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Dokumentenidentifikation DE3900401A1 20.07.1989
Titel Schwingungs- und Verriegelungsvorrichtung und Verfahren für eine Waage mit oszillierendem Ablegetisch
Anmelder Pitney Bowes, Inc., Stamford, Conn., US
Erfinder Hubbard, David W., Stamford, Conn., US
Vertreter Eitle, W., Dipl.-Ing.; Hoffmann, K., Dipl.-Ing. Dr.rer.nat.; Lehn, W., Dipl.-Ing.; Füchsle, K., Dipl.-Ing.; Hansen, B., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Brauns, H., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Görg, K., Dipl.-Ing.; Kohlmann, K., Dipl.-Ing.; Kolb, H., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Ritter und Edler von Fischern, B., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte; Nette, A., Rechtsanw., 8000 München
DE-Anmeldedatum 09.01.1989
DE-Aktenzeichen 3900401
Offenlegungstag 20.07.1989
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.07.1989
IPC-Hauptklasse G01G 3/16
Zusammenfassung Beschrieben wird eine Schwingungs- und Verriegelungsvorrichtung und ein Verfahren zum Bestimmen der Masse eines Gegenstandes durch die Verschiebung der Schwingungsdauer einer Schwingung einer flexibel befestigten Plattform. Ein Gegenstand, dessen Masse bestimmt werden soll, wird auf der Plattform plaziert. Die Plattform wird zu Schwingungen angeregt und die Schwingungsdauer der harmonischen Bewegung wird gemessen. Die Schwingungsdauer wird mit der Schwingungsdauer einer harmonischen Bewegung verglichen, bei der sich kein Gegenstand auf dem Ablegetisch befindet, und der Unterschied bzw. die Verschiebung der Frequenz ermöglicht die Bestimmung der Masse des Gegenstandes. Ein umkehrbarer Motor wird dazu verwendet, eine Transporteinrichtung anzutreiben, um Poststücke auf den Ablegetisch zu transportieren und um für den Wiegevorgang die Schwingung des Ablegetisches auszulösen.

Beschreibung[de]

Mit fortschreitender Technologie tendieren die ablaufenden Vorgänge zu immer höheren Geschwindigkeiten. Die meisten Vorgänge machen die Koordinaten von einer Vielzahl von Einzelkomponenten erforderlich, wobei der Vorgang nur so schnell ablaufen kann, wie es die langsamste Komponente zuläßt, wenn nicht mehrere ähnliche Komponenten verwendet werden. Es gibt einige Prozesse, bei denen das Gewicht eines Gegenstandes erforderlich ist, aber bis heute ist keine Waage für einen genauen und schnellen Wiegevorgang erhältlich. Genau bedeutet hier die Fähigkeit, einen Gegenstand mit einem Gewicht bis zu 907,2 g (32 ounces) mit einer Genauigkeit von 0,86 g (1/32 ounces) zu wiegen. Schnell bedeutet in diesem Zusammenhang die Fähigkeit, eine Serie von transportierten Artikeln innerhalb von weniger als 1 Sek./Artikel zu wiegen. Ein Prozeß, bei dem ein Bedürfnis für schnelle Wiegevorgänge besteht, ist die Verarbeitung von Post. Hochgeschwindigkeitssysteme sind entwickelt worden, durch die eine geeignete Anzahl von Einlagen, deren Zahl sich von Umschlag zu Umschlag ändern kann, in einen Umschlag eingelegt werden. Der Umschlag wird versiegelt und ein Postwertstempel wird auf den Umschlag aufgedruckt. Bevor der Postwertstempel aufgedruckt werden kann, ist es jedoch erforderlich, daß das Gewicht des Poststücks festgestellt wird. Zu diesem Zweck sind Wiegevorrichtungen für derartige Postverarbeitungssysteme entwickelt worden; jedoch waren diese üblicherweise recht langsam. Zahlreiche bekannte Wiegevorrichtungen bestanden, genauer gesagt, aus einer Kombination einer Standardwaage mit einer Einrichtung, die die Poststücke abstoppte, um die Durchführung des Wiegevorgangs zu ermöglichen. Um sich an die Ausgangsleistung einer Einlegemaschine anzupassen, wurden mehrere Waagen verwendet, wobei die Poststücke den Waagen abwechselnd zugeführt wurden.

Große Anstrengungen wurden bei dem Versuch unternommen, eine Waage zu entwickeln, die die zahlreichen, zuvor erwähnten Ziele erreicht. Eine derartige Waage ist in der parallelen US-Patentanmeldung mit dem Titel APPARATUS AND METHOD OF DETERMINING THE MASS OF AN ARTICLE BY MEASURING THE SHIFT IN THE PERIOD OF HARMONIC MOTION vom 13. Juli 1987 mit der Serial No. US 0 73 790 beschrieben. Diese Waage, aber auch andere dieses Typs erfordern ein schnelles und wirksames Verfahren des Zuführens und Verriegelns der verschiedenen Komponenten, wenn Gegenstände auf den Ablegetisch der Waage transportiert werden, um den Ablegetisch während des Wiegevorgangs freizugeben und zu einer Schwingung anzuregen.

Eine einzigartige Verriegelungs- und Schwingungsvorrichtung für eine Waage ist entwickelt worden, die die Prinzipien von harmonischen Schwingungen einsetzt, um das Gewicht eines Gegenstandes festzustellen. Ein flexibel befestigter Ablegetisch besitzt einen Finger, der sich vom Ablegetisch herab erstreckt und der eine angewinkelte Oberfläche berührt. In einem Zustand wird der Ablegetisch angeregt zu schwingen. Aus der Frequenz der Schwingung kann die Masse des Gegenstandes auf dem Ablegetisch bestimmt werden. Nachdem die Masse festgestellt wurde, gerät der Finger mit einem anderen Teil der abgewinkelten Oberfläche in Eingriff, um den Ablegetisch zu verriegeln.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung genauer anhand der Zeichnungen beschrieben, in denen zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Waage, die die vorliegende Erfindung enthält;

Fig. 2 eine perspektivisches Explosionsschaubild, in dem ausgewählte Teile der Waage aus Fig. 1 dargestellt sind;

Fig. 3 einen Längsschnitt der Waage aus Fig. 1;

Fig. 4 eine Draufsicht entlang der Linie 4-4 in Fig. 3;

Fig. 5 eine Seitenansicht entlang der Linie 5-5 in Fig. 4;

Fig. 6 einen Querschnitt eines Biegeelements, das ein Bestandteil der Waage aus Fig. 1 ist;

Fig. 7 einen seitlichen Vertikalschnitt entlang der Linie 7-7 in Fig. 4;

Fig. 8 einen seitlichen Vertikalschnitt entlang der Linie 8-8 in Fig. 4;

Fig. 9 einen seitlichen Vertikalschnitt entlang der Linie 9-9 in Fig. 4;

Fig. 10 einen seitlichen Vertikalschnitt entlang der Linie 10-10 in Fig. 4;

Fig. 11 ein Blockdiagramm des Schaltkreises, der in der Waage aus Fig. 1 verwendet wird;

Fig. 12 ein Blockdiagramm der Komponenten der elektronischen Steuerung aus Fig. 11;

Fig. 13a bis 13b Diagramme, die einen der Wiegevorrichtung zugeführten Einzelimpuls, einen Ausdruck des Ausgangssignals, das von einem Meßwandler aufgrund der Schwingung erzeugt wird und eine Rechteckwellenform des Ausgangssignals zeigen; und

Fig. 14 ein Flußdiagramm, das die bei der Messung des Gewichts eines Gegenstands auftretenden Schritte beschreibt.

In Fig. 1 ist eine Waage 12 dargestellt, die die vorliegende Erfindung enthält und die ein Gehäuse 13 aufweist, das zur Oberseite 14 hin offen ist. Die Komponenten, die innerhalb des Gehäuses 13 angeordnet sind, sind in den Fig. 2 bis 10 dargestellt und umfassen, bezugnehmend auf Fig. 2, eine Grundplatte 18, die am Boden des Gehäuses befestigt ist und die vier Stützen 16 trägt. An jeder Stütze 16 ist eine Blattfeder 20 mit Hilfe einer Kappe 22 befestigt, die mit der Stütze mit einem dazwischenliegenden Teil der Blattfeder verschraubt ist. Es wird darauf hingewiesen, daß die Blattfedern abgewinkelt geformt sind und einen unteren Abschnitt aufweisen, der zu jeweils einer von zwei quer verlaufenden Platten 24 benachbart ist. Der Winkel o der Blattfeder beträgt vorzugsweise zwischen 5° und 15°, bezogen auf die Vertikale. Die Federn 20 sind mit den Platten 24 über eine Kappe 26 verschraubt, wobei der untere Abschnitt der Federn zwischen den Kappen 26 und den Platten 24 angeordnet ist. Auf diese Weise sind die zwei Platten 24 an der Grundplatte 18 über die Federn 20 befestigt und dadurch von der Grundplatte isoliert.

