Die Erfindung betrifft eine Wägevorrichtung für das Wiegen von Produkten mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

In modernen industriellen Prozessen zur Herstellung von Produkten, beispielsweise Lebensmitteln, erfolgt häufig ein Wiegen der Produkte, um zu kontrollieren, ob ein gewünschtes Zielgewicht innerhalb vorgegebener Toleranzen erreicht ist, oder um das Gewicht eines Produkts festzustellen, um vorgelagerte oder nachfolgende Produktionsprozesse in geeigneter Weise gewichtsabhängig steuern zu können. Hierzu werden Wägevorrichtungen, beispielsweise in Form von Kontrollwaagen, verwendet, die eine Fördereinrichtung, beispielsweise in Form eines Bandförderers, aufweisen. Dabei wird regelmäßig ein möglichst hoher Durchsatz gefordert, d.h. pro Zeiteinheit soll eine möglichst hohe Anzahl von Produkten gewogen werden.

Grundsätzlich werden dabei zwei unterschiedliche Wägeverfahren verwendet, die jeweils entsprechende Vor- und Nachteile aufweisen. Zum einen ist es möglich, die Produkte in einer Produktionsstraße dynamisch zu wiegen, d.h. die Produkte werden gewogen, ohne die Förderbewegung der Fördereinrichtung zu unterbrechen. Nachteilig hierbei ist, dass durch die Förderbewegung Erschütterungen, beispielsweise Vibrationen des Antriebs und Erschütterungen durch das Zu- und Abführen der zu wiegenden Produkte, erzeugt werden, die die Messgenauigkeit nachteilig beeinträchtigen können bzw. entsprechende Kompensationsmaßnahmen erfordern. Zum anderen ist es möglich, die Produkte in einer Produktionsstraße, auch mit einer derartigen, eine Fördereinrichtung aufweisenden Waage, statisch zu wiegen. Dazu wird die Fördereinrichtung der Waage während des Wägevorgangs gestoppt, so dass die Gewichtskraft des zu wiegenden Produkts (gegebenenfalls nach einem Abklingen von Erschütterungen) mit hoher Genauigkeit bestimmt werden kann. Allerdings wird hierdurch der mögliche Durchsatz im Vergleich zu einem dynamischen Wägen verringert. Solche, eine Fördereinrichtung aufweisende Waagen können im Wesentlichen nach zwei verschiedenen Prinzipien realisiert werden: Zum einen kann die gesamte Fördereinrichtung als Vorlast auf das Krafterfassungssystem wirken. Vorteilhaft hierbei ist, dass kein Kraftnebenschluss existiert, der die Genauigkeit eines Wägevorgangs beeinträchtigen kann.

Zum anderen kann die Fördereinrichtung mit dem Festland verbunden sein und die Wägezelle bzw. eine Wägeplattform, welche die Lastkraft auf die Wägezelle überträgt, unterhalb eines Trums eines Endlos-Fördermittels der Fördereinrichtung angeordnet sein. Bei dem Fördermittel kann es sich beispielsweise um ein einziges Förderband oder um mehrere, schmale Förderbänder oder -riemen handeln, so dass bei Aufliegen eines Produkts auf dem Trum des Fördermittels die Gewichtskraft des Produkts auf die darunter angeordnete Wägeplattform übertragen werden kann. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass ein Kraftnebenschluss besteht, da die tatsächlich erfasste Gewichtskraft durch Eigenschaften bzw. Merkmale des Fördermittels, insbesondere die im Fördermittel herrschende Zugspannung, die durch den Antrieb des Fördermittels erzeugt wird, beeinflusst wird. Je höher die Geschwindigkeit des Endlos-Fördermittels ist, umso höher wird in der Regel die Zugspannung sein, die in dem Fördermittel besteht. Dementsprechend wird auch der Kraftnebenschluss in aller Regel von der Fördergeschwindigkeit abhängen. Dies gilt selbst dann, wenn mittels des letztgenannten Konstruktionsprinzips für eine solche Wägevorrichtung mit Fördereinrichtung statische Wägevorgänge durchgeführt werden. Insbesondere bei Fördereinrichtungen, die als Endlos-Fördermittel (ein oder mehrere) Förderbänder bzw. -riemen aufweisen, werden häufig Antriebe verwendet, die eine angetriebene Umlenkrolle für das Endlos- Fördermittel aufweisen, wobei die Übertragung der Antriebskraft bzw. des Antriebsdrehmoments häufig durch Friktion zwischen dem Umfang der Umlenkrolle und dem Endlos-Fördermittel erfolgt. Um eine ausreichende Friktion zu erreichen, muss wiederum eine ausreichend hohe Längsspannung in dem Endlos-Fördermittel erzeugt werden.

Der Vorteil dieser Art von Konstruktion einer Wägevorrichtung mit Fördereinrichtung ist darin zu sehen, dass zum einen eine relativ geringe Vorlast auf die eigentliche Kraftmesseinrichtung wirkt, zum anderen die einfache und damit kostengünstige Konstruktion, da ein gemeinsames Fördermittel sowohl über die Wägeplattform wie auch über einen Zuführbereich und einen Abführbereich geführt werden kann. Üblicherweise werden derartige Wägevorrichtungen als kostengünstige Wägevorrichtungen mit infolge des Kraftnebenschlusses geringerer Messgenauigkeit verwendet.

Bei Wägevorrichtungen, bei denen die gesamte Fördereinrichtung als Vorlast auf die Kraftmesseinrichtung wirkt, werden dagegen zusätzliche separate Fördereinrichtungen für das Zuführen und das Abführen der zu wiegenden Produkte zu der Wägevorrichtung verwendet, die den Konstruktionsaufwand erhöhen.

