PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE3807414C2 17.05.1990
Titel Dosierwaage und Verfahren zum Betrieb einer Dosierwaage
Anmelder Treibel, Klaus, 8000 München, DE
Erfinder Treibel, Klaus, 8000 München, DE
Vertreter von Puttkamer, N., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 8000 München
DE-Anmeldedatum 07.03.1988
DE-Aktenzeichen 3807414
Offenlegungstag 01.06.1989
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 17.05.1990
Veröffentlichungstag im Patentblatt 17.05.1990
IPC-Hauptklasse G01G 13/24

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Dosierwaage und ein Verfahren zum Betrieb einer Dosierwaage nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 10.

Bekannterweise wird, beispielsweise beim Anmischen von Gips auf dem Dentalgebiet, in Abhängigkeit von der verwendeten Gipsmenge eine bestimmte Menge der Anmischflüssigkeit abgewogen und dem Gips beigemengt. Dieser Vorgang ist äußerst zeitaufwendig und zudem relativ ungenau, was zur Folge haben kann, daß die meist von Hilfskräften hergestellten Mischungen nicht exakt sind und damit Fehler in den auszuführenden Arbeiten entstehen.

Eine Verbesserung wurde beispielsweise duch die aus der DE 32 14 288 A1 bekannte Vorrichtung zum exakten Dosieren von pulverförmigen Massen und Wasser erreicht. Aufgrund der rein volumetrischen Arbeitsweise ist die Dosiergenauigkeit aber noch nicht ausreichend.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Dosierwaage und ein Verfahren zum Betrieb einer Dosierwaage anzugeben, mit deren Hilfe eine automatische, genaue und fehlerfreie Zugabe einer gewünschten Menge einer Flüssigkeit zu einer bereits vorgegebenen Menge eines festen Stoffes oder einer anderen Flüssigkeit möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Dosierwaage nach dem Patentanspruch 1 bzw. ein Verfahren zum Betrieb einer Dosierwaage nach dem Patentanspruch 10 gelöst.

Besonders vorteilhaft ist die Erfindung auf dem Dentalgebiet zum Anmischen von Dentalgipsen mit bestimmten Anmischflüssigkeiten anwendbar. Bei der Herstellung derartiger Mischungen mit der erfindungsgemäßen Dosierwaage kann ein gewünschtes Mischungsverhältnis sehr genau und automatisch erreicht werden. Aus diesem Grunde können mit der vorliegenden Dosierwaage Mischungen mit vorgegebenen Eigenschaften reproduzierbar hergestellt werden. Zugleich kann bei der Herstellung von Mischungen mit der vorliegenden Dosierwaage durch die Automatisierung des Meßvorganges viel Zeit eingespart werden. Dies ist auf dem Dentalsektor, in dem der Kostenfaktor eine große Rolle spielt, von besonderer Bedeutung. Die Waage ist so konstruiert, daß sie die Vorteile einer sehr schnellen Messung (durch Volumenmessung) mit einer sehr genauen Messung (durch Gewichtsmessung) kombiniert. Durch eine automatische Korrekturvorrichtung werden evtl. auftretende Fehler kompensiert.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Dosierwaage besteht darin, daß sie auf Grund ihres Aufbaues wenig störanfällig und sehr service- bzw. reparaturfreundlich ist.

Die erfindungsgemäße Dosierwaage kann in einfacher Weise an die speziellen Bedürfnisse eines jeden Anwenders angepaßt werden. Die vorliegende Dosierwaage ist so beschaffen, daß Fehlmessungen als solche erkannt und nicht ausgeführt werden. Zudem ist diese Dosierwaage so konstruiert, daß noch schwankende Gewichtswerte, d. h. also Gewichtswerte, die in einem Zustand erfaßt werden, in dem die Dosierwaage noch nicht eingeschwungen ist, automatisch erkannt und nicht bewertet werden.

Ein weiterer Vorteil der Dosierwaage besteht darin, daß sie äußerst einfach zu bedienen ist.

Die vorliegende Dosierwaage ist für Erweiterungen vorbereitet, so daß sie mehrere Zugabeflüssigkeiten in verschiedenen Konzentrationen verarbeiten kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Im folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Blockschaltbild einer vorliegenden Dosierwaage;

Fig. 2 ein Datenflußdiagramm zur Erläuterung der Funktionsweise der vorliegenden Dosierwaage, und

Fig. 3 und 4 eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Dosierwaage.

In der aus der Fig. 1 ersichtlichen Weise besteht die vorliegende Dosierwaage im wesentlichen aus einer Gewichtsmeßeinrichtung 1, die das Gewicht eines auf dem Waagenteller 2 beispielsweise in einem Gefäß 3 befindlichen Stoffes 4 mißt, einer Pumpe 6, die aus einem Flüssigkeitsbehälter 7 über eine Leitung 8 eine dem Stoff 4 zuzumischende Flüssigkeit abpumpt und dem Stoff 4 über eine Leitung 9, einen Durchflußmesser 5 und einen Zugabestutzen 10 zugibt, einer Waagenelektronik 11, einer Steuereinheit 12, die einen Programmspeicher 13 und einen Mikrocomputer 14 umfaßt, und einer Prozenteingabeeinrichtung 15. Bei dem Stoff 4 kann es sich um einen festen Stoff oder um eine Flüssigkeit handeln. Bei der Anwendung auf dem Dentalgebiet wird als Stoff 4 beispielsweise eine vorgegebene Menge eines Dentalgipses in ein Gefäß auf dem Waagenteller 2 gegeben. Der Dentalgips 4 soll mit einer Anmischflüssigkeit, die dem Flüssigkeitsbehälter 7 durch die Pumpe 6 in der beschriebenen Weise entnommen wird, gemischt werden. Als Pumpe wird vorzugsweise eine Zahnradpumpe verwendet.

