Verfahren und Vorrichtung zum Auswiegen von fliessfähigen Schüttgütern
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auswiegen fliessfähiger Schüttgüter, wobei eine vorabgemessene, den Hauptteil des Sollgewichts darstellende Schüttgutmenge in eine Waagschale gegeben und die noch der vorabgemessenen Schüttgutmenge zum Sollgewicht fehlende Schüttgutmenge durch eine Feinstromzuführung noch zugegeben wird.
Bei Wiegevorrichtungen obiger Art wird die vorabgemessene Menge entweder volumetrisch in einem Messgefäss oder gravimetrisch mittels einer Vorwaage abgemessen. Das tatsächliche Gewicht dieser vorabgemessenen Menge streut jedoch innerhalb eines mehr oder weniger grossen Bereichs. Diese Streuung rührt insbesondere von auftretenden Dichteschwankungen des Füllguts her, da bei der Vordosierung das Volumen des Dosiergefässes konstant eingestellt ist und bei der Vorwiegung das Gewicht des Nachstroms nicht unmittelbar von der Vorwaage erfasst wird, sondern auf einen Durchschnittswert eingestellt ist.
Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass die der Vorwiegung sich anschliessende Endauswiegung, bei der pro Zeiteinheit ein konstantes Gewicht in die Waagschale gefördert wird, eine dem jeweiligen Gewicht der Grobmenge entsprechend lange Zeitdauer erfordert, wird hier vorgeschlagen, die Vorwiegung in Abhängigkeit von der Zeitdauer dieser Nachfüllung durch den Feinstrom zu steuern. Dies kann dann, wenn die Zeitdauer der Nachfüllung bzw. Endauswiegung einen bestimmten ersten Zeitpunkt nicht erreicht bzw. einen bestimmten weiteren Zeitpunkt überschreitet, durch eine Verstellung des Dosiergefässes bzw. durch eine Veränderung des auf der Gewichtsseite des Waagebalkens wirksamen Gewichts der Vorwaage erfolgen.
Auf diese Weise ist es möglich, das Gewicht der vorabgemessenen Schüttgutmenge dem Sollgewicht mehr anzunähern, so dass für die Endauswiegung nur noch eine ganz kurze Zeitdauer erforderlich ist. Au sserdem bedarf es bei einer nach dem genannten Verfahren arbeitenden Vorrichtung keiner langwierigen Justierung des Dosiergefässes bzw. des Nachstromreglers, wenn von einer Schüttgutsorte auf eine andere umgeschaltet wird, da diese Einstellung von der Wiegevorrichtung selbsttätig durchgeführt wird.
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Ver- fahrens und Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens werden nachstehend anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Beispiel einer Wiegevorrichtung mit volumetrischer Vorabmesseinrichtung,
Fig. 2 ein Beispiel einer Wiegevorrichtung mit gravimetrischer Vorabmesseinrichtung,
Fig. 3 eine durch eine zusätzliche Kontrollwaage gesteuerte Wiegevorrichtung gemäss Fig. 2,
Fig. 4 ein Schaltschema zur elektromechanischen Steuerung der Vorabmesseinrichtungen nach Fig. 1 bis 3,
Fig. 5 einen vergleichenden Zeitplan für die Steuerzeiten der Steuereinrichtung gemäss Fig. 4.
Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 wird zunächst in einem teleskopartig einstellbaren Messge- fäss 1, 2 mittels zweier in bekannter Weise gesteuerter Schieber 3, 4 jeweils eine bestimmte Schüttgutmenge abgeteilt, deren Gewicht unterhalb des gewünschten Sollgewichts liegt, und in die Waagschale 6 einer nachgeschalteten Waage 5 entleert. Mittels einer durch einen Elektromagneten 8 betätigten Förder rinne 9 wird dann zusätzlich weiteres Schüttgut als gleichbleibender Feinstrom in die Waagschale 6 eingegeben, bis der Waagebalken 7 in seine Gleichgewichtslage einschwingt. In diesem Augenblick wird mittels des Waagebalkens 7 der Stromkreis zum Elektromagnet 8 unterbrochen und damit die Nachfüllung durch den Schüttgutfeinstrom beendet.
