Differentialsteuerung zum automatischen Ausgleich der Dichteschwankungen des Abfüllmittels in einer Dosiermaschine
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Differentialsteuerung zum automatischen Ausgleich der Dichteschwankungen des Abfüllmittels in einer Dosiermaschine, und zwar hat diese Steuervorrichtung die Aufgabe, die Dichtigkeitsschwankungen des Abfüllmittels infolge seiner Temperaturänderungen auszugleichen.
Der oben beschriebene Erfindungsgegenstand kann insbesonders in Dosiermaschinen mit drehbarer Säule und einer Mehrzahl von Dosiervorrichtungen Verwendung finden, welche jeweils aus einem Zylinder und einem darin beweglichen abgedichteten Kolben bestehen, welcher von einer mit ihm verbundenen, axial beweglichen und am oberen Ende mit einer ortsfesten, jedoch zur Säulenachse schrägstellbaren Kurvenscheibe eingreifenden Kolbenstange angetrieben wird. Bei dieser Maschine ist es daher möglich, den Kolbenhub durch eine entsprechende Neigung der Kurvenscheibenebene zu verändern. Während der Drehung des Kopfes, auf dem die Dosierelemente angeordnet sind, bewegt sich das obere auf der Kurvenscheibe umlaufende Ende der Kolbenstange von einem unteren zu einem diametral gegenüberliegenden oberen Punkt.
Im Laufe des Arbeitsspiels erfolgt daher während einer Drehung des Kopfes von 1800 das Ansaugen des Mittels, in diesem Fall eine Flüssigkeit, und während der weiteren Drehung um 1800 die Ausstossung desselben.
Jeder Zylinder ist mit einem Ansaugventil versehen, welches unmittelbar bei Einsetzen des Ansaugvorganges ge öffnet und nach erfolgter Kopfdrehung um 1800 wieder geschlossen wird, und zwar in dem Augenblick, in dem ein zweites Ventil geöffnet wird, welches die Flüssigkeit in entsprechende, mit einer Förderkette oder einem anderen Transportmittel unter die genannten Dosiervorrichtungen gebrachte Behälter auslaufen lässt.
Die Differentialsteuerung zum automatischen Ausgleich der Dichteschwankungen des Abfüllmittels in einer Dosiermaschine mit rotierendem Kopf und über eine schrägstellbare Kurvenbahn steuerbare Dosiervorrichtungen ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass sie ein mechanisches Element aufweist, das mit einer Steuerkurvenscheibe der Dosiervorrichtung so in Eingriff steht, dass es in Abhängigkeit von oberhalb von ihm angeordneten Mitteln zur Umwandlung der Temperaturschwankungen der zu dosierenden Flüssigkeit in Bewegungen des genannten Elementes die Kurvenscheibe mehr oder weniger neigt, wobei dieses Element so ausgebildet ist, dass es zusätzliche, von physikalischen Kenngrössen sowohl der Flüssigkeit als auch der Maschinenteile, welche den Dosiervorgang beeinflussen, abhängige Verschiebungen bewirkt.
Dieses mechanische Organ könnte vorteilhafterweise aus einer Kurvenscheibe bestehen und Mittel aufweisen, welche die Temperaturschwankungen in Verschiebungen dieses Organs umwandeln, sowie eine elektromechanische Vorrichtung, welche Mittel zur direkten Messung der Temperatur des zu dosierenden Mittels enthält, die die Temperaturschwankungen in Veränderungen elektrischer Regelgrössen umwandeln, sowie Mittel, welche letztere in mechanische Verschiebungen umformen, aufweisen.