Besonders bevorzugt ist als Gewichtsmeßeinrichtung 1 ein Dehnungsmeßstreifen-Geber vorgesehen. Der Durchflußmesser 5 gibt an der elektrischen Leitung 16 ein Signal S1 solange ab, wie Flüssigkeit über die Pumpe 6 in das Gefäß 3 gepumpt wird. Das Signal S1 wird in der elektronischen Steuereinheit 12 durch einen Impulsformer 17 in einen Rechteckimpuls S2 umgewandelt, der dem Mikrocomputer 14 eingegeben wird. Die Anzahl der (vom Startpunkt an) gezählten Impulse des Rechteckimpulses S2 entsprechen dem augenblicklichen Ist-Wert der über den Durchflußmesser 5 und den Zugabestutzen 10 ausgegebenen Flüssigkeitsmenge. Genauer gesagt entspricht jeder Impuls des Rechteckpulses S2 einer vorgegebenen Flüssigkeitsmenge. Durch Aufaddieren der Impulse des Rechteckpulses S2 in einem Zähler des Mikrocomputers 14 kann im Mikrocomputer immer die gerade durch den Durchflußmesser 5 und den Zugabestutzen 10 ausgegebene Flüssigkeitsmenge, d. h. der aktualisierte Stand dieser Flüssigkeitsmenge, erfaßt werden. In einem Vergleicher des Mikrocomputers 14 wird der genannte Ist-Wert mit einem Soll-Wert verglichen, der in einer später noch näher erläuterten Weise erzeugt wird. Wenn der Vergleich ergibt, daß der Ist-Wert dem Soll-Wert der Grob- oder Feinmessung entspricht, erzeugt der Mikrocomputer 14 an seinem Ausgang 19 ein Signal S3, das beispielsweise die Steuerleitung des Relais 20 unterbricht, wodurch die Pumpe 6 abgeschaltet wird.

Die elektronische Steuereinheit 12 umfaßt den Programmspeicher 13, der über die Datenbusleitung 22 mit dem Mikrocomputer 14 verbunden ist. Im Programmspeicher 13 sind die zur Ausführung des später im Zusammenhang mit der Fig. 2 erläuterten Programmes erforderlichen Informationen enthalten. Dem Programmspeicher 13 wird über die Waagen-Elektronik 11 ein dem tatsächlichen Gewicht des Stoffes 4 entsprechendes Signal S5 eingegeben.

Gleichzeitig wird dem Programmspeicher 13 vom Prozenteingabeschalter 15 über die Leitung 23 ein Signal S4 eingegeben, das dem gewünschten Prozentwert der dem Stoff 4 zuzugebenden Flüssigkeit bzw. dem gewünschten Verhältnis zwischen dem Gewicht des Stoffes 4 und dem Gewicht der zugegebenen Flüssigkeitsmenge entspricht. Das das Gewicht des Stoffes 4 anzeigende Signal S5 wird vom Ausgang des Dehnungsmeßstreifengebers über die Leitung 24, die Waagenelektronik 11 und die Datenbusleitung 26 dem Programmspeicher 13 eingegeben.

Mit Hilfe eines Korrekturschalters 18 wird die Serienstreuung des Durchflußmengenmessers 5 ausgeglichen (Eichvorgang). Die Waagenelektronik 11 umfaßt eine Anzeigeneinrichtung 27, bei der es sich vorzugsweise um eine LED-Anzeige handelt, die das jeweilige Gewicht auf dem Waagenteller 2 anzeigt. Mit der Waagenelektronik 11 ist ferner eine Starttaste 28 verbunden, bei deren Betätigung der Betrieb der Pumpe 6 entsprechend dem gemessenen Gewicht des Stoffes 4 im Gefäß 3 (Signal S5) und dem eingestellten Prozentwert (Signal S4) eingeleitet und aufrechterhalten wird, bis durch das Signal S3 an der Leitung 19 das Relais 20 wieder in den Ruhezustand abfällt.

Die Tarataste 29 ermöglicht es, vor Beginn der Messung, beim Aufsetzen des noch leeren Gefäßes 3, das an der LED-Anzeige 27 angezeigte Gewicht auf Null zu stellen, damit das Gewicht des Gefäßes 3 nicht in die Messung eingeht.

Vorzugsweise werden sowohl die Waagenelektronik 11 als auch die elektronische Steuereinheit 12 von einem Netzteil 30 über einen Ein/Ausschalter 31 mit der Betriebsspannung versorgt. Zweckmäßigerweise handelt es sich bei der Betriebsspannung um eine Niederspannung von beispielsweise 12 Volt.

Durch eine Anzeigeeinrichtung 42, die vorzugsweise durch eine Leuchtdiode gebildet ist, wird dem Benutzer die Betriebsbereitschaft des Mikrocomputers 14 angezeigt. Während der Rechen- und Dosiervorgänge erlischt diese Lampe 42. Durch erneutes Aufleuchten zeigt sie dem Anwender den Abschluß des aktuellen Wägevorgangs und die Betriebsbereitschaft für einen neuen Wägevorgang an.

Im folgenden wird nun die Funktionsweise der vorliegenden Dosierwaage im Zusammenhang mit dem Datenflußdiagramm der Fig. 2 näher erläutert. Zunächst wird beim Schritt 1&min; die Dosierwaage über den Ein/Ausschalter 31 mit Strom versorgt.

