Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bandwiegevorrichtung und ein Verfahren zum Wiegen mit hoher Genauigkeit und zum Aufrechterhalten dieser Wiegegenauigkeit durch Beibehalten einer stabilen Spannung des Bandes und durch Verhindern einer Schwingung des Bandes.

Das Wiegen einzelner Lebensmittelobjekte, die entlang einer Fördervorrichtung transportiert werden, ist heute ein wichtiger Vorgang bei der Verarbeitung von Lebensmitteln. Wenn jedes Objekt einzeln auf einer fest angeordneten Wiegeeinheit gewogen werden müsste, wäre die Verarbeitungsgeschwindigkeit extrem niedrig.

Eine Bandwiegevorrichtung ist ein Instrument, das zum Wiegen von Objekten benutzt wird, während die Objekte befördert werden, und ist im Grunde eine Fördervorrichtung mit einer eingebauten Wiegeplattform. Derartige Wiegevorrichtungen sind in der Lebensmittel verarbeitenden Industrie seit geraumer Zeit bekannt. In den letzten Jahren kam es zu einigen Entwicklungen in Bezug auf diese Bandwiegevorrichtungen, die das Ziel hatten, schnelle Bandwiegevorrichtungen mit hoher Genauigkeit bereitzustellen. Dies ist bei der Lebensmittelverarbeitung äußerst wichtig, um vor verschiedenen Vorgängen wie dem Sortieren, Schneiden oder Verpacken das Gewicht des verarbeiteten Objekts so genau wie möglich zu messen.

Eines der Hauptprobleme, die sich bei solchen Bandwiegevorrichtungen ergeben, besonders solchen, die für die Lebensmittel verarbeitende Industrie verfügbar sind, ist die Tatsache, dass die Spannung, Flexibilität und das Gewicht des Bands die Genauigkeit des Wiegens beeinflussen. Ein steifes und schweres Band beeinträchtigt die Genauigkeit mehr als ein leichtes und flexibles Band. Die Spannung des Bandes übt deshalb einen starken Einfluss auf die Wiegegenauigkeit aus. Eine hohe Spannung des Bandes führt zu einer geringeren Wiegegenauigkeit als eine geringe Spannung. Um also die Genauigkeit des Bandgewichts zu maximieren, ist es das Beste, ein Band zu benutzen, das leicht und flexibel ist und eine möglichst geringe Spannung aufweist, die aber trotzdem hoch genug ist, damit der Antriebsmechanismus das Förderband bewegen kann, wobei das Antriebskettenrad, welches das Band bewegt, das Band sicher ergreifen muss.

Ein anderes wichtiges Problem bei der Aufrechterhaltung einer hohen Wiegegenauigkeit ist es, ein Schwingen des Bands zu verhindern, wobei jedes Schwingen des Bands auch die Genauigkeit des Wiegevorgangs beeinflusst. Andere Parameter, die die Wiegegenauigkeit beeinflussen, sind Temperaturschwankungen und Abnutzung des Bands.

Durch die Temperaturerhöhung nimmt die Länge des Bands zu, was die Spannung im Band und deshalb die Wiegegenauigkeit schwanken lässt, und umgekehrt nimmt durch eine Abnahme der Temperatur die Länge des Bandes ab, und die Spannung nimmt zu.

Das Problem mit der Spannung des Bandes wurde zum Teil gelöst, indem ein modulares Kunststoffband benutzt wird, und indem dieses auf seinem Rückweg auf einigen Last tragenden Rollen aufgehängt wird, siehe beispielsweise GB 1 491 573 oder EP 0 592 349. Dies weist den Nachteil auf, dass das Band leicht schwingen kann, und so das Wiegen beeinflussen kann.

Es besteht deshalb Bedarf an einer Bandwiegevorrichtung, bei der die Spannung des Bandes optimal aufrechterhalten wird, und wobei die Schwingung reduziert wird, so dass die Genauigkeit des Wiegens erhöht werden kann.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bandwiegevorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, so dass die Wiegegenauigkeit nicht von Temperaturschwankungen beeinflusst wird, und wobei die Schwingungen (Vibrationen) des Bandes reduziert werden. Außerdem kann mit der vorliegenden Erfindung die Größe der Bandwiegevorrichtung erhöht werden, ohne die Wiegeleistung zu beeinflussen.