Die Zeitdauer jeder solcher Nachfüllungen wird von einer im folgenden in bezug auf Fig. 4 im einzelnen erläuterten Steuereinrichtung 12 überwacht, so dass dann, wenn infolge Abweichungen des abgeteilten Vorfüllgewichts des Schüttguts die Nachfüllzeitdauer unterhalb oder oberhalb vorbestimmter Zeitwerte liegt, eine korrigierende Verstellung der Vorfüllabmesseinrichtung mittels eines Verstellmotors 13 veranlasst wird, der das Volumen des Messgefässes 1, 2 entsprechend verändert. Zu diesem Zweck ist der untere Teil 2 des Messgefässes 1, 2 auf dem oberen ortsfesten Teil 1 teleskopartig verschiebbar angeordnet und steht über eine Mutter 14 mit einer Stellspindel 15 in Verbindung, die über ein Schneckengetriebe 16 vom Verstellmotor 13 angetrieben wird.
In Fig. 4 ist beispielsweise ein bevorzugtes Schaltschema der genannten Steuereinrichtung 12 dargestellt. Zum Einschalten der Nachfüllung wird zunächst ein Kontakt 20 z. B. durch Druckknopfbetätigung für Einzelabmessungen oder durch einen Impulsgeber von Verpackungsmaschinen geschlossen, der über ein Relais 21 und einen Kontakt 19 eine elektromagnetische Kupplung 22 für eine Steuerwelle 23 einschaltet. Die Kuppluung 22 und die Steuerwelle 23 werden von einem nicht dargestellten Synchronmotor stetig angetrieben. Kurz nach dem Einschalten der Kupplung 22 schliesst eine auf der Steuerwelle 23 befestigte Nockenscheibe 24 einen Kontakt K, der das Relais 21 so lange unter Spannung hält, bis die Steuerwelle 23 eine volle Umdrehung ausgeführt hat (Fig. 5).
Gleichzeitig wird durch eine weitere Nockenscheibe 25 auf der Steuerwelle 23 kurzzeitig ein Kontakt R geschlosssen, der ein Relais 26 erregt. Dieses Relais 26 schliesst einmal einen Selbsthaltekontakt 27 und zum anderen einen im Stromkreis des Elektromagneten 8 der Förderrinne 9 befindlichen Kontakt 28, so dass die Nachfüllung der Waagschale 6 beginnt. Mit dem Relais 26 ist ausserdem ein in Ruhestellung geschlossener Kontakt 32 und ein in Ruhestellung offener Kontakt 44 verbunden. Bei Erreichen des vorbestimmten Sollgewichts fällt dann das Relais 26 durch Unterbrechen des mit dem Selbsthaltekontakt 27 in Reihe geschalteten Wiegekontakts 29 wieder ab, so dass der Elektromagnet abgeschaltet und dann die Nachfüllung beendet wird.
Geschieht dies infolge zu hohen Gewichts der vorabgemessenen Schüttgutmenge zu einem Zeitpunkt t, der vor der festgelegten, in Fig. 5 mit I bezeichneten Mindestzeit liegt, so schliesst auch der Kontakt 32 bereits wieder vor dem Zeitpunkt I. Der Kontakt 32 liegt seinerseits im Stromkreis eines Relais 33, der durch einen von einem weiteren Nocken betätigten Kontakt A gesteuert wird. Dieser Nocken 30 ist so eingestellt, dass er den Kontakt A bei jedem Umlauf der Steuerwelle kurzfristig zum Zeitpunkt I schliesst.