Schritt 2&min;: Die blinkende Leuchtdiode 42 zeigt die Betriebsbereitschaft des Mikrocomputers 14 an. Bei Betätigen der Starttaste 28 wird der Gewichtswert des Stoffes 4 eingelesen - (Schritt 3&min;).

Beim nachfolgenden Schritt 4&min; wird der eingelesene Gewichtswert mit dem eingestellten Prozentwert multipliziert, der dabei erhaltene Wert entspricht dem Gewicht der zuzumischenden Flüssigkeit.

Beim Schritt 5&min; wird unterschieden, ob das Gewicht der beizumischenden Flüssigkeit, das beim Schritt 4&min; errechnet wurde, größer als ein vorgegebener Wert X ist oder nicht. Beispielsweise beträgt der Wert X 100 g. Wenn das Gewicht der beizumengenden Flüssigkeit größer als X ist, wird vom rechnerischen Endwert der zuzumengenden Flüssigkeit eine vorgegebene Gewichtsmenge Y, (z. B. 10 g) abgezogen. Wenn das Gewicht der beizumengenden Flüssigkeit dagegen kleiner als X ist, wird von dem Endwert der beizumengenden Flüssigkeit ein vorgegebener Prozentsatz C (z. B. 10%) abgezogen. Durch diese Unterscheidung wird sichergestellt, daß sowohl bei großen wie auch bei kleinen Zugabemengen ein Optimum an Schnelligkeit und Genauigkeit erreicht wird.

Danach wird bei Schritt 6&min; über das Relais 20 die Pumpe 6 eingeschaltet. Die zuzugebende Flüssigkeit passiert den Durchflußmengenmesser 5, der über den Impulsformer 17 die Impulse S2 an den Mikroprozessor 14 weitergibt. Bei Erreichen des beim Schritt 5&min; errechneten Wertes (Schritt 7&min;) wird die Pumpe 6 gestoppt (Schritt 8&min;). Beim Schritt 9&min; wird eine Kontrollmessung vorgenommen, die den im Schritt 4&min; errechneten Wert mit dem tatsächlichen Gewichtswert des Wägegutes vergleicht. Die vorliegende Dosierwaage ist so ausgelegt, daß Zugabemengen unter einem vorgegebenen Wert, der z. B. 1 Gramm beträgt, nicht ausgeführt werden. Wenn beim Schritt 10&min; der beim Schritt 4&min; errechnete Soll-Wert mit dem Ist-Wert identisch ist (Differenz z. B. kleiner 1 Gramm), ist der Meßvorgang abgeschlossen. Es wird zum Anfang des Programmes zurückgesprungen. Stimmt jedoch der beim Schritt 4&min; errechnete Soll-Wert mit dem Ist-Wert nicht überein, so wird eine Feinmessung eingeleitet, die den Schritt 11&min; umfaßt, bei dem die Differenz zwischen den genannten Werten berechnet wird. Anschließend wird dann wieder in die Schleife der Schritte 5&min;-10&min; eingetreten, wobei beim Schritt 10&min; wieder die bereits beschriebene Entscheidung getroffen wird.

Im folgenden wird im Zusammenhang mit den Fig. 3 und 4 eine Weiterbildung der vorliegenden Dosierwaage erläutert, die insbesondere für die Anwendung im Laborbereich vorteilhaft ist.

Bekannterweise müssen im Laborbereich der verschiedensten Fachrichtungen, besonders aber im Dentalsektor, immer wieder Mischungen verschiedener Stoffe in einem bestimmten Verhältnis zueinander durchgeführt werden, wobei die Konzentration eines der beteiligten Stoffe je nach Anwendungsfall beliebig variabel sein muß.

Je nach Aufgabenstellung muß ein Anwender zuerst aus einem Konzentrat eine dem Vorgang angepaßte Verdünnung (x %ig) mischen. Die Vielzahl der benötigten Mischungen und die kurze Lebensdauer derselben, (Auskristallisation) stellt den Anwender vor ganz erhebliche Probleme. Anschließend muß er dieses verdünnte Konzentrat in vorgegebenen % Verhältnissen mit anderen Stoffen mischen.

Manuell durchgeführt, sind diese Vorgänge äußerst zeitaufwendig und zudem relativ ungenau, was zur Folge haben kann, daß die meist von Hilfskräften hergestellten Mischungen nicht exakt sind und damit Folgefehler in den auszuführenden Arbeiten entstehen.

Mit Hilfe der Dosierwaage gemäß den Fig. 3 und 4 ist vorteilhafterweise eine automatische, genaue und fehlerfreie Zugabe einer Flüssigkeit (Konzentrat und Verdünnung) zu einer bereits vorgegebenen Menge eines festen Stoffes oder einer anderen Flüssigkeit möglich, wobei einerseits das Konzentrat (je nach Einstellung eines Kodierschalters "B %" im Verhältnis 0-99% verdünnt werden kann (0% = reine Verdünnung), andererseits aber dieses verdünnte Konzentrat in einem beliebigen Prozentverhältnis (Kodierschalter "A %") zu der vorgegebenen Menge dazuaddiert werden kann.

Sehr häufig wiederkehrende Einstellungen lassen sich vorteilhafterweise in einen externen, optionalen Programmspeicher eingeben und durch einen Tastendruck abrufen.

Besonders vorteilhaft ist die Weiterbildung gemäß den Fig. 3 und 4 auf dem Dentalgebiet zum Anmischen bestimmter Liquide mit vorgegebenen Mischungsverhältnissen und Konzentrationen anwendbar, wobei häufig vorkommende Werte einmal abgespeichert - und dann nur noch per Tastendruck abgerufen werden.