Die auf die schrägstellbare Kurvenbahn einwirkende Vorrichtung weist vorteilhafterweise eine umlaufende Welle, Mittel, welche die Umdrehungen der Welle vorzugsweise in eine Vorschubbewegung umwandeln und mit der genannten Kurvenscheibe in Eingriff stehen, ein auf dieser Welle befestigtes Gehäuse mit einer Massskala zur Anzeige der Wellendrehzahl, sowie von Hand betätigbare Mittel auf, um die Welle durch eine auf die Buchse ausgeübte Drehwirkung in Umdrehung zu versetzen, wobei mindestens eine Rotationsmöglichkeit für das Gehäuse in Abhängigkeit mindestens einer Verbindung derselben mit der Kurvenscheibe vorgesehen ist. Das Profil dieser Kurvenbahn ist unter Beachtung der obengenannten physikalischen Eigenschaften des Abfüllmittels und der Dosierorgane verwirklicht worden. Eigenschaften, welche vorwiegend von den Temperaturschwankungen abhängige Kenngrössen sind.
Diese Kurvenscheibe ist ausserdem mit einer elektromechanischen Vorrichtung verbunden, welche dieselbe beim Auftreten von Temperaturschwan kungen des zu dosierenden Erzeugnisses in Umdrehung oder Bewegung setzt. Was den schon im wesentlichen bekannten Teil betrifft, besteht diese praktisch elektronische Vorrichtung aus einer Modulationsröhre (Typ (N), wie sie zum Beispiel von der Firma Controlli Elettromeccanici S. p. A., Genua, hergestellt wird, und umfasst unter anderem auch einen in die Flüssigkeit eingetauchten Thermistor, welcher eine elektronische tZber- wachungsvorrichtung steuert, die dazu dient, eine Welle, auf welcher die genannte programmierte T Kurvenscheibe befestigt ist, über ein Untersetzungsgetriebe in Umdrehung zu versetzen.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Differentialsteuerung nach der Erfindung beschrieben, welche beispielsweise an Hand der beigelegten Zeichnung näher erläutert wird.
Dabei zeigen:-
Fig. 1 eine Differentialsteuerung, welche an einer drehbaren Dosiersäule angebracht ist, in schematischer perspektivischer Darstellung und der Einfachheit halber in verkleinertem Massstab, welche Dosiersäule mit einer gestrichelten Linie abgegrenzt ist;
Fig. 2 einen Ausschnitt der Säule von Fig. 1 in vergrössertem Massstab, welcher die Eingriffsmittel des oberen Endes der Kolbenstange einer Dosiervorrichtung mit der schrägstellbaren Kurvenscheibe darstellt. Mit Bezug auf die Abbildungen, umfasst die Säule 1 eine rotierende Welle 2, an deren Unterseite strahlenförmig eine Vielzahl von Zylindern 3 angebracht ist, welche jeweils an den Boden eines mit der genannten Hauptantriebswelle verbundenen und mit einer einfachen Linie angedeuteten Behälters 4 angeflanscht sind.
Mit der unteren Verlängerung der Welle ist ausserdem ein Zahnrad 5 verbunden, das mit einer Kette 6 zum Transport der Behälter 7 eingreift, welche von der Vorrichtung unter die oben genannten Zylinder geleitet werden, um mit einer bestimmten Menge des Erzeugnisses, im vorliegenden Fall der in der Wanne 4 enthaltenen Flüssigkeit abgefüllt zu werden. In diesen Zylindern kann eine Mehrzahl von abgedichteten Kolben 8 laufen, welche jeweils mit einer Stange 9 verbunden sind, die vertikal verschiebbar und axial in ihrem Lager 10 geführt ist, und deren oberes Ende 11 eine Führungsrolle 12 mit balliger Aussenfläche aufweist, welche mit der um eine Achse 14 parallel zur unteren Fördervorrichtung schrägstellbaren Kurvenscheibe 13 in Eingriff steht; der Deutlichkeit halber sind nur zwei Kolbenstangen 9 ganz dargestellt.
Die Führungsrolle 12 wird mittels des Stifts 12a und des Sicherungsbolzens 1 2b in bekannter Weise an das Ende 11 der Stange 9 befestigt. Auf der diametral der Rotationsachse 14 gegenüberliegenden Seite steht die Kurvenscheibe 13 mit einer zwei Führungsstiften 16, 17 zugeordneten Stange 15 in Eingriff, wobei die Führungsstifte mit gabelförmigen Elementen 18 und 19 zum Ausgleich der während der Drehbewegung der Kurvenscheibe 13 auftretenden Verschiebungen der Stange 15 versehen sind. Diese in 20, 21, 22 und 23 axial geführten Stangen 16, 17 sind bei 24 und 25 verzahnt und stehen an diesen Stellen mit zwei Zahnrädern 26, 27 in Eingriff, welche an einem bei 29, 30 auf dem nicht dargestellten Gestell gelagerten Welle 28 befestigt sind und um ihre eigene Achse rotieren können.
