Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem
Oberbegriff des Anspruches 1 und auf mindestens eine der
Vorrichtungen nach dem Oberbegriff der Ansprüche 3, 7 und/oder
9.
Beim Betrieb einer Waage in einem Laboratorium, in dem eine
Reihe von Messungen durchgeführt werden müssen, ist es
einerseits aus Gründen der Automatisierung, anderseits zur
Vermeidung der manuellen Handhabung der jeweiligen, z. B. von
einem feinen Gewicht, wie einem Drahtgewicht, einem
Plättchengewicht oder Knopfgewicht, gebildeten Last oftmals so,
dass diese Last aus einer stationären Ablage zur Waage gebracht
und dabei gegebenenfalls ein Handhabungsgerät (Roboter)
verwendet wird. Im Falle einer Vergleichsmessung auf einer sog.
Komparatorwaage werden mehrere Gewichte als Last von der Ablage
geholt und auf die Waage gebracht. Derartige Waagen dienen der
Vergleichswägung und haben daher mehrere Wägegut aufnehmende
Einrichtungen. Diese letzteren sind im allgemeinen von in einer
horizontalen Ebene gelegenen Waagschalen gebildet, die auf einen
gemeinsamen Kraftaufnehmer wirken. Der Betrieb einer solchen
Waage erfordert eine besonders behutsame Handhabung, da eine
Verschiebung des Schwerpunktes zu Verfälschungen des
Messergebnisses führen kann. Eine solche behutsame Handhabung
beeinträchtigt, aber naturgemäß die Schnelligkeit, mit der dieser
Vorgang durchgeführt werden kann.
Dazu kommt, dass die einzelnen, auf den gemeinsamen, zweckmäßig
in der Mitte zwischen den Waagschalen angeordneten
Kraftaufnehmer wirkenden Waagschalen radial von diesem abstehen
und sich oft ein sogenannter "Eckenlastfehler" ergibt, weil der
Schwerpunkt der Gesamtlast nicht genau auf die
Übertragungseinrichtung bzw. den Übertragungsbolzen, welcher auf
den Kraftaufnehmer wirkt, zentriert ist bzw. sich bei
unterschiedlicher Belegung mit Gewichten verschiebt. Teilweise
versucht man bei einzelnen Waagschalen den dadurch entstehenden
Unterschied durch eine Art baldigen Lagers der Waagschale am
Übertragungsglied herbeizuführen, wobei man die Schale in einem
stabilen Gleichgewicht hält. Dies ist aber nicht immer
befriedigend.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen raschen
Betrieb einer Waage, und insbesondere einer Komparatorwaage, zu
sichern und dennoch Fehlermöglichkeiten der oben angegebenen Art
zu verringern. Insbesondere will man auch bei einer Waage mit
mehreren Wäggütern aufnehmenden Einrichtungen eine
Gewichtsübertragung unter Vermeidung eines Eckenlastfehlers
erreichen. Dies alles gelingt erfindungsgemäß durch die
kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1.
Dadurch, dass erfindungsgemäß die Last an mindestens einem Ort -
der aus einer Ablage, einem Handhabungsgerät und einer das
Wägegut aufnehmenden und auf einen Kraftaufnehmer wirkenden
Einrichtung der Waage ausgewählt ist - in mindestens einstöckig
übereinander gelegenen Positionen abgelegt wird, ist eine
gemeinsame Handhabung der Lasten in übereinander angeordneten
Positionen ebenso möglich, wie auch der Schwerpunkt dieser
Lasten im wesentlichen unveränderlich sein wird, ganz gleich wie
viele übereinander gelegene Positionen und ihre Lasten
allenfalls gleichzeitig gehandhabt werden.
Noch günstiger ist es, wenn die Last an mindestens zwei Orten -
die aus einer Ablage, einem Handhabungsgerät und einer das
Wägegut aufnehmenden und auf einen Kraftaufnehmer wirkenden
Einrichtung der Waage ausgewählt sind - in mindestens einstöckig
übereinander gelegenen Positionen abgelegt wird, weil sodann
Aufnahme ebenso wie erneute Ablage der Last erleichtert wird.