Eine spezielle Anordnung der vorzugsweise verwendeten Magnetventile und ein optimaler Steuerungsablauf, verhindern eine Verschmutzung der Ventile durch kritische, z. B. verkristallisierende Flüssigkeiten, durch eine automatische Reinigung.

In der Fig. 3 sind Bauteile, die bereits im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2 erläutert wurden, entsprechend bezeichnet.

In der aus der Fig. 3 ersichtlichen Weise besteht die vorliegende Dosierwaage im wesentlichen aus einer Gewichtsmeßeinrichtung 1, die das Gewicht eines auf dem Waagenteller 2, beispielsweise in einem Gefäß 3, befindlichen Stoffes 4 mißt, zwei Pumpen 6, 6*, die aus den Flüssigkeitsbehältern 7, 7*, über die Leitungen 8, 8*, die dem Stoff 4 zuzumischenden Flüssigkeiten abpumpen und dem Stoff 4 über die Leitungen 9, 9*, zwei Durchflußmesser 5, 5, und die Rohre 10, 10*, an deren Enden Magnetventile 40, 40*, sitzen, zugibt, einer Waagenelektronik 11, einer Steuereinheit 12, die einen Programmspeicher 13 und einen Mikrocomputer 14 umfaßt, und einer Prozenteingabeeinrichtung 15, 15*. Bei dem Stoff 4 kann es sich um einen festen Stoff oder um eine Flüssigkeit handeln. Bei der Anwendung auf dem Dentalgebiet wird als Stoff 4 beispielsweise eine vorgegebene Menge eines Pulvers (Expansionsliquid) in ein Gefäß 3 auf dem Waagenteller 2 gegeben. Das Expansionsliquid 4 soll mit einer Flüssigkeit, bestehend aus dem Konzentrat, das dem Flüssigkeitsbehälter 7* durch die Pumpe 6*, und einer Verdünnung, die dem Flüssigkeitsbehälter 7, durch die Pumpe 6 in der beschriebenen Weise entnommen wird, gemischt werden. Als Pumpen 6, 6* werden vorzugsweise Zahnradpumpen verwendet.

Besonders bevorzugt ist als Gewichtsmeßeinrichtung 1 ein Dehnungsmeßstreifen-Geber vorgesehen. Die Durchflußmesser 5, 5* geben an der elektrischen Leitung 16 ein Signal S1 und S1* solange ab, wie Flüssigkeit über die Pumpen 6, 6* in das Gefäß 3 gepumpt wird. Die Signale S1 und S1* werden in der elektronischen Steuereinheit 12 durch einen Impulsformer 17 in einen Rechteckimpuls S2 umgewandelt, der dem Mikrocomputer 14 eingegeben wird. Die Signale von den Durchflußmengenmessern 5, 5* sind von der Signalform her identisch und werden über dieselbe Leitung 16 an den Impulsformer 17 übermittelt.

Das Programm leitet intern die Signale an die richtige Adresse weiter, je nachdem welche Pumpe 6 bzw. 6* gerade angesteuert wird. Die Anzahl der (vom Startpunkt an) gezählten Impulse des Rechteckimpulses S2 entsprechen dem augenblicklichen Ist-Wert der über den jeweiligen Durchflußmesser 5, 5* und den Zugabestutzen 10, 10* ausgegebenen Flüssigkeitsmenge. Genauer gesagt entspricht jeder Impuls des Rechteckimpulses S2 einer vorgegebenen Flüssigkeitsmenge.

Durch Aufaddieren der Impulse des Rechteckimpulses S2 in einem Zähler des Mikrocomputers 14 kann im Mikrocomputer immer die gerade durch den Durchflußmesser 5 bzw. 5* und die Leitungen 10 bzw. 10* ausgegebene Flüssigkeitsmenge, d. h. der aktualisierte Stand dieser Flüssigkeitsmenge erfaßt werden. In einem Vergleicher des Mikrocomputers 14 wird der genannte Ist-Wert mit einem Soll-Wert verglichen, der in der später noch näher erläuterten Weise erzeugt wird. Wenn der Vergleich ergibt, daß der Ist-Wert dem Soll-Wert der Grob- oder Feinmessung entspricht, erzeugt der Mikrocomputer 14 an seinem Ausgang 19 ein Signal S3 bzw. S3*, das beispielsweise die Steuerleitung des Relais 20 bzw. 20 unterbricht, wodurch die Pumpe 6 bzw. 6* abgeschaltet wird.

Die elektronische Steuereinheit 12 umfaßt den Programmspeicher 13, der über die Datenbusleitung 22 mit dem Mikrocomputer 14 verbunden ist. Im Programmspeicher 13 sind die zur Ausführung des später im Zusammenhang mit der in Fig. 4 erläuterten Programmes erforderlichen Informationen enthalten. Dem Programmspeicher 13 wird über die Waagen-Elektronik 11 ein dem tatsächlichen Gewicht des Stoffes 4 entsprechenden Signals S5 eingegeben.

Gleichzeitig wird dem Programmspeicher 13 vom Prozenteingabeschalter 15 über die Leitung 23 ein Signal S4 eingegeben, das dem gewünschten Prozentwert der dem Stoff 4 zuzugebenden Gesamtflüssigkeit bestehend aus Konzentrat und Verdünnung bzw. dem gewünschten Verhältnis zwischen dem Gewicht des Stoffes 4 und dem Gewicht der zugegebenen Gesamtflüssigkeitsmenge entspricht.

Parallel dazu wird dem Programmspeicher 13 vom Prozenteingabeschalter 15* über die Leitung 23* ein zweites Signal S4* übermittelt, das die prozentuale Zusammensetzung der Gesamtflüssigkeitsmenge aus Konzentrat bzw. Verdünnung bestimmt.