An jeder Platte 24 ist ein Paar flexibler Elemente 30 aus einem elastischen Material, wie z. B. Aluminium oder Stahl, befestigt, die einen im wesentlichen parallelogrammartigen Aufbau aufweisen, dessen Einzelheiten in Fig. 6 dargestellt sind. Jedes flexible Element 30 besitzt ein Paar gegenüberliegender paralleler flexibler Platten 32, die über ein einteiliges Verbindungselement 35 miteinander verbunden sind. Ein Meßwandler 33 ist zumindest an einer der Seiten 32 eines flexiblen Elements 30 befestigt. Dieser Meßwandler kann ein piezoelektrisches Element sein, so daß eine Spannung in Abhängigkeit von der Durchbiegung des Meßwandlers erzeugt wird. Die flexiblen Elemente 30 weisen an der Unterseite zwei Öffnungen 34 auf, die Schrauben 36 aufnehmen, die durch die Platten 24 verlaufen und so die flexiblen Elemente an den Platten befestigen. Die flexiblen Elemente 30 besitzen darüber hinaus eine Öffnung 38 auf der Oberseite, die mit Öffnungen 42 in einem Ablegetisch 40 ausgerichtet sind. Der Ablegetisch 40 ist an den flexiblen Elementen mit Hilfe von Schrauben befestigt, die in die Öffnungen 38 des flexiblen Elements eingeschraubt sind. Der Ablegetisch 40 weist darüber hinaus eine sich in Längsrichtung erstreckende Öffnung 44 auf. Der Ablegetisch 40 besitzt die Form einer Platte 45 mit einem herabhängenden abgesetzten Rand 47 und ist aus Aluminium oder einem anderen steifen Material hergestellt. Auf der Unterseite sind mehrere Aluminium-Versteifungen 46 angebracht, die zum geringen Gewicht und der Steifigkeit des Ablegetisches 40 führen.

Vier Stützen 48 sind an den zwei Platten 24, und an den Stützen ist ein Grundteil 50 befestigt, das im wesentlichen aus T-förmigen Elementen 52 mit daran befestigten herabhängenden Abschnitten 54 besteht. Zweck der T-förmigen Elemente 52 und der herabhängenden Abschnitte 54 ist es, das Gewicht des Grundteils 50 zu erhöhen. In Fig. 3 ist dargestellt, daß zwei Paare gegenüberliegender Stehlager 60 von der Grundplatte 18 getragen werden, und daß jedes Stehlagerpaar einen Stift 62 trägt. Eine Spannrolle 64 ist drehbar auf jedem der Stifte 62 befestigt. Wie in den Fig. 3 und 5 gezeigt, wird ein Paar gegenüberliegender Stehlager 66 durch die Grundplatte 18 getragen, und jedes Stehlager weist ein Lager 68 auf, das eine Welle 70 aufnimmt, die so von den gegenüberliegenden Stehlagern gehalten wird. Eine Riemenscheibe 72 ist auf der Welle 70 angeordnet, wobei sich zwischen der Riemenscheibe 72 und der Welle 70 ein Einweglager 74 befindet, wodurch die Riemenscheibe, bezogen auf die Welle, frei läuft, wenn die Riemenscheibe in eine Richtung gedreht wird, d. h., es wird keine Bewegung zwischen den beiden übertragen, wohingegen die Welle durch die Riemenscheibe 72 angetrieben wird, wenn die Riemenscheibe 72 in entgegengesetzter Richtung angetrieben wird. Die Riemenscheibe 72 weist einen Hülsenbereich 76 auf, auf den eine andere Riemenscheibe 78 mit einem Einweglager 80 dazwischen befestigt ist. Das Einweglager 80 ist im Hinblick auf seine Wirkung entgegengesetzt zum Einweglager 74, so daß, wenn die Riemenscheibe in Uhrzeigerrichtung rotiert (s. Fig. 3), das Einweglager 80 einen Antrieb zwischen der Riemenscheibe 72 und der Riemenscheibe 78 bewirkt, wohingegen die Riemenscheibe 78 leerläuft und kein Antrieb übertragen wird, wenn die Riemenscheibe 72 in Gegenuhrzeigerrichtung angetrieben wird.

An einem Trageelement 82 ist ein umsteuerbarer Motor 84 befestigt, an dessen Ausgangswelle 88 eine Riemenscheibe 86 befestigt ist. Ein Riemen 90 verläuft über die Riemenscheiben 72 und 86, um die Riemenscheibe 72 anzutreiben.

Ein abgestufter Träger 94 ist an dem Ablegetisch 40 befestigt und trägt eine Lichtquelle 92. Ein Fotodetektor 95 ist unmittelbar unter dem Ablegetisch 40 angeordnet, wobei eine Öffnung innerhalb des Ablegetisches ermöglicht, daß das Licht durch den Ablegetisch hindurch verläuft. Der Fotodetektor ist zur Lichtquelle 92 ausgerichtet, um so das Vorhandensein eines Gegenstandes zwischen dem Detektor und der Lichtquelle zu erfassen. Der Träger 94 trägt mehrere Wellen 96, an den paarweise Arme 98 befestigt sind, wobei sich Stifte 100 zwischen den paarweise vorgesehenen Armen erstrecken und sie miteinander verbinden, und wobei jeder Stift eine Führungsrolle 102 trägt. Eine Spannfeder 104 wird von jeder der Wellen 96 gehalten, wobei die Spannfeder ein erstes Federende 106, das am Träger 94 anliegt und ein zweites Federende 108 aufweist, das mit dem oberen Teil von einem der paarweise vorgesehenen Arme 98 in Eingriff steht. Mit diesem Aufbau werden die Arme 98 in Richtung auf den Ablegetisch 40 vorgespannt. Zwei gebogene Kufen 110 sind an jedem der paarweise vorgesehenen Arme 98 angeordnet. Ein Poststück 112 in Form eines Umschlags ist in Fig. 3 in einer Stellung dargestellt, in der das Gewicht des Umschlags durch die Waage 12 festgestellt wird.

Wie in den Fig. 4 und 8 gezeigt, sind zwei Ständerpaare 114 paarweise gegenüberliegend angeordnet und über eine Achse 116 miteinander verbunden, die starr von jedem der Ständerpaare 114 gehalten wird. Zwei im wesentlichen L-förmigen Arme 118 sind auf jeder der Achsen 116 gelagert, wobei die Arme über ein Verbindungstück 120 miteinander verbunden sind. An jedem Verbindungsstück 120 ist ein Mitnehmer 122 befestigt. Der obere Bereich der Arme 124 ist drehbar an Stiften 126 gelagert, die in einem Trägerpaar 128 aufgenommen sind. Die Träger 128 sind miteinander über Achsen 130 verbunden, die drehbar Zwischenrollen 132 und Endrollen 134 aufnehmen, wobei die letzteren ein wenig größer sind. Jeder der Träger 128 weist einen Längsschlitz 136 auf, der die Achse 116 aufnimmt, wodurch eine Bewegung der Träger relativ zur Achse ermöglicht wird. Ein Kurvenscheibenpaar 138, 140 ist auf der Welle 70 befestigt, wobei eine der Kurvenscheiben 140 mit dem Mitnehmer 122 in Eingriff steht. In einer Stütze 141 mit einer längs verlaufenden Öffnung 142 ist gleitend eine Stange 144 gelagert. Die Stange 144 steht mit der Kurvenscheibe 138 an einem Ende und mit einem Mitnehmer 122 eines Armes 118 auf der anderen Seite in Eingriff. Eine Spannfeder 146 ist an den gegenüberliegenden Armpaaren 118 befestigt, um die Mitnehmer 122 gegen die Kurvenscheibe 140 bzw. die Stange 144 zu drücken.

Wie in Fig. 4 und 7 gezeigt, ist an der Grundplatte 18 ein Anschlag 152 befestigt. Die Welle 70 trägt starr eine Kurvenscheibe 154, die einen Abschnitt 156 mit großem Durchmesser und einen Abschnitt 158 mit kleinem Durchmesser aufweist. An der Welle 70 entlang ist eine Feder 160 angeordnet, von der das eine Federende 162 in einer Öffnung 164 der Kurvenscheibe, und von der das andere Federende 166 in einer Öffnung 168 des Stehlagers 66 aufgenommen ist. Die Feder dreht die Kurvenscheibe 154 um die Welle 70 in Uhrzeigerrichtung (s. Fig. 7) und zwingt dabei den Bereich 156 der Kurvenscheibe gegen den Anschlag 152.