Gemäß dem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Bandwiegevorrichtung zum Wiegen mit hoher Genauigkeit und zum Aufrechterhalten der hohen Genauigkeit durch Aufrechterhalten einer stabilen Spannung des Bandes und durch Verhindern eines Schwingens des Bandes, wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst:

• – einen Stützrahmen,
• – eine obere Führungseinheit, die an dem Stützrahmen angeordnet ist,
• – ein erstes und ein zweites Endstützmittel, das an dem Stützrahmen in einem Bereich nahe der gegenüberliegenden Enden der oberen Führungseinheit angeordnet ist,
• – eine Motoreinheit,
• – wenigstens eine Wiegeplattform, die zwischen dem ersten und dem zweiten Endstützmittel angeordnet ist,
• – eine untere Führungseinheit, die eine erste kennzeichnende Eigenschaft aufweist, und die an dem Stützrahmen angeordnet ist, und
• – ein Förderband, das eine zweite kennzeichnende Eigenschaft aufweist, und das eine Endlosschleife bildet, und sich zwischen dem ersten und zweiten Endstützmittel erstreckt, wobei die Motoreinheit dazu angepasst ist, das Band in einer Umdrehung derart zu bewegen, dass zu jedem Zeitpunkt ein oberer Teil des Bandes auf der oberen Führungseinheit und der Wiegeplattform ruht, die einen fördernden Abschnitt der Bandwiegevorrichtung begrenzen, und der untere Abschnitt des Bandes, der den Rückkehrweg der Bandwiegevorrichtung begrenzt, teilweise auf der unteren Führungseinheit ruht, die als ein Stützmittel dient, während der folgende Abschnitt frei herabhängt, wobei das Stützmittel und der frei hängende Abschnitt dazu angepasst sind, das Schwingen des Bandes zu minimieren, und eine optimale Spannung des Bandes zu erzeugen, so dass die Genauigkeit des Wiegens maximiert wird, wobei die erste und die zweite kennzeichnende Eigenschaft darin bestehen, dass jede Wärmeexpansion oder Kontraktion des Bandes wenigstens teilweise durch Expansion oder Kontraktion der unteren Führungseinheit kompensiert wird, so dass die Spannung und also das Wiegen stabil aufrechterhalten wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die untere Führungseinheit einen offenen V-förmigen Aufbau. Dieser Aufbau kann durch eine Gruppe aus zwei Untereinheiten gebildet sein, die zusammen an einem gegenseitigen Berührungspunkt befestigt sind, wobei gegenüberliegende Enden der zwei Untereinheiten an dem Stützrahmen in einem Bereich nahe den gegenüberliegenden Enden der oberen Führungseinheit angeordnet sind Das Befestigen an dem gegenseitigen Berührungspunkt kann durch ein Gelenksystem erfolgen, das eine Abwärtsbewegung des Berührungspunkts zulässt, wenn sich die untere Führungseinheit ausdehnt, und eine Aufwärtsbewegung des Berührungspunkts, wenn sich die untere Führungseinheit zusammenzieht, wobei die Bewegung zu einer Drehung um den gegenseitigen Berührungspunkt führt. In einer Ausführungsform umfasst jede Untereinheit wenigstens zwei parallele Stangen von gleicher Länge, die als Stützmittel für das Band dienen, wobei die Länge der Standen in der ersten Untergruppe l₁ ist, und die Länge der Stangen in der zweiten Untergruppe l₂ ist, mit der Bedingung, dass l₁ > l₂. Eine andere bevorzugte Bedingung ist, dass der Winkel &agr; zwischen den Untergruppen im Bereich 90 < &agr; < 180° liegt. Aufgrund des bevorzugten V-förmigen Aufbaus der unteren Führungseinheit liegt der frei hängende Abschnitt des Bands sich in dem Bereich des gegenseitigen Berührungspunkts befindet, wo die zwei Untergruppen aufeinander treffen, weshalb das Band eine konkave Form aufweist.