Am einen Ende der Welle 28 ist ein drehbares und ebenfalls bei 32 im Gestell gelagertes Gehäuse 31 befestigt. Dies weist einen Arm 33 auf, dessen Zapfen 34 mit einer Kurvenscheibe 35 in Eingriff steht. In diesem Gehäuse 31 ist eine endlose Schnecke 36 eingebaut, welche sich in 37 und 38 abstützt und mittels eines Handrads 39 betätigt werden kann. Die Schnecke 36 steht mit einem Zahnrad 40 in Eingriff, welches auf der Welle 28 befestigt ist, an die ein vor der von dem Gehäuse 31 dargestellten Messskala 42 angeordneter Zeiger 41 befestigt ist. Aus der Beschreibung geht hervor, dass der Neigungswinkel der Kurvenscheibe 13 durch Drehen des Handrads 39 so verändert werden kann, dass der effektive Hub der Kolben 8 innerhalb ihrer Zylinder 3, wie eingangs erwähnt, während der Drehung des Dosierkopfes 1 eingestellt werden kann.
Diese Einstellung erfolgt, um die Maschine auf eine bestimmte Dosiermenge zu regulieren. Die genannte Kurvenscheibe 35 ist auf einer Welle 43 befestigt, welche aus einer im wesentlichen bekannten Vorrichtung hervorragt, die einen nicht dargestellten Elektromotor zur Steuerung der Welle umfasst, der von einer bekannten elektronischen Vorrichtung gesteuert wird, die unter anderem an sich bekannte Verstärkungsmittel 45 enthält, die von einer, einem Thermistor zugeordneter Temperatursonde 46 gesteuert werden, welch letztere in der in der Wanne 4 enthaltenen Flüssigkeit eingetaucht ist.
Die ganz allgemein mit 44 bezeichnete Vorrichtung ist so ausgelegt, dass die Umdrehungen der Kurvenscheibe 35 im wesentlichen den Temperaturschwankungen der Flüssigkeit proportional sind. Das kurvenförmige in die Kurvenscheibe 35 eingenutete Profil 135 wird entweder im voraus kalkuliert bzw. empirisch errechnet, wobei sowohl die Wärmeausdehnung der Dosierorgane als auch der physischen Kennzeichen des Produktes, wie zum Beispiel die Dichte und Viskosität, die bekanntlich von der Temperatur abhängig sind, in Betracht gezogen werden. Zur Bestimmung des Kurvenprofils 35 wird daher eine ganze Reihe von Kenngrössen herangezogen, welche sich während der Drehung der Kurve auf das Gehäuse 31 auswirken und dabei die Vorrichtung Gehäuse 31, Welle 28, in ihrer Gesamtheit und infolgedessen die Kurvenscheibe 13 zur Steuerung der Dosiervorrichtungen um kleine Korrekturbeträge weiterdrehen.
Die Welle 43 ist ausserdem mit einem vor einer ortsfesten Masts skala 48 angebrachten Zeiger 47 verbunden, auf der die Ausgleichs änderungen angezeigt werden. Es ist ausserdem die Möglichkeit vorgesehen, die Kurvenscheibe 35 mit bekannten Mitteln von Hand zu verdrehen.
Es ist auch eine Variante denkbar, bei der die Kurvenscheibe 35 von unmittelbar durch die Dichteänderungen der Flüssigkeit gesteuerten Mitteln angetrieben wird.
Der Neigungswinkel der genannten Kurvenscheibe kann um geringe bogenförmige Korrekturbeträge ver ändert werden, auch wenn die Maschine schon auf ein bestimmtes Verpackungsformat oder Flüssigkeitsvolumen voreingestellt worden ist.
