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.
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.
(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.