DE102006009005A1

DE102006009005A1 - Verfahren zum Austauschen von Wägezellen

Info

Publication number: DE102006009005A1
Application number: DE200610009005
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr. Rauchschwalbe
Original assignee: Schenck Process GmbH
Current assignee: Schenck Process Europe GmbH
Priority date: 2006-02-23
Filing date: 2006-02-23
Publication date: 2007-08-30
Also published as: EP1826540A2; ES2401478T3; EP1826540A3; EP1826540B1

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Austauschen von Wägezellen (1) in einer geeichten Wägeanordnung mit mehreren Wägezellen angegeben. Dabei sind die Wägezellen (1) mit einer Steuereinheit (6) über mindestens ein Bussystem verbunden. Die Wägezellen übertragen die zu messenden Gewichtswerte in der Form von Spannungen, die in der Steuereinheit (6) entsprechende Zählerwerte hervorrufen. Jede Wägezelle (1) weist einen Satz interner relevanter Parameter pro Wägezelle für einen Parameterspeicher (4) auf. Als Wägezellen (1) werden analoge Wägezellen eingesetzt. Bei einem Austausch der Wägezellen (1) werden eingeschriebene Daten interner Parameter der neuen Wägezellen (1) in der Wägeanordnung in dem jeweils internen Parameterspeicher (4) der Wägezellen auslesbar zur Verfügung gestellt. Nach dem Austausch der Wägezellen (1) werden von der Steuereinheit (6) aus dem internen Parameterspeicher (4) der jeweiligen Wägezellen die Daten der internen Parameter und Seriennummern ausgelesen und in der Steuereinheit (6) dauerhaft gespeichert. Über die Steuereinheit (6) wird anhand der Daten der internen Parameter der eingetauschten Wägezellen (1) für diese Wägezellen ein neuer Parametersatz ermittelt und gegebenenfalls korrigiert und in der Steuereinheit (6) für alle Wägezellen (1) abgelegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Austauschen von Wägezellen in einer geeichten Wägeanordnung mit mehreren Wägezellen und eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Aus der DE 102 27 127 C1 ist eine Verfahren zum Austauschen von Wägezellen in einer geeichten Wägeanordnung mit mehreren digitalen Wägezellen bekannt, wobei die Wägezellen mit einer Steuereinheit über ein Bussystem verbunden sind. Dabei stellen die digitalen Wägezellen Gewichtswerte in Form von Zählerwerten zur Verfügung. Weiterhin weist jede Wägezelle einen Satz eichrelevanter Wägezellenparameter pro Wägezelle der Wägeanordung auf, die in einem Parameterspeicher abgelegt sind. Bei einem Austausch verbleibt mindestens eine der bisherigen Wägezellen in der Wägeanordnung. Nach dem erfolgten Austausch wird über die zentrale Steuereinheit anhand der Daten der ausgetauschten Wägezelle, die die Steuereinheit von der in der Anordnung verbliebenen Wägezelle erhält, für die eingewechselte Wägezelle ein neuer Parametersatz ermittelt und in den Parameterspeichern aller Wägezellen abgelegt.

Nach der DE 102 27 121 C1 wird in den digitalen Wägezellen bereits intern die Analog-Digital-Wandlung vorgenommen und das Ergebnis der Wandlung seriell zur Verfügung gestellt. Aus mehreren Gründen erscheinen solche Wägezellen nachteilig zu sein, weil alle bekannten digitalen Wägezellen ein herstellerspezifisches Protokoll besitzen und diese daher untereinander nicht kompatibel sind. Weiterhin ist es nicht empfehlenswert, in jede Wägezelle eine aktive Elektronik einzubauen. Eine solche Lösung verursacht auf der einen Seite unnötige Herstellungskosten und vergrößert auf der anderen Seite die Gefahr eines Ausfalls einer solchen aktiven Elektronik.

