Verfahren zum gewichtsmässigen Dosieren von schüttbaren Gütern beim Abfüllen derselben in Behälter und Maschine zur Durchführung des Verfahrens
Das Patent bezieht sich auf ein Verfahren zum gewichtsmässigen Dosieren von schüttbaren, insbesondere feinpulvrigen, zum Ballen neigenden Gütern, wie Milchpulver, Schokoladepulver, Mehl und dergleichen, beim Abfüllen derselben in Behälter.
Das Patent bezieht sich ferner auch auf eine Maschine zur Durchführung dieses Verfahrens.
Die gewichtsgenaue und einwandfreie Abfüllung solcher Güter stellt ein schwieriges Problem dar, das mit den allgemein gebräuchlichen Wiege- und Abfüllverfahren nicht befriedigend zu bewältigen ist.
In neuerer Zeit speziell für dieses Problem entwikkelte Verfahren, bei denen das zu verarbeitende Gut mit Hilfe einer Schnecke unmittelbar in den abzufüllenden, auf eine Waage einwirkenden Behälter gefördert wird, wobei das Ansprechen der Waage dazu benützt wird, den Antrieb der Schnecke zu unterbrechen und deren Förderung durch Bremswirkung in dem Moment zum Stillstand zu bringen, wo der Inhalt des Behälters das Sollgewicht erreicht, haben zwar merkliche Fortschritte gebracht, weisen aber immer noch verschiedene Nachteile auf, die sich vor allem in einer Begrenzung der erzielbaren Gewichtsgenauigkeit auswirken. So ist zum Beispiel die Zeitspanne, die zur jeweiligen vollen Abbremsung der Schnecke erforderlich ist, vom spezifischen Gewicht des Produktes abhängig.
Schwankungen dieser Grösse, die praktisch bei den in Frage stehenden Produkten meistens zu treffen sind, wirken sich somit nachteilig auf die Gleichförmigkeit der einzelnen Wägungen aus. Ausserdem haben auch Schwankungen in der elektrischen Netzspannung, mit denen vielerorts gerechnet werden muss, ähnliche Folgen. Die Notwendigkeit, das Mundstück des Förderschneckengehäuses mit einem Gitter, einer Siebplatte oder dergleichen abzuschliessen, um ein Herausfliessen des Materials bei abgestellter Förderung zu verhindern, kann auch den Ausgangspunkt von Gewichtsschwankungen bil- den. Es können sich nämlich Verunreinigungen aller Art (Sackfasern, Haare usw.) an diesem Abschlussorgan festsetzen, was eine Beeinflussung des Durchflusswiderstandes, und damit der Bremsdauer zur Folge hat.
Das erfindungsgemässe Verfahren, welches obige Nachteile zu vermeiden bezweckt, zeichnet sich dadurch aus, dass das zu dosierende Gut jeweils mit Hilfe einer Schnecke unmittelbar in den auf eine Wiegevorrichtung einwirkenden Behälter gefördert wird, und dass das Ansprechen der Wiegevorrichtung auf die Belastung durch das dem Behälter zuflie ssende Gut dazu benützt wird, um zwischen Schnekkengehäuse und Behälter angeordnete Absperrmittel zu schliessen, so dass der Zufluss des Gutes zum Behälter in dem Moment unterbrochen wird, in welchem die durch die Absperrebene geflossene Menge des Gutes das Sollgewicht erreicht hat, und dass anschliessend die Schnecke stillgesetzt wird.
Auf diese Weise lassen sich die Verhältnisse bei der Beendigung der Materialzufuhr in den zu füllenden Behälter besser beherrschen und damit gleichmässigere Gewichte erzielen, und zwar ohne Beeinträchtigung der Voraussetzungen, welche die Verarbeitung der in Frage stehenden, ungünstige Eigenschaften aufweisenden Güter überhaupt ermöglichen.