Der Erfindung liegt daher von ausgehend von diesem Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Wägevorrichtung und ein verbessertes Verfahren für das präzise und kostengünstige Wiegen von Produkten zu schaffen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalskombinationen der Patentansprüche 1 bzw. 12. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass eine kostengünstige und dennoch präzise Wägevorrichtung durch das statische oder dynamische Wiegen von Produkten mit einer Fördereinrichtung geschaffen werden kann, wenn bei einer kostengünstigen Wägevorrichtung, bei der sich die Fördereinrichtung gegen das Festland abstützt und das Wägetrum auf der Wägeplattform aufliegt, das Endlos-Fördermittel, zumindest in dem Wägetrum (also dem freien, nicht unterstützen Abschnitt des Endlos-Fördermittels, unter welchem sich die Wägeplattform befindet) zumindest zu dem Zeitpunkt oder in dem Zeitbereich, in dem die Messwerte für das Ermitteln der Gewichtskraft des Produkt erfasst bzw. aufgenommen werden, d.h. zumindest während des Wägevorgangs, entspannt wird. Der Wägevorgang kann somit im Stillstand (d.h. statisch) oder bei bewegtem Fördermittel (d.h. dynamisch) vorgenommen werden. Während des Wägevorgangs werden zu einem vorgegebenen oder gewählten Zeitpunkt oder während eines entsprechenden Zeitbereichs die Messwerte für das Ermitteln der Gewichtskraft des Produkts erfasst, Unter Entspannung wird dabei im Rahmen der vorliegenden Beschreibung eine Reduzierung der Zugspannung in dem Endlos-Fördermittel verstanden. Die Zugspannung wird erfindungsgemäß zumindest in dem Wägetrum auf einen Wert reduziert, der kleiner ist als die Zugspannung, die in dem Wägetrum vorläge, wenn der Antrieb des Endlos-Fördermittels (ohne weitere Maßnahmen) einfach still gesetzt würde, das Endlos-Fördermittel weiter angetrieben würde oder sich das Endlos- Fördermittel ohne Antrieb (infolge der Massenträgheit der Komponenten und des Produkts) weiter bewegen würde. Der Begriff „Entspannung“ wird somit in einer Bedeutung verwendet, die auch lediglich eine Reduzierung der Zugspannung bezeichnet, ohne dass die Zugspannung auf den Wert Null reduziert würde. Die Reduzierung der Zugspannung kann dabei selbstverständlich auch bis auf den Wert Null vorgenommen werden. Sofern im Folgenden explizit eine Entspannung bis auf einen Zugspannungswert von Null bezeichnet werden soll, wird von einer „vollständigen Entspannung“ gesprochen.

Durch die erfindungsgemäße Entspannung des Wägetrums wird der Kraftnebenschluss reduziert und kann bei einer vollständigen Entspannung annähernd den Wert Null erreichen. Allerdings ist bei der Erfassung der Gewichtskraft dann die zusätzliche Kraft zu berücksichtigen, die von dem auf der Wägeplattform aufliegenden Teil des Wägetrums erzeugt wird. Dies kann jedoch durch eine entsprechende Korrekturmaßnahme geschehen. Weiterhin sei bemerkt, dass das Wägetrum auch nur in einem Teilbereich entspannt werden kann, insbesondere dann, wenn das zu wiegende Produkt eine große Masse aufweist und das Endlos-Fördermittel von dem Produkt entsprechen stark auf die Wägeplattform gepresst wird. Wird beispielsweise für das Erreichen des (teilweise) entspannten Zustandes die Spannung in einem dem Wägetrum, in dessen Förderrichtung gesehen, vorangehenden Trum reduziert, so kann, abhängig von der speziellen Ausbildung der Fördereinrichtung, ggf. nur eine Reduzierung der Spannung in einem (wiederum in Förderrichtung gesehen) vorderen Bereich des Wägetrums erreicht werden, während durch das Anpressen des Endlos- Fördermittels an die Wägeplattform, der hintere (stromaufwärtige) Bereich des Wägetrum in seiner Spannung unverändert bleibt. Schleift das Endlos-Fördermittel jedoch während des Transports des Produkts über die Wägeplattform, so wird durch die Reibungskraft die Zugspannung in dem hinteren Bereich ohnehin kleiner sein als im vorderen (stromabwärtigen) Bereich. Auch in solchen Fällen wird daher eine Reduktion des Kraftnebenschlusses erreicht.

Es sei weiterhin darauf hingewiesen, dass im Rahmen der vorliegenden Beschreibung der Begriff „Wägeplattform“ allgemein für ein Element verwendet wird, welches die zu erfassende Kraft auf die Wägezelle überträgt. Hierbei kann es sich auch um einen Bestandteil der Wägezelle handeln. Der Begriff „Wägezelle“ wird für jegliche Art von Krafterfassungsvorrichtung verwendet, die ein Ausgangssignal erzeugt, das eine Information für die zu erfassende Gewichtskraft beinhaltet.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung weist der Antrieb der Fördereinrichtung eine Antriebsrolle auf, welche durch Kraft- und/oder Formschluss mechanisch mit dem Endlos-Fördermittel gekoppelt ist, und eine Steuereinheit, welche den Antrieb derart ansteuert, dass das Wägetrum des Fördermittels zum Wiegen, d.h. während des Wägevorgangs, entspannt wird. Bei der Antriebsrolle kann es sich somit um eine angetriebene Umlenkrolle der Fördereinrichtung handeln, wobei durch einen ausreichend großen Umschlingungswinkel des Endlos-Fördermittels um die Umlenkrolle ein ausreichender Kraftschluss erzeugt wird, um das Endlos-Fördermittel anzutreiben. Anstelle oder zusätzlich zu dem Kraftschluss kann der Antrieb auch durch das Herstellen eines Formschlusses zwischen der Antriebsrolle und dem Endlos-Fördermittel erfolgen, beispielsweise durch das Verwenden von Fortsätzen, die sich radial vom Umfang der Umlenkrolle (beispielsweise an deren seitlichen Endbereichen) nach außen erstrecken und in entsprechende Ausnehmungen in dem Endlos-Fördermittel eingreifen (Traktorantrieb). Der Antrieb der Antriebsrolle kann beispielsweise elektromotorisch erfolgen, insbesondere durch die Kopplung eines Elektromotors an die Antriebsrolle mittels eines Riemens oder durch die Verwendung eines Rohrmotors. Selbstverständlich kann ein Elektromotor mit seinem Abtrieb auch direkt an einem seitlichen Ende der Antriebsrolle mit dieser gekoppelt werden.