Darüber hinaus sind Anordnungen von mehreren digitalen Wägezellen umständlich in der Datenabfrage zu handhaben, wodurch die Aktualisierungsrate der gewonnenen Messwerte begrenzt wird.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, das bekannte Verfahren zum Austausch von Wägezellen dahingehend zu verbessern, dass der Austausch erleichtert und kostengünstiger gestaltet wird und die Genauigkeit einer Wägezelle erhöht wird und eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens anzugeben.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 wird mit den Merkmalen des Anspruchs 19 gelöst. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Es hat sich als besonderes vorteilhaft herausgesellt, dass als Wägezellen konventionelle analoge Wägezellen verwendet werden, in die ein abfragbarer Parameterspeicher eingebaut ist, der vorzugsweise als read-only-memory oder Festwertspeicher ausgelegt ist. Dadurch kann auf eine aufwendige mechanische oder elektrische Kompensation verzichtet werden, um Ungenauigkeiten einer Wägezelle zu minimieren, wie beispielsweise die Parameter Temperatureinfluss, Nichtlinearität, Hysterese oder Kriechen. Die Daten der erwähnten Parameter werden lediglich gemessen und in einem internen Parameterspeicher der Wägezelle abgelegt.

Die Steuereinheit ist über eine oder mehrere Busleitungen mit der Wägezelle verbunden. Auf dem Weg kann die Steuereinheit sowohl analoge elektrische Messsignale erfassen, als auch die in der Wägezelle gespeicherten Daten der angegebenen Parameter unter anderem auslesen.

Aus den ausgelesenen Daten der Parameter ermittelt die Steuereinheit neue Daten, mit deren Hilfe die Steuereinheit Ungenauigkeiten der Messsignale korrigiert und somit ein verbessertes Messergebnis zur Verfügung stellt. Auf diese Weise werden nicht nur die Messergebnisse der Wägezellen verbessert, sondern auch erhebliche Kosten für den sonst fälligen Abgleich bei den digitalen Wägezellen eingespart.

Mit dem vorteilhaften Verfahren ist es auch möglich, eine oder mehrere oder alle Wägezellen einer Wägeanordnung zu tauschen. Ausdrücklich muss keine einzelne Wägezelle in der Wägeanordnung verbleiben. Die Steuereinheit liest die Daten der Parameter aus dem Parameterspeicher der neuen Wägezellen aus und berechnet daraus neue Korrekturdaten. Auf diese Weise kann ohne eine neue Justage und ohne irgendeinen Verlust an Genauigkeit und gegebenenfalls auch ohne eine neue Eichung der Wägevorgang fortgesetzt werden.

