МОНОРЕЛЬСОВЫЕ ВЕСЫ Российский патент 1996 года по МПК G01G19/06 

Изобретение относится к весоизмерительной технике и может быть использовано на мясоперерабатывающих предприятиях для взвешивания движущихся по монорельсовым путям мясных полуфабрикатов и конечных продуктов.

Известно устройство для взвешивания непрерывно движущихся подвесных грузов, содержащее весоизмерительный участок подвесного пути и показатель веса с чувствительным элементом, двуплечий рычажный механизм, жестко соединенный с участком подвесного пути и установленный на призмы [1]
Показатель веса выполнен в виде преобразователя силы давления веса груза в электродвижущую силу, который состоит из бесклеевого тензометрического датчика, помещенного в герметический корпус, заполненный нетокопроводящей, некоррозионной жидкостью, и сопротивления для компенсации погрешностей от изменения температуры.

Устройство имеет следующие недостатки:
сложность весоизмерительного участка, включающего двуплечий рычаг, установленный на призмы;
недостаточная достоверность и низкая точность взвешивания в связи с наличием динамических колебаний в системе "весоизмерительный участок взвешиваемый груз" в процессе взвешивания.

Наиболее близким к предлагаемым являются монорельсовые весы, содержащие грузоприемное устройство, включающее два силоизмерительных датчика, измерительный участок монорельса, С-образные кронштейны, сочлененные с измерительным участком монорельса и опирающиеся через весоприемную балку на силоизмерительные датчики, подключенные к измерительному и показывающему прибору, включающему блок питания, блок контроллера, подключенные к ним блоки АЦП, индикации и клавиатуры [2]
Такие весы имеют следующие недостатки:
конструкция грузоприемного устройства сложна (наличие многочисленных фиксирующих струнок, использование силоизмерительных датчиков в качестве опор весоприемной балки);
недостаточная точность результата взвешивания за счет наличия существенной погрешности преобразования силы в электрический сигнал;
недостаточная достоверность результата взвешивания в связи с наличием динамических явлений в системе "взвешиваемый объект грузоприемное устройство" в процессе взвешивания.

Целью изобретения является упрощение весов, повышение достоверности результата и точности взвешивания.

Цель достигается тем, что весы снабжены тягами, выполненными в виде многозвенных шарниров, одни концы которых связаны с С-образными кронштейнами, а другие концы через силоизмерительные датчики подвешены к несущей балке весоприемной площадки и устройством сигнализации, связанным с измерительным и показывающим прибором, при этом измерительный и показывающий прибор дополнен блоком обработки измеряемого сигнала, который подключен к блокам электропитания, контроллера и клавиатуры.

Совокупность признаков, включающая обеспечение монорельсовых весов устройством сигнализации, связанным с измерительным и показывающим прибором, выполнение тяг в виде многозвенных шарниров, одни концы которых связаны с С-образными кронштейнами, а другие концы связаны с силоизмерительными датчиками, которые крепятся к несущей балке грузоприемного устройства, дополнение измерительного и показывающего прибора блоком логической обработки измеряемого сигнала, связанного с блоками электропитания, контроллера и клавиатуры, придает предлагаемому техническому решению новые свойства, заключающиеся в упрощении весов, повышении достоверности результатов и точности взвешивания.

На фиг. 1 показаны монорельсовые весы; на фиг. 2 блочная схема монорельсовых весов; на фиг. 3 структурная схема логического блока обработки измеряемого сигнала и устройства сигнализации, их связи с функциональными блоками монорельсовых весов.

Монорельсовые весы (фиг. 1) состоят из несущей балки монорельса 1 и сочлененных с ней опорных балок 2, силоизмерительных датчиков 3, 4 многозвенных шарнирных тяг 5, 6, измерительного участка монорельса 7, С-образных кронштейнов 8, 9, измерительного и показывающего прибора 10, устройства 11 сигнализации, электрических связей 12, 13.

Силоизмерительные датчики 3, 4 расположены на опорных балках 2 и соединены электрическими связями 12 с измерительным и показывающим прибором 10, который по электрической связи 13 соединен с персональной электронно-вычислительной машиной.

