Anwendungen und Beispiele für den Einsatz von Waagen

Wiegen

Die wohl meist gebräuchliche Anwendung ist branchenübergreifend die manuelle Gewichtsermittlung, umgangssprachlich WIEGEN,von Produkten mit einer Plattformwaage.

Hier beginnen in der Regel schon die ersten Anwendungen die sich mit handelsüblichen Plattformwaagen realisieren lassen. z.B. das Tarieren

Ein leerer Behälter wird auf die Waage gestellt die Tarataste gedrückt und es wird jetzt das Nettogewicht ermittelt.

 

mechanische Waage mit    Kreiszeigerkopf

elektronische Tischwaage

Bodenwaagen


Diese Anwendung ist die Basisanwendung des Wiegens und doch muß schon ein wichtiger Aspekt berücksichtigt werden:

Wird die Waage im eichpflichtigen Verkehr oder im nichteichpflichtigen Verkehr eingesetzt?

Worin besteht hier der Unterschied?

 

  • Waagen müssen geeicht werden, wenn sie im rechtsgeschäftlichen Verkehr eingesetzt werden.(ist die ermittelte Masse die Basisgröße zur Ermittlung des Preises)
  • Waagen müssen geeicht werden, die zur Herstellung von Arzneimitteln und zur Analyse in Laboren verwendet werden.
  • Waagen müssen geeicht werden, die zu amtlichen Zwecken eingesetzt werden. z.B. Ermittlung der Masse bei Fahrzeugen bei Verkehrskontrollen

                                        ermittelte Wägedaten

Die erfassten Werte werden heute in den wenigsten Fällen noch mit der Hand auf einem

"Wiegeschein" notiert.

Die Daten werden mittlerweile auf einem angeschlossenen Drucker als Etikett oder Begleitpapier gedruckt und/oder als Datensatz auf einem USB Speicher gespeichert oder an ein übergeordnetes EDV System zur weiteren Verarbeitung gesendet.

Ergänzende Informationen können über eine angeschlossene Tastatur, eine Tastatur auf dem Wägeterminal, per Barcodescanner oder auch über EDV Systeme an Die Waage gesendet mit den notweindigen Daten von der Waage ergänzt und weiter verarbeitet werden.

 

 

                                         mögliche Perepherie von Waagen

Die Daten können über unterschiedliche Wege zu oder von übergeordneten EDV Systeme gesendet werden:

  • RS 232/485
  • Analog Ausgang: 0/4-20mA;0÷10 V; 0÷5 V; ±10 V; ±5 V
  • CANopen
  • DEVICENET
  • CCLINK
  • PROFIBUS DP
  • Modbus/TCP
  • Ethernet TCP/IP
  • Ethernet/IP
  • PROFINET IO
  • EtherCAT
  • POWERLINK
  • SERCOS III

Zählen

Eine Anwendung von Waagen die in

einem breiten Branchenspektrum täglich

genutzt wird ist das Zählen.

 

 

Sehr vereinfacht dargestellt wird das

Gesamtgewicht durch das *Gewicht eines

Teiles dividiert und man erhält die Stückzahl.

(* Das Referenzgewicht wird ermittelt

   in dem eine bekannte Anzahl von Teilen

   gewogen wird und das Gewicht durch die

   Anzahl der gewogenen Teile dividiert wird)

Dieser Ablauf ist in Waagen

bzw. Wägeelektroniken mit Zählfunktion in der

Regel schon programmiert.

Eine Faustregel beim Zählen lautet:

                                                                             "Je höher die Stückzahl bei der Ermittlung

                                                                              des Referenzgewichtes um so genauer

                                                                              ist das Zählergebnis"

                                                                              (Toleranzen der Gewichte der einzelnen Teile

                                                                               werden, je höher die Stückzahl der Teile die

                                                                               zum Referenzieren eingesetzt werden, an

                                                                               das Durchschnittsgewicht der Teile

                                                                               angepasst.)

 

Viele Wägeterminals und Waagen verfügen über eine Optimierungsfunktion, die den Anwender bei

der Ermittlung des Referenzgewichtes unterstützt, um z.B die optimale Stückzahl zur Ermittlung

des Referenzgewichts zu ermitteln.

 

Weitere Einflussfaktoren sind natürlich die physikalischen Eigenschaften der Waage.

 

mögl. Auflösung des AD Wandlers der Waage.

(Je höher die Auflösung des AD Wandlers um so höher die der Klakulationsfaktor zur Berechnung der Teilezahl)

Stabilität der mechanischen Konstruktion der Waage.

(Eine stabile Waagenkonstruktion ist externen Einflüssen gegenüber unempfindlicher.)

Umgebungseinflüsse

(eine erschütterungsfreie und Luftzugfreie Umgebung begünstigt ein schnelles,genaues

und reproduzierbares Wäge- und Zählergenbis.

 

Ein wichtiges Thema bei der Auswahl der richtigen Waage ist das Stückgewicht des kleinsten zu zählenden Teiles und der gewünschten Höchstlast der Waage.

