DE102009021760B4

DE102009021760B4 - Dosierverfahren und Dosiervorrichtung sowie Spritzmaschine

Info

Publication number: DE102009021760B4
Application number: DE102009021760.6A
Authority: DE
Inventors: Thorsten Tschritter
Original assignee: ALFONS TSCHRITTER GmbH
Current assignee: ALFONS TSCHRITTER GmbH
Priority date: 2009-05-14
Filing date: 2009-05-14
Publication date: 2015-10-08
Anticipated expiration: 2029-05-15
Also published as: DE102009021760A1

Abstract

Verfahren zur automatischen Dosierung und Zuführung eines Gemisches aus einer Hauptkomponente (H) und wenigstens einem Additiv in einer vorgebbaren Zusammensetzung an eine das Gemisch verarbeitende Verarbeitungsmaschine mittels einer Dosiervorrichtung (V), wobei das Verfahren wenigstens die folgenden Schritte aufweist: – Bereitstellung der Hauptkomponente (H) mittels der Dosiervorrichtung (V) in einer von der Verarbeitungsmaschine angeforderten Bedarfsmenge, wobei die Größe der Bedarfsmenge von einem Bedarfssignal (S) abhängt, das die Verarbeitungsmaschine an die Dosiervorrichtung (V) übermittelt, – Messung einer tatsächlich durch die Dosiervorrichtung (V) bereitgestellten Istmenge (Hist) der Hauptkomponente (H) und Speicherung dieser gemessenen Istmenge (Hist) der Hauptkomponente (H) als ein erster Messwert, – Bestimmung einer Additiv-Sollmenge (Asoll) für das wenigstens eine Additiv auf Basis einer vorgegebenen Zusammensetzung für das zuzuführende Gemisch aus der Hauptkomponente (H) und dem wenigstens einen Additiv, wobei zur Bestimmung der Additiv-Sollmenge (Asoll) der erste Messwert für die tatsächlich bereitgestellte Istmenge (Hist) der Hauptkomponente (H) verwendet wird, – Bereitstellung des Additivs mittels der Dosiervorrichtung (V) in der Additiv-Sollmenge (Asoll) und – Zuführung des Gemisches aus bereitgestellter Hauptkomponente (H) und bereitgestelltem Additiv an die Verarbeitungsmaschine, wobei – ein Zeitpunkt für die Bereitstellung der Additiv-Sollmenge (Asoll) ebenfalls von dem Bedarfssignal (S) oder von einem weiteren von der Verarbeitungsmaschine an die Dosiervorrichtung (V) übermittelten Bedarfssignal (S) abhängt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Dosierung und Zuführung eines Gemisches, das aus einer Hauptkomponente und wenigstens einem Additiv besteht, sowie eine Dosiervorrichtung, mit der ein solches Gemisch einer das Gemisch verarbeitenden Verarbeitungsmaschine zugeführt werden kann und eine Spritzmaschine.
Insbesondere bei der Versorgung von (Kunststoff-)Spritzmaschinen mit einem Granulatgemenge, das als Gemisch aus einer Hauptkomponente und einem oder mehreren Additiven der Spritzmaschine in einer vorgegebenen Zusammensetzung bzw. Rezeptur zugeführt werden muss, besteht regelmäßig das Problem, dass die der Spritzmaschine als Verarbeitungsmaschine zuzuführenden Gemischanteile der Hauptkomponente und des wenigstens einen Additivs jeweils manuell in eine Dosiervorrichtung eingegeben werden müssen und daher anfällig für Fehleingaben sind.
Auch kann durch die feste Vorgabe der einzudosierenden Menge der Hauptkomponente und der sich daraus ergebenden Menge des wenigstens einen Additivs auf Basis der vorgegebenen und in der Dosiervorrichtung hinterlegten Zusammensetzung bzw. Rezeptur des zuzuführenden Gemisches keine automatische Anpassung der zugeführten Gemischmenge erfolgen. Dies bedeutet beispielsweise, dass bei einer Abschaltung von Kavitäten einer mit der Spritzmaschine betriebenen Spritzgussform zwar weniger Gemisch nötig wäre, die Dosiervorrichtung hierfür jedoch manuell angepasst werden müsste.
Die US 6,688,493 B2 beschreibt eine Möglichkeit, manuell vorgebbare Sollmengen eines über eine Dosiervorrichtung einer Verarbeitungsmaschine zuzuführenden Materials mit der tatsächlich zugeführten Materialmenge abzugleichen. Hierbei wird überprüft, inwieweit die tatsächlich zugeführten Materialmengen je Zeit der vorgegebenen Soll-Materialmenge je Zeit entsprechen. In Abhängigkeit vom Ergebnis dieser Überprüfung wird dann eine Förderrate einer der Dosiervorrichtung nachgeschalteten Förderschnecke variiert, mit der das bereitgestellte Gemisch der Verarbeitungsmaschine zugeführt wird. Im Ergebnis stellt damit die Dosiervorrichtung der US 6,688,493 B2 automatisch sicher, dass der nachgeschalteten Verarbeitungsmaschine eine an der Dosiervorrichtung eingestellte Gemischmenge je Zeit auch tatsächlich zugeführt wird.
Eine automatische Anpassung der Dosierung an geänderte Betriebsbedingungen der Verarbeitungsmaschine ist der US 6,688,493 B2 ebenso wenig zu entnehmen, wie eine Regulierung und Dosierung einzelner Gemischbestandteile zur Bereitstellung eines der Verarbeitungsmaschine zuzuführenden Gemisches.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, sowohl ein Verfahren zur automatischen Dosierung und Zuführung eines Gemisches aus einer Hauptkomponente und wenigstens einem Additiv in einer vorgebbaren Zusammensetzung an eine Verarbeitungsmaschine mittels einer Dosiervorrichtung bereitzustellen, bei dem die Zuführung und Dosierung der Gemischbestandteile weitestgehend automatisiert ist und an der Dosiervorrichtung gegebenenfalls nur die gewünschte Gemischzusammensetzung eingestellt werden muss, als auch eine dementsprechende Dosiervorrichtung und eine verbesserte Spritzmaschine bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird sowohl mit dem Verfahren des Anspruchs 1 als auch mit der Dosiervorrichtung des Anspruchs 18 und der Spritzmaschine des Anspruchs 21 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur automatischen Dosierung und Zuführung eines Gemischs aus einer Hauptkomponente und wenigstens einem Additiv in einer vorgebbaren Zusammensetzung sieht vor, dass das Gemisch mittels einer Dosiervorrichtung an eine das Gemisch verarbeitende Verarbeitungsmaschine zugeführt wird. Hierbei weist das erfindungsgemäße Verfahren wenigstens die folgenden Schritte auf:

– Bereitstellung der Hauptkomponente mittels der Dosiervorrichtung in einer von der Verarbeitungsmaschine angeforderten Bedarfsmenge, wobei die Größe der Bedarfsmenge von einem Bedarfssignal abhängt, das die Verarbeitungsmaschine an die Dosiervorrichtung übermittelt,
– Messung einer tatsächlich durch die Dosiervorrichtung bereitgestellten Istmenge der Hauptkomponente und Speicherung dieser gemessenen Istmenge der Hauptkomponente als ein erster Messwert,
– Bestimmung einer Additiv-Sollmenge für das wenigstens eine Additiv auf Basis einer vorgegebenen Zusammensetzung für das zuzuführende Gemisch aus der Hauptkomponente und dem wenigstens einem Additiv, wobei zur Bestimmung der Additiv-Sollmenge der erste Messwert für die tatsächlich bereitgestellte Istmenge der Hauptkomponente verwendet wird,
– Bereitstellung des Additivs mittels der Dosiervorrichtung in der Additiv-Sollmenge und
– Zuführung des Gemisches aus bereitgestellter Hauptkomponente und bereitgestelltem Additiv an die Verarbeitungsmaschine wobei
– ein Zeitpunkt für die Bereitstellung der Additiv-Sollmenge ebenfalls von dem Bedarfssignal oder von einem weiteren von der Verarbeitungsmaschine an die