Wie in Fig. 5 und 9 gezeigt, besitzt die Waage 12 eine Vorrichtung 169, die auf die Welle 70 zum Verriegeln und Auslösen einer Schwingung anspricht, die eine Kurvenscheibe 170 umfaßt, die eine Öffnung 171 mit einer ersten gekrümmten Oberfläche 172 und einer zweiten gekrümmten Oberfläche 174 aufweist, wobei die Kurvenscheibe 170 an der Welle 70 befestigt ist, um mit der Welle zu rotieren. Eine Stütze 176 ist am Grundteil 50 angeordnet und an dieser Stütze ist eine Achse 178 befestigt. Ein im wesentlicher V-förmiger Hebelbügel 180 ist an der Achse 178 mit einem dazwischen angeordneten Gleitlager 179 befestigt. Die Aufgabe des Gleitlagers ist es, einen Widerstand gegen die Bewegung des Hebelbügels 180 zu erzeugen, so daß eine Kraft erforderlich ist, um den Hebelbügel um die Achse zu drehen. Der im wesentlichen V-förmige Hebelbügel 180 besitzt einen ersten Arm 182 und einen zweiten Arm 184, wobei der letztere einen Mitnehmer 186 an seinem Ende aufweist, der in der Öffnung 171aufgenommen ist. Der erste Arm 182 weist einen herausragenden Abschnitt 188 auf, der eine angewinkelte Lageroberfläche 190 mit einer Schulter 192 an deren Ende aufweist. Ein Finger 194 ragt vom Ablegetisch 40 nach unten und besitzt ein rechteckiges Anschlagelement 196, das mit dem Vorsprung 188 in Eingriff gebracht werden kann, um den Ablegetisch 40 mit dem Grundteil 50 zu verriegeln. Die Ruhestellung des Ablegetisches 40 ist aufgrund der flexiblen Elemente 40 derart, daß der Anschlagbereich an einer mittleren Stelle der angewinkelten Lageroberfläche 190 angeordnet ist.

Wie in den Fig. 5 und 10 dargestellt, ist eine Verriegelungseinrichtung 198 vorgesehen, um den Ablegetisch 10 während der Zeiträume zu verriegeln, in denen zu wiegende Gegenstände auf den Ablegetisch transportiert werden, und um den Ablegetisch 40 während der Schwingung freizugeben. Ein lambda-förmiger Ständer 200 (Großbuchstabe) wird von der Grundplatte 18 getragen und weist einen davon ausgehenden Stift 202 auf. Ein im wesentlichen Z-förmiges Verriegelungsstück 204 wird drehbar durch den Stift 202 gehalten und besitzt ein erstes Teilstück 206 und ein zweites Teilstück 207, wobei das letztere eine Öffnung 208 aufweist. Ein Pfosten 210 wird von der Grundplatte 18 getragen und eine Spannfeder 212 erstreckt sich von Öffnung 208 zum Pfosten 210, um das Verbindungsstück 204 in Gegenuhrzeigerrichtung vorzuspannen. Eine erste Blattfeder 214, die vorzugsweise aus rostfreiem Stahl hergestellt ist, wird von dem Ständer 200 gehalten und erstreckt sich vom Ständer 200 aus. Die Blattfeder 214 ist vom zweiten Teilstück 206 beabstandet. Ein Finger 216 erstreckt sich vom Grundteil 50 nach unten und trägt eine zweite Blattfeder 218, die sich zwischen die erste Blattfeder 214 und den Ständer 200 erstreckt, um so daß Grundteil 50 als Ergebnis einer auf das Teilstück 206 wirkenden Kraft zu verriegeln, die sich durch die vorspannende Wirkung der Feder 212 ergibt. Auf der Welle 70 ist eine Nockenscheibe 220 befestigt, die sich mit der Welle dreht. Die Nockenscheibe 220 wirkt auf das Verriegelungsstück 204 ein, wenn sich die Welle 70 dreht, um so die Wirkung der Feder 212 aufzuheben und das Verriegelungsstück in Uhrzeigerrichtung zu bewegen, und das Teilstück 206 aus dem Eingriff mit der Blattfeder 214 zu lösen, wodurch das Grundteil 50 von der Grundplatte 18 entriegelt wird.

In Fig. 11 ist das elektrische System 219 dargestellt, das in dem Gehäuse 13 enthalten ist. Eine Steuerung 221, deren Einzelheiten in Fig. 12 dargestellt sind, steht mit einem Computer 222 in Verbindung, der einen Schalter 224 aufweist, um die Waage mit Netzspannung zu verbinden und eine Anzeige 226, über die das Gewicht eines durch die Waage gewogenen Gegenstandes angezeigt wird. Die elektronische Steuerung 221 ist elektrisch mit dem Fotodetektor 95, dem Antriebsmotor 84 und dem piezoelektrischen Element 33 verbunden.

Die Einzelteile der elektronischen Steuerung 130 sind in Fig. 12 dargestellt und umfassen einen Bandpaßfilter 228, der das Ausgangssignal des piezoelektrischen Wandlers 33 empfängt und der mit einem Null-Durchgangsdetektor 230 verbunden ist. Der Bandpaßfilter 228 unterdrückt hochfrequentes elektrisches Rauschen und niederfrequentes mechanisches Rauschen aus dem vom piezoelektrischen Wandler 33 empfangenen Signal. Elektrisch mit dem Bandpaßfilter 228 verbunden ist der Null-Durchgangsdetektor 230, der das vom Bandpaßfilter empfangene Signal in eine Rechteckwelle umwandelt. Der Null-Durchgangsdetektor 230 ist elektrisch mit einem Flankendetektor 232 verbunden, der die Flanken von jeder vom Null-Durchgangsdetektor erzeugten Rechteckwelle erfaßt. Der Flankendetektor 232 ist elektrisch mit einem Flip-Flop 234 verbunden, das ein Eingangssignal von einem UND-Gatter 236 empfängt. Das UND-Gatter 236 steht in Verbindung mit dem Computer 222 und einem Zähler 238, der ein Eingangssignal von einem Zeitgeber 240 und dem Flankendetektor 232 empfängt. Ein monostabiler Vibrator 241 ist mit einem Flip-Flop 242 und dem Fotodetektor 95 verbunden. Das Flip-Flop 242 steht in Verbindung mit dem Computer 222. Demzufolge sendet der monostabile Vibrator 241, wenn ein Poststück 112 durch den Fotodetektor 95 erfaßt wird, einen Impuls zum Flip-Flop 242, das wiederum das Vorhandensein eines Poststücks an den Computer 222 weitermeldet. Andererseits gibt der monostabile Multivibrator 241 wiederum einen Impuls an der Flip-Flop 242 ab, um ein Signal an den Computer 222 abzugeben, nachdem das Poststück 112 von dem Ablegetisch 40 wegtransportiert wurde, und nicht weiter durch den Fotodetektor 95 erfaßt wird.

Während des Wiegevorgangs ist das Grundteil 50 von der Grundplatte 18 aufgrund der Blattfedern 20 isoliert. Unter isoliert ist hier zu verstehen, daß die Übertragung von Vibrationen von der Grundplatte zum Grundteil im wesentlichen verhindert ist. Die Blattfedern 20 haben sich als vorteilhaft herausgestellt, weil durch die Auswahl der Winkel zwischen vorzugsweise 5° und 15° das Winkelmoment der Vibration von der Grundplatte wesentlich reduziert werden kann. Darüber hinaus reduzieren die Blattfedern 20 die Drehbelastung zwischen der Waage 12 und jedem Gegenstand, auf dem sie plaziert ist, wie z. B. eine Postverarbeitungsmaschine, und reduzieren so die Sensitivität im Bezug auf die mechanischen Eigenschaften des die Waage tragenden Gegenstandes. Zusätzlich wird während des Wiegevorgangs des Grundteils 50 durch die Blattfeder 20 dazu gezwungen, sich linear parallel zur Grundplatte 18 zu bewegen. Die Masse des Ablegetisches 40 wird, wie im folgenden beschrieben, festgestellt, indem er relativ zum Grundteil 50 in Schwingung versetzt wird und die Periode der Schwingung gemessen wird. Falls der Massenmittelpunkt des Grundteils 50 und des Ablegetisches 40 nicht zusammenfallen, besitzen diese Schwingungen ein Winkelmoment, das nicht Null ist. Durch richtige Wahl des Winkels o wird das Winkelmoment im wesentlichen auf nahezu Null reduziert.

Während des Betriebs wird die Netzspannung der Waage 12 durch Einschalten des Schalters 224 zugeführt, der am Computer 222 angeordnet ist. Obwohl der Schalter am Computer 222 dargestellt ist, ist offensichtlich, daß völlig unproblematisch andere geeignete Mittel verwendet werden können, um die Netzspannung der Waage 12 zuzuführen. Wenn die Netzspannung dem System zugeführt wird, wird der Motor 84 in Uhrzeigerrichtung angetrieben, wodurch die Riemenscheibe 72 über den Riemen 90 gedreht wird. Aufgrund der Drehung der Riemenscheibe 72 wird die Riemenscheibe 78 gedreht, da das Einweglager 80 vorhanden ist. Die Riemenscheibe 78 wird in Uhrzeigerrichtung, wie in Fig. 3 dargestellt, angetrieben, wodurch das Band 148 angetrieben wird. Wenn das Band 148 angetrieben wird, werden auch die Riemenscheiben 64 und die Antriebsrollen 134 angetrieben. Die kleineren Rollen 132 dienen als Stütze für das Band 148, wenn es sich innerhalb der Öffnung 44 des Ablegetisches 40 bewegt.