Dies wird insbesondere der Fall sein, wenn dies gleichzeitig
geschieht.
Es wurde oben bereits erwähnt, dass die genannten Orte aus nur
drei, vorteilhaft beim Betrieb einer Waage zusammenwirkenden,
Orten ausgewählt werden sollen. Einer dieser Orte kann die
Ablage der Last, insbesondere von Gewichten, selbst sein. In
diesem Fall zeichnet sich eine erfindungsgemäße Vorrichtung
dadurch aus, dass sie eine solche Ablage für die, insbesondere
von Gewichten gebildete, Last aufweist, welche mindestens zwei
übereinander gelegene, von unten her zugängliche längliche
Vorsprünge, wie Zinken, Arme oder dergleichen, besitzt.
Natürlich ist es vorteilhaft, eine solche Ablage, etwa für
Gewichte, mit einem entsprechend ausgebildeten, mindestens
"zweistöckigen" Handhabungsgerät zu kombinieren, nicht zuletzt
auch deswegen, weil dieses dann einfacher und ohne separat
bewegliche Handhabungsteile ausgebildet werden kann. Das
Handhabungsgerät kann jedoch auch für sich in der
erfindungsgemäßen Weise ausgebildet werden, beispielsweise wenn
das Verfahren nach Anspruch 3 nur zwischen dem Handhabungsgerät
und der Waage ausgeübt wird. In diesem Falle kennzeichnet sich
eine erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch, dass sie ein
Handhabungsgerät mit mindestens zwei übereinander gelegenen
länglichen Vorsprüngen, wie Zinken, Arme oder dergleichen,
aufweist.
Schließlich ist es, besonders auch zur Vermeidung des
"Eckenlastfehlers", von Vorteil, wenn eine erfindungsgemäße
Vorrichtung so ausgebildet ist, dass die das Wägegut
aufnehmenden Einrichtungen einer Waage, also Waagschale, ein
Wägkorb oder auch nur ein Arm zum Aufhängen des Wägegutes daran,
übereinander bzw. untereinander oberhalb bzw. unterhalb eines
Übertragungsgliedes der Last an den Kraftaufnehmer der Waage
angeordnet sind.
Dadurch, dass die das Wägegut aufnehmenden Einrichtungen
übereinander bzw. untereinander oberhalb bzw. unterhalb eines
Übertragungsgliedes für die Last auf den Kraftaufnehmer
angeordnet sind, ist die Lage des Schwerpunktes jeder einzelnen
dieser Einrichtungen bezüglich des Übertragungsgliedes jeweils
gleich und vorbestimmt. Das heißt, der Lastschwerpunkt weist in
einer vertikalen Projektion stets auf das Übertragungsglied.
Eckenlastfehler werden dadurch vermieden.
Im Rahmen der Erfindung ist es durchaus möglich, den
Kraftaufnehmer bzw. die Wägezelle oben anzuordnen und die das
Wägegut aufnehmenden Einrichtungen hängend bzw. pendelnd
vorzusehen. Aus Gründen des Bedienungskomforts, insbesondere für
Roboterbedienung, insbesondere mit dem oben erwähnten
erfindungsgemäßen Handhabungsgerät, sowie aus anderen Gründen
ist es aber bevorzugt, wenn die das Wägegut aufnehmenden
Einrichtungen übereinander bzw. oberhalb des Übertragungsgliedes
angeordnet sind, wie es später an Hand der Zeichnung noch
beschrieben wird.