In einer möglichen Ausführungsform kann die Steuereinheit den Antrieb für das Entspannen des Wägetrums des Fördermittels derart ansteuern, das die Antriebsrolle entgegen der Rotationsrichtung angetrieben wird, die für das Zuführen des Produkts auf die Wägeplattform erforderlich ist. Hierbei wird der Antrieb zunächst stillgesetzt, so dass der Wägevorgang statisch, d.h. bei ruhendem Produkt durchgeführt wird.

Nach einer anderen Variante kann die Steuereinheit den Antrieb für das Erfassen der Messwerte in seiner Antriebsgeschwindigkeit derart reduzieren oder drehmomentlos schalten, dass sich das Wägetrum während des Wägevorgangs entspannt, wobei der Wägevorgang bei sich bewegendem Produkt durchgeführt wird. Durch das Reduzieren der Antriebsgeschwindigkeit kann - zumindest während der Phase der negativen Beschleunigung des Endlos-Fördermittels eine Entspannung des Wägetrums erreicht werden. Denn die Massenträgheit des Endlos-Fördermittels (und die Massenträgheit der Komponenten, insbesondere der Umlenkrolle am Zuführende des Wägetrums) und die Massenträgheit des Produkts auf dem Wägetrum bewirken ein „Nachziehen“ des Endlos-Fördermittels in den Bereich des Wägetrums (d.h. am Auslauf des Wägetrums wird das Endlos-Fördermittel weniger schnell abgezogen als es am Eingang zugefördert wird) und somit ein Entspannen des Wägetrum. Der Wägevorgang muss in diesem Fall in dem Zeitbereich durchgeführt werden, in dem ein Entspannen gegeben ist, d.h. bevor der „Bremsvorgang“ wieder in einen gleichmäßigen Antrieb mit geringerer Geschwindigkeit übergeht, also während einer Phase einer negativen Beschleunigung des Endlos-Fördermittels.

Allerdings kann auch eine Reduktion der Antriebsgeschwindigkeit auf eine geringere konstante Geschwindigkeit während des Wägevorgangs zu einer Entspannung des Wägetrums führen. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Vorspannung des Endlos- Fördermittels (d.h. die Spannung im Stillstand) gering oder gar Null ist. Denn in diesem Fall wird man einen ziehenden Antrieb des Wägetrums vorsehen, so dass die Zugkraft und damit die Zugspannung am Auslauf des Wägetrums umso geringer ist, je geringer die Abzugsgeschwindigkeit des Wägetrums ist (also je geringer die Antriebsgeschwindigkeit für das Endlos-Fördermittel ist).

Die Antriebsrolle kann dabei, in Förderrichtung des Wägetrums des Endlos- Fördermittels gesehen, in einem vorderen, stromabwärtigen Bereich der Fördereinrichtung vorgesehen sein, beispielsweise als vordere Umlenkrolle, welche das Wägetrum begrenzt, oder als in einem unteren Bereich der Fördereinrichtung angeordnete Antriebsrolle. Dies bietet den Vorteil, dass das Endlos-Fördermittel gezogen wird und nicht „geschoben“ werden muss. Mit anderen Worten, das Wägetrum ist ein gezogenes (unter Zugspannung stehendes) Lasttrum der Fördereinrichtung. Das zumindest eine Trum des Endlos-Fördermittels zwischen der, in Förderrichtung gesehenen rückwärtigen, stromaufwärtigen Umlenkrolle und der Antriebsrolle kann ein unter geringerer Zugspannung oder gar (abgesehen von der vom Eigengewicht erzeugten Zugspannung) keiner extern erzeugten Zugspannung stehendes (auch durchhängendes) Leertrum sein. Bereits durch eine vorstehend beschriebene, bezogen auf die Förderrotationsrichtung, entgegengesetzte Rotationsbewegung des Antriebs kann die Zugspannung im Wägetrum im Fall eines statischen Wiegens reduziert werden, da diese bei einer derartigen „ziehenden“ Anordnung des Antriebs regelmäßig größer sein wird, als in Bereichen des Endlos-Fördermittels zwischen dem Zulauf in den Bereich des Wägetrums und dem Ablauf des Antriebs, d.h. demjenigen Bereich des Fördermittels (in der Bewegungsrichtung des umlaufenden Fördermittels gesehen) nach dem Antrieb. Die Entspannung des Wägetrums kann also durch eine Erhöhung der Spannung in anderen Trums oder durch ein Nachziehen des Endlos-Fördermittels aus einem Leertrum erfolgen (ggf. ohne dass in diesem eine extern erzeugte Zugspannung auftritt).

Nach einer weiteren Ausführungsform kann die Fördereinrichtung von der Steuereinrichtung ansteuerbare Mittel für das Festsetzen oder Bremsen des Endlos- Fördermittels aufweisen, wobei vorzugsweise die Mittel für das Festsetzen oder Bremsen an einer solchen Angriffsstelle des Endlos-Fördermittels angreifen, dass bei einer Bewegung der Antriebsrolle zur Entspannung des Wägetrums eine Dehnung des Endlos-Fördermittels innerhalb desjenigen Längenbereichs des Endlos-Fördermittels zwischen der Antriebsrolle und der Angriffsstelle bewirkt wird, welcher nicht das Wägetrum umfasst.

Solche Mittel für das Festsetzen oder Bremsen des Endlos-Fördermittels können beim statischen Wiegen verwendet werden, um die Zugspannung in dem betreffenden Bereich des Endlos-Fördermittels über einen Wert hinaus zu erhöhen, der ohne die ansteuerbare Mittel für das Festsetzen oder Bremsen des Endlos-Fördermittels bereits zu einem „Nachziehen“ des Endlos-Fördermittels aus dem Bereich des Wägetrums führen würde (wodurch eine weitere Reduktion der Zugspannung im Wägetrum verhindert würde).