Es wird darauf hingewiesen, daß die Welle 70 stillsteht, wenn das Band 148 angetrieben wird. Dies wird bewirkt durch das Vorhandensein des Einweglagers 74, das es erlaubt, daß die Welle 70 innerhalb der rotierenden Riemenscheibe 72 freilaufend stillsteht, wenn die Riemenscheibe in Uhrzeigerrichtung angetrieben wird. Mit der stillstehenden Welle 70 wird der Ablegetisch 40 mit dem Grundteil 50 aufgrund der verriegelnden Schwingungseinrichtung 169 verriegelt. Das Grundteil 50 wird über die Verriegelungseinrichtung 198 mit der Grundplatte 18 verriegelt. Wenn ein Poststück 112 gewogen werden soll, wird es auf dem Ablegetisch 40 an der Stelle des Bandes 44 plaziert und zwischen dem Band und den Andruckrollen 102 entlang transportiert. Aufgrund der vorspannenden Wirkung der Federn 104 auf die Arme 98 stehen die Rollen 102 mit dem Poststück 112 im Eingriff und drücken es gegen das Band bis zu dem Zeitpunkt, an dem der Poststückumschlag 112 zwischen die Lichtquelle 92 und den Fotodetektor 95 gerät. In diesem Moment sendet der Fotodetektor 95 ein Signal an den Computer 222 und zeigt das Vorhandensein des Umschlages 112 an. Aufgrund dieser Tatsache bewirkt der Computer 222, daß die elektronische Steuerung die Drehung des Antriebsmotors 84 vom Uhrzeigersinn in die entgegengesetzte Richtung umkehrt. Diese entgegengesetzte Rotation wird nur für eine volle Umdrehung (180°) der Motorausgangswelle 86 durchgeführt.

Während sich der Motor 84 in die entgegengesetzte Richtung um 180° dreht, wird der Antrieb des Bandes 148 unterbrochen und die Welle 70 um 180° gedreht. Dies wird hervorgerufen durch die Riemenscheibe 72, die in entgegengesetzter Richtung um 180° gedreht wird, wodurch es ermöglicht wird, daß die Riemenscheibe 78 frei läuft aufgrund des Vorhandenseins des Einweglagers 80. Unterdessen überträgt das Einweglager 74 die Drehung von der Riemenscheibe 72 auf die Welle 70. Während dieser Drehung der Welle wird die Wirkung der Feder 160 überlagert und die Kurvenscheiben 138, 140, die Kurvenscheibe 154 und die Kurvenscheibe 170 werden um eine halbe Drehung gedreht.

Die Fig. 8A zeigt die Stellung der Träger 128 und der Rollen 132 und 134, die davon getragen werden, wenn der Motor 84 kontinuierlich in Uhrzeigerrichtung angetrieben wird. Dies ist die Stellung, in der ein Poststück 112 über den Ablegetisch 40 durch das Band 148 transportiert wird. Wenn der Motor 84 im Gegenuhrzeigersinn eine halbe Drehung umläuft, werden die Kurvenscheiben 138 und 140 durch die Welle 70 so gedreht, daß sie die Stellung einnehmen, die in Fig. 8B dargestellt ist. In dieser Stellung sind die Kurvenscheiben 138 und 140 so verdreht worden, daß ihre Oberflächen aus dem Eingriff mit der Stange 144 herausbewegt sind. Während dieses Vorgangs zieht die Zugfeder 146 die gegenüberliegenden, paarweise vorgesehenen Arme 118 zueinander, wodurch der eine Mitnehmer 122 gegen die Nockenoberfläche 140 und der andere Mitnehmer 122 gegen die Stange 144 gedrückt wird. Wenn dies auftritt, bewegt sich die Stange 144 und bleibt mit der Nockenscheibe 138 nach links im Eingriff, wie in Fig. 8 dargestellt ist. Die Arme 118 werden gemeinsam mit der Welle 116 in der Öffnung 136 gedreht, wodurch bewirkt wird, daß der Träger 128 nach unten bewegt wird. Das Vorhandensein der Längsstütze 136 im Träger 128 bietet den Freiraum, der für eine derartige Bewegung erforderlich ist. Wenn der Träger 128 aufgrund der Einwirkung der Arme 118 nach unten gezogen wird, nimmt er das Band 148 und die dazugehörigen Rollen 132 und 134 aus der Öffnung 44 des Ablegetisches mit. Wie in den Fig. 3 und 5 dargestellt, zwingen die Federn 90 dann die Arme 98 nach unten, wodurch die Rollen 102 gegen das Poststück 112 und die Kufen 110 gegen das Poststück an einer Stelle des Ablegetisches 40 gedrückt werden. Wenn im Antriebszustand das Band 148 innerhalb des Schlitzes 44 angeordnet ist, stehen die Rollen 102 und das Poststück in Eingriff, um so mit dem Antrieb zusammenzuwirken, und die Kufen 110 befinden sich an einer Stelle ein wenig oberhalb des Umschlags. Wenn das Band 148 aus der Öffnung 44 entfernt wird, stehen die Rollen 102 mit dem Poststück an der Stelle der Öffnung in Eingriff, so daß die Kufen 110 das Poststück gegen den Ablegetisch 40 festhalten. Auf diese Weise wird das Poststück 112 fest zwischen Kufen und Ablegetisch 40 während der Schwingung des Ablegetisches, die im folgenden beschrieben wird, festgehalten, so daß eine genaue Wägung vorgenommen werden kann. Falls der Umschlag während der Oszillation eine Bewegung ausführt, wird offensichtlich nur ein ungenauer Wiegevorgang erzielt.

Wie in Fig. 10 dargestellt, wird die Nockenscheibe 220 aufgrund der Drehung der Welle 70 in Gegenuhrzeigerrichtung gedreht und wirkt auf das Verriegelungsstück 204 ein. Dies bewirkt, daß das Verriegelungsstück 204 um den Stift 202 in Uhrzeigerrichtung gedreht wird, wodurch das erste Teilstück 206 aus dem Eingriff mit den Springfedern 214 und 218 gelöst wird, und das Grundteil 50 von der Grundplatte 18 entriegelt wird.

Wie in den Fig. 5 und 9 gezeigt, befindet sich die Kurvenscheibe 170 in der Stellung, die in Fig. 9A dargestellt ist, wenn der Ablegetisch 40 sich in der Stellung befindet, wenn der Motor in Uhrzeigerrichtung gedreht wird. In dieser Stellung ist der Ablegetisch 40 mit dem Grundteil 50 aufgrund des Vorhandenseins des Armes 182 verriegelt, der mit dem Finger 194 in Eingriff steht. Genauer gesagt nimmt der Absatz 192 das Anschlagelement 196 auf und hält es fest. Wie bereits erwähnt, zwingt die Feder 160 die Öffnung 171 gegen den Mitnehmer 186, um den Hebelbügel 180 in Uhrzeigerrichtung zu drehen. Wenn die Welle 70 eine halbe Umdrehung durch den Motor 84 gedreht wird, fängt die Nockenscheibe 170 an, in Gegenuhrzeigerrichtung zu rotieren, wie in Fig. 9A dargestellt, und der Mitnehmer 186 folgt der ersten Oberfläche 172 bis zu dem Zeitpunkt, in dem er an das Ende der Öffnung gelangt, woraufhin der Arm 182 um die Achse 178 in Gegenuhrzeigerrichtung gedreht wird, woraufhin der Finger 194 freigegeben wird. Das rechteckige Anschlagselement 196 verliert den Eingriff mit dem Absatz 190, woraufhin bewirkt wird, daß der Ablegetisch 40 schwingt, so daß der Ablegetisch 40 seine Ruheposition einnimmt. Genauer gesagt wird, wenn das Anschlagelement mit dem Absatz 190 in Eingriff steht, kinetische Energie in den flexiblen Elementen 30 gespeichert, die eine Kraft in dem Ablegetisch auf den Arm 182 erzeugt, die die Schwingung des Ablegetisches 40 nach der Freigabe des Fingers 194 hervorruft. Nachdem der Wiegevorgang durchgeführt wurde, wird die Welle 70 in ihre Ausgangsstellung gedreht, da der Motor die Riemenscheibe 76 in Uhrzeigerrichtung dreht, um die Welle und die Feder 160 zu lösen, wobei die Welle 70 um eine halbe Umdrehung in Uhrzeigerrichtung gedreht wird. Der Mitnehmer 186 folgt nun der gekrümmten Oberfläche und treibt den Arm 182 in Uhrzeigerrichtung an. Wenn dies auftritt, gleitet der rechtwinklige Teil 196 an dem abgewinkelten Teil 188 entlang, wodurch der Ablegetisch 40 nach rechts, wie in Fig. 9 gezeigt ist, und aus seiner Ruheposition heraus bewegt wird, bis das Anschlagelement 196 einmal mehr in den Absatz 190 einrastet. In dieser Stellung des Ablegetisches 40 sind die flexiblen Elemente 32 leicht gebogen, um eine Kraft auf den Ablegetisch nach links, wie in Fig. 9 gezeigt, aufzubringen, so daß der Ablegetisch nach der Freigabe durch das Verriegelungs- und Schwingungselement 169, wie zuvor beschrieben, oszilliert.