Diese Entscheidung ist meist nicht einfach zu treffen da meist die gewünschte Höchstlast und die

gewünschte Zählgenuigkeit in einem Widerspruch stehen.

 

In diesem Fall gibt es die Möglichkeit mehrere Waagen mit einer unterschiedlichen Höchstlast

zu einem System zu verbinden und die Anforderungen zu erfüllen.

 


Kontrollieren

Das Kontrollieren von Produkten über das

Messen der Masse ist wohl eine der am

weitesten verbreiteten Anwendung.

 

Die einfachste Möglichkeit einer Bestimmung

der  z.B. verpackten Ware ist der Vergleich

des Istgewichtes mit dem Sollgewicht.

 

Die Anwendungen für diese Applikation sind

schier unerschöpflich.

 

Im Grunde genommen funktioniert jede Kontrollwaagen nach dem gleichen Prinzip:

 

Es wird ein Sollwert hinterlegt und dieser Sollwert wird mit dem Istwert des aktuell auf der Waage befindlichen Produktes verglichen.

Je nachdem ob sich der Istwert innerhalb der vorgegebenen Toleranz befindet oder ob die die Toranzgrenzen positiv bzw. negativ verletzt werden, muß eine Reaktion erfolgen.

 

Bei manuell bedienten Systemen vom Anwender oder bei automatisierten Systemen werden die Toleranzverletzer sofort ausgeschleust.

 

 

Egal welche Branche, überall wird kontrolliert.

 

Beispiele finden sich z.B. in der

 

  • Lebensmittelindustrie

kontrollieren von Süßigkeiten, Kaffemilch,

Johurt (in Bechern) usw.

meist werden diese Produkte in der Industrie

in Verbindung mit Metalldetektoren und

dynamischen Kontrollwaagen überprüft.

Nicht selten werden über die Kontrollwaagen auch die

Sollwerte der vorgelagerten Füllanlagen gesteuert.

 

  • Kunststoffindustrie

 

z.B. wird jede Playmobilfigur und jede Playmobil-

verpackung verwogen und kontrolliert.

 

  • chemische Industrie
  • Pharmaindustrie
  • Elektroindustrie
  • Automobilindustrie und deren Zulieferer

Ein Sonderfall der Kontrollwaagen sind Waagen die zur Kontrolle von verpackten Produkten nach

der *Fertigpackungsverordnung (FPackV) eingesetzt werden.

In diesem Fall sind die Waagen mit einer speziellen Software ausgerüstet, welche die erfassten Daten entsprechend der gesetzl. Vorgaben analysiert und archiviert.

 

* Hinweise zum Thema Fertigpackungsverordnung finden Sie unter diesem Link

 

dynamische Kontrollwaagen

dynamische Kontrollwaagen erfassen

die Masse des Produktes ohne den Prozess zum Wiegen zu stoppen.

Sie kommen zum Einsatz wenn hohe

Stückzahlen einer 100% Kontrolle unterzogen werden ohne den Produktions- bzw. Kontrollprozess zu unterbrechen.

Dienen diese Anlagen zur Überwachung von Füllmengen nach FPVO sind sie mit einer

entsprechenden Software ausgerüstet.

 

Die Kontrollkette umfaßt meist neben der Kontrollwaage noch ein

Fremdkörper- detektionsgerät und

entsprechende Ausschleuseinrichtungen.

Es können ebenfalls Etikettieranlagen  an

ein Kontrollsystem angeschlossen werden.

 

Ein kurzes Video finden sie unter diesem Link.

Kontrollwaage mit Etikettierer

Kontrollwaage für z.B. Paletten

 

 

 

 

 

Diese Bauart wird für große Packstücke bzw.

Paletten eingesetzt.

Als Ergänzug kann die Waage mit einem

ein Volumenmesssystem erweitert werden.



Klassifizieren

Eine weitere Anwendung für die Wägetechnik ist die Klassifiziereung oder Sortierung von Produkten.

Es werden Produkte unterschiedlicher Masse

mittels einer entsprechend konstruierten Waage automatisch in verschiedene Klassen oder Sorten eingeteilt.

 

Eine Anwendung sind z.B.

Eiersortiermaschinen

(Eier von unterschiedlicher Masse werden automatisch verwogen und sortiert.

Sortieranlage für Verpackungseinheiten

in einem Pharmaunternehmen


Dosieren

Wer kennt diese Aufgabenstellung nicht?

Das korrekte Dosieren eins Produktes um

z.B. einen Behälter zu füllen

oder ein korrektes Mischungsverhältnis

zu erreichen.

 

Jeder wird früher oder später mit diesem Thema konfrontiert -

gleich ob ich als Kind eine Sandbrug bauen möchte, als Hernawachsender die ersten Koch- oder Backversuche starte und

im späteren Leben im Beruf mit diesn Themem konfrontiert werden.