Derartige Mittel für das Festsetzen oder Bremsen des Endlos-Fördermittels können jedoch auch beim dynamischen Wiegen verwendet werden, beispielsweise bei einer Variante, bei dem eine Antriebsrolle nicht das Wägetrum begrenzt, sondern in einem anderen Bereich des Endlos-Fördermittels (z.B. unterhalb des Wägetrums) vorgesehen ist. Die Mittel für das Festsetzen oder Bremsen des Endlos-Fördermittels könnten dann an einer Umlenkrolle vorgesehen sein, die das Auslaufende des Wägetrums bildet oder in einem Bereich des Endlos-Fördermittels angreifen, welcher zwischen dem Auslaufende und dem Antrieb liegt. Damit könnten die Mittel für das Festsetzen oder Bremsen des Endlos-Fördermittels am Auslaufende ein Bremsmoment auf das Endlosfördermittel ausüben, wobei der Antrieb in dem Trum zwischen dieser Bremsstelle und der Antriebsstelle eine Dehnung erzeugt. Hierdurch wird eine Entspannung im Wägetrum bewirkt.

Die ansteuerbaren Mittel für das Festsetzen oder Bremsen können beispielsweise als Klemmeinrichtung realisiert werden, welche das Endlos-Fördermittel (insbesondere nach Erreichen des Stillstands) klemmt oder anderweitig blockiert oder (beispielsweise schleifend) bremst. Denkbar hierfür ist beispielsweise auch eine Umlenkrolle, die in der vorstehend beschriebenen Art- und Weise kraftschlüssig mit dem Endlos-Fördermittel mitläuft (insbesondere vom angetriebenen Endlos-Fördermittel mit bewegt wird) und deren Rotationsbewegung für das Erzeugen eines Brems- oder blockierenden Moments gebremst oder vollständig blockiert wird.

Nach einer weiteren Ausführungsform kann die Fördereinrichtung zumindest eine Umlenkrolle umfassen, die hinsichtlich der Position ihrer Rotationsachse derart ansteuerbar bewegbar ausgebildet ist, dass durch eine Bewegung der Umlenkrolle eine Entspannung bzw. Spannung des Wägetrums des Endlos-Fördermittels bewirkt wird. Hierzu kann die Rotationsachse translatorisch bewegt oder verschwendet werden. Derartige Mechanismen sind im Stand der Technik bekannt, beispielsweise um eine konstante Bandspannung zu erreichen. Dort wird mittels einer derartig bewegbaren Umlenkrolle allerdings eine konstante Spannung des Endlos-Fördermittels erreicht, während Ziel der vorliegenden Erfindung eine Reduktion der Spannung des Endlos- Fördermittels im Stillstand ist.

Zur Realisierung einer derartigen Ausführungsform kann beispielsweise eine nicht angetriebene Umlenkrolle verwendet werden, die das Wägetrum an einer Seite begrenzt. Im Stand der Technik sind Konstruktionen zur hierfür erforderlichen Bewegung der Rotationsachse der Umlenkrolle bekannt, wobei diese jedoch zum Erzeugen und Aufrechterhalten einer ausreichend hohen Spannung im Endlos-Fördermittel dienen oder zum Aufheben jeglicher Spannung im Endlos-Fördermittel, um dieses einfach ausbauen oder einbauen zu können. Diese Mechaniken sind auch nicht ansteuerbar ausgebildet.

Nach weiteren Ausgestaltungen der Erfindung weisen Ausführungsformen, bei welchen eine solche Bewegung der Achse der zumindest einen Umlenkrolle vorgesehen ist, einen Stellantrieb auf, insbesondere einen pneumatischen, hydraulischen, elektromotorischen oder elektromagnetischen Antrieb oder einen Piezo-Antrieb, der von der Steuervorrichtung angesteuert werden kann, so dass die erforderliche Bewegung der Achse der zumindest einen Umlenkrolle in der gewünschten Weise erreicht wird.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung umfasst die Fördereinrichtung, in Förderrichtung gesehen, eine jeweils das Wägetrum begrenzende hintere, stromaufwärtige Umlenkrolle und eine vordere, stromabwärtige Umlenkrolle. Grundsätzlich wären zwar auch schleifende Umlenkungen denkbar, jedoch würde dies eine höhere Antriebsleistung erfordern und zu einer gesteigerten Abnutzung des Endlos- Fördermittels führen.

Bei derartigen Ausführungsformen können die hintere und/oder die vordere Umlenkrolle hinsichtlich der Position ihrer Rotationsachse zur Entspannung des Wägetrums des Endlos-Fördermittels ansteuerbar bewegbar ausgebildet sein. Dabei bietet sich insbesondere eine Entspannungsbewegung der betreffenden Umlenkrolle in Richtung der senkrechten Verbindungsgeraden durch die Rotationsachsen der beiden Umlenkrollen an.

Nach einer weiteren Ausführungsform umfasst die Fördereinrichtung eine Sensoreinrichtung zur unmittelbaren oder mittelbaren Erfassung der Zugspannung im Wägetrum des Endlos-Fördermittels, deren Sensorsignal der Steuereinrichtung zugeführt ist, wobei die Steuereinrichtung den Entspannungsvorgang beendet, wenn die Zugspannung des Endlos-Fördermittels im Wägetrum gleich Null ist oder kleiner als ein vorgegebener Schwellwert. Auf diese Weise kann auch bei einem fortwährenden Entspannen und erneuten Spannen die Spannung im Endlos-Fördermittel, insbesondere die für ein korrektes Fördern der zu wiegenden Produkte erforderliche Spannung, aufrechterhalten werden. Dies erfordert selbstverständlich, dass ein Antrieb zur Bewegung der Umlenkrolle (zur Änderung der Position deren Rotationsachse) nicht nur zwischen zwei Endpositionen ansteuerbar bewegbar ausgebildet sein muss (wobei eine der Endpositionen den entspannten Zustand und die andere der Endpositionen den gespannten Zustand definieren), sondern zumindest für das Erreichen der den gespannten Zustand definierenden Endposition stufenlos ansteuerbar ausgebildet sein muss.

Eine derartige Einrichtung kann somit auch während des Antreibens des Endlos- Fördermittels dazu verwendet werden, die Spannung des Endlos-Fördermittels auf einen konstanten Wert zu halten.