Mit dem, wie zuvor beschrieben, schwingenden Ablegetisch 40 werden die Biegeelemente 30 verbogen und durch den piezoelektrischen Wandler 33 wird eine Spannung erzeugt. Diese Spannung, aufgetragen gegenüber der Zeit, erzeugt eine Sinuskurve, wie in Fig. 13A dargestellt. Es wird darauf hingewiesen, daß die Biegeelemente 30 einen parallelogrammartigen Aufbau mit zueinander parallel verlaufenden Seiten 32 aufweisen. Dies ist gegenüber einem einzelnen Biegeelement vorteilhaft, da die Biegebelastung, die normalerweise am Fuß eines einzelnen Biegeelements auftritt, in dem Parallelogramm verbleibt und nicht auf den Ablegetisch 40 übertragen wird. Dies ermöglicht, daß der Ablegetisch 40 einen leichteren Aufbau erhält und verhindert mögliche Nicht-Linearitäten, die auftreten können, falls zugelassen wird, daß die Belastungen auf den Aufbau des Ablegetisches einwirken. Bei dem Biegeelement 30 mit parallelen Seiten 32, wie in Fig. 6 dargestellt, bewegt sich die obere Seite des Biegeelements und ebenso der Ablegetisch 40 im wesentlichen parallel, so daß keine Drehbelastung auf den Ablegetisch einwirkt. Der Ablegetisch 40 bewegt sich in eine etwas tieferliegende Position, wenn das Biegeelement 30 durchgebogen wird, jedoch stellt dies keine besondere Schwierigkeit dar. Bei einem einzelnen Biegeelement tritt eine leichte Durchbiegung des Ablegetisches auf. Diese leichte Durchbiegung trägt zur Federkonstanten der Waage bei, was zu einer amplitudenabhängigen Frequenz führt. Da der Ablegetisch kein sehr gutes elastisches Material ist, wird so die Fähigkeit beeinträchtigt, das Gewicht eines Gegenstandes oder des Ablegetisches festzustellen. Der Ablegetisch sollte leicht und starr sein und sich als eine Einheit bewegen, während das Grundteil 50 schwer und starr sein und sich ebenfalls als eine Einheit bewegen sollte. Die Biegeelemente speichern potentielle Energie, wohingegen der Ablegetisch kinetische Energie aufweist.

Aufgrund der Schwingung des Ablegetisches überträgt der Wandler 33 ein Signal, das in Fig. 13 angedeutet ist. Das Gewicht wird daraus, wie im folgenden beschrieben wird, bestimmt.

Nachdem die Welle 70, wie zuvor beschrieben, eine halbe Umdrehung durch den Motor gedreht wurde, ist der Ablegetisch 40 mit dem Grundteil 50 nicht verriegelt, und das Grundteil ist nicht mit der Grundplatte 18 verriegelt. Die Platten 24 werden, aufgehängt durch die Blattfedern 20, an der Grundplatte gehalten, um dadurch das Grundteil von den Vibrationseinwirkungen des Grundteils zu isolieren. Die abgewinkelten Blattfedern haben sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, da sie die laterale Bewegung des Grundteils 50 verhindern, während sie dennoch die erforderliche Isolierung bewerkstelligen.

Obwohl der Transport- und Antriebsmechanismus für den Transport eines Poststücks über den Ablegetisch 40einschließlich der Rollen 102 und 132 im Hinblick auf eine Waage mit oszillierendem Ablegetisch dargestellt und beschrieben wurde, sei hier angemerkt, daß die Transport- und Antriebsvorrichtung ebenso mit Waagen anderen Typs verwendet werden kann. Zum Beispiel können die flexiblen Elemente 30 durch Spiral- und Blattfedern, ein System mit Wiegezellen oder anderen Wägekomponenten ersetzt werden.

Die Art der Gewichtsbestimmung wird nun beschrieben. Mit dem Ablegetisch 40 ohne Poststück 112 darauf wird der Motor 84 eingeschaltet, um den Riemen 90 eine halbe Drehung in Rückwärtsrichtung anzutreiben. Dies bewirkt, daß der erste Arm 182 sich aus dem Eingriff mit dem Finger 194 löst, um die Oszillation des Ablegetisches 40, wie zuvor unter Bezugnahme auf die Fig. 9 beschrieben, auszulösen. Der Ablegetisch 40 schwingt dann in derselben horizontalen Richtung, in der die Poststücke 112 transportiert werden, d. h. in der Ebene des Ablegetisches nach links und rechts, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Es wird vorzugsweise diese Bewegung durchgeführt, da andernfalls das Poststück 112 dazu neigen könnte, hochzuschnellen. Da das flexible Element 30 mit dem daran befestigten Wandler 33 durchgebogen wird und ebenfalls oszilliert, gibt der Wandler eine Wechselspannung ab, die eine Frequenz aufweist, die von der Masse des Ablegetisches 40 und allem, was sich darauf befindet, abhängt. Hervorzuheben ist, daß die Andruckrollen 102 und die dazugehörige Stützvorrichtung an dem Ablegetisch 40 befestigt ist und ein Teil der Masse ist, die die Frequenz beeinflußt. Wenn der Ablegetisch 40 schwingt, wird dessen Schwingung durch den Wandler 33 in Form einer Ausgangsspannung, die in Fig.13 dargestellt ist, gemessen. Wenn der Ablegetisch 40 zum ersten Mal oszilliert, ist die Sinuskurve nicht symmetrisch, und zumindest eine Periode ist erforderlich, bevor eine gleichförmige Kurve erzielt wird. Demzufolge ist eine Verzögerung erforderlich, bevor Messungen vorgenommen werden können, wobei diese Verzögerung in den Computer 222 programmiert wird und ungefähr 0,024 Sek. beträgt. Nach dieser Verzögerung wird die Frequenz oder die Periode der Null-Durchgänge durch die elektronische Steuerung 221 bestimmt. Nachdem die Frequenz der Null-Durchgänge festgestellt wurde, wird ein Artikel, wie z. B. ein Umschlag oder ein Poststück 112, auf dem Ablegetisch 40 abgelegt. Dies wird bewerkstelligt, indem zuerst Energie dem Motor 84 und den anderen Komponenten zugeführt wird, indem der Schalter 222 geschlossen wird. Daraufhin wird ein Poststück 112 aus den Ablegetischen 40 mit Hilfe einer bekannten Poststück-Transporteinrichtung abgelegt, bis es zwischen dem Anfang des Bandes 148 und der ersten Spannrolle 102 aufgenommen wird. Das Poststück 112 wird dann auf dem Ablegetisch 40 durch die Wirkung des Bandes 148 und die Rollen 102 bewegt und durch den Fotodetektor 95 erfaßt. Nach der Erfassung des Poststücks 112 wird der Antriebsmotor 84 eine halbe Umdrehung in umgekehrte Richtung angetrieben und die Träger 128 abgesenkt, wie zuvor im Hinblick auf Fig. 8 beschrieben wurde, wodurch das Band 148 unter die Ebene des Ablegetisches 40 abgesenkt wird. Wenn die Träger 128 unter den Ablegetisch 40 gezogen werden, verliert das Band 148 seinen Eingriff mit dem Poststück 112, das auf dem Ablegetisch 40 angeordnet ist. In diesem Zustand hat der Ablegetisch 40 eine neue Masse, die nun die Masse des Poststücks 112 einschließt. Es wird besonders hervorgehoben, daß das Poststück 112 auf dem Ablegetisch 40 sicher gehalten wird, da die Rollen 102 ein wenig in die Öffnung 44 abgesenkt werden, und die Kufen 110 das Poststück 112 gegen den Ablegetisch drücken, was auf die vorspannende Wirkung der Federn 104 zurückgeht, so daß sich das Poststück und der Ablegetisch 40 als eine Einheit bewegen.