Das das Gewicht des Stoffes 4 anzeigende Signal S5 wird vom Ausgang des Dehnungsmeßstreifengebers über die Leitung 24, die Waagenelektronik 11 und die Datenbusleitung 26 dem Programmspeicher 13 eingegeben.

Mit Hilfe eines Korrekturschalters 18 kann die Serienstreuung des Durchflußmengenmessers 5, 5* ausgeglichen werden (Eichvorgang).

Die Waagenelektronik 11 umfaßt eine Anzeigeneinrichtung 27, bei der es sich vorzugsweise um eine LED oder LCD Anzeige handelt, die das jeweilige Gewicht auf dem Waagenteller 2 anzeigt. Mit der Waagenelektronik 11 ist ferner eine Starttaste 28 verbunden, bei deren Betätigung der Betrieb der Pumpen 6, 6* entsprechend dem gemessenen Gewicht des Stoffes 4 im Gefäß 3 (Signal S5) und dem eingestellten Prozentwert (Signal S4) bzw. Signal S4* eingeleitet und aufrecht erhalten wird, bis durch das Signal S3 bzw. S3 an der Leitung 19 bzw. 19* das Relais 20 bzw. 20* wieder in den Ruhezustand abfällt.

Die Tarataste 29 ermöglicht es, vor Beginn der Messung, beim Aufsetzen des noch leeren Gefäßes 3, das an der LED-Anzeige 27 angezeigte Gewicht auf Null zu stellen, damit das Gewicht des Gefäßes 3 nicht in die Messung eingeht.

Vorzugsweise werden sowohl die Waagenelektronik als auch die elektronische Steuereinheit 12 von einem Netzteil 30 über einen Ein/Ausschalter 31 mit der Betriebsspannung versorgt.

Zweckmäßigerweise handelt es sich bei der Betriebsspannung um eine Niederspannung von beispielsweise 12 Volt.

Durch eine Anzeigeeinrichtung 42, die vorzugsweise durch eine Leuchtdiode gebildet ist, aber auch akkustisch arbeiten kann, wird dem Benutzer die Betriebsbereitschaft des Mikrocomputers 14 angezeigt. Während der Rechen- und Dosiervorgänge erlischt diese Lampe 42. Durch erneutes Aufleuchten zeigt sie dem Anwender den Abschluß des aktuellen Wägevorgangs und die Betriebsbereitschaft für einen neuen Wägevorgang an.

Im folgenden wird nun die Funktionsweise der Waagenkomponenten in Fig. 3 im Zusammenhang mit dem Datenflußdiagramm der Fig. 4 näher erläutert. Zunächst wird beim Schritt 1&min; die Dosierwaage über den Ein/Ausschalter 31 mit Strom versorgt.

Schritt 2&min;: Die blinkende Leuchtdiode 42 zeigt die Betriebsbereitschaft des Mikrocomputers 14 an. Bei Betätigen der Starttaste 28 wird der Gewichtswert des Stoffes 4 eingelesen (Schritt 3&min;).

Ab Schritt 4&min; gliedert sich der weitere Ablauf in eine Schleife "A" und in eine Schleife "B" auf, wobei zuerst Schleife "A" komplett abgeschlossen wird, danach erst wird Schleife "B" in Angriff genommen.

Schleife "A"

Im Schritt 4a&min; wird der eingelesene Gewichtswert mit den vorgewählten Prozentwerten A % und B % multipliziert, der dabei erhaltene Wert gibt das Gewicht des Konzentrates an, das zugefügt werden muß. Die Einstellung des Kodierschalters A % gibt an, wieviel Gesamtflüssigkeit bestehend aus Konzentrat und Verdünnung im Prozentverhältnis zum Gewicht des Stoffes 4 zugefügt werden muß.

Beim Schritt 5a&min; wird unterschieden, ob das Gewicht der beizumischenden Flüssigkeit, das beim Schritt 4a&min; errechnet wurde, größer als ein vorgegebener Wert X ist oder nicht. Beispielsweise beträgt der Wert X 100 g. Wenn das Gewicht der beizumengenden Flüssigkeit größer als X ist, wird vom rechnerischen Endwert der zuzumengenden Flüssigkeit eine vorgegebene Gewichtsmenge Y, (z. B. 10 g) abgezogen. Wenn das Gewicht der beizumengenden Flüssigkeit dagegen kleiner als X ist, wird von dem Endwert der beizumengenden Flüssigkeit ein vorgegebener Prozentsatz C (z. B. 10%) abgezogen. Durch diese Unterscheidung wird sichergestellt, daß sowohl bei großen wie auch bei kleinen Zugabemengen ein Optimum an Schnelligkeit und Genauigkeit erreicht wird.

Danach wird bei Schritt 6a&min; über das Relais 20 die Pumpe 6 eingeschaltet. Die zuzugebende Flüssigkeit passiert den Durchflußmengenmesser 5, der über den Impulsformer 17 die Impulse S2 an den Mikroprozessor 14 weitergibt.

Bei Erreichen des beim Schritt 5a&min; errechneten Wertes (Schritt 7a&min;) wird die Pumpe 6 gestoppt (Schritt 8a&min;). Beim Schritt 9a&min; wird eine Kontrollmessung vorgenommen, die den im Schritt 4a&min; errechneten Wert mit dem tatsächlichen Gewichtswert des Wägegutes vergleicht. Die vorliegende Dosierwaage ist so ausgelegt, daß Zugabemengen unter einem vorgegebenen Wert, der z. B. 1 Gramm beträgt, nicht ausgeführt werden. Wenn beim Schritt 10a&min; der beim Schritt 4a&min; errechnete Soll-Wert mit dem Ist-Wert identisch ist (Differenz z. B. kleiner 1 Gramm), ist dieser Meßvorgang abgeschlossen.