Die Ausbildung der das Wägegut aufnehmenden Einrichtungen ist
dann ein besonderes Problem, wenn Handhabungsgeräte zur Ablage
von Wägegut auf ihnen eingesetzt werden sollen. Durch den
Einsatz solcher Roboter wird die Berührung durch eine
Bedienungsperson vermieden. Dieses Problem ist natürlich dann
besonders kritisch, wenn mehrere solcher das Wägegut
aufnehmender Einrichtungen vorgesehen sind.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem so gelöst, dass jede das
Wägegut aufnehmende Einrichtung, oder wenigstens ein Teil von
ihnen, als das Wägegut haltende, nach einer Seite hin offene
Gabelzinken ausgebildet ist. Diese Ausbildung ist auch
unabhängig von der Anordnung mehrerer solcher Einrichtungen und
auch unabhängig davon von erfinderischer Bedeutung, ob nun
mehrere Einrichtungen oder nur eine einzige vorgesehen sind.
Zwar sind gitterartige oder korbartige das Wägegut aufnehmende
Einrichtungen an sich bekannt, doch sind diese für das
Zusammenwirken mit einem Roboter deshalb ungeeignet, weil die
Gitter bisher stets geschlossen waren und nicht nach einer Seite
hin offene Gabelzinken aufwiesen. Die Bedeutung solcher offener
Gabelzinken wird nachstehend an Hand der Beschreibung eines
bevorzugten Ausführungsbeispieles deutlich werden. Es ist auch
klar, dass eine analoge Ausbildung für das Handhabungsgerät von
Vorteil ist.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich an Hand der
nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch
dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigt:
Fig. 1 eine Perspektivansicht der bei einem optimalen
erfindungsgemäßen Betrieb einer Komparatorwaage
zusammenwirkenden Teile;
Fig. 2 eine aus modulartig entfernbaren Einheiten aufgebaute
Ablage für verschiedene Gewichte in Draufsicht, wozu
Fig. 3 eine einzelne Einheit in einer perspektivischen
Darstellung veranschaulicht;
Fig. 4 das Zusammenwirken eines Handhabungsgerätes mit einer
Einheit nach Fig. 3 in einem seitlichen Vertikalschnitt durch
die Wägegutaufnahme nach Fig. 6,
Fig. 5a und 5b das Zusammenwirken eines Handhabungsgerätes mit
einer Einheit und einem Handhabungsgerät nach einem besonderen
Ausführungsbeispiel in einem Vertikalschnitt durch die
Wägegutaufnahme nach Fig. 6.
Fig. 6 eine besonders bevorzugte Ausbildung der
Wägegutaufnahme,
Fig. 7 das Zusammenwirken eines anderen erfindungsgemäßen
Handhabungsgerätes mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten
Waage.
Fig. 1 zeigt die Gesamtheit aller Vorrichtungen, die bei der
Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Anwendung
kommen können. Dabei ist eine Waage 1 mit einer Ablage 17 für
verschiedene Arten und Massen von eine Last bildenden Gewichten
sowie ein auf einer Schiene 18 mittels eines Kreuzschlittens 19
verfahrbares, einen Arm 20 aufweisendes Handhabungsgerät in
einem entsprechend gegen Außeneinflüsse, wie Temperatur,
Luftströmungen etc., verschließbaren Raum untergebracht, um
Vergleichswägungen auf relativ engem Raum automatisch
durchzuführen. Die Waage 1 kann auch so ausgebildet sein, wie es
später an Hand der Fig. 7 beschrieben wird.
Die in Fig. 1 zu sehende vordere Reihe der Ablage 17 ist in Fig. 2
in Draufsicht dargestellt. Sie besteht aus einem mehrere
Ablagemodule 21 in entsprechenden Ausnehmungen 22 aufnehmendem
Rahmen 23, der Vertiefungen 24 zur Unterstützung der Ränder des
jeweiligen Ablagemoduls 21 aufweist. Erweiterungen 25 dieser
Vertiefungen 24 erleichtern das Herausnehmen der einzelnen
Module 21.