Mit dem Poststück 112 auf dem Ablegetisch 40 in der Wiegestellung des Poststücks, d. h. unter den Rollen 102, wird die Verriegelungs- und Schwingungseinrichtung 169erneut ausgelöst, um zu bewirken, daß der Ablegetisch 40, wie zuvor beschrieben, in derselben horizontalen Ebene und Richtung, in der das Poststück 112 transportiert wurde, oszilliert. Diese Schwingung wird durch den Wandler 33 erfaßt, und die Schwingungsperiode wird, wie zuvor beschrieben, gemessen. Aus dem Meßergebnis kann die Masse des Poststücks 112, das sich auf dem Ablegetisch 40 befindet, bestimmt werden gemäß folgender Gleichung:

ME = C&sub1; (T² - T&sub0;2) + C&sub2; (T²-T&sub0;2)², (1)

wobei ME die Masse des Poststücks 112, T&sub0; die Schwingungsperiode ohne Poststück und T die Schwingungsperiode mit Poststück auf dem Ablegetisch 40 ist. T&sub0;, C&sub1; und C&sub2; sind Konstanten, die von der Masse des Grundteils 50 und der Masse des Ablegetisches 40 und ebenfalls von der Federkonstanten der Isolationsfedern 20 und den flexiblen Trägern 30 abhängen. Diese Konstanten werden während einer Kalibrierung empirisch bestimmt, wobei die Perioden für zumindest zwei verschiedene Massen und auch für die leere Waage ermittelt werden. Unter der Voraussetzung, daß das Grundteil 50 wesentlich schwerer ist als die Masse des Ablegetisches 40 mit der Masse des Poststücks 112 zusammen, die Konstante C&sub1; gegeben durch die Gleichung:

C&sub1; ≈ K/ (4Π²), (2)

wobei K die Federkonstante der flexiblen Elemente 30 ist. Unter derselben Voraussetzung ist T&sub0; gegeben durch die Gleichung:

T&sub0;² ≈ (4Π²) Mp/K&min; (3)

wobei Mp die Masse des Ablegetisches 40 ist.

Wenn die Feder zwischen zwei isolierten Massen m und Mangebracht ist, ist die Schwingungsperiode

T&sub2; = 4Π² µ / K, (4)

wobei µ die reduzierte Masse ist:

µ = m M / (m + M). (5)

Unter der Voraussetzung, daß M sehr viel größer als m ist, ist die reduzierte Masse kleiner als und in der Größenordnung von m. Gleichung (4) kann für m in Abhängigkeit von T gelöst werden. Bei der Waage 12 ist die Masse M des Grundteils 50 sehr viel größer als die Masse m des Ablegetisches 40 und des Poststücks 112 zusammen. Jedoch ist wegen der erforderlichen Genauigkeit der Unterschied zwischen µ und m mit zu berücksichtigen. Dies wird erzielt durch eine Kombination der Gleichungen (4) und (5).

Andere Korrekturen der Periode sind durchzuführen, da das System leicht gedämpft ist und da das Grundteil 50 an der Grundplatte 18 über Isolationsfedern 20 befestigt ist. Das System wird weiter kompliziert durch die Tatsache, daß versucht wird, die Schwingungsperiode zu messen durch Messung von einigen der ersten Schwingungen der Oszillation. Während dieses Zeitintervalls treten einige anfängliche Transienten aufgrund des Initialimpulses auf. Dies hat zur Folge, daß man feststellen kann, daß die Masse eine nichtlineare Funktion der Periode, quadriert mit der führenden Nichtlinearen, ist, gegeben durch die Gleichungen (4) und (5). Empirisch wurde festgestellt, daß die Harmonische angenährt werden kann durch eine Parabel, die durch Gleichung (1) wiedergegeben wird.

Die Masse wird bestimmt durch den Schaltkreis, dargestellt in den Fig. 11 und 12. Der Computer 222, der ein kommerziell erhältlicher Standardcomputer wie z. B. ein Compaq Modell 286 PC sein kann, steht in Verbindung mit der elektronischen Steuerung 221. Der Wandler 33 gibt eine Spannung ab, die durch den Bandpaßfilter 228 gefiltert und die dem Null-Durchgangsdetektor 230 zugeführt wird, der im Grunde ein Operationsverstärker ist, der bei 5 Volt in die Sättigung geht, um eine Rechteckwelle abzugeben, wie in Fig. 13B dargestellt. Die Dauer der Rechteckwelle ergibt die Zeit zwischen zwei Null-Durchgängen, die durch den Flankendetektor 232 festgestellt wird. Der Flankendetektor 232 gibt einen Impuls ab, wenn jeweils eine Flanke der Rechteckwellen erfaßt wird, die Nulldurchgängen entspricht. Diese Ausgangssignale werden zum Zähler 238 übertragen, der die Zeitgeberzyklen zwischen den Null-Durchgängen zählt und der Zählsignale zum UND-Gatter 236 weiterleitet. Das Flip-Flop sendet dann Null-Durchgangssignale zum Computer 222. Zurückgehend auf das Zählergebnis berechnet der Computer 222 dann die Masse des Poststücks 112 durch einen Algorithmus, der die Berechnung aufgrund der oben erwähnten Gleichungen ermöglicht. Die berechnete Masse wird dann auf der Anzeige 226 angezeigt oder zu einer Postwerteinstellvorrichtung eines Portodruckers, wie z. B. dem Modell 6500 von Pitney Bowes Inc., übertragen.

Nach Abschluß des Wiegevorgangs schaltet der Computer den Motor 84 ab, wodurch keine Antriebsleitung an den Riemen 90 weitergeleitet wird. Wenn dies auftritt, wirkt, wie in den Fig. 4, 5 und 7 gezeigt, die Feder 160, die während der halben Umdrehung des Motors 84 überwunden wurde, auf die Nockenscheibe 154, um die Welle in Gegenuhrzeigerrichtung zu drehen, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Durch die Drehung der Welle in Gegenuhrzeigerrichtung drehen sich die Nockenscheiben 138 und 140 so, daß sie auf ein Armpaar 118 einwirken. Die Stange 144 drückt gegen die Arme 114 und 115, um sie um die Achse 116 zu drehen, wodurch die Träger 128 angehoben werden und bewirkt wird, daß das Band 148 wieder in die Öffnung 44 des Ablegetisches 40 eingeführt wird.

Mit derselben Drehung der Welle 70, die durch die Feder 160 bewirkt wird, dreht sich die Nockenscheibe 170 und bewirkt, daß der Hebelbügel 180 in Uhrzeigerrichtung gedreht wird, wie in Fig. 9 dargestellt ist. Wenn dies geschieht, gleitet das rechteckige Anschlagelement 96 des Fingers 194 an dem geneigten Abschnitt des Vorsprungs 188 entlang, wodurch der Ablegetisch 40 nach rechts bewegt wird, wie in Fig. 9 gezeigt ist. Dies wird solange fortgesetzt, bis der rechteckige Anschlagbereich 196 in den Absatz 190 einrastet und dadurch gesichert wird. In dieser Stellung ist der Ablegetisch 40 leicht nach rechts, bezogen auf seine neutrale Stellung, verschoben, so daß die flexiblen Elemente 30 unter Spannung stehen. Auf diese Weise tritt die zuvor beschriebene Oszillation auf, wenn der Hebelbügel 180 angehoben wird.

Ein anderer Vorgang, der während dieser Zeit abläuft, geht zurück auf die Wirkung der Nockenscheibe 220 auf das Verriegelungsstück 204. Wenn die Welle 70 in Gegenuhrzeigerrichtung rotiert wird, dreht sich die Nockenscheibe so, daß sie nicht mehr auf das Verriegelungsstück 204 einwirkt. Wenn dies geschieht, bewirkt die Spannfeder 222, daß das Verriegelungsstück 204 um den Stift 202 in Gegenuhrzeigersinn schwenkt, und das erste Teilstück klemmt die Blattfedern 214, 218 zwischen sich und dem sich vertikal erstreckenden Teil des Ständers 200 ein. Wenn dies geschieht, wird das Grundteil 50 wieder mit der Grundplatte verriegelt.

Alle zuvor beschriebenen Bewegungen gehen zurück auf das Vorhandensein des Einweglagers 74, das es zuläßt, daß die Welle vom Antrieb der Riemenscheibe 72 nicht beeinflußt wird, wenn der Motor in einer ersten Richtung dreht, das aber den Antrieb der Welle 70 zuläßt, wenn die Riemenscheibe in der entgegengesetzten Richtung angetrieben wird, so daß die Nockenscheiben 138, 140, 170 und 220 dadurch angetrieben werden. Zusätzlich erlaubt das Einweglager 80, daß die Riemenscheibe 78 durch die Riemenscheibe 72 gedreht wird, wenn die letztere in einer ersten Richtung angetrieben wird, läßt aber den Leerlauf der Riemenscheibe 78 zu, wenn die Riemenscheibe 72 in der zweiten Drehrichtung angetrieben wird. Das entscheidende Element dieses Entwurfs ist das Vorhandensein der Feder 160, die die Welle 70 und alle ihre Komponenten in die Ausgangsstellung zurückdreht, nachdem der Motor abgeschaltet wurde.