Измерительный и показывающий прибор 10 содержит (фиг. 2) аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 14, блок 15 контроллера, блок 16 логической обработки измеряемого сигнала, блок 17 клавиатуры, блок 18 индикации, блок 19 электропитания. Блок 19 подключен к блокам 14-16, 18, блок 15 связан с блоками 12, 16-18, блок 17 подключен к блоку 16, выходы блока 15 подключены к устройству 11 сигнализации.

Блок 16 логической обработки измеряемого сигнала содержит (фиг. 3) узел 20 формирования сигнала начала взвешивания, узел 21 формирования сигнала нарушения процесса взвешивания, узел 22 формирования сигнала окончания взвешивания.

Устройство 11 сигнализации содержит (фиг. 3) исполнительные элементы 23-25, сигнальную лампу 26 начала взвешивания, сигнальную лампу 27 окончания взвешивания, сигнальную лампу 28 нарушения процесса взвешивания, звуковой сигнализатор 29 нарушения процесса взвешивания и выключатель 30. Выходы исполнительных элементов 23-25 связаны соответственно с сигнальными лампами 26-28, выход элемента 25, кроме того, подключен через выключатель 30 к звуковому сигнализатору 29.

Весы работают следующим образом.

При въезде груза на весоизмерительный участок монорельса возникают динамические колебания в системе "взвешиваемый объект весоприемная площадка", которые имеют затухающий характер. При этом каждое звено у многозвеньевых тяг 5, 6 благодаря шарнирной связи реагирует на динамические колебания тем меньше, чем они ближе к силоизмерительному датчику, в результате чего помеха, передающаяся чувствительному элементу датчика, снижается за счет снижения радиуса колебания и его амплитуды. На выходах силоизмерительных датчиков 3, 4 формируются электрические сигналы U_д1(t), U_д2(t), которые поступают на вход АЦП 14, где суммируются и преобразуются в цифровую величину. С выхода АЦП 14 сигнал U поступает в контроллер 15, в котором реализуются следующие операции:
осуществляются многократные интегральные измерения суммарного выходного сигнала с силоизмерительных датчиков в соответствии с формулой (1)
U_n= U_Σ(t)dt (1)
U (t)=U_д1(t)+U_д2(t) (2) где t₂-t₁= δ=0,05-0,15 с;
обеспечивается запоминание результатов многократных интегральных измерений U₁, U₂, U_n;
осуществляется определение и запоминание отклонений n-го и (n-1)-го результатов многократных интегральных измерений в соответствии с выражением (3)
(3) осуществляется селекция результатов многократных интегральных измерений и запоминание множества результатовUфn

} для которыхΔn| <С₃, где С₃=(0,01-0,05)U_ном допустимый уровень динамических колебаний в силопреобразующей системе; U_ном номинальное значение суммарного выходного сигнала силоизмерительных датчиков;
обеспечивается подсчет числа n_ф результатов многократных измерений множестваUфn}
осуществляется определение результата взвешивания
P (4) где К коэффициент пропорциональности.

Блок 16 обеспечивает формирование ряда сигналов, используемых в блоке 15 контроллера при реализации вышеизложенных функций. Из контроллера 15 в блок 16 поступают величины U_n, n_ф, Δn, которые обрабатываются, в результате чего узлами 20-22 формируются соответствующие сигналы:
сигнал начала взвешивания (узел 20)
,е (5)
где С₁=(0,1-0,3)U_max задаваемый уро-
вень начала измере-
ния;
n_фi фактическое число
произведенных много-
кратных измерений
при sign НВ=1;
С₂=10-20 число многократных интегральных измерений;
сигнал нарушения процесса взвешивания (узел 21)
,е (6)
сигнал окончания взвешивания (узел 22)
,е (7)
Указанные сигналы поступают в контроллер и обеспечивают выполнение вышеизложенных операций.

Сигналы signHB, sigHAP, signOB, кроме того, поступают на устройство 11 сигнализации и отображаются соответственно сигнальными лампами 26-28 и звуковым сигнализатором 29, который может быть отключен выключателем 30 по желанию оператора.