Weitere Vorteile der Erfindung sind anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt ein Blockschaltbild mit einer erfindungsgemäßen analogen Wägezelle, die über verschiedene Leitungen mit einer Steuereinheit verbunden ist.
Eine Wägezelle 1 ist als Blackbox dargestellt, in der ein analoger Aufnehmer 2 integriert ist, der in der Wägezelle eingebaut ist. Weiterhin ist in der Wägezelle 1 ein Temperatursensor 3 und ein Parameterspeicher 4 eingebaut.
Die Wägezelle 1 ist für die analogen Messsignale über eine Leitung 5 mit einer Steuereinheit 6 verbunden. Auf diese Weise sollen die analogen Messsignale vorzugsweise von jeder Wägezelle 1 getrennt zur Steuereinheit 6 geführt werden, weil ein analoges Zusammenschalten die Möglichkeiten der Korrektur eines Messsignals verringert.
Weiterhin ist gegebenenfalls eine Leitung 7 von der Wägezelle 1 zur Steuereinheit 6 geführt, über die ein Temperatursignal vom Temperatursensor 3 zur Steuereinheit geschaltet ist. Darüber hinaus ist die Wägezelle 1 über eine Leitung 8 mit der Steuereinheit 6 verbunden, über welche Parametersignale aus dem Parameterspeicher 4 von der Steuereinheit ausgelesen werden. Dabei können die Parametersignale einzeln, und zwar getrennt von den Messsignalen, ausgelesen werden. Als Variante ist ebenfalls das Auslesen der Parametersignale über einen Bus vorteilhaft, aber wiederum getrennt von den Messsignalen. Als weitere Variante für die Übertragung der Parametersignale aus dem internen Parameterspeicher 4 zur Steuereinheit 6 ist auch empfehlenswert, die Parametersignale mit den Messsignalen auf gemeinsamen Leitungen auszulesen.
Das Verfahren ermöglicht nicht nur, dass eine oder mehrere Wägezellen 1 ausgetauscht werden können, sondern dass alle Wägezellen einer Wägeanordnung gleichzeitig getauscht werden können. Dabei liest die Steuereinheit 6 in einem speziellen Konfigurationsmodus aus jeder Wägezelle 1 die Daten der eingeschriebenen Parameter und die Seriennummer aus. Die Seriennummer enthält Informationen über den Typ der Wägezelle, beispielsweise über die Bauform, die Nennlast und die Qualität. Die Daten der Parameter werden in einem Datenspeicher der Steuereinheit 6 dauerhaft gespeichert.
Im Falle der bevorzugten einzelnen Messung der Wägezellen 1 wird im Rahmen der Justage zu jeder Wägezelle 1 ein Nullsignal oder eine Totlast und eine Empfindlichkeitskorrektur oder ein Eckenabgleich in der Steuereinheit gespeichert. Nach dem Anschließen einer neuen Wägezelle 1, dieses könnten im vorliegenden Falle auch sämtliche Wägezellen der Waage sein, liest die Steuereinheit 6 die internen Parameter der neuen Wägezellen ein. Anhand der Seriennummern und weiterer Parameter wie Nennlast, Qualität, Bauform oder Wägezellen-Typ kann festgestellt werden, ob die neuen Wägezellen 1 als Ersatz für die alten Wägezellen geeignet sind.
Der Nullpunkt bei unbelasteter Waage liefert einen Hinweis auf den korrekten mechanischen Einbau. Der Austausch von Wägezellen 1 sollte vorzugsweise in einem internen Speicher der Steuereinheit 6 in Form eines Logbuches registriert werden.
Bei der Fertigung der Wägezellen 1 werden die internen Daten der Parameter nur noch gemessen und nicht mehr korrigiert. Die Daten werden lediglich in den internen Parameterspeicher 4 der Wägezelle 1 geschrieben. Damit entfallen jegliche Abgleichschritte. Im Betrieb liest die Steuereinheit 6 die Daten der Parameter aus dem internen Parameterspeicher 4 aus und korrigiert die Rohwerte anhand dieser Daten. Auf die angegebene Weise können auch Fehler korrigiert werden, die in der Fertigung nicht mehr beeinflussbar sind, beispielsweise ein Linearitätsfehler oder eine Hysterese.