Die Sensoreinrichtung zur unmittelbaren oder mittelbaren Erfassung der Zugspannung im Wägetrum des Endlos-Fördermittels kann so ausgebildet sein, dass die von dem Endlos-Fördermittel auf eine Umlenkrolle der Fördereinrichtung ausgeübte Kraft detektiert wird. Hierzu kann die Sensoreinrichtung diejenige Kraft erfassen, welche auf ein Achslager der Umlenkrolle wirkt.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass nach dem erfindungsgemäßen Verfahren der Vorgang der Entspannung des Wägetrums nicht notwendigerweise erst dann stattfindend muss, wenn das Produkt zum statischen Wiegen seinen Stillstand erreicht hat. Vielmehr kann das Entspannen bereits auch dann begonnen werden, wenn sich das zu wiegende Produkt und das Endlos-Fördermittel noch in Bewegung befinden, aber der Stoppvorgang (d.h. der Vorgang des Stillsetzens des Endlos-Fördermittels) bereits begonnen hat.

Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung anhand der nachstehenden Zeichnungen beschrieben, ohne dass hierdurch die Erfindung in ihrer Allgemeinheit beschränkt würde. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Wägevorrichtung nach der Erfindung, bei der die Entspannung des Wägetrums durch eine Entspannungsbewegung des Antriebs für das Endlos-Fördermittel bewirkt wird; Fig. 2 eine zweite Ausführungsform ähnlich der Ausführungsform in Fig. 1 , wobei zusätzlich eine Sensoreinrichtung zur Erfassung der Zugspannung im Wägetrum vorgesehen ist;

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform ähnlich der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2, wobei zusätzlich eine Einrichtung zum Festsetzen des Endlos-Fördermittels vorgesehen ist; und

Fig. 4 eine vierte Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Entspannung des Wägetrums durch eine Entspannungsbewegung einer Umlenkrolle bewirkt wird.

Fig. 1 zeigt eine Wägevorrichtung 100 in einer rein schematischen Darstellung. Die Wägevorrichtung 100 umfasst eine Fördereinrichtung 102, mit der zu wiegende Produkte 104 in eine Wägeposition gefördert werden können, eine Krafterfassungseinrichtung 106 zur Erfassung der Gewichtskraft eines zu wiegenden Produkts 104 und eine Steuervorrichtung 108, die mit der Krafterfassungseinrichtung 106 und der Fördereinrichtung 102 zur Übertragung von Steuer- und Erfassungssignalen elektrisch verbunden ist.

Die Fördereinrichtung 102 umfasst ein Endlos-Fördermittel 110, welches beispielsweise als Förderband oder in Form von mehreren, parallel geführten Riemen oder Ketten ausgebildet sein kann und welches um wenigstens zwei, im dargestellten Ausführungsbeispiel drei Umlenkrollen 112, 114, 116 geführt ist. Zumindest eine der Umlenkrollen, im dargestellten Ausführungsbeispiel die Umlenkrolle 114, ist angetrieben ausgebildet und stellt somit eine Antriebsrolle dar. Als Antrieb kann jeder geeignete Antriebstyp verwendet werden, beispielsweise ein elektromotorischer Antrieb in Form eines Rohr- oder Nabenmotors, ein seitlich der Umlenkrolle 114 angetriebener und mit seinem Abrieb mit der Achse der Umlenkrolle 114 gekoppelter Elektromotor oder ein Elektromotor, der über einen Antriebsriemen mit einer an einer Seite der Umlenkrolle 114 vorgesehenen Riemenscheibe verbunden ist. Der elektromotorische Antrieb ist in Fig. 1 schematisch mit dem Buchstaben „M“ dargestellt.

Der Antrieb M ist von der Steuereinrichtung 108 ansteuerbar. Die Ansteuerung kann sowohl hinsichtlich der Rotationsrichtung als auch hinsichtlich der Rotationsgeschwindigkeit und ggf. auch des Drehmoments der Umlenkrolle 114 erfolgen.

Bei einer derartigen Fördereinrichtung in 102 ist das Endlos-Fördermittel 110 üblicherweise in einem vorgespannten Zustand um die Umlenkrollen 112, 114, 116 geführt. Dies ist insbesondere dann erforderlich, wenn die Übertragung des Antriebs- Drehmoments von der angetriebenen Umlenkrolle 114 auf das Endlos-Fördermittel 110 ausschließlich durch einen Kraftschluss (insbesondere Reibschluss) erfolgt.

Die Krafterfassungseinrichtung 106 umfasst eine Wägeplattform 118 sowie eine Wägezelle 120, wobei diese beiden Komponenten auch als integrierte Einheit ausgebildet sein können. Ein von der Wägezelle 120 erzeugtes Signal, welches eine Information über die erfasste Kraft enthält, ist der Steuervorrichtung 108 zugeführt. Die Wägeplattform 118 ist derart unterhalb eines Wägetrums 122 des Endlos-Fördermittels angeordnet, dass die Gewichtskraft eines Produkts 104, welches auf dem Wägetrum 122 aufliegt und auf diese Weise in den Bereich oberhalb der Wägeplattform 118 zugeführt wurde, auf die Wägezelle 120 übertragen wird. Die tatsächlich erfasste Gewichtskraft ist dabei auch abhängig vom Gewicht des Wägetrums 122 welches ebenfalls auf der Wägeplattform 118 aufliegt und von der Zugspannung innerhalb des Wägetrums 122. In der Regel sind derartige Konstruktionen für eine Wägevorrichtung so ausgeführt, dass das Wägetrum schleifend über die Oberfläche der Wägeplattform 118 bewegt wird, auch wenn sich kein zu wiegendes Produkt 104 auf dem Wägetrum 122 befindet.