Die erfindungsgemässe Maschine zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass eine motorisch angetriebene Schnecke vorgesehen ist, welche das zu dosierende Gut in den abzufüllenden Behälter, welcher auf eine Wiegevorrichtung einwirkt, fördert, dass ferner Absperrmittel vorgesehen sind, um den Zufluss des Gutes zum Behälter zu unterbrechen, wobei die Wiegevorrichtung, die Absperrmittel und der Antrieb der Schnecke derart miteinander in Wirkungsverbindung stehen, dass das Ansprechen der Wiegevorrichtung auf das Auslösegewicht jeweils ein Schliessen der Absperrmittel und anschliessend eine Unterbrechung des Antriebes der Schnecke veranlasst.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische, schematische Darstellung einer Ausführungsform der Maschine nach der Erfindung,
Fig. 2 einen Schnitt eines Teils dieser Maschine gemäss der in Fig. 1 angedeuteten Horizontalebene II,
Fig. 3 einen der Fig. 2 entsprechenden Schnitt für eine Variante der Maschine.
Nach Fig. 1 ist eine Förderschnecke 1, welche durch den Motor 2 angetrieben wird, im Gehäuse 3 frei drehbar angeordnet. Statt unter dem zylindrischen Ende 4 des Gehäuses 3 sind zwei Absperrschieber 5 und 6 angeordnet. Die Absperrschieber 5 und 6 sind auf den Wellen 7 und 8, welche in nicht dargestellten, am Maschinengestell angebrachten Lagerstellen drehbar angeordnet sind, befestigt. Auf den Wellen 7 und 8 ist ausserdem je ein Zahnsegment 9 bzw. 10 befestigt. Starke Torsionsfedern 11 und 11' wirken auf die Wellen 7 bzw. 8 ein und üben auf dieselben entgegengesetzt gerichtete Drehmomente aus, welche die Tendenz haben, die beiden Absperrschieber gegeneinander zu bewegen und das zylindrische Ende 4 des Gehäuses 3 abzuschliessen. Diese Federn 11 und 11' (siehe auch Fig. 2) stützen sich an ihren obern Enden auf den Zahnsegmenten 9 bzw.
10 ab, während ihre untern Enden auf einer auf beiden Wellen 7 und 8 aufgeschobenen, gemeinsamen Abstützplatte 11" abgestützt sind, die mit kreisförmigen Sitzen 11"' zur Aufnahme dieser Federenden versehen ist.
In Fig. I und 2 sind die Absperrschieber 5 und 6 in ihrer geöffneten Endstellung dargestellt, in welcher sie den Ausfluss aus dem Gehäuse 3 freigeben. Die beiden Schieber 5 und 6 werden durch die Klinke 12, welche sich mit der am Zahnsegment 10 vorgesehenen Nase 13 im Eingriff befindet, entgegen der Wirkung der Federn 11 und 11' in dieser Stellung festgehalten.
Die Klinke 12 ist bei 14 schwenkbar gelagert, und zwar auf einem am Maschinengestell befestigten, nicht dargestellten Zapfen. Sie steht unter dem Einfluss der Zugstange 15, welche mit dem Anker des Elektromagneten 16 verbunden ist.
Unter dem zylindrischen Ende 4 des Gehäuses 3 ist die Waage 17 angeordnet, auf deren Teller 18 jeweils die abzufüllenden Behälter 19 aufgebracht werden. Der Stromkreis des Magneten 16 steht unter Kontrolle der Waage 17. Bei der dargestellten Ausführungsform handelt es sich um eine elektrische Waage, an sich bekannter Art, welche an das elektrische Netz angeschlossen ist.
Der Anschluss des Motors 2 an das Netz erfolgt unter Zwischenschaltung eines Umschalters, der in einer Steuervorrichtung 20 enthalten ist. Diese Steuermittel stehen unter dem Einfluss der Welle 8 des Absperrschiebers 6, welche an ihrem obern Ende mit einem Hebel 8' versehen ist. Der Motor 2 enthält neben seiner normalen Wicklung einen in den Stator eingebauten Magnetstromkreis. Wird durch den Umschalter die Stromzufuhr zur Motorwicklung unterbrochen, so wird zugleich der Magnetstromkreis eingeschaltet, worauf das erzeugte Magnetfeld die Bremsung des Motors bewirkt.