Stimmt jedoch der beim Schritt 4a&min; errechnete Soll-Wert mit dem Ist- Wert nicht überein, so wird eine Feinmessung eingeleitet, die den Schritt 11a&min; umfaßt, bei dem die Differenz zwischen den genannten Werten berechnet wird.

Anschließend wird dann wieder in die Schritte 5a-10a&min; der Schleife "A" eingetreten, wobei beim Schritt 10a&min; wieder die bereits beschriebene Entscheidung getroffen wird.

Dann wird zur Schleife "B" des Programmes gesprungen, um den etwas anderen Rechen - aber denselben Dosiervorgang für die Verdünnung durchzuführen.

Schleife "B"

Beim Schritt 4b&min; wird aus der Einstellung des Kodierschalters B % rechnerisch das Gewicht der Verdünnung, die zugefügt werden muß, ermittelt. Dazu wird der (beim Drücken des Startknopfes) eingelesene Gewichtswert mit "A %" und (1-"B %") multipliziert.

Beim Schritt 5b&min; wird unterschieden, ob das Gewicht der beizumischenden Flüssigkeit, das beim Schritt 4b&min; errechnet wurde, größer als ein vorgegebener Wert "X" ist oder nicht. Beispielsweise beträgt der Wert "X" 100 g. Wenn das Gewicht der beizumengenden Flüssigkeit größer als "X" ist, wird vom rechnerischen Endwert der zuzumengenden Flüssigkeit eine vorgegebene Gewichtsmenge Y, (z. B. 10 g) abgezogen. Wenn das Gewicht der beizumengenden Flüssigkeit dagegen kleiner als "X" ist, wird von dem Endwert der beizumengenden Flüssigkeit ein vorgegebener Prozentsatz C (z. B. 10%) abgezogen. Durch diese Unterscheidung wird sichergestellt, daß sowohl bei großen wie auch bei kleinen Zugabemengen ein Optimum an Schnelligkeit und Genauigkeit erreicht wird.

Danach wird beim Schritt 6b&min; über das Relais 20* die Pumpe 6* eingeschaltet. Die zuzugebende Flüssigkeit passiert den Durchflußmengenmesser 5*, der über den Impulsformer 17 die Impulse S2 an den Mikroprozessor 14 weitergibt. Bei Erreichen des beim Schritt 5b&min; errechneten Wertes (Schritt 7b&min;) wird die Pumpe 6* gestoppt (Schritt 8b&min;). Beim Schritt 9b&min; wird eine Kontrollmessung vorgenommen, die den im Schritt 4b&min; errechneten Wert mit dem tatsächlichen Gewichtswert des Wägegutes vergleicht. Auch hier gilt, daß nur Zugabemengen über einem vorgegebenen Wert, der z. B. 1 Gramm beträgt, dazuaddiert werden.

Wenn beim Schritt 10b&min; der beim Schritt 4b&min; errechnete Soll-Wert mit dem Ist-Wert identisch ist (Differenz z. B. kleiner 1 Gramm), ist dieser Meßvorgang abgeschlossen.

1 Dehnungsmeßstreifen

2 Waagschale

3 Gefäß

4 Stoff

5 Durchflußmengenmesser 1

5* Durchflußmengenmesser 2

6 Zahnradpumpe 1

6* Zahnradpumpe 2

7 Flüssigkeitsbehälter 1

7* Flüssigkeitsbehälter 2

8 Leitung 1 (Behälter-Pumpe)

8* Leitung 2 (Behälter-Pumpe)

9 Leitung (Pumpe 1 - Durchflußmesser 1)

9* Leitung (Pumpe 2 - Durchflußmesser 2)

10 Leitung Durchflußmesser (1) - Magnetventil (1)

10* Leitung Durchflußmesser (2) - Magnetventil (2)

11 Waagenelektronik

12 Steuereinheit

13 Programmspeicher

14 Mikrocomputer

15 Prozentwerteingabeschalter "A %"

15* Prozentwerteingabeschalter "B %"

16 elektr. Leitung (Durchflußmengenmesser-Impulsformer)

17 Impulsformer

18 Korrekturschalter

19 Ausgang Mikrocomputer zum Relais 1

19* Ausgang Mikrocomputer zum Relais 2

20 Relais 1 (Pumpe)

20 Relais 2 (Pumpe)

21 elektr. Leitung (Relais 1 - Pumpe)

21* elektr. Leitung (Relais 2 - Pumpe)

22 Datenbusleitung

23 elektr. Leitung (Kodierschalter "A %")

23* elektr. Leitung (Kodierschalter "B %")

24 elektr. Leitung (Dehnungsmeßstreifen)