Ein statischer Wägevorgang wird wie folgt ausgeführt: zunächst wird ein zu wiegendes Produkt 104 durch einen entsprechenden Antrieb des Endlos-Fördermittels 110 in den Bereich oberhalb der Wägeplattform 118 gefördert. Die Produkte können dabei in nicht dargestellter Weise mittels einer Zufördereinrichtung der Fördereinrichtung zugeführt und mittels einer Abfördereinrichtung abgeführt werden. Sobald sich das zu wiegende Produkt 104 vollständig innerhalb des Bereichs oberhalb der Wägeplattform 118 befindet, stoppt die Steuervorrichtung 108 den Antrieb M der Umlenkrolle 114. Um eine Entspannung des Wägetrums 122 zu bewirken steuert die Steuervorrichtung 108 den Antrieb M so an, dass die Umlenkrolle 114 entgegen der Rotationsrichtung für das Zuführen bzw. Abführen des Produkts 104 bewegt wird. Infolge der Massenträgheit der Umlenkrollen 112 und 116 sowie der Haftreibung zwischen dem Wägetrum und der Oberfläche der Wägeplattform (erhöht durch die Gewichtskraft des Produkts 104) und der Haftreibung in den Lagerstellen der Umlenkrollen 112 und 116 ergibt sich bei einer ausreichend kleinen Bewegung der angetriebenen Umlenkrolle 114 eine Reduktion der Zugspannung im Wägetrum 122. Gleichzeitig wird die Zugspannung in den Trumen zwischen den Umlenkrollen 112 und 116 sowie 116 und 114 erhöht, wobei hierdurch eine geringfügige Dehnung des Endlos-Fördermittels in diesen Bereichen erzeugt wird. Durch diese Dehnung kann die Vorspannung im Bereich des Wägetrums 122 reduziert werden.

Hierdurch wird der Kraftnebenschluss zwischen dem Festland und der Krafterfassungseinrichtung 106 (die Umlenkrollen 112, 114, 116 bzw. die Fördereinrichtung 102 sind mit dem Festland verbunden, wobei gleichzeitig eine gewisse Kraft vom Wägetrum 122 auf die Krafterfassungseinrichtung 106 bzw. die Wägezelle 120 übertragen wird) reduziert. Damit kann die erreichbare Messgenauigkeit deutlich verbessert werden. Denn es wird nicht nur die vom Wägetrum 122 ausgeübte Vorlast reduziert, sondern es werden auch die vom Festland auf die Krafterfassungseinrichtung 106 übertragbaren Schwingungen bzw. Vibrationen verringert. Die Wegstrecke bzw. der Drehwinkel, um welchen die Umlenkrolle 114 in der entgegengesetzten Richtung bewegt werden muss, kann vorab festgelegt werden.

Wird dieser Drehwinkel zu groß gewählt, so würde das Produkt 104 aus seiner erreichten Stillstandsposition wieder entgegen der Zuförderrichtung zurückbewegt. Selbst in diesem Fall ergäbe sich jedoch eine Reduzierung der Zugspannung im Wägetrum 122.

Fig. 2 zeigt eine ähnliche Ausführungsform wie Fig. 1. Allerdings ist bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform zusätzlich eine Sensoreinrichtung 124 zur unmittelbaren oder mittelbaren Erfassung der Zugspannung im Wägetrum 122 vorgesehen. Die Sensoreinrichtung 124 kann beispielsweise so ausgebildet sein, dass sie eine in horizontaler Richtung, d.h. in Richtung der Verbindungslinie der Rotationsachsen der Umlenkrollen 112, 114 (in der Zeichenebene), auf die Umlenkrolle 112 wirkende Kraft erfasst. Ein hierzu geeigneter Sensor kann beispielsweise einen oder mehrere Druckmesseinrichtungen umfassen, die an geeignet ausgebildeten Lagerkomponenten zur Lagerung der Umlenkrolle 112 vorgesehen sind. Nach einer anderen Ausführungsform kann die Sensoreinrichtung die Dehnung des Endlos-Fördermittels 110 im Bereich des Wägetrums 122 messen, beispielsweise mittels einer optischen Messung von Abstandsmarken, die auf einer Oberfläche des Endlos-Fördermittels 110 vorgesehen sind. Die Dehnung des Endlos-Fördermittels 110, also der Abstand entsprechender Abstandsmarken kann mit Hilfe einer geeigneten Kalibrierung in die vorhandene Zugspannung umgerechnet werden.

Das Signal der Sensoreinrichtung 124 ist der Steuervorrichtung 108 zugeführt und kann von dieser zur Steuerung der Entspannungsbewegung des Antriebs M bzw. der angetriebenen Umlenkrolle 114 verwendet werden. Insbesondere kann die Entspannungsbewegung so gewählt werden, bis die detektierte Zugspannung bzw. eine hiervon abhängige Größe, beispielsweise die Dehnung im Bereich des Wägetrums 122, einen vorgegebenen Wert (gegebenenfalls mit einer vorgegebenen Toleranz) erreicht hat.

Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform ist weitgehend mit der zuvor in Bezug auf Fig. 2 beschrieben Ausführungsform identisch. Zusätzlich weist diese Ausführungsform jedoch zusätzlich ansteuerbare Mittel 126 für das Festsetzen oder Bremsen des Endlos- Fördermittels 110 auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind diese Mittel 126 in Form eines linear bewegbaren stempelartigen Mechanismus realisiert. Ein linear bewegbarer Stempel 126a kann in der Richtung des gezeigten Doppelpfeils in Richtung auf den Außenumfang der Umlenkrolle 116 bewegt werden. Dies geschieht vorzugsweise im Stillstand der Fördereinrichtung 102. Abhängig von der Andruckkraft des Stempels 126a auf das Endlos-Fördermittel 110 kann so an dieser Angriffsstelle eine vollständige Klemmung oder zumindest eine bremsende Wirkung erzeugt werden, wenn der Antrieb M das Endlos-Fördermittel 110 zur Entspannung des Wägetrums 122 in der der normalen Förderrichtung entgegengesetzten Richtung antreibt. Im Fall einer vollständigen Klemmung wird das Endlos-Fördermittel an der Klemmstelle vollständig fixiert, so dass das Trum zwischen der Umlenkrolle 116 und der angetriebenen Umlenkrolle 114 gedehnt und der übrige Bereich des Endlos-Fördermittels 110, entspannt wird. Die Entspannungswirkung wird dabei im Wägetrum höher sein als in dem Trum zwischen der Umlenkrolle 112 und der Klemmstelle an der Umlenkrolle 116. Dies wird durch die Masse bzw. das Trägheitsmoment und die Lagerreibung der Mechanik der Umlenkrolle 112 verursacht. Anstelle einer vollständigen Festlegung mittels der Mittel 126 kann auch nur eine bremsende Wirkung erzeugt werden, so dass bei Überschreiten einer Schwelle für die Zugspannung im Trum zwischen den Umlenkrollen 116 und 114 ein Nachziehen des Endlos-Fördermittels aus dem Trum zwischen den Umlenkrollen 112 und 116 erfolgt. Hierdurch kann ein Überlasten, insbesondere eine Überdehnung oder gar Beschädigung des Endlos-Fördermittels 110 vermieden werden.