Die kennzeichnenden Eigenschaften sind vorzugsweise der Koeffizient der Wärmeexpansion, und sind so ausgewählt, dass die Expansion oder Kontraktion der unteren Führungseinheit, auf die die Expansion oder Kontraktion des Bands folgt, derart ist, dass die Länge des frei hängenden Abschnitts, und also die Spannung des Bands stabil bleibt. Die Materialien, aus denen die Führungseinheiten und das Band hergestellt sein können, sind wenigstens eins der folgenden Materialien:

• – Polyamid 6,
• – Polyamid 11,
• – Polykarbonat
• – Polyetheretherketon,
• – Polyethylen,
• – Polypropylen, und
• – Acetal.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Motoreinheit in dem in dem ersten Endstützmittel integriert, das ein Antriebskettenrad begrenzt. Außerdem wird bevorzugt, dass das zweite Endstützmittel ein leer laufendes Rad ist.

Die Bandwiegevorrichtung ist in einer Ausführungsform dazu angepasst, Portionen mit wenigstens einem Kriterium zu wiegen und zu erzeugen, wobei die Kriterien eine Portion mit einem stabilen Gewicht sein können. In dieser Ausführungsform sind computergesteuerte Führungsarme und mehrere Behälter entlang der Bandwiegevorrichtung angeordnet. Ein Computersystem ist mit der Wiegeplattform verbunden und speichert alle Wiegeergebnisse, und benutzt die Ergebnisse, um eine Portion mit dem Kriterium zu erzeugen. Außerdem verfolgt das Computersystem jedes Objekt, in dem Sinne, dass es die Position des Objekts auf der Wiegeplattform von dort aus, wo das Objekt gewogen wird, und die Geschwindigkeit des Förderbands benutzt, um seine Position zu verfolgen, und um die Führungsarme beim Führen des Objekts/der Objekte in einen ausgewählten Behälter zu steuern.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die Bandwiegevorrichtung zwischen einer Zuführfördervorrichtung und einer Ausgabefördervorrichtung angeordnet, wobei ihre Funktion ausschließlich die ist, die geförderten Objekte zu wiegen, wobei die Ausgabefördervorrichtung aus den Objekten Portionen erzeugt. Auch hier werden die gewogenen Objekte verfolgt, so dass ihre Position zu jedem Zeitpunkt bekannt ist.

Gemäß dem zweiten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Wiegen mit hoher Genauigkeit in einer Bandwiegevorrichtung und zum Aufrechterhalten der hohen Genauigkeit des Wiegens durch Aufrechterhalten einer stabilen Spannung des Bandes und durch Verhindern eines Schwingens des Bandes, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:

• – Bereitstellen einer oberen Führungseinheit,
• – Anordnen eines ersten und eines zweiten Endstützmittels in einem Bereich nahe den gegenüberliegenden Enden der oberen Führungseinheit,
• – Anordnen von wenigstens einer Wiegeplattform zwischen dem ersten und dem zweiten Endstützmittel,
• – Bereitstellen einer unteren Führungseinheit mit einer ersten kennzeichnenden Eigenschaft,
• – Erstrecken eines Förderbands mit einer zweiten kennzeichnenden Eigenschaft, das eine Endlosschleife zwischen dem ersten und dem zweiten Endstützmittel in einer Umdrehung, derart, dass zu jedem Zeitpunkt ein oberer Teil des Bandes auf der oberen Führungseinheit und der Wiegeplattform ruht, die einen fördernden Abschnitt der Bandwiegevorrichtung begrenzen, und der untere Abschnitt des Bandes, der den Rückkehrweg der Bandwiegevorrichtung begrenzt, teilweise auf der unteren Führungseinheit ruht, die als ein Stützmittel dient, während der folgende Abschnitt frei herabhängt,

Im Folgenden sollen die vorliegende Erfindung, und insbesondere bevorzugte Ausführungsformen derselben, in Verbindung mit den begleitenden Figuren genauer beschrieben werden, wobei

1 eine Ausführungsform einer Bandwiegevorrichtung zeigt,

2 eine Perspektive der Bandwiegevorrichtung zeigt, und

3 ein Beispiel einer vollständigen Bandwiegevorrichtung zeigt.