Wie später noch an Hand der Fig. 4 und 5 deutlicher gezeigt
wird, liegen die einzelnen Ablagemodule 21 auf in Vertiefungen
26 der Module 21 eindringenden Stifte 27, wobei - wie aus Fig. 2
strichliert ersichtlich - die Vertiefungen 26 wenigstens zum
Teil (siehe links an den beiden gezeigten Modulen) eine in
Draufsicht von der Kreisform abweichende bzw. ovale Form haben
können.
Wie der Fig. 3 zu entnehmen ist, besitzt jeder Ablagemodul 21
einstöckig übereinander gelegene Ablagepositionen, von denen die
untere Ablage 109 einen Rost von frei endigenden länglichen,
zinkenartigen Vorsprüngen 114 in einer Platte 32 aufweist, die
in einer an den Vorsprüngen 114 annähernd fluchtenden Vertiefung
28 ein Plättchengewicht 29a oder ein Knopfgewicht 29c (Fig. 5)
aufzunehmen vermögen. Wegen der unterschiedlichen Größe von
Plättchen 29a oder Knopfgewichten 29c ist der Durchmesser der
Vertiefung 28 entsprechend unterschiedlich wählbar. Darüber ist
ein einzelner, galgenartig von einem Ständer 30 abstehender, am
Ende einen Haken 31 bildender Vorsprung oder Arm 110 zum
Anhängen von Drahtgewichten 29b in einer zweiten Ebene, d. h.
einer über der Position 109 gelegenen Position, vorgesehen.
Dem modulartigen Aufbau entspricht es, dass der Ständer 30
gegebenenfalls an der Platte 32 abnehmbar befestigt ist (vgl.
Befestigungsschraube 36 in Fig. 4), dass der Arm 110
gegebenenfalls auswechselbar in einer Hülse 33 eingesetzt ist,
und dass der Ständer 30 gewünschtenfalls eine Verbindungsöffnung
34 zur Verlängerung des Ständers 30 nach oben bzw. zur
Anbringung einer weiteren Ablageetage durch Einschrauben oder
Eindübeln aufweist. Die Öffnung 34 kann aber, wie gemäß Fig. 4,
auch lediglich zum Festklemmen der Hülse 33 und/oder des Armes
110 mittels einer Klemmschraube 35 dienen.
Wie in Fig. 1 ersichtlich ist, weist die Ablage 17 mehrere
stufenförmig hintereinander angeordnete Rahmenreihen auf, um den
Arm 20 des Handhabungsgerätes den Zugriff zu erleichtern.
Die Fig. 4, 5a und 5b zeigen das Zusammenwirken des Armes 20
des Handhabungsgerätes mit der mit dem Kraftaufnehmer der Waage
verbundenen Wägegutaufnahme 115 und dem Ablagemodul 21. Die
Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht, die Fig. 5a und 5b eine
Frontansicht. Fig. 5a zeigt den Arm 20 in Transportstellung, die
Fig. 5b den abgesenkten Arm, d. h. Wägestellung.
Der Arm 20 weist zwei Platten 37 und 37a auf, die mittels einer
mit einer Nivellierung 39 versehenen Schraube 38 verbunden sind.
Die Stifte 27 dienen der Zentrierung und zur Mitnahme.
Das Handhabungsgerät ist auf Schienen und Schlitten 19 (siehe
Fig. 1) frei dreidimensional beweglich. Somit können die zu
wägenden Gewichte 9a, 9b, 9c mittels des Handhabungsgerätes von der
Ablage 17, auf der die einzelnen Gewichte auf Ablagemodulen 21
gelagert sind zu der Wägegutaufnahme 115 der Waage zum Wägen
transportiert und nach der Wägung zur Ablage 17 zurückgebracht
werden. Sowohl die Ablagemodule 21 als auch die Wägegutaufnahme
115 weisen nach vorne geöffnete Zinken, Gabeln etc. zur Aufnahme
bzw. Ablage durch den Arm 20 auf.