26 Datenbusleitung (Waage-Mikrocomputer)

27 LED/LCD-Anzeige Waage

28 Start-Taste

29 Tara-Taste

30 Netzteil

31 Ein/Aus-Schalter

40 Magnetventil 1

40* Magnetventil 2

42 Anzeigeeinrichtung (Leuchtdiode)

S1 Signal 1 = vom Durchflußmesser 1 bzw. 2 zum Impulsformer

S2 Signal 2 = vom Impulsformer zum Mikrocomputer

S3 Signal 3 = vom Mikrocomputer zum Relais 1

S3* Signal 3 = vom Mikrocomputer zum Relais 2

S4 Signal 4 = vom Kodierschalter "A %" zum Mikrocomputer

S4* Signal 4 = vom Kodierschalter "B %" zum Mikrocomputer

S5 Signal 5 = vom Mikrocomputer zur Waage von der Waage zum Mikrocomputer


Anspruch[de]
  1. 1. Dosierwaage mit einem Waagenteller (2) und einer Gewichtsmeßeinrichtung (1), die das Gewicht eines auf dem Waagenteller (2) befindlichen Stoffes erfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Pumpe (6) vorgesehen ist, mit der aus einem Flüssigkeitsbehälter (7) eine Flüssigkeit durch einen Abgabestutzen (10) in ein Gefäß (3) auf den Waagenteller (2) pumpbar ist, daß der Pumpe (6) ein Durchflußmengenmesser (5) nachgeschaltet ist, der ein erstes Signal (S1) erzeugt, wenn durch ihn Flüssigkeit fließt, daß durch eine Eingabeeinrichtung (15) ein Prozentwert eingebbar ist, aus dem die zum Erreichen eines gewünschten Stoff-Flüssigkeits- Verhältnisses dem Stoff (4) über den Abgabestutzen (10) zuzugebende Flüssigkeitsmenge berechnet wird, daß die Messung in eine Grob- und Feinmessung unterteilt wird, daß bei der Grobmessung eine reine Volumenmessung stattfindet, die bei einem bestimmten Wert vor Erreichen des Sollwertes gestoppt wird, daß anschließend die Feinmessung vorgenommen wird, bei der durch eine Kontrollmessung und Errechnen eines Korrekturwertes aus der Differenz zwischen dem berechneten Sollwert und dem tatsächlichen Gewicht des Stoffes (4) und der bereits zugegebenen Flüssigkeitsmenge ein evtl. Fehler minimiert wird und daß eine Steuereinheit (12) vorgesehen ist, die die Pumpe (6) abschaltet, wenn der errechnete Sollwert mit dem tatsächlichen Gewicht des Stoffes (4) und der bereits zugegebenen Flüssigkeitsmenge übereinstimmt.
  2. 2. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit aus wenigstens zwei Flüssigkeitskomponenten besteht, daß jede Flüssigkeitskomponente aus einem Flüssigkeitsbehälter (7, 7*) durch eine Pumpe (6, 6*) abpumpbar und über eine Leitung (10, 10) in das Gefäß (3) abgebbar ist, daß jeder Pumpe (6, 6*) ein Durchflußmengenmesser (5, 5*) nachgeschaltet ist, der das erste Signal (S1, S1*) erzeugt, wenn durch ihn eine Flüssigkeitskomponente fließt, und daß durch wenigstens eine weitere Eingabeeinrichtung (15*) ein weiterer Prozentwert eingebbar ist, der zum Erreichen eines gewünschten Konzentrationsverhältnisses das Verhältnis der wenigstens zwei Flüssigkeitskomponenten zueinander bezeichnet, und daß jede Flüssigkeitskomponente unter Ausführung der Grob- und Feinmessung zugegeben wird.
  3. 3. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Durchflußmengenmessern (5, 5*) ein Impulsformer (7) nachgeschaltet ist, der bei Anliegen des ersten Signales (S1, S1*) Impulse (S2) einer vorgegebenen Frequenz erzeugt, die durch einen Zähler (in 14) zur Ermittlung der zugegebenen Flüssigkeitsmenge gezählt werden, daß dem Zähler (in 14) der jeweilige Sollwert in der Form eines Zählerstandes vorgegeben wird (errechnet aus eingestelltem %-Wert für die Flüssigkeitskomponenten und Gewicht auf der Waage) und daß der Zähler (in 14) bei Erreichen des Zählerstandes ein die Abschaltung der Pumpe bewirkendes zweites Signal (S3, S3*) erzeugt.
  4. 4. Waage nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß als Gewichtsmeßeinrichtung (1) ein Dehnungsmeßstreifen-Geber vorgesehen ist.
  5. 5. Waage nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß als Pumpe (6, 6*) eine Zahnradpumpe vorgesehen ist.
  6. 6. Waage nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß am offenen Ende jedes Abgabestutzens (10, 10*) jeweils ein Magnetventil (40, 40*) derart angeordnet ist, daß eine automatische Selbstreinigung stattfindet, daß ein Verstopfen durch "auskristallisierende" Stoffe verhindert wird und daß beim Abschalten der Pumpe (6, 6*) ein Eindringen von Luft und ein Absinken der Flüssigkeitssäule verhindert wird.
  7. 7. Waage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß am offenen Ende des Abgabestutzens (10) als Magnetventil (40) ein Rückschlagventil vorgesehen ist, das beim Abschalten der Pumpe (6) ein Eindringen von Luft und ein Absinken der Flüssigkeitssäule verhindert.
  8. 8. Waage nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Tara-Taste (29) vorgesehen ist, mit deren Hilfe das angezeigte Gewicht des Waagentellers (2) und gegebenenfalls eines darauf befindlichen Gefäßes (3) für den Stoff (4) und die zuzugebende Flüssigkeit vor der Zugabe des Stoffes (4) auf Null eichbar ist.
  9. 9. Waage nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzeigelampe (42) vorgesehen ist, die das Ende eines Meßvorganges anzeigt und die Bereitschaft für einen neuen Wägevorgang signalisiert.