Hierzu kann selbstverständlich auch wiederum die Sensoreinrichtung 124 eingesetzt werden. Wie vorstehend beschrieben, kann der Entspannungsprozess gestoppt werden, wenn eine vorgegebener Schwellenwert für die Zugspannung im Wägetrum erreicht bzw. unterschritten wird. Dieser Schwellenwert kann höher gewählt werden als der Schwellenwert, ab dem das Bremsmoment, welches von den Mitteln 126 erzeugt werden kann, überwunden wird und ein „Durchrutschen“ des Endlos-Fördermittels durch die Klemm- bzw. Bremsstelle erfolgt. Mit anderen Worten, die Mittel 126 dienen in dieser Ausführungsform als Sicherheit gegen eine Überlastung des Endlos-Fördermittels, wobei der betreffende Schwellenwert im normalen Betrieb bei einer korrekten Funktion unter Verwendung der Sensoreinrichtung 124 nicht erreicht wird.

Die Stelle, an welcher das Festlegen bzw. Bremsen erfolgt kann selbstverständlich auch an Orten zwischen den Umlenkrollen 112 und 116 (ggf. auch unmittelbar an der Umlenkrolle 112) bzw. zwischen den Umlenkrollen 116 und 114 liegen. Die Stelle sollte so gewählt sein, dass ein ausreichend langer Bereich des Endlos-Fördermittels gedehnt werden kann.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der die Entspannung des Wägetrums 122 auf andere Weise erreicht wird. Hier ist eine der Umlenkrollen, im dargestellten Ausführungsbeispiel die Umlenkrolle 116, mittels eines Stellantriebs 130 hinsichtlich ihrer Rotationsachse A bewegbar ausgebildet. Die Bewegung kann, wie im dargestellten Ausführungsbeispiel, linear erfolgen. Derartige Linearversteller können z.B. elektromotorisch, pneumatisch oder hydraulisch arbeiten oder auch einen Piezoantrieb umfassen. Anstelle einer Linearbewegung kann auch ein Verschwenken der Rotationsachse A bewirkt werden, z.B. über eine Hebelmechanik, die wiederum mittels eines der genannten Antriebe angetrieben sein kann. Anstelle einer oben beschriebenen „Rückwärtsdrehbewegung“ des Antriebs M für das Endlos-Fördermittel kann die Entspannung also durch eine Bewegung der .Achse wenigstens einer der Umlenkrollen 112, 114, 116 erreicht werden, beispielsweise in Form einer Linearverschiebung. Die Entspannungsbewegung der Rotationsachse der betreffenden Umlenkrolle kann auch wiederum in Abhängigkeit von der mittelbar oder unmittelbar detektierten Zugspannung im Wägetrum erfolgen. Dabei kann die Position der Achse der betreffenden Umlenkrolle in Abhängigkeit von der detektierten Zugspannung bzw. von einem Parameter, der ein Maß für die Zugspannung darstellt geregelt (geschlossener Regelkreis) oder gesteuert (offener Regelkreis) werden.

Es ist auch denkbar, die beiden vorstehend beschriebenen Prinzipien zur Entspannung des Wägetrums (Entspannung durch Rotation des Antriebs und Entspannung durch Bewegung der Achse einer Umlenkrolle) zu kombinieren. Dabei kann die Entspannung durch die Bewegung der Achse einer Umlenkrolle - zumindest dann, wenn die betreffende Umlenkrolle nicht das Wägetrum 122 begrenzt - durch eine Rotationsbewegung der angetriebenen Rolle unterstützt werden. Beispielsweise werden in dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel durch die Bewegung der Achse der Umlenkrolle 116 die Trume zwischen den Umlenkrollen 112 und 116 bzw. 116 und 114 stärker entspannt als das Wägetrum, da die Reibung in den Lagern der Umlenkrollen 112 und 114 sowie deren Trägheitsmoment einer Entspannungsbewegung im Wägetrum 122 entgegenwirkt. Da der Antrieb M im Stillstand eine Rotation der Umlenkrolle 114 auch blockieren kann (abhängig von der Ausführung des Antriebs M) könnte eine Entspannung des Wägetrums 122 im Wesentlichen nur durch ein „Nachziehen“ des Endlos-Fördermittels über die Umlenkrolle 112 erfolgen. Denn ein Überwinden der Haftreibung zwischen dem Endlos-Fördermittel 110 und der Umlenkrolle 114 erfordert eine höhere Kraft bzw. Zugspannungsdifferenz vor bzw. nach der Umlenkrolle 114 als für das Bewirken einer Drehbewegung der frei drehbaren Umlenkrolle 112.

Nach einer weiteren Ausführungsform kann die Steuereinheit 108 die Entspannungsbewegung auch in Abhängigkeit von der von der Krafterfassungseinrichtung 106 detektierten Kraft steuern bzw. regeln. Beispielsweise kann der Entspannungsprozess so weit durchgeführt werden, bis sich die detektierte Kraft nicht weiter erhöht. Da die Entspannungsbewegung auch Erschütterungen bzw. Vibrationen verursachen wird, kann hierfür ein geeigneter elektronischer Filter verwendet werden.

Es ist weiterhin denkbar, in einem Kalibrierprozess, der ohne Produkt bzw. mit einem vorbekannten Kalibriergewicht durchgeführt wird, das Ausmaß der erforderlichen Entspannungsbewegung (sei es durch den Antrieb M oder die Bewegung der Achse der bewegbaren Umlenkrolle) zu ermitteln und die Entspannungsbewegungen während des normalen Arbeitsbetriebs in gleicher Weise (d.h. mit dem ermittelten Umfang) durchzuführen.