Aus der obigen Beschreibung geht hervor, dass die beschriebene Vorrichtung in einer einzigen Steuerung eine Mehrzahl von Keungrössen einbezieht, um gleichzeitig die Dichteschwankungen des Mittels, sowie die Volumenänderungen der Dosiermenge infolge der Wär meausdehnungskoefiizienten des Dosierkopfes auszugleichen. Es geht ferner hervor, dass die beschriebene Vorrichtung je nach den verschiedenen Verpackungsgrössen von Hand eingestellt werden kann und dadurch auch die Maschine jeweils auf das gewünschte Dosiervolumen voreingestellt werden kann.
Differential control for automatic compensation of the density fluctuations of the filling agent in a dosing machine
The present invention relates to a differential control for the automatic compensation of the density fluctuations of the filling agent in a metering machine, and this control device has the task of compensating for the density fluctuations of the filling agent as a result of its temperature changes.
The subject of the invention described above can be used in particular in metering machines with a rotating column and a plurality of metering devices, each consisting of a cylinder and a sealed piston movable therein, which is connected to it, axially movable and at the upper end with a stationary, but to the column axis inclinable cam engaging piston rod is driven. With this machine it is therefore possible to change the piston stroke by inclining the cam disk plane accordingly. During the rotation of the head on which the metering elements are arranged, the upper end of the piston rod, which runs around the cam disk, moves from a lower to a diametrically opposite upper point.
In the course of the working cycle, the agent is sucked in, in this case a liquid, during a turn of the head of 1800, and it is expelled during the further turn of 1800.
Each cylinder is provided with a suction valve, which opens immediately at the onset of the suction process and is closed again after turning the head by 1800, at the moment when a second valve is opened, which the liquid in the appropriate, with a conveyor chain or another means of transport allows containers brought under the said dosing devices to run out.
The differential control for the automatic compensation of the density fluctuations of the filling agent in a metering machine with a rotating head and metering devices controllable via an inclined cam track is characterized according to the invention in that it has a mechanical element which engages with a control cam of the metering device in such a way that it depends on Means arranged above it for converting the temperature fluctuations of the liquid to be dosed into movements of the said element, the cam disc inclines more or less, this element being designed in such a way that there are additional physical parameters of both the liquid and the machine parts that make the dosing process affect, causes dependent shifts.
This mechanical organ could advantageously consist of a cam and have means which convert the temperature fluctuations into displacements of this organ, as well as an electromechanical device which contains means for direct measurement of the temperature of the agent to be dosed, which convert the temperature fluctuations into changes in electrical control variables, and Means which transform the latter into mechanical displacements have.
The device acting on the inclined cam track advantageously has a rotating shaft, means which convert the revolutions of the shaft into a feed movement and are in engagement with the said cam disk, a housing fastened to this shaft with a scale for displaying the shaft speed, as well as from Manually operable means to set the shaft in rotation by a rotary action exerted on the bushing, at least one possibility of rotation being provided for the housing as a function of at least one connection thereof to the cam disk. The profile of this cam track has been implemented taking into account the above-mentioned physical properties of the filling agent and the metering elements. Properties that are mainly dependent on the temperature fluctuations.
This cam is also connected to an electromechanical device, which sets the same in rotation or movement when temperature fluctuations occur in the product to be dosed. As for the part already essentially known, this practically electronic device consists of a modulation tube (type (N), such as that manufactured for example by the company Controlli Elettromeccanici S.p.A., Genoa, and includes, inter alia, one Thermistor immersed in the liquid, which controls an electronic monitoring device which is used to set a shaft on which said programmed cam disk is fixed in rotation via a reduction gear.
A preferred embodiment of the differential control according to the invention is described below, which is explained in more detail, for example, with reference to the accompanying drawing.