1 zeigt ein Beispiel einer Bandwiegevorrichtung, die mit einem Computersystem 2 verbunden ist, mit einer eingebauten Wiegeplattform mit einem Antriebskettenrad 1 zum Antreiben des Bandes 15, und einem leer laufenden Kettenrad 5, um ein gleichmäßiges Laufen des Bandes sicherzustellen. Vorzugsweise ist der Typ der Bandwiegevorrichtung, der für die Erfindung relevant ist, eine Bandwiegevorrichtung, die ein modulares Kunststoffband benutzt, um Objekte 3 über die Wiegeplattform 4 in Richtung von Ablauf 13 zu transportieren, wo eine weitere Verarbeitung durchgeführt wird. In dieser Ausführungsform umfasst die untere Führungseinheit der Bandwiegevorrichtung zwei Untereinheiten 9, 11 für den Rückkehrweg des Bandes. Die erste Untereinheit 9 ist an dem Stützrahmen 16 (siehe 3) mit einem ersten Befestigungsmittel 6 nahe dem Antriebskettenrad 1, und die zweite Untereinheit 11 nahe dem leer laufenden Kettenrad 5 mit einem zweiten Befestigungsmittel 12 befestigt. Gezeigt ist auch ein weiteres Befestigungsmittel 8 zum Abstützen der längeren Untereinheit 9 zusätzlich zu dem Stützrahmen und dem Befestigungsmittel an dem gegenseitigen Berührungspunkt 10, wo die zwei Untereinheiten zusammen befestigt sind.

Das Band 15 ruht sowohl auf der ersten als auch auf der zweiten Untereinheit 9, 11, die als ein Stützmittel für den Rückkehrweg des Bands dienen. Diese Abstützung verhindert, dass das Band schwingt. Um die nötige Spannung für den Antriebsmechanismus zu erhalten, hängt ein Abschnitt des Bandes in dem Bereich frei 14, wo die Untereinheiten aufeinander treffen 10. Eine Wärmeexpansion oder Wärmekontraktion des Bands spiegelt sich als eine Veränderung in der Länge des frei hängenden Abschnitts und also der Spannung (des Durchhängens des frei hängenden Abschnitts) wider, was eine negative Auswirkung auf die Wiegegenauigkeit ausüben könnte. Allerdings wird dies gelöst, indem die Koeffizienten der Wärmeexpansion in dem Band und in den unteren Untereinheiten derart ausgewählt werden, dass diese Veränderung der Länge des frei hängenden Abschnitts durch eine Veränderung der Länge der Untereinheiten kompensiert wird. Das Ergebnis ist, dass die Länge des frei hängenden Abschnitts stabil bleibt. Entsprechend folgt auf eine Wärmeexpansion des Bands eine Wärmeexpansion der Untereinheiten, und umgekehrt folgt auf eine Wärmekontraktion des Bands eine Wärmekontraktion der Untereinheiten.

Die Verlängerung &dgr;t aufgrund der Temperaturerhöhung &Dgr;T ist ausgedrückt durch &dgr;_t = &egr;_tL = &agr;(&Dgr;T)L,(1) wobei L die Länge der Strukturelemente ist, und &egr;_t eine gleichmäßige Wärmebeanspruchung ist, ausgedrückt durch &egr;_t = &agr;(&Dgr;T),(2) wobei &agr; der Koeffizient der Wärmeexpansion, und &Dgr;T der Temperaturveränderung in Kelvin ist. wenn also die Differenz der Länge zwischen der ersten und zweiten Untereinheit groß ist, wird die Längenkontraktion oder Längenexpansion hauptsächlich durch die längere Untereinheit gesteuert, wie Gleichung (1) zeigt. Außerdem ist der Winkel &agr; zwischen den zwei Untereinheiten ein stumpfer Winkel, wobei 90 < &agr; < 180°.

Beispiele für Materialien mit unterschiedlichen Koeffizienten der Wärmeexpansion, die als Untereinheiten für das Band und wahlweise die Führungseinheiten geeignet sind, sind:

• – Polyamid 6,
• – Polyamid 11,
• – Polykarbonat
• – Polyetheretherketon,
• – Polyethylen,
• – Polypropylen, und
• – Acetal.