Die Fig. 6 zeigt eine dreidimensionale Ansicht der
Wägegutaufnahme 115 losgelöst von dem Kraftaufnehmer einer
Waage. Die Wägegutaufnahme 115 besteht aus dem Verbindungsarm 41
mit dem Kraftaufnehmer einer Waage, dem eigentlichen kammartigen
Rost 116 für die Plättchen 29a oder Knopfgewichte 29c sowie der
Aufnahme 117 für Drahtgewichte 29b.
Der Wägeprozess geschieht wie folgt:
Das Handhabungsgerät holt von der Ablage 17 ein Ablagemodul 21
auf dem ein Gewicht (Plättchen-, Knopf- oder Drahtgewicht)
gelagert ist. Dieses Ablagemodul mit Gewicht wird zu der Waage
transportiert (siehe Fig. 5a) und das Gewicht wird auf die
Wägegutaufnahme 115 je nach Gewichtsart gelegt bzw. gehängt. Der
Arm des Handhabungsgerätes fährt mit leerem Ablagemodul 21
heraus. Die Wägung kann beginnen (siehe Fig. 5b). Nach der
Wägung erfolgt der Vorgang in umgekehrter Reihenfolge. Ein neuer
Wägungsprozess kann beginnen.
Fig. 7 zeigt eine Waage 1, deren Einzelheiten - soweit nicht zur
vorliegenden Erfindung gehörig - bereits in der EP-A-0 556 473
beschrieben sind, deren Inhalt hier durch Bezugnahme als
geoffenbart gelten soll, um eine Wiederholung der
diesbezüglichen Beschreibung zu vermeiden. Nur so viel sei
gesagt, dass die Waage 1 in einem Waagengehäuse 2 einen
strichliiert angedeuteten Kraftaufnehmer 3 aufweist, der
unterhalb eines Raumes 4 für eine Waagschale angeordnet ist. Auf
dem Waagengehäuse 2 steht ein Windschutzgehäuse 5, dessen
Seitenwände wenigstens zum Teil entfernbar bzw. zur Seite
schiebbar sind, um den Zugang zum Inneren des Windschutzgehäuses
5 zu öffnen. So ist beispielsweise ein Handgriff 6 der linken
Seitenwand 7 zurückgeschoben und die damit die linke Seite des
Windschutzgehäuses 5 geöffnet.
Die Waagschale selbst ist im vorliegenden Falle weggenommen,
wobei die Anordnung so ausgebildet sein kann, wie sie an Hand
der CH-A-679 949 geschildert ist. Dieses Dokument beschreibt
eine Waagschale, die auf einen bolzenförmigen Lastaufnehmer
(Übertragungsglied auf den auch dort vorgesehenen Kraftaufnehmer
3) nur aufgesetzt und von ihm wegnehmbar ist. Ein ähnlicher
Übertragungsbolzen 8 ist auch im vorliegenden Falle ersichtlich.
Erfindungsgemäß sind nun mit diesem Übertragungsbolzen 8 drei
übereinanderliegende Ablagegabeln 9, 10 und 11 für die Aufnahme
von Wägegut verbunden. Diese Ablagegabeln 9, 10 und 11 sind von
gemeinsamen, im wesentlichen vertikalen Rahmenholmen 12
gehalten, welcher Rahmen 13 eine stabile Halterung für die drei
Ablagegabeln 9, 10 und 11 schafft. Dadurch wird der Schwerpunkt
der Last auch dann nicht verschoben, wenn die Ablagegabeln 9,
10, 11 mit unterschiedlichen Gewichten belegt werden.
Aus fertigungstechnischen Gründen kann es erwünscht sein, wenn
jeder der Ablagegabeln 9-11, ein eigener jeweils längerer oder
kürzerer Rahmen zugeordnet ist, so dass die jeweilige
Ablagegabel als ein einziger Stanz- bzw. Biegeteil hergestellt
werden kann. Es ist dann lediglich erforderlich, die einzelnen,
mit der jeweiligen Ablagegabel 9, 10 oder 11 verbundenen Holme
zu einem gesamten Rahmen 13 miteinander, z. B. durch
Punktschweißen, oder auch dadurch zu verbinden, dass die Holme
12 für die oberste Ablagegabel 11 mit umbiegbaren Pratzen 16
versehen sind, die auch die (kürzeren) sich dazu parallel
erstreckenden Holme der darunter befindlichen Ablagegabeln 9 und
10 an- bzw. festzuklammern.