 

Es existieren 2 Dosierverfahren:

  • volumetrisches Dosieren
  • gravimetrisches Dosieren

Wir wollen uns hier mit dem gravimetrischen Dosierverfahren befassen.

 

Der einfachste und sicherste Weg zum Erfolg

wird mit Hilfe einer Waage gefunden.

 

Für unterschiedliche Produkte existieren natürlich entsprechende Dosierorgane, die im Laufe der Zeit von Spezialisten permanent

weiterentwickelt wurden und werden.

Denn jedes Produkt hat sein spezielles

Fließverhalten und verhält

sich wärend des Dosiervorgangs und der

                                                                            Bewegung der Produktteilchen spezifisch.

Es kann zwischen diskontinuierlichen Dosierverfahren und kontinierlichen Dosierverfahren

unterschieden werden.

 

Waagen mit denen Produkte dosiert werden sind in der Regel mit einer speziellen Software

versehen in denen sich die Parameter des Fließ- bzw. Dosierverhaltenx der unterschiedlichen Produkte hinterlegen lassen und bei Bedarf abgerufen werden können.

Es gibt noch einige spezielle Eigenheiten für das Befüllen bzw. Entleeren von Behältern.

 

Ein weiterer Prozess des Dosierens ist das Rezeptieren,.

In diesem Verfahren werden mehrere Komponenten mit verschiedenen Sollwerten

zu einer Mischung zusammengebracht.

 

Dies kann automatisch erfolgen wie z.B. bei Asphalt- oder Betonmischanlagen, halbautomatisch

z.B. Mischfutteranlagen, die Hauptbestandteile werden automatisch,

über verschiedene Förderorgane, dosiert, spezielle Zutaten z.B. Vitamine, Spurenelemente oä.

werden manuell zugegeben oder reine manuelle Rezepturabläufe. Diese Verfahren finden in der Pharmaindustrie oder Life Science Industrie Anwendung.

Diese Verfahren sind meist chargenorientierte Dosierabläufe.

 

Ein weiteres gravimetrisches Dosierverfahren ist das kontinuierliche Dosieren.

Hier wird einem laufenden Produktfluß kontinuierlich eine oder mehrere Komponeten in

einem festgelegten Verhältnis hinzugefügt.

 

          Prinzipskizze  eines kontiniuierlichen Dosierprozesses mit einer Bandförderung

                                    Beispiel eines kontinuierlichen Dosierprozesses


Behälter- und Siloverwiegung

Ein weiterer spezieller Bereich

der Wägetechnik befasst sich mit der

Behälter-  bzw. Siloverwiegung.

Dies wird genutzt um den aktuellen Füllstand des Behälters- bzw. des Silos zu

überwachen und so die Auslasteung von

Ladekapazitäten effizient zu gestalten.

 

Die Möglichkeiten reichen von der Anzeige in

der Nähe des Silos über die Anbidung

und Visualisierung in Leitsystemem (MES)

bis zur Onlineüberwachung mit Smartphone, Tablet oder PC.

Entsprechende Signale können als digitale

Ausgänge Voll- oder Leermeldungen

erzeugen.

 

 

 

 

Bei der Verwiegung von Silos bzw. Behältern sollte auf einige Parameter geachtet werden.

Wichtig ist für die statische Auslegung die Berücksichtigung von Windlasten oder ggf. auch

die Möglichkeit von Bodenverschiebungen oder auch Erdbeben.


Fahrzeugverwiegung

Die Fahrzeugverwiegung ist ein sehr großer Bereich der

in dem Waagen eingesetzt werden.

Neben den unterschiedlichen Wagentypen und

Abmessungen gibt es eine Vielzahl von Anwendungen

die spezielle Hard- und Softwarelösungen erfordern.

Die Anwendung eines Asphaltmischwerkes unterscheidet sich von den Anforderungen eines z.B. Entsorgungs-unternehmens.

Ein wichtiger Bestandteil der Softwarelösungen von

Fahrzeugwaagen sind Datenbanken zur Stammdaten-

verwaltung bis hin zur Fakturierung.

Hier ist von den  Lieferanten nicht nur das Know-How für die

                                                       Wägetechnik gefordert sondern auch die Kenntnis der

                                                       Abläufe und Rahemnbedingungen der kunden.


Prozentwägung

Die Prozentwägung wird zum Vergleich der gemessenen Produkte mit dem Massenstandard verwendet. Die Masse eines Massenstandards kann ein numerischer Wert sein, der aus einer Datenbank entnommen wurde, oder er kann durch einen Messprozess bestimmt werden. Jedes gemessene Produkt wird mit dem Massenstandard verglichen, dessen Masse als 100% ideale Masse des Modells angenommen wird. Bei Produkten mit einem Gewicht von weniger als dem Massenstandard liegen die erzielten Ergebnisse unter 100%, bei Produkten mit einem höheren Gewicht liegen die erzielten Ergebnisse weit über dem Wert.

Diese Anwendung wird weniger im industriellen Bereich sondern mehr in Wägeanwendungen im Labor eingesetzt.