  10. 10. Verfahren zum Betrieb einer Dosierwaage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
    1. 1. Inbetriebsetzen der Dosierwaage durch Betätigen eines Ein/ Ausschalters (31) und Anzeige der Betriebsbereitschaft durch eine Anzeigeeinrichtung (42);
    2. 2. Drücken einer Starttaste (28) und Einlesen des Gewichtswertes des Wägegutes (Stoff 4);
    3. 3. Berechnen des Gewichtsendwertes von Stoff (4) einschließlich der zuzugebenden Flüssigkeitsmenge anhand eines eingegebenen Prozentwertes;
    4. 4. Vorgabe eines Wertes, bei dem vor Erreichen des errechneten Endwertes (Schritt 3) die Messung gestoppt wird, in Abhängigkeit von der Größe der zuzugebenden Flüssigkeit;
    5. 5. Einschalten der Pumpe (6);
    6. 6. Warten, bis der Durchflußmengenmesser (5) genügend Impulse geliefert hat;
    7. 7. Abschalten der Pumpe (6);
    8. 8. Durchführung einer Kontrollmessung und Vergleich des tatsächlichen Gewichtswertes mit dem beim Schritt (3) errechneten Endwert;
    9. 9. Bei Übereinstimmung zwischen dem errechneten Endwert (Schritt 3) und dem tatsächlichen Gewichtswert, Zurückkehren zum Programmanfang oder Berechnen der Differenz zwischen dem errechneten Endwert (Schritt 3) und dem tatsächlichen Gewichtswert und dann Sprung zum Schritt (5);
    10. 10. Berechnen des Gewichtswertes der zweiten Flüssigkeitskomponente in einer zweiten Schleife ("B") entsprechend der eingestellten Werte ("A %") und (B "%") und dem Stoff (4).
    11. 11. Vorgabe eines Wertes, bei dem vor Erreichen des errechneten Endwertes (Schritt 10) die Messung gestoppt wird, in Abhängigkeit von der Größe der zuzugebenden zweiten Flüssigkeitskomponente;
    12. 12. Einschalten der weiteren Pumpe (6*);
    13. 13. Warten, bis der Durchflußmengenmesser (5*) genügend Impulse geliefert hat;
    14. 14. Abschalten der weiteren Pumpe (6*);
    15. 15. Durchführung einer Kontrollmessung und Vergleich des tatsächlichen Gewichtswertes mit dem beim Schritt (10) errechneten Endwert;
    16. 16. Bei Übereinstimmung zwischen dem errechneten Endwert (Schritt 10) und dem tatsächlichen Gewichtswert, ist der Meßvorgang abgeschlossen, es erfolgt ein Sprung an den Anfang des Programmes, (Leuchtdiode blinkt) oder falls noch keine Übereinstimmung besteht, Berechnen der Differenz zwischen dem errechneten Endwert (Schritt 10) und dem tatsächlichen Gewichtswert und Sprung zum Schritt (12).
  11. 11. Verfahren zum Betrieb einer Dosierwaage nach einem der Ansprüche 2 bis 9, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
    1. 1. Inbetriebsetzen der Dosierwaage durch Betätigen eines Ein/ Ausschalters (31) und Anzeige der Betriebsbereitschaft durch eine Anzeigeeinrichtung (42);
    2. 2. Drücken einer Starttaste (28) und Einlesen des Gewichtswertes des Wägegutes (Stoff 4);
    3. 3. Berechnen des Gewichtwertes der ersten Flüssigkeitskomponente in einer ersten Schleife ("A") entsprechend der eingestellten Werte ("A %) und (B "%") und dem Stoff (4);
    4. 4. Vorgabe eines Wertes, bei dem vor Erreichen des errechneten Endwertes (Schritt 3) die Messung gestoppt wird, in Abhängigkeit von der Größe der zuzugebenden ersten Flüssigkeitskomponente;
    5. 5. Einschalten der Pumpe (6);
    6. 6. Warten, bis der Durchflußmengenmesser (5) genügend Impulse geliefert hat;
    7. 7. Abschalten der Pumpe (6);
    8. 8. Durchführung einer Kontrollmessung und Vergleich des tatsächlichen Gewichtswertes mit dem beim Schritt (3) errechneten Endwert;
    9. 9. Bei Übereinstimmung zwischen dem errechneten Endwert (Schritt 3) und dem tatsächlichen Gewichtswert, Übergang zu Schleife ("B") oder Berechnen der Differenz zwischen dem errechneten Endwert (Schritt 3) und dem tatsächlichen Gewichtswert und dann Sprung zum Schritt (5);
    10. 10. Berechnen des Gewichtwertes der zweiten Flüssigkeitskomponente in einer zweiten Schleife ("B") entsprechend der eingestellten Werte ("A %") und (B "%") und dem Stoff (4).
    11. 11. Vorgabe eines Wertes, bei dem vor Erreichen des errechneten Endwertes (Schritt 10) die Messung gestoppt wird, in Abhängigkeit von der Größe der zuzugebenden zweiten Flüssigkeitskomponente;
    12. 12. Einschalten der weiteren Pumpe (6*);
    13. 13. Warten, bis der Durchflußmengenmesser (5*) genügend Impulse geliefert hat;
    14. 14. Abschalten der weiteren Pumpe (6*);
    15. 15. Durchführung einer Kontrollmessung und Vergleich des tatsächlichen Gewichtswertes mit dem beim Schritt (10) errechneten Endwert;
    16. 16. Bei Übereinstimmung zwischen dem errechneten Endwert (Schritt 10) und dem tatsächlichen Gewichtswert, ist der Meßvorgang abgeschlossen, es erfolgt ein Sprung an den Anfang des Programmes, (Leuchtdiode blinkt) oder falls noch keine Übereinstimmung besteht, Berechnen der Differenz zwischen dem errechneten Endwert (Schritt 10) und dem tatsächlichen Gewichtswert und Sprung zum Schritt (12).
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als erste Flüssigkeitskomponente eine konzentrierte Flüssigkeit und als zweite bzw. letzte Flüssigkeitskomponente eine Verdünnungsflüssigkeit zugegeben werden.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com