Следовательно, измерительный и показывающий прибор 10 обеспечивает автоматическое формирование сигналов управления процессом взвешивания, осуществляет процесс взвешивания, при этом автоматически прекращает процесс взвешивания при недопустимом уровне динамических колебаний в системе "измерительный участок монорельса взвешиваемый объект" и при их снижении до приемлемого уровня возобновляет процесс взвешивания. Результат взвешивания определяется как среднее арифметическое заданного числа единичных взвешиваний при заданных ограничениях, что существенно повышает точность взвешивания. Автоматическое прекращение процесса взвешивания при уровне динамики, превышающем допустимый, обеспечивает большую достоверность результата взвешивания, поскольку в этом случае не принимаются во внимание единичные измерения, произведенные при недопустимом уровне динамики в системе "измерительный участок монорельса взвешиваемый объект".

Технико-экономические преимущества предлагаемых весов состоят в следующем:
весы обеспечивают высокую точность взвешивания грузов за счет конструктивного решения грузоприемного устройства;
весы обеспечивают большую достоверность результатов взвешивания за счет осуществления процесса взвешивания при заданных ограничениях, обуславливающих уровень динамических явлений в системе "измерительный участок монорельса взвешиваемый объект";
весы характеризуются простотой конструкции, что обуславливает их меньшую металлоемкость и габаритные размеры;
уменьшение длительности процесса взвешивания за счет автоматического контроля динамики в системе "измерительный участок монорельса взвешиваемый объект".

Предварительную оценку экономической эффективности можно сделать, например, учитывая эффект от уменьшения доли неучтенного продукта. Так, по различным причинам (недостоверность показаний, продолжительность взвешивания, большая погрешность взвешивания и т.п.) известное устройство [2] контролирует технологические грузопотоки на мясокомбинате с погрешностью 0,1-0,15%
Применение предлагаемых весов обеспечивает снижение погрешности контроля указанных грузопотоков до 0,025-0,05% Тогда экономический эффект на один монорельсовые весы можно определить по формуле
Э 0,5МЦ_у= 0,5 1000•40•10³ 60 тыс.руб
где Δ0,1% погрешность определения массы грузопотока без использования изобретения;
δ=0,025% погрешность определения массы грузопотока при использовании монорельсовых весов;
М=1000 среднегодовой грузопоток через одни весы;
Ц_у=40,0 руб средняя цена 1 кг полуфабрикатов грузопотока.

Использование: измерительная техника. Сущность изобретения: с целью упрощения весов, повышения достоверности результата и точности взвешивания весы содержат грузоприемное устройство, включающее несущую 1 и опорную 2 балки, два силоизмерительных датчика 3 и 4, измерительный участок монорельса 7, С-образные кронштейны 8, 9, сочлененные с измерительным участком монорельсов, измерительный и показывающий прибор 10, содержащий блок питания, блок контроллера и подключенные к ним АЦП, блоки индикации и блок клавиатуры. В весы введено устройство 11 сигнализации, связанное с измерительным и показывающим прибором, тяги 5 и 6 в виде многозвенных шарниров, одни концы которых связаны с С-образными кронштейнами, а другие концы через силоизмерительные датчики подвешены к опорным балкам грузоприемного устройства, при этом в измерительный прибор введен блок логической обработки измеряемого сигнала, подключенный к блокам электропитания, контроллера и клавиатуры. 3 ил.

МОНОРЕЛЬСОВЫЕ ВЕСЫ, содержащие грузоприемное устройство, включающее несущую и опорную балки, два силоизмерительных датчика, измерительный участок монорельса, С-образные кронштейны, сочлененные с измерительным участком монорельса, измерительный и показывающий прибор, содержащий блок питания, блок контроллера, подключенные к ним блоки АЦП, индикации и клавиатуры, отличающиеся тем, что в весы введены тяги в виде многозвенных шарниров, одни концы которых связаны с С-образными кронштейнами, а другие концы прикреплены к чувствительным элементам силоизмерительных датчиков, опирающихся на опорные балки, устройство сигнализации, связанное с измерительным и показывающим прибором, который при этом дополнен блоком логической обработки измеряемого сигнала, подключенным к блокам электропитания, контроллера и клавиатуры.