Im einfachsten Fall kann also auf diese Weise der Umfang der „Rückwärtsbewegung“ des Antriebs M bzw. die anzufahrende Entspannungsposition der Achse der bewegbaren Rolle bestimmt werden.

Es sei erwähnt, dass zur Bestimmung der Gewichtskraft des zu wiegenden Produkts aus der von der Wägezelle erfassten Kraft, die Auswirkung des Wägetrums berücksichtigt werden muss. Insbesondere kann das Wägetrum auch im entspannten Zustand eine zusätzliche Gewichtskraft erzeugen. Nimmt man an, dass das Wägetrum, unabhängig von der Umfangsposition des Endlos-Fördermittels (d.h. unabhängig davon, welcher Teil des Endlos-Fördermittels das Wägetrum bildet) immer dieselbe „externe“ Kraft erzeugt, so kann mit einem (ggf. mit Versuchen oder theoretisch zu bestimmenden) mittleren Korrekturwert (TARA) für diese externe Kraft gearbeitet werden. Die gesuchte Gewichtskraft des Produkts ergibt sich dabei durch die vorzeichenrichtige Subtraktion des Korrekturwertes von dem Wert für die erfasste Kraft.

Erfindungsgemäß kann die Messgenauigkeit verbessert werden, wenn die im Wägetrum nach der Entspannung ggf. vorhandene (Rest-) Zugspannung mittelbar und unmittelbar erfasst und ein von diesem Wert abhängiger Korrekturwert bestimmt und für die Ermittlung der Gewichtskraft des Produkts verwendet wird.

Mittels der vorbeschriebenen Ausführungsformen von Wägevorrichtungen 100 können auch dynamische Wägevorgänge durchgeführt werden, wobei während des Wägevorgangs das Wägetrum entspannt wird. Anstelle eines Rückdrehens der Antriebsrolle 114 kann deren Antriebsgeschwindigkeit derart reduziert werden, dass sich während des Wägevorgangs, d.h. während der Datenerfassung eine Entspannung des Wägetrum 122 ergibt. Dies wird durch die negative Beschleunigung des Wägetrum 122 des Endlos-Fördermittels 110 mit dem darauf aufliegenden Produkt 104 erreicht. Denn durch das Trägheitsmoment des Endlos-Fördermittels 110, der betreffenden Komponenten (insbesondere der Umlenkrolle 112 am Zulauf in den Bereich des Wägetrums und des zu wiegenden Produkts 104 wird das Endlos-Fördermittel 110 in den Bereich des Wägetrums etwas schneller zugefördert als abgefördert. Hierdurch ergibt sich eine Entspannung des Wägetrums.

Anstelle einer Reduktion der Antriebsgeschwindigkeit kann der Antrieb durch eine entsprechende Ansteuerung durch die Steuervorrichtung 108 auch drehmomentlos geschaltet werden. Hierdurch ergibt sich eine ähnliche Situation: Die durch den Antrieb erzeugte Zugkraftkomponente am Auslauf des Wägetrums entfällt, so dass hierdurch eine Entspannung des Wägetrums 122 erreicht wird. Diese Variante bietet sich insbesondere dann an, wenn die Vorspannung des Endlos-Fördermittels relativ gering ist.

Selbstverständlich kann auch bei den vorbeschriebenen Ausführungsformen mit ansteuerbaren Mittel 126 für das Festsetzen oder Bremsen des Endlos-Fördermittels 110 ein dynamisches Wiegen bei entspanntem Wägetrum 122 erfolgen. Beispielsweise kann mit derartigen Mitteln eine nicht angetriebene Umlenkrolle am Auslaufende des Wägetrums 122 gebremst werden, während ein Antrieb, der an einer anderen Umlenkrolle oder einer anderen Position des Endlos-Fördermittels vorgesehen ist, das Endlos-Fördermittel mit einer geeigneten Antriebsgeschwindigkeit oder einem geeigneten Antriebmoment weiter antreibt. Auch hierdurch kann eine Entspannung im Wägetrum 122 erreicht werden.

Das Vorsehen einer Sensoreinrichtung zur Erfassung der Zugspannung im Wägetrum 122 ist selbstverständlich auch beim dynamischen Wiegen von Vorteil.

Derartige dynamische Varianten bieten den Vorteil, dass das Endlos-Fördermittel 110 nicht stillgesetzt werden muss. Dies kann insbesondere dann gewünscht sein, wenn gleichzeitig mehrere Produkte 104 durch das Endlos-Fördermittel 110 gefördert werden und mit den Produkten 104 zusätzlich zum Wiegen weitere Aktionen durchgeführt werden. Sollen beispielsweise die auf dem Endlos-Fördermittel aufliegenden Produkte 104 nach dem Wiegen noch mittels einer Inspektionsvorrichtung untersucht werden, die einen Zeilenscanner aufweist, so ist ein Stoppen der Produkte unerwünscht. Denn beim Stoppen oder Anfahren des Endlos-Fördermittels kann es zu einem Schlupf kommen, wodurch die Synchronisationsgenauigkeit des Scannens beeinträchtigt wird, wenn zur Synchronisation die Geschwindigkeit des Antriebs und nicht die des Endlos- Fördermittels erfasst und verwendet wird, da es hierdurch zu Bildverzerrungen kommen kann.

Bezugszeichenliste

100 Wägevorrichtung

102 Fördereinrichtung

104 Produkt

106 Krafterfassungseinrichtung

108 Steuervorrichtung

110 Endlos-Fördermittel

112 Umlenkrolle

114 Antriebsrolle / angetriebene Umlenkrolle

116 Umlenkrolle

118 Wägeplattform

120 Wägezelle

122 Wägetrum

124 Sensoreinrichtung (Zugspannung im Wägetrum)

126 ansteuerbare Mittel für das Festsetzen oder Bremsen

126a Stempel

128 Angriffsstelle

130 Stellantrieb