Die beschriebene Maschine arbeitet folgendermassen:
Der Abfüllvorgang wird durch Öffnen des Schieberpaares 5 und 6 eingeleitet. Dies geschieht z. B. durch Drehung der Welle 8 entgegen dem Uhrzeigersinn durch Einwirkung auf Hebel 8'. Diese Einwirkung erfolgt bei halb automatisch arbeitenden Maschinen von Hand, bei einer kombinierten Form-, Füll-, Wiege- und Verpackungsanlage von der Steuerung der Gesamtanlage aus. Im letzteren Fall wird mit Vorteil eine Kontrollvorrichtung eingeschaltet, welche dafür sorgt, dass diese Einwirkung von Seiten der Steuerung nur dann erfolgen kann, wenn tatsächlich ein abzufüllender Behälter 19 auf den Teller 18 gelangt ist. Die Drehung der Welle 8, welche durch Vermittlung der Zahnsegmente 9 und 10 auf die Welle 7 übertragen wird, bewirkt eine Öffnung der beiden Absperrschieber 5 und 6. Dabei werden die Federn 11 und 11' gespannt.
Sobald die Schieber 5 und 6 genügend weit offen sind, gleitet die durch eine nicht dargestellte Feder belastete Klinke 12 über die Nase 13 des Zahnsegmentes 10 in die in Fig. 1 gezeigte Arretierstellung.
Damit werden die beiden Schieber 5 und 6 in offener Stellung festgehalten. Die Drehung der Welle 8 hat ausserdem die Steuervorrichtung 20 verstellt und infolgedessen den Stromkreis zum Motor 2 geschlossen. Die vom Motor 2 in Drehung gesetzte Schnecke 1 fördert nun einen gleichmässigen Materialstrom in den auf dem Teller 18 der Waage 17 ruhenden Behälter 19. Die Waage 17 ist so eingestellt, dass sie in dem Moment anspricht, wo eine dem abzufüllenden Sollgewicht entsprechende Materialmenge die Absperrebene passiert hat. Das Ansprechen der Waage 17 bewirkt die Schliessung des Stromkreises des Elektromagneten 16, dessen Anker angezogen wird und durch Vermittlung der Zugstange 15 die Klinke 12 so weit zurückreisst, dass der Eingriff mit der Nase 13 des Zahnsegmentes 10 aufgehoben wird.
Die dadurch frei gewordenen Absperrschieber 5 und 6 werden nun unter Einwirkung der gespannten Torsionsfedern 11 und 11' schlagartig geschlossen. Auf diese Weise wird unmittelbar nach dem Ansprechen der Waage 17 der Austrittsquerschnitt aus dem zylindrischen Ende 4 des Gehäuses 3 abgesperrt und damit die Materialzufuhr zum Behälter 19 unverzüglich unterbrochen.
Die mit der Schliessbewegung der Schieber 5 und 6 verbundene Drehung der Welle 8 im Uhrzeigersinn veranlasst eine Verstellung der Steuermittel 20 derart, dass eine elektrische Bremsung des Motors 2 eingeleitet wird. Durch das Schliessen der Schieber wird eine Beeinflussung der Gewichtsgenauigkeit der einzelnen Wägungen durch die Schwankungen in bezug auf die Zeitspanne, welche jeweils zur vollen Abbremsung der Schnecke erforderlich ist, vermieden.
Weitere, die Gewichtsgenauigkeit nachteilig beeinflussende Wirkungen werden dank dem Umstand, dass bei der beschriebenen Maschine der Einsatz eines Gitters oder dergleichen am Mundstück des Schnekkengehäuses 3 überflüssig ist, eliminiert. Die auf diese Weise erreichte Gewichtsgenauigkeit ist ausserordentlich gross. Nach beendigter Abfüllung wird der Behälter 19 vom Teller 18 der Waage 17 entfernt, und zwar selbsttätig im Falle, dass die beschriebene Maschine zu einer kombinierten, vollautomatischen Form-, Füll-, Wiege- und Verpackungsanlage gehört, bzw. von Hand, wenn es sich um eine halbautomatische Abfüllmaschine handelt. Beim Ansprechen auf diese Entlastung wirkt die Waage 18 auf den Stromkreis des Elektromagneten 16 ein und öffnet denselben.
Der stromlos gewordene Magnet 16 gibt den Anker und die durch Vermittlung der Zugstange 15 mit demselben verbundene Klinke 12 frei.-Diese legt sich unter dem Einfluss der auf sie einwirkenden Federkraft an die Peripherie des Zahnsegmentes 10 an. Die ganze Maschine befindet sich nun wieder in der Ausgangsstellung und das Spiel kann von neuem beginnen, sobald ein Behälter auf den Teller der Waage aufgebracht wird. Bei der Variante nach Fig. 3 ist ein U-förmiger Elektromagnet 21 vorgesehen, dessen Stromkreis unter Kontrolle der Waage 17 steht. Im Gegensatz zur Ausführung entsprechend Fig. 1 ist hier der Stromkreis des Magneten bei entlasteter Waage unter Strom. Die beiden Schieber 22 und 23 sind mit den im Maschinengestell drehbar eingebauten Wellen 24 und 25 verbunden.