Show: -
1 shows a differential control, which is attached to a rotatable dosing column, in a schematic perspective illustration and, for the sake of simplicity, on a reduced scale, which dosing column is delimited with a dashed line;
FIG. 2 shows a detail of the column from FIG. 1 on an enlarged scale, which shows the engagement means of the upper end of the piston rod of a metering device with the tiltable cam disk. With reference to the figures, the column 1 comprises a rotating shaft 2, on the underside of which a plurality of cylinders 3 are radially attached, each of which is flanged to the bottom of a container 4 connected to said main drive shaft and indicated by a simple line.
With the lower extension of the shaft there is also connected a toothed wheel 5 which engages with a chain 6 for transporting the containers 7, which are guided by the device under the above-mentioned cylinders in order to carry a certain amount of the product, in this case the one in the tub 4 contained liquid to be filled. A plurality of sealed pistons 8 can run in these cylinders, each of which is connected to a rod 9 which is vertically displaceable and axially guided in its bearing 10, and the upper end 11 of which has a guide roller 12 with a spherical outer surface, which with the around an axis 14 is in engagement parallel to the lower conveyor device inclined cam disk 13; For the sake of clarity, only two piston rods 9 are shown in full.
The guide roller 12 is fastened to the end 11 of the rod 9 in a known manner by means of the pin 12a and the securing bolt 1 2b. On the side diametrically opposite the axis of rotation 14, the cam disc 13 is in engagement with a rod 15 associated with two guide pins 16, 17, the guide pins being provided with fork-shaped elements 18 and 19 to compensate for the displacements of the rod 15 occurring during the rotary movement of the cam disc 13 . These rods 16, 17, which are axially guided in 20, 21, 22 and 23, are toothed at 24 and 25 and are in engagement at these points with two gear wheels 26, 27, which are connected to a shaft 28 mounted at 29, 30 on the frame (not shown) are attached and can rotate around their own axis.
At one end of the shaft 28 a rotatable housing 31, which is also mounted at 32 in the frame, is attached. This has an arm 33, the pin 34 of which engages with a cam disk 35. An endless worm 36 is built into this housing 31, which is supported in 37 and 38 and can be operated by means of a handwheel 39. The worm 36 meshes with a gear 40 which is fastened on the shaft 28, to which a pointer 41 arranged in front of the measuring scale 42 represented by the housing 31 is fastened. The description shows that the angle of inclination of the cam 13 can be changed by turning the handwheel 39 so that the effective stroke of the pistons 8 within their cylinders 3, as mentioned above, can be set during the rotation of the dosing head 1.
This setting is made in order to regulate the machine to a certain dosage amount. Said cam 35 is fastened on a shaft 43 which protrudes from an essentially known device which comprises an electric motor, not shown, for controlling the shaft, which is controlled by a known electronic device which, among other things, contains amplifying means 45 known per se, which are controlled by a temperature probe 46 associated with a thermistor, the latter being immersed in the liquid contained in the tub 4.
The device, generally designated 44, is designed so that the revolutions of the cam 35 are essentially proportional to the temperature fluctuations of the liquid. The curved profile 135 grooved into the cam disk 35 is either calculated in advance or empirically calculated, with both the thermal expansion of the metering elements and the physical characteristics of the product, such as the density and viscosity, which are known to be dependent on the temperature, in To be considered. To determine the curve profile 35, a whole series of parameters is used which affect the housing 31 during the rotation of the curve and thereby the device housing 31, shaft 28, in its entirety and consequently the cam 13 for controlling the metering devices by small Continue turning correction amounts.
The shaft 43 is also connected to a pointer 47 attached in front of a stationary mast scale 48, on which the compensation changes are displayed. It is also possible to rotate the cam 35 by hand using known means.
A variant is also conceivable in which the cam 35 is driven by means controlled directly by the changes in density of the liquid.
The angle of inclination of the said cam can be changed by small arcuate correction amounts, even if the machine has already been preset to a certain packaging format or liquid volume.
From the above description it can be seen that the device described includes a plurality of key sizes in a single control in order to simultaneously compensate for the density fluctuations of the agent and the volume changes in the dosing amount due to the thermal expansion coefficients of the dosing head. It also emerges that the device described can be set by hand depending on the different packaging sizes, and thereby the machine can also be preset to the desired dosing volume.