Die Ausbildung der Ablagen für das Wägegut mit nach einer Seite
hin (in der Zeichnung nach links hin) offenen Gabelzinken 14
ermöglicht den Einsatz eines mit einer komplementären
Beschickungsgabel 15 ausgestatteten Roboters, der an sich
beliebiger Konstruktion sein kann, hier jedenfalls nur eine
Etage von Ablagegabeln oder -zinken aufweist. Gegebenenfalls
kann natürlich das Handhabungsgerät analog zu dem oben
beschriebenen ausgebildet und gewünschtenfalls auch etwa an
Stelle der Gabeln 15 auch nur ein einzelner Haken für ein
Drahtgewicht, analog zum Haken 31, vorgesehen werden. Auch
versteht es sich, dass gewünschtenfalls auch die Ablage 17 -
analog zu den drei Etagen 9-11 - mit mehr als zwei Etagen, etwa
für große Gewichte 29c, Plättchengewichte 29a und Drahtgewichte
29b ausgerüstet werden kann.
Wenn nämlich dann die Beschickungsgabel 15 Wägegut heranbringt,
um es auf eine der Ablagegabeln 9, 10 oder 11 abzulegen, so
braucht die Gabel 15 nur in eine Position oberhalb der
jeweiligen Ablagegabel gebracht zu werden, worauf sie abgesenkt
wird. Dabei gelangt die Beschickungsgabel 15 zwischen den Zinken
14 in die Ebene der jeweiligen Ablagegabel 9, 10 oder 11 und
senkt sich dann weiter ab, wobei das Wägegut auf der jeweiligen
Ablagegabel 9, 10 oder 11 liegen bleibt und die
Beschickungsgabel 15 nach links aus dem Bereich des
Windschutzgehäuses 5 zurückgezogen und die Seitentüre 7 für die
Wägung geschlossen werden kann.
Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Modifikationen denkbar;
beispielsweise könnte die Waage 1 den Kraftaufnehmer 3 an der
Oberseite haben, wogegen die Last hängend auf diesen übertragen
wird.
Bezugszeichenliste
1
Waage
2
Waagengehäuse
3
Kraftaufnehmer
4
Raum für Waagschale
5
Windschutzgehäuse
6
Handgriff der linken Seitenwand
7
linke Seitenwand
8
Übertragungsbolzen
9-11
Ablagegabeln
12
Rahmenholme
13
Rahmen aus
14
Gabelzinken
15
Beschickungsgabel d. Roboters
16
Pratzen
17
Ablage für Gewichte
18
Schiene f. Roboter
19
Kreuzschlitten d. Roboters
20
Arm
21
Ablagemodul
22
Ausnehmung für Ablagemodul
23
Rahmen für Ablagemodul
24
Vertiefung für Ablagemodul
25
Erweiterung der Vertiefung für Ablagemodul
26
Löcher von Ablagemodul
27
Stifte
28
Vertiefung in Vorsprung
29
a Plättchengewicht
29
b Drahtgewicht
29
c Knopfgewicht
30
Ständer von Ablage für Gewichte
31
Haken des Arms
32
Platte
33
Hülse
34
Verbindungsöffnung in Ständer
35
Klemmschraube in Verbindungsöffnung
36
Befestigungsschraube in Ständer
37
,
37
a Unterlagsplatte
38
Verbindungsschraube
39
Abstandhalter
41
Verbindungsarm
109
untere Ablage
110
Arm
114
Vorsprünge
115
Wägeaufnahme
116
Rost
117
Aufnahme