort nach jeder beendeten Wiegung der beschriebene
Schaltablauf immer wieder in Gang gesetzt wird.
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Aus vorstehendem ergibt sich, daß durch die Regulierwiderstände R
I bis R 5 sämtliche Einzelvorgänge des Arbeitsablaufes der mit dem Gerät gesteuerten
Waage eingestellt und aufeinander abgestimmt werden können.
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Während die beschriebene Schaltung vorzugsweise für Waagen in Betracht
kommt, bei denen die Vorfüllung der Waagschale in zeitlicher Abhängigkeit bemessen
wird, ist die in Fig. 2 dargestellte Abart der Grundschaltung für Waagen geeignet,
bei denen die Steuerung der Vorfüllung bzw. des Grobstromes mittels eines sogenannten
Voreilers erfolgt, d. h. mittels einer Hilfswaage bekannter Art, die mit dem Haupt-Waagebalken
in Verbindung steht. Demgemäß erübrigen sich an dieser Schaltung die Stromkreise,
die zur Steuerung und Einstellung der Bemessung der Vorfüllung und der Festhalteeinrichtung
dienen. Es entfallen damit auch die Regulierwiderstände R 1, R 3 und Rg. Die Anzahl
der benötigten Kontakte am Drehwähler D verringern sich dementsprechend.
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Die Wirkungsweise des Steuergerätes gemäß der in Fig. 2 gezeigten
Schaltung ist folgende: Die Einleitung der Wiegung und die Auslösung der Entleerung
der Waagschale erfolgt in derselben Weise, wie in der Beschreibung der Grundschaltung
erläutert. Eine Anderung der Wirkungsweise dieser Schaltung gegenüber der Grundschaltung
tritt ein, wenn der Kontaktarm d I auf Kontakt d 12 läuft. In dieser Stellung des
Kontaktarmes d I wird die negative Spannung des Gitters Gi über den Spannungsteiler
6, den Widerstand 7, den Kontakt d 12 und den Kontakt a 1 aufrechterhalten. Eine
Zündung der Röhre T findet erst statt, wenn der Voreilerkontakt VE bei fortschreitender
Füllung der Waagschale sich schließt und damit eine positive Spannung über den Spannungsteiler
6, die Kontakte VE, d 12 und a 1 an den Kondensator C gelegt wird, wodurch dieser
momentan umgeladen wird. Der Kontaktarm d 1 wird dadurch in bekannter Weise auf
Kontakt d I3 geschaltet, der mit KontaktdIo, d. h. also dem
Ausgangskontakt
identisch ist. Die beiden weiteren Kontaktarme d2 z und d 3 haben sich nach Einleitung
der Wiegung von ihrer Ausgangsstellung auf die Kontakte d 22 bzw. d 32 bewegt. über
den Kontakt d22 wird das Relais Z erregt, das eine beliebige Fördervorrichtung,
die das Füllgut in die Waagschale fördert, steuert. Die Einschaltung dieser Fördervorrichtung
erfolgt über den Kontakt z4. Gleichzeitig schließt der Kontakt 1 und öffnet der
Kontakt Z2, so daß das Relais Z unabhängig von der Stellung des Kontaktarmes d 2
so lange erregt bleibt, bis der Wiegekontakt WK bei Erreichung des Sollgewichtes
in der Waagschale öffnet. Um zu vermeiden, daß im Falle einer vorzeitigen Betätigung
des Druckknopfes I vor Beendigung der Wiegung eine Entleerung der Waagschale ausgelöst
wird, ist am Relais Z ein weiterer Kontakt z 3 vorgesehen, der so lange geöffnet
bleibt, bis der Wiegekontakt WK geöffnet und das Relais Z stromlos wird. Gleichzeitig
mit der Erregung des Relais Z wird über den Kontaktarm d 3 und den Kontakt d 32
das Relais K in den Stromkreis geschaltet und über dessen Kontakt K eine mechanische
oder elektrische Einrichtung, die zur Drosselung des Gutstromes dient, ausgeschaltet,
so daß der Füllgutstrom in voller Stärke in die Waagschale strömt. Beim Schließen
des Voreilerkontaktes VE schaltet der Drehwähler D, wie beschrieben, auch den Kontaktarm
d 3 weiter auf d 33, wodurch der Stromkreis des Relais K unterbrochen wird. Die
Drosseleinrichtung kommt damit wieder zur Wirkung und verringert die Stärke des
Gutstromes zur Waagschale, bis dieser, wie schon erwähnt, durch Öffnen des Waagebalkenkontaktes
WK vollends unterbrochen wird.
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Wie das Schaltbeispiel gemäß Fig. 2 zeigt, läßt sich die in Fig.
I dargestellte Grundschaltung des Steuergerätes beliebig variieren und damit das
Gerät an alle bekannten Wiegesysteme anpassen, insbesondere auch an sogenannte Doppelwaagen,
d. h.
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Abfüllwaagen, die mit einer Vorwiegeeinrichtung arbeiten.
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PATENTANSPROCHE: I. Elektrisches Steuergerät für automatische Abfüllwaagen,
gekennzeichnet durch ein mit einem Schrittschaltwerk oder einem Drehwähler(D) gekoppeltes
elektronisches Zeitrelais an sich bekannter Art, das in Abhängigkeit von mehreren
abwechselnd der Reihe nach durch das Schrittschaltwerk (D) in den Zeitkreis einschaltbaren
Regulierwiderständen (R I bis R 5) den Schaltrhythmus des Schaltwerks (D) oder des
Drehwählers und damit den Arbeitsablauf der mit dem Schaltwerk verbundenen Waage
steuert.