Die Wellen 24 und 25 tragen ausserdem die miteinander in Eingriff stehenden Zahnräder 26 bzw. 27, sowie die Anker 28 bzw. 29. Die an den Ankern 28 und 29 angreifenden Zugfedern 30, 31, sind bestrebt, die beiden Schieber aufeinander zuzubewegen und sie somit in die Schliessstellung zu bringen.
Beim Öffnen der Schieber 22 und 23, was auf genau gleiche Weise, wie im Fall von 1 und 2 geschieht, gelangen die Anker 28 und 29 in den Wirkungsbereich der Pole des U-förmigen, unter Strom stehenden Elektromagneten 21 und werden von diesem angezogen. Auf diese Weise werden die beiden Schieber 22 und 23 in ihrer offenen Stellung festgehalten. Die Drehung der Welle 25 beeinflusst auch hier die Steuermittel 20 und leitet damit die Füllung des Behälters ein. Wenn die Waage anspricht, wird bei dieser Variante der Stromkreis zum Elektromagneten 21 geöffnet und die auf die Anker 28 und 29 wirkende Anziehungskraft aufgehoben, so dass sich die beiden Schieber unter Einwirkung der Kraft der gespannten Federn 30 und 31 schlagartig schliessen.
Die mit der Schliessbewegung der Schieber verbundene Drehung der Welle 25 verstellt die Steuervorrichtung 20 derart, dass eine elektrische Bremsung des Motors eingeleitet wird.
Beim Entfernen der gefüllten Behälter von der Waage spricht dieselbe auf die Entlastung an und schliesst den Stromkreis zum Elektromagneten 21. Die ganze Maschine befindet sich nun wieder in der Ausgangsstellung, bereit zu einem neuen Spiel.
Die Variante entsprechend der Fig. 3 weist keine einem starken Verschleiss ausgesetzten Teile auf, wie z. B. die Klinke 12 und die Nase 13 des Zahnsegmentes 10. Auch dürfte sie etwas einfacher sein in bezug auf die Einstellung.
Um eine übermässige Belastung der Magnetspule zu vermeiden, wird mit Vorteil dafür gesorgt, dass diese nicht unnötig lange unter Strom steht. Dies wird am besten dadurch erreicht, dass im Stromkreis zum Magneten 21 ein Schalter vorgesehen wird, der offen ist, wenn die Schieber 22, 23 geschlossen sind, der aber geschlossen ist, wenn diese Schieber offen sind, der Abfüllvorgang also begonnen hat. Zwischen den einzelnen Abfüllvorgängen ist dann die Elektromagnetspule nicht vom Strom durchflossen, wodurch eine unnötige Belastung derselben vermieden wird.
Der erwähnte Schalter kann leicht mit der Arretiervorrichtung nach Fig. 3 zusammengebaut werden.
Die beiden dargestellten Beispiele der erfindungsgemässen Maschine weisen zwei zusammenarbeitende Absperrschieber auf. Es ist klar, dass ebensogut mit einem einzigen Schieber gearbeitet werden könnte.
Die auf die Schieber einwirkenden Schliesskräfte werden in den dargestellten Beispielen durch Federn erzeugt. Selbstverständlich könnten aber hiezu auch Kräfte anderer Art, z. B. magnetische, herangezogen werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist nicht an irgendeine besondere Art von Waagen gebunden. Es kann im Prinzip jede auf eine Belastung ansprechende Wiegevorrichtung verwendet werden, die man z. B. wegen des Fehlens einer Ableseskala üblicherweise nicht als Waage bezeichnen würde.
Die Steuermittel (20) für den Motor könnten auch unter Umgehung der Absperrmittel von der Wiegevorrichtung beeinflusst werden. Dabei könnte man Verzögerungsmittel, z. B. Zeitrelais verwenden, um zu erreichen, dass eine zeitliche Verschiebung des Beginnes der Abbremsung der Schnecke gegen über dem Beginn der Schliessbewegung der Absperrmittel eintritt, trotz gleichzeitiger Auslösung beider Vorgänge.