Zur Korrektur von Temperatureinflüssen ist es vorteilhaft, einen Temperatursensor 3 in eine Wägezelle 1 einer Wägeanordnung einzubauen und im Betrieb auszulesen. Eine solche Maßnahme ist im Ergebnis immer noch wirtschaftlicher und kostengünstiger als die eingesparten Kosten, die bei einer aufwendigen Fertigung und einem Abgleich aufzubringen sind. Alternativ kann der Temperatursensor 3 auch außerhalb der Wägezellen 1, aber in deren Nähe angebaut werden.
Aufgrund der mitgeführten Daten der Parameter im internen Parameterspeicher 4 werden die Wägezellen 1 in ihrem Messverhalten sehr viel vergleichbarer, als dies durch Abgleichmaßnahmen erreichbar ist. Das bringt den wesentlichen Vorteil mit sich, dass die Wägezellen 1 getauscht werden können, ohne dabei die Genauigkeit einer Waage oder Wägeanordung zu beeinflussen. Damit ist auch ein Austausch der Wägezellen 1 in einer geeichten Waage denkbar, wobei ein solcher Schritt auf jeden Fall noch der Zustimmung durch die entsprechende Zulassungsbehörde bedarf.
Damit der Austausch von Wägezellen betriebstechnisch gewährleistet ist, müssen spezielle Anforderungen an die Einbausituation der Wägezelle 1 und auch an die Wägezelle selbst erfüllt sein. Dazu gehört, dass die Einbausituation sicherstellen muss, dass die Lasteinleitung in die Wägezelle 1 nicht durch das Ausbauen und Einbauen der Wägezelle verändert wird. Bekanntlich nützt die beste Wägezelle nichts, wenn diese mit einem inkorrekten Gewicht beaufschlagt wird. Hierbei sind insbesondere solche Wägezellen vorteilhaft, die ihre Einbaulage jederzeit beibehalten, also solche, die fest montiert oder fest aufgestellt sind. Sogenannte selbstzentrierende Wägezellen, die Querkräfte durch Schrägstellung ausgleichen, sind für den genannten Zweck weniger geeignet.
Darüber hinaus muss die Konstruktion der Wägeanordnung für eine reproduzierbare Lasteinleitung sorgen, d. h. insbesondere Aufstellflächen müssen horizontal und eben sein und Lastträger müssen ausreichend steif sein. Die Wägezelle muss weiterhin unempfindlich gegen Querkräfte und, soweit der Einbau das zulässt, unempfindlich gegen ein Verdrehen sein. Oder anders ausgedrückt, die optimale Lasteinleitung reproduziert den Zustand, der während der Prüfung der Wägezelle angetroffen wurde.
Weitere wesentliche Anforderungen bestehen darin, dass die Steuereinheit 6 in der Lage ist, die individuellen Daten der Parameter aus dem internen Parameterspeicher 4 jeder Wägezelle 1 auszulesen. Für eine solche Maßnahme muss entweder ein einzelner Zugriff auf jeden Parameterspeicher möglich sein oder die Parameterspeicher müssen über gemeinsame Leitungen adressierbar ausgelesen werden können.
Die Parameterspeicher 4 können separat von der eigentlichen Technik der Aufnehmer 2 der Wägezelle 1 ausgeführt und über eine Schnittstelle erreichbar sein. Als Ausführungsform einer solchen Schnittstelle bieten sich die sogenannten One-Wire-Chips als vorteilhaft an.
In einer alternativen Ausführungsform kann der Parameterspeicher 4 auch ganz oder teilweise Leitungen der analogen Messsignale mitbenutzen. Das Auslesen der Daten der Parameter aus dem Parameterspeicher 4 geschieht dann durch die bekannte intelligente Modulation der analogen Messsignale.
Eine Korrektur der Temperatureinflüsse oder des Temperaturverhaltens eines Nullsignals T_ko oder des Temperaturverhaltens eines Kennwerts T_kc kann vorteilhaft in einer Summenschaltung der Wägezellen 1 erfolgen. Das hat den entscheidenden Vorteil, dass nur ein Temperatursensor 3 in einer Wägezelle 1 pro Wägezellenanordung vorgesehen und ausgelesen werden muss. Eine funktionierende Korrektur von Linearitätsfehlern, Kriechen und Hysterese verlangt zwingend die individuelle Messung und Korrektur jeder einzelnen Wägezelle. Dazu muss die Steuereinheit 6 die Wägezellen 1 entweder sequenziell messen, oder die Steuereinheit muss für jede Wägezelle einen eigenen Messkanal aufweisen.