Das Flußdiagramm in Fig. 14 beschreibt die Gesamtvorgänge in der Waage 12. Poststücke werden (250) über den Ablegetisch 40 transportiert und das elektronische System wird initialisiert (252). Die Anzeige wird grundeingestellt (254), und es wird abgefragt, ob das erste Poststück durchgelaufen ist (260). Falls das erste Poststück durchgelaufen ist, wartet das System darauf, daß der Umschlag eine geeignete Stellung erreicht (252). Nachdem der Umschlag seine geeignete Stellung erreicht hat, wird ein Umkehr-Kommandosignal an die Motorsteuerung übertragen (264). Das System wartet darauf, daß der Motor eine halbe Umdrehung antreibt, und der Motor wird abgeschaltet (268). In diesem Moment wird die Anfangszeit abgespeichert (270), auf die eine Zeitverzögerung folgt (272). Die Zähler werden zurückgesetzt (274) und es folgt erneut eine Zeitverzögerung (274). Die Null-Durchgänge werden auf Null gestellt (278) und eine Abfrage durchgeführt, ob die Durchgänge fertig sind (280). Falls ja, wird das Durchgang-Fertig-Bit zurückgesetzt (282) und der Null-Durchgang freigegeben (284). Eine Abfrage wird durchgeführt, um festzustellen, ob dies der letzte Null-Durchgang ist (286), falls nicht, wird die Sequenz Durchgang-fertig wiederholt, falls ja, wird das Gewicht des Umschlags bestimmt. Nachdem das Gewicht des Umschlags festgestellt wurde, wird der Motor gestartet, um den Umschlag anzutreiben, und das Ergebnis wird angezeigt (298). Der Poststückdetektor wird zurückgesetzt (300) und eine Abfrage durchgeführt, ob es sich um das letzte Poststück handelt. Falls es nicht das letzte Poststück ist, wird der Wiegevorgang einmal mehr wiederholt.

Durch die Anwendung des oben beschriebenen Verfahrens ist man in der Lage, eine recht genaue Bestimmung der Masse der auf dem Ablegetisch 40 angeordneten Gegenstände durchzuführen. Die Genauigkeit ist besser als ca. 1 g (1/32 einer ounce) für Poststücke bis zu 1000 g (32 ounces). Man kann so die Masse nicht nur sehr genau bestimmen, sondern dies auch in sehr rascher Folge durchführen. Man hat festgestellt, daß einzelne Poststücke 112 in einer Folge von Poststücken in ungefähr 325 msec. auf den Ablegetisch 40 transportiert, angehalten, gewogen und ausgeworfen werden können. Wenn sich der Eintritt des folgenden Poststücks 112 gleichzeitig mit dem Auswurf des vorhergehenden Poststücks überlappt, kann eine Wiegegeschwindigkeit von 184 Poststücken pro Sekunde erzielt werden. Dies stellt einen bedeutenden Vorteil beim Wiegen von Gegenständen im Hinblick auf Kosten, Durchführung und Einfachheit der elektronischen Komponenten im Vergleich mit bekannten Wiegevorrichtungen dar.