Aus dieser Schaltung ergibt sich, dass das Relais 33 nur dann erregt werden kann, wenn infolge zu frühen Abschaltens des Elektromagneten 8 (bei zu grosser Vorfüllung) der zunächst geöffnete Kontakt 32 bereits wieder geschlossen ist, bevor die Mindestzeit, die durch die Einstellung des Nockens 30 bestimmt wird, erreicht wurde. Das Relais 33 lässt wiederum über einen Kontakt 34 ein Relais 35 ansprechen, welches einen Selbsthaltekontakt 36 und ausserdem zwei weitere im Stromkreis des Verstellmotors 13 liegende Kontakte 38, 39 schliesst. Hierdurch wird der Verstellmotor 13 in einer solchen Drehrichtung eingeschaltet, dass über das Getriebe 14, 15, 16 das Dosiervolumen des Messgefässes 1, 2 verkleinert wird.
Der Betrag der Verstellung des unteren Messgefässteiles 2 ist im vorliegenden Beispiel konstant beispielsweise entsprechend einer Umdrehung der Stellspindel 15 festgelegt, so dass über eine auf der Stellspindel 15 befestigte Nockenscheibe 40 ein in Reihe mit dem Selbsthaltekontakt 36 des Relais 35 liegender Kontakt 41 nach einer Umdrehung der Stellspindel 13 geöffnet wird und so die Verstellung des Messgefässteiles 2 durch Abfallen des Relais 35 unterbrochen wird.
In ähnlicher Weise wird eine Vergrösserung des Dosiervolumens des Messgefässes 1, 2 durch Einschalten einer umgekehrten Drehrichtung des Verstellmotors 13 bewirkt, wenn die Zeitdauer t der Nachfüllung einen bestimmten, in Fig. 5 mit II bezeichneten Zeitpunkt überschreitet. In diesem Falle ist die Kupplung 22 bereits ausgeschaltet, so dass die Steuerwelle 23 stillsteht. Im Zeitpunkt 11 wird durch eine Nockenscheibe 42 der Steuerwelle 23 ein Kontakt B geschlossen, der auch während des anschliessenden Stillstandes der Steuerwelle 23 geschlossen bleibt.
Dieser Kontakt B lässt über einen weiteren zum Relais 26 gehörigen Kontakt 44, der geschlossen ist, solange die Feinstromzuführung eingeschaltet ist, ein Relais 45 ansprechen, das wiederum über ein Relais 46 und Kontakte 47, 48 in der oben beschriebenen Weise den Verstellmotor 13 einschaltet, jedoch im entgegengesetzten Drehsinn. Den Verstellbetrag des Messgefässteiles 2 steuert in diesem Fall eine auf der Stellspindel 15 angeordnete Nockenscheibe 49, die nach einer Umdrehung der Stellspindel 15 über einen Kontakt 43 das Abschalten des Verstellmotors 13 bewirkt.
Hat sich das spezifische Gewicht des Schüttgutes plötzlich so stark geändert, dass nach der Verstellung des Messgefässteiles 2 weiterhin eine zu kurze oder zu lange Nachfüllzeit vorliegt, so erfolgt bei jeder folgenden Wiegung ein Impuls, bis das richtige Gewicht der Vorfüll- oder Grobmenge des Schüttgutes erreicht ist.
Fällt jedoch das Ende der Nachfüllung zwischen die festgelegten Zeitpunkte I und II, dann liegt das Gewicht der Vorfüll- oder Grobmenge des Schütt gutes innerhalb der gewünschten Grenzen, und es erfolgt keine Verstellung des Messgefässteiles 2.
Ergänzend wird bemerkt, dass die Steuereinrichtung 12 ohne weiteres auch mittels elektronischer Zeitkreise bekannter Art ausgerüstet sein kann.
Ferner ist es möglich, die elektrische Steuerung auch noch so zu erweitern, dass nicht bei jeder Feststellung einer zu langen oder zu kurzen Nachfüllzeit sofort eine Verstellung der Vorfüllmesseinrichtung erfolgt, sondern erst nach einer gewissen Summierung der gegebenen Impulse. Dies hat den Vorteil, dass Ausnahmen oder sogenannte Ausreisser von Gewichtsabweichungen keine Verstellung des Messgefässes 1, 2 bewirken können. Für das Summieren von Einzel impulsen kann eine Summiereinrichtung bekannter Art verwendet werden.
Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 wird die vorabgemessene Schüttgutmenge in bekannter Weise durch Vorwiegen mittels Vorwaage 50 abgeteilt und dann wieder zur Endauswiegung in die Waagschale 6 der Waage 5 gegeben. Bei dieser Ausführungsform steuert die oben erläuterte Steuereinrichtung 12 in der gleichen Weise den Verstellmotor 13, der nunmehr jedoch über ein Schneckengetriebe 16 auf eine Trommel 17 einwirkt. Auf diese Trommel 17 ist das eine Ende einer als Füllgutnachstromregler dienenden Gewichtskette 18 aufgewickelt, während das andere Ende dieser Kette 18 am Waagebalken 51 der Vorwaage 50 befestigt ist.
Bei zu kurzer oder zu langer Nachfüllzeit für die nachgeschaltete Feinwaage 5 durch die oben erläuterte Feinstromzuführung 8, 9 wird das auf den Waagebalken 51 wirkende Gewicht der Gewichtskette 18 dadurch geändert, dass die Gewichtskette 18 über die Steuereinrichtung 12 mehr oder weniger um einen gewissen einstellbaren Betrag auf die Trommel 17 aufgewickelt bzw. von dieser abgewickelt wird.
Damit auch der Füllgutnachstrom der Feinstromzuführung 8, 9 genau erfasst wird und zu keinen Differenzen zwischen dem Istgewicht der durch die Feinwaage 5 abgewogenen Schüttgutmengen und dem gewünschten Sollgewicht führen kann, ist im Aus iührungsbeispiel gemäss Fig. 3 der nachgeschalteten Feinwaage 5 eine zusätzliche Kontrollwaage 55 handelsüblicher Art nachgeschaltet. Diese Kontrollwaage 55, die, wenn sie bevorzugt als Federwaage mit elektrischer Anzeige ausgebildet ist, sehr schnell anspricht, übernimmt nach dem Abschalten der Feinstromzuführung 8, 9 die Waagschale 6 für kurze Zeit, so dass der Waagebalken 7 der Feinwaage 5 mittels eines Nockens 56 ausser Eingriff mit der Waagschale 6 gebracht wird.
Der Nocken 56 kann entweder durch einen Elektromagneten oder aber auch durch einen kleinen Elektromotor gedreht werden, wobei die Steuerung in bekannter Weise von der Bewegung des Waagebalkens abgeleitet wird. Auf Grund eines festgestellten Unter- oder Übergewichts der in die Waagschale 6 abgefüllten Schüttgutmenge veranlasst dann die Kontrollwaage 55 über ein Steuergerät 57 in ähnlicher wie oben beschriebener Weise eine Nachregulierung des Nachstromreglers 58 über einen Verstellmotor 59 im einen oder anderen Drehsinn, so dass eine Nachregulierung mittels eines Nachstromreglers 58 erfolgt, der im wesentlichen dem Nachstromregler 16, 17, 18 der Fig. 3 entspricht.
Ergänzend wird bemerkt, dass die beschriebene Art der Steuerung des Nachstromreglers in sinngemässer Weise auch bei allen anderen Abfüllwaagen Verwendung finden kann.
Weiterhin braucht die Kontrollwaage nicht unbedingt unmittelbar an der Abmesswaage selbst angeordnet zu sein, da die Kontrollwiegung selbstverständlich auch an jeder anderen Stelle, beispielsweise einer Verpackungsmaschine durchgeführt werden kann, wo die von der Waage abgemessene Menge netto oder brutto noch erfasst werden kann.
Sind an einer Verpackungsmaschine mehrere Waagen angeordnet, so können deren Nachstromregler auch durch eine gemeinsame Kontrollwaage gesteuert werden. Auch bei dieser Art der Steuerung der Nachstromregler ist es von Vorteil, die von der Kontrollwaage kommenden Impulse zunächst auf eine Summiereinrichtung zu geben, um dadurch zu verhindern, dass bereits die oben genannten Ausreisser eine Verstellung bewirken.