Jede Wärmeexpansion oder -kontraktion wird, wie zuvor erörtert, durch eine Expansion oder Kontraktion der Untereinheiten kompensiert, was zu einer Bewegung des Berührungspunkts 10 in eine tiefere (Expansion der unteren Führungseinheit) oder höhere (Kontraktion der unteren Führungseinheit) Position führt. Die Spannung des Bandes muss derart ausgewählt sein, dass sie ausreicht, damit das Antriebskettenrad das Band sicher ergreift, um es zu bewegen. Eine höhere Spannung führt zu einem größeren Wiegefehler.

Das Computersystem ist dazu angepasst, alle Wiegeergebnisse zu speichern, und wahlweise die Fördergeschwindigkeit zu steuern, und wahlweise die Portionen zu erzeugen.

2 zeigt eine perspektivische Ansicht der Bandwiegevorrichtung aus 1. Eine obere Führungseinheit 15 ist im oberen Abschnitt der Bandwiegevorrichtung 20 ausgebildet, und umfasst drei Stangen 15a, 15b, 15c, die eine erste Förderrichtung begrenzen, eine Wiegeplattform 4, das Antriebskettenrad 1 zum Antreiben des Bands, und ein leer laufendes Kettenrad 5. Wie 2 zeigt, ist die Wiegeplattform in die obere Führungseinheit integriert, was die obere Führungseinheit in zwei Gruppen von Untereinheiten teilt. Andere Ausführungsformen sind natürlich ebenfalls möglich.

Eine untere Führungseinheit ist im unteren Abschnitt der Bandwiegevorrichtung angeordnet, und umfasst zwei Untereinheiten 9, 11, wobei eine erste Untereinheit 9 zwei Stangen 9a, 9b umfasst, und eine zweite Untereinheit 11 zwei Stangen 11a, 11b umfasst. Diese Stangen sind miteinander verbunden, vorzugsweise mit einem Gelenksystem 10, so dass eine Drehung an dem gegenseitigen Berührungspunkt zwischen der ersten und der zweiten Untereinheit zugelassen wird.

Diese perspektivische Ansicht der Bandwiegevorrichtung zeigt, dass an dem ersten 6 und dem zweiten 9 Befestigungsmittel, die an dem Stützrahmen (nicht dargestellt) befestigt sind, Stifte horizontal zu der Förderrichtung angeordnet sind, wobei das zweite Befestigungsmittel 8 durch einen Spalt (nicht dargestellt) in dem Stützrahmen abgestützt ist, der ein Verschieben des Stifts 8 erlaubt, wenn sich das Gleitmittel ausdehnt oder zusammenzieht, beispielsweise durch eine Temperaturschwankung. Die gegenseitigen Abstützmittel 10 zwischen der ersten und zweiten Untereinheit erlauben eine Bewegung der unteren Führungseinheit, so dass der Winkel &agr; 18 zwischen der ersten und zweiten Untereinheit sich verändert, wenn die untere Führungseinheit sich ausdehnt oder zusammenzieht.

Entsprechend wird eine Expansion des Bandes 15 von einer Expansion der unteren Führungseinheit gefolgt, so dass das Durchhängen des Bandes im Bereich des gegenseitigen Berührungspunkts 10 annähernd stabil bleibt. Wenn die Expansion des Bandes von einer Expansion der unteren Führungseinheit gefolgt würde, würde sich das Band, und also die Spannung des Bandes, im Bereich des gegenseitigen Führungspunkts verändern. Dies hätte eine negative Auswirkung auf die Wiegegenauigkeit. Ein ähnliches Argument kann für den Fall einer Kontraktion des Bands angeführt werden.

3 zeigt eine vollständige Bandwiegevorrichtung, die einen Stützrahmen 16, ein Computersystem 2, ein leer laufendes Kettenrad 5, ein Antriebskettenrad 1, ein Band 15 und mehrere computergesteuerte Arme 17 umfasst. In dem vollständigen Bild können die Arme beispielsweise benutzt werden, um Objekte in Portionen mit stabilem Gewicht zu portionieren, wobei die Wiegeplattformen die Objekte wiegen, und das Ergebnis des Wiegens in dem Computersystem registriert wird. Basierend darauf werden eine oder mehrere Portionen der Objekte erstellt, mit dem Ziel, das Übergewicht einer Fuhre zu minimieren.