Anspruch[de]
  1. 1. Waage mit
    1. - einem Grundteil (50), einem Ablegetisch (40), der Gegenstände trägt und der einen Finger (194) aufweist, der vom Ablegetisch hervorsteht,
    2. - zumindest einem flexiblen Element (30), das den Ablegetisch mit dem Grundteil verbindet,
    3. - einem Meßwandler (33), der wirksam mit dem flexiblen Element verbunden ist,
    4. - einem Arm (180), der drehbar mit dem Grundteil verbunden ist und mit dem Finger in Eingriff zu bringen ist,
    5. - wobei der Arm wirksam den Finger bewegt, wodurch die Schwingung des Ablegetisches bewirkt wird und kinetische Energie in dem flexiblen Element erzeugt wird.
  2. 2. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Finger (194) einen Anschlagbereich (196) aufweist und daß der Arm (182) eine Schulter (192) aufweist, die miteinander in Eingriff zu bringen sind, wodurch der Ablegetisch (40) verriegelt ist, wenn sich der Arm in einer ersten Stellung befindet.
  3. 3. Waage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das flexible Element (30) potentielle Energie aufweist, wenn der Ablegetisch (40) verriegelt ist.
  4. 4. Waage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn der Arm (182) in einer ersten Richtung gedreht wird, der Finger (194) und der Arm (182) voneinander gelöst werden, daß der Finger in eine zweite Stellung bewegt wird und daß die potentielle Energie aus dem flexiblen Element (30) in kinetische Energie umgewandelt wird, wodurch die Schwingung des Ablegetisches (40) bewirkt wird.
  5. 5. Waage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (182) eine angewinkelte Gleitoberfläche (188) in der Nähe der Schulter (192) aufweist, um den Finger (194) zu berühren und zur Schulter zu führen, um den Finger aus der zweiten Position in die erste Position zu bewegen, wenn der Arm (182) in die zweite Drehstellung gedreht wird.
  6. 6. Waage mit
    1. - einer Grundplatte (18),
    2. - einem Grundteil (50),
    3. - zumindest einer Feder (20), die das Grundteil mit der Grundplatte verbindet,
    4. - einer Welle (70), die drehbar von der Grundplatte getragen wird,
    5. - einem Ablegetisch (40), der Gegenstände trägt,
    6. - zumindest einem flexiblen Element (30), das den Ablegetisch mit dem Grundteil verbindet,
    7. - einem Meßwandler (33), der an zumindest einem flexiblen Element befestigt ist,
    8. - einem Motor (84), der von der Grundplatte getragen wird,
    9. - einer Riemenscheibe (72), die auf der Welle angeordnet ist,
    10. - einem Riemen (90), der den Antrieb zwischen dem Motor und der Riemenscheibe bewerkstelligt,
    11. - einer Kurvenscheibe (170), die auf der Welle befestigt ist,
    12. - einem drehbaren Hebelbügel (180), der von dem Grundteil getragen wird und der einen Mitnehmer (186) in Eingriff mit der Kurvenscheibe aufweist und
    13. - einem Finger (194), der sich vom Ablegetisch nach unten erstreckt und mit dem Hebelbügel in Eingriff zu bringen ist, wodurch durch Rotation der Welle der Hebelbügel auf die Kurvenscheibe anspricht und mit dem Finger zusammenzuwirken, um die Schwingung des Ablegetisches auszulösen.
  7. 7. Waage mit
    1. - einer Grundplatte (18),
    2. - einem Grundteil (50),
    3. - einer Vielzahl von Federn (20), die das Grundteil mit einer Grundplatte verbindet,
    4. - einer Welle (70), die von der Grundplatte drehbar getragen wird,
    5. - einem Ablegetisch (40), der Gegenstände trägt,
    6. - einer Gegenstands-Transporteinrichtung, die von dem Ablegetisch getragen wird,
    7. - zumindest einem flexiblen Element (30) mit parallelogrammartigem Aufbau, das den Ablegetisch mit dem Grundteil verbindet,
    8. - einem Meßwandler (33), der an zumindest einem flexiblen Element angebracht ist,
    9. - einem umkehrbaren Motor (84),
    10. - einer ersten Riemenscheibe (72), die auf der Welle angeordnet ist,
    11. - einem Riemen (90), der den Antrieb zwischen dem Motor und der Riemenscheibe bewerkstelligt,
    12. - einem Einweglager (74), das zwischen der ersten Riemenscheibe und der Welle befestigt ist, wodurch die Welle angetrieben wird, wenn der Motor die erste Riemenscheibe in einer ersten Richtung antreibt,
    13. - einer Kurvenscheibe (170), die auf der Welle befestigt ist,
    14. - einem Hebelbügel (180), der von dem Grundteil getragen wird und der einen Mitnehmer (186) aufweist, der mit der Kurvenscheibe in Eingriff steht,
    15. - einem Finger (194), der sich von dem Ablegetisch nach unten erstreckt und der mit dem Hebelbügel in Eingriff zu bringen ist, wodurch durch Drehung der Welle der Hebelbügel mit dem Finger zusammenwirkt, um die Schwingung des Ablegetisches zu bewirken,
    16. - einer zweiten Riemenscheibe (78), die auf der ersten Riemenscheibe angeordnet ist, und
    17. - einem zweiten Einweglager (80), das zwischen der ersten Riemenscheibe und der zweiten Riemenscheibe befestigt ist, wodurch durch Drehung der ersten Riemenscheibe durch den Motor in einer zweiten Richtung die zweite Riemenscheibe durch die erste Riemenscheibe angetrieben wird und die Gegenstandszuführeinrichtung antreibt mit der zweiten Riemenscheibe verbunden ist, wodurch Gegenstände über den Ablegetisch durch die Drehung der ersten Riemenscheibe in der zweiten Richtung transportiert werden können.
  8. 8. Waage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebelbügel im wesentlichen L-förmig ist und einen ersten Arm (184) mit einem Mitnehmer (186) und einen zweiten Arm (182) aufweist, der mit dem Finger (194) in Eingriff steht.
  9. 9. Waage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenscheibe (170) eine Öffnung (171) mit Konturoberflächen (172, 174) aufweist, und daß der Mitnehmer (186) in der Öffnung aufgenommen ist.
  10. 10. Waage nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Feder (164), die von der Grundplatte getragen wird und die mit der Welle (70) in Eingriff steht, um die Welle in einer der Antriebsdrehrichtung der ersten Riemenscheibe entgegengesetzten Drehrichtung anzutreiben.
  11. 11. Waage mit
    1. - einer Grundplatte (18),
    2. - einem Grundteil (15),
    3. - einer Vielzahl von Federn (20), die das Grundteil mit der Grundplatte verbinden,
    4. - einer Welle (70), die drehbar von der Grundplatte getragen wird,
    5. - einem Ablegetisch (40), der Gegenstände trägt,
    6. - mehreren flexiblen Elementen (30), die den Ablegetisch mit dem Grundteil verbinden,
    7. - einem Meßwandler (33), der an zumindest einem flexiblen Element angebracht ist,
    8. - einem Motor (84), der von der Grundplatte getragen wird und der mit der Welle in antreibenden Eingriff steht,
    9. - einer Kurvenscheibe (220), die an der Welle befestigt ist,
    10. - einem Verriegelungsstück (204), das drehbar von der Grundplatte getragen wird, wobei das Verriegelungsstück mit der Kurvenscheibe in Eingriff steht,
    11. - einem Finger (216), der sich von der Grundplatte herab erstreckt,
    12. - einer Blattfeder (218), die von dem Finger getragen wird und die sich zwischen das Grundteil und die Grundplatte erstreckt und
    13. - einer zweiten Blattfeder (214), die von der Grundplatte getragen wird und sich zwischen der ersten Blattfeder und dem Verriegelungsstück erstreckt,
  12. wodurch durch den Antrieb der Welle durch den Motor das Verriegelungsstück in einen Eingriff mit der zweiten Blattfeder gebracht wird, um die erste Blattfeder in Eingriff mit dem Finger zu bringen.
  13. 12. Waage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Federn Blattfedern sind.
  14. 13. Waage mit oszillierendem Ablegetisch mit einer Grundplatte (18), einem Grundteil (50), das über Isolierfedern (20) an der Grundplatte befestigt ist, einem Ablegetisch (40), der über flexible Elemente (20) mit dem Grundteil verbunden ist, einem Meßwandler (33), der mit einem flexiblen Element wirksam verbunden ist, um eine Spannung zu erzeugen, der dem Maß der Verbiegung des flexiblen Elements entspricht, einer Transportvorrichtung für den Transport eines zu wiegenden Gegenstandes auf den Ablegetisch und vom Ablegetisch, einer Vorrichtung zum Auslösen der Schwingung des Ablegetisches und einer Recheneinrichtung (222) zur Bestimmung des Gewichts des Gegenstandes auf dem Ablegetisch in Abhängigkeit von der Spannung, die von dem Meßwandler erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungseinrichtung einen Finger (194) aufweist, der sich von dem Ablegetisch herab erstreckt und einen Hebelbügel (180) aufweist, der drehbar an dem Grundteil befestigt ist und mit dem Finger in Eingriff zu bringen ist.
  15. 14. Waage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Finger (194) einen Anschlagbereich (196) aufweist und daß der Arm (182) eine Schulter (192) aufweist, die miteinander in Eingriff zu bringen sind, wodurch, wenn der Arm sich in einer Stellung befindet, der Ablegetisch (40) in einer ersten Stellung verriegelt ist, in der die flexiblen Elemente (30) potentielle Energie gespeichert haben.
  16. 15. Waage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn der Arm (182) in eine erste Richtung gedreht wird, der Finger (194) und der Arm (182) voneinander getrennt werden, daß der Finger in eine zweite Stellung bewegt wird und daß die potentielle Energie in den flexiblen Elementen (30) in kinetische Energie des Ablegetisches (40) umgewandelt wird.
  17. 16. Waage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (182) eine abgewinkelte Gleitoberfläche (190) aufweist, die den Finger (194) berührt und zur Schulter (192) führt, um den Finger aus der zweiten Stellung in die erste Stellung zu bewegen, wenn der Arm in eine zweite Drehstellung gedreht wird.
  18. 17. Waage mit oszillierendem Ablegetisch mit einer Grundplatte (18), einem Grundteil (50), das über Isolierfedern (20) an der Grundplatte befestigt ist, einem Ablegetisch (40), der über flexible Elemente (30) mit dem Grundteil verbunden ist, einem Meßwandler (33), der mit einem flexiblen Element wirksam verbunden ist, um eine Spannung zu erzeugen, der dem Maß der Verbiegung des flexiblen Elements entspricht, einer Transportvorrichtung für den Transport eines zu wiegenden Gegenstandes auf den Ablegetisch und vom Ablegetisch, einer Vorrichtung zum Auslösen der Schwingung des Ablegetisches und einer Recheneinrichtung (222) zur Bestimmung des Gewichts des Gegenstandes auf dem Ablegetisch in Abhängigkeit von der Spannung, die von dem Meßwandler erzeugt wird, gekennzeichnet durch einen Finger (216), der sich von dem Grundteil nach unten erstreckt, einer Feder (218), die von dem Finger gehalten wird und sich zwischen dem Grundteil und der Grundplatte erstreckt, einer zweiten Feder (218), die von der Grundplatte getragen wird und eine Einrichtung (204), um die erste und zweite Feder miteinander in Eingriff zu bringen, wenn der Ablegetisch nicht in Schwingung versetzt ist und um die erste und zweite Feder voneinander zu lösen, wenn der Ablegetisch schwingt.
  19. 18. Waage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (214, 218) Blattfedern sind.
  20. 19. Waage mit oszillierendem Ablegetisch mit einer Grundplatte (18), einem Grundteil (50), das über Isolierfedern (20) an der Grundplatte befestigt ist, einem Ablegetisch (40), der über flexible Elemente (30) mit dem Grundteil verbunden ist, einem Meßwandler (33), der mit einem flexiblen Element wirksam verbunden ist, um eine Spannung zu erzeugen, der dem Maß der Verbiegung des flexiblen Elements entspricht, einer Transportvorrichtung für den Transport eines zu wiegenden Gegenstandes auf den Ablegetisch und vom Ablegetisch, einer Vorrichtung zum Auslösen der Schwingung des Ablegetisches und einer Recheneinrichtung (222) zur Bestimmung des Gewichts des Gegenstandes auf dem Ablegetisch in Abhängigkeit von der Spannung, die von dem Meßwandler erzeugt wird, gekennzeichnet durch eine Welle (70), die drehbar von der Grundplatte getragen wird, einer Transporteinrichtung mit einem umkehrbaren Motor (84), einer Kurvenscheibe (170), die auf der Welle befestigt ist, einer ersten Riemenscheibe (72), die koaxial auf der Welle angeordnet ist, einer Antriebseinrichtung (90), die den Motor mit der ersten Riemenscheibe verbindet, einem Einweglager (78), das zwischen der ersten Riemenscheibe und der Welle angebracht ist, wodurch, wenn der Motor die Riemenscheibe in einer ersten Richtung dreht, die Welle dadurch angetrieben wird, einer Kurvenscheibe (170), die auf der Welle befestigt ist, einem Hebelbügel (180), der von dem Grundteil getragen wird und der einen Mitnehmer (186) in Eingriff mit der Kurvenscheibe aufweist, einem Finger (194), der sich von dem Ablegetisch nach unten erstreckt und mit dem Hebelbügel in Eingriff zu bringen ist, wodurch die Drehung der Welle in der ersten Richtung der Hebelbügel mit dem Finger zusammenwirkt, um die Schwingung des Ablegetisches auszulösen, eine zweite Riemenscheibe (78), die auf der Welle angeordnet ist und mit der Gegenstandstransporteinrichtung verbunden ist, einer Antriebseinrichtung, die die zweite Riemenscheibe mit dem umkehrbaren Motor verbindet und ein zweites Einweglager (80), das zwischen der zweiten Riemenscheibe und der Welle befestigt ist, wodurch durch Drehung der zweiten Riemenscheibe durch den Motor die Transporteinrichtung angetrieben wird.
  21. 20. Waage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebelbügel im wesentlichen L-förmig mit einem ersten Arm (184) mit einem Mitnehmer (186) und einem zweiten Arm (182) ist, der mit dem Finger (194) in Eingriff steht.
  22. 21. Waage nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenscheibe (170) eine Öffnung (171) mit Konturoberflächen (172, 174) aufweist und daß der Mitnehmer (186) in der Öffnung aufgenommen ist.






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