Claims

Verfahren zum Austauschen von Wägezellen (1) in einer geeichten Wägeanordnung mit mehreren Wägezellen, wobei die Wägezellen (1) mit einer Steuereinheit (6) über mindestens ein Bussystem verbunden sind und die Wägezellen die zu messenden Gewichtswerte in der Form von Spannungen übertragen, die in der Steuereinheit (6) entsprechende Zählerwerte hervorrufen, und jede Wägezelle (1) einen Satz interner relevanter Parameter pro Wägezelle für einen Parameterspeicher (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass als Wägezellen (1) analoge Wägezellen eingesetzt werden, dass bei einem Austausch der Wägezellen (1) eingeschriebene Daten interner Parameter der neuen Wägezellen (1) in der Wägeanordnung in dem jeweils internen Parameterspeicher (4) der Wägezellen auslesbar zur Verfügung gestellt werden, dass nach dem Austausch der Wägezellen (1) von der Steuereinheit (6) aus dem internen Parameterspeicher (4) der jeweiligen Wägezellen die Daten der internen Parameter und Seriennummern ausgelesen und in der Steuereinheit (6) dauerhaft gespeichert werden und dass über die Steuereinheit (6) anhand der Daten der internen Parameter der eingetauschten Wägezellen (1) für diese Wägezellen ein neuer Parametersatz ermittelt und gegebenenfalls korrigiert und in der Steuereinheit (6) für alle Wägezellen (1) abgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als interne Parameter Daten für Linearitätskorrektur der Wägezellen (1) ausgelesen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als interne Parameter Daten für Kriechen der Wägezellen (1) ausgelesen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als interne Parameter Daten für Hysterese der Wägezellen (1) ausgelesen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als interne Parameter Daten für das Temperaturverhalten eines Nullsignals (T_ko) der Wägezellen (1) ausgelesen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als interne Parameter Daten für das Temperaturverhalten eines Kennwerts (T_kc) der Wägezellen (1) ausgelesen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Seriennummer eingeschriebene Parameter über den Typ der Wägezellen (1) ausgelesen werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als eingeschriebene Parameter über den Typ der Wägezellen (1) Daten einer Bauform ausgelesen werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als eingeschriebene Parameter über den Typ der Wägezellen Daten einer Nennlast ausgelesen werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als eingeschriebene Parameter über den Typ der Wägezellen (1) Daten eines Qualitätsstandards ausgelesen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der einzelnen Messung der Wägezellen (1) bei der Justage zu jeder Wägezelle Totlast und Empfindlichkeitskorrektur oder Eckenabgleich gespeichert werden.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Justage und unbelasteter Wägeanordnung anhand eines Nullsignals der korrekte mechanische Einbau überprüft und angezeigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Meßsignal jeder Wägezelle (1) getrennt von anderen Signalen zur Steuereinheit (6) geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperatursignal analog oder digital zusammen mit Parametersignalen zur Steuereinheit (6) geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Parametersignale einzeln und getrennt vom Meßsignal zur Steuereinheit (6) geführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Parametersignale als Bus und getrennt vom Meßsignal zur Steuereinheit (6) geführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Parametersignale gemeinsam mit dem Meßsignal auf gemeinsamen Leitungen zur Steuereinheit (6) geführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Austausch der Wägezellen (1) in einem internen Speicher der Steuereinheit (6) als Logbuch registriert wird.
Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zum Austauschen von Wägezellen (1) in einer geeichten Wägeanordnung mit mehreren Wägezellen, wobei die Wägezellen mit einer Steuereinheit (6) über mindestens ein Bussystem verbunden sind und die Wägezellen die zu messenden Gewichtswerte in der Form von Spannungen übertragen, die in der Steuereinheit (6) entsprechende Zählerwerte hervorrufen, und jede Wägezelle (1) einen Satz interner relevanter Parameter pro Wägezelle der Wägeanordnung für einen Parameterspeicher (4) aufweist, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Wägezellen (1) herkömmliche analoge Wägezellen eingebaut sind, dass in die Wägezellen (1) jeweils der Parameterspeicher (4) eingebaut ist, dass der Parameterspeicher (4) als abfragbarer Speicher mit eingeschriebenen Daten der internen Parameter der Wägezelle ausgelegt ist und dass jede Wägezelle (1) für die Übertragung mindestens eines Meßsignals, Parametersignals oder Temperatursignals mit der Steuereinheit (6) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameterspeicher (4) als Festwertspeicher oder read-only-memory ausgelegt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameterspeicher (4) als Festwertspeicher separat von einer Aufnehmervorrichtung (2) der Wägezelle (1) ausgeführt und über eine Schnittstelle mit der Steuereinheit (6) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens in einer Wägezelle (1) der Wägeanordnung ein Temperatursensor (3) eingebaut ist.