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird somit zunächst eine Bedarfsmenge der Hauptkomponente über die Dosiervorrichtung zur Verfügung gestellt, wobei diese Bedarfsmenge zunächst ausschließlich von einem Bedarfssignal der nachgeschalteten Verarbeitungsmaschine abhängt. Unter einem Bedarfssignal der Verarbeitungsmaschine an die Dosiervorrichtung wird in diesem Zusammenhang jedwede aktive oder passive Informationsübermittlung der Verarbeitungsmaschine an die Dosiervorrichtung verstanden, auf Basis derer die Dosiervorrichtung die Bereitstellung und/oder Zugabe der Hauptkomponente feststellt oder auslöst.
Dies bedeutet beispielsweise, dass die Öffnungsdauer eines den Zulauf für die Hauptkomponente des Gemisches regelnden Schiebers von einem (elektronischen) Bedarfssignal abhängt, das von der Verarbeitungsmaschine, insbesondere von einer Förderschnecke der Verarbeitungsmaschine, an die Dosiervorrichtung übermittelt wird. Erst im Anschluss an die Bereitstellung der von der Verarbeitungsmaschine angeforderten Bedarfsmenge wird die tatsächlich bereitgestellte Menge der Hauptkomponente gemessen. In Abhängigkeit von dieser festgestellten Istmenge wird nun das wenigstens eine Additiv in einer Additiv-Sollmenge beigemischt, um ein Gemisch in der in der Dosiervorrichtung vorgegebenen, manuell hinterlegten Gemischzusammensetzung aus Hauptkomponente und wenigstens einem Additiv der Verarbeitungsmaschine zur Verfügung zu stellen.
Die Bedarfsmenge der Hauptkomponente kann sowohl in Form eines kontinuierlichen Massenstroms als auch portionsweise bereitgestellt werden, wobei die Bereitstellung und Zuführung der Hauptkomponente über eine dafür ausgebildete (erste) Fördereinheit der Dosiervorrichtung erfolgt.
Im erstgenannten Fall einer kontinuierlichen Beschickung der Verarbeitungsmaschine mit der Hauptkomponente kann ein Bedarfssignal der Verarbeitungsmaschine beispielsweise ein ”START”-Signal sein, das zur erstmaligen Öffnung eines Zulaufs für die Hauptkomponente an der Dosiervorrichtung führt oder den Betrieb der bis dahin inaktiven Dosiervorrichtung auslöst.
Soll die Bereitstellung und Zugabe der Additiv-Sollmenge in einer solchen Ausführungsvariante weiterhin ebenfalls ausschließlich von diesem einzelnen Bedarfsignal abhängen, kann z. B. vorgesehen sein, dass ein Zeitpunkt für den Beginn der Zuführung der Additiv-Sollmenge jeweils durch ein manuell vorgebbares Zeitintervall nach dem Bedarfssignal bzw. ”START”-Signal festgelegt ist.
In einem Ausführungsbeispiel ist eine Freigabeöffnung der Dosiervorrichtung dauerhaft geöffnet und gestattet damit die Zugabe der Hauptkomponente in eine Fördereinrichtung der Verarbeitungsmaschine, beispielsweise eine Förderschnecke einer Spritzmaschine. Solange die Fördereinrichtung bzw. die Verarbeitungsmaschine inaktiv ist, wird der Dosiervorrichtung hierbei keine Hauptkomponente durch die Verarbeitungsmaschine entzogen. Erst im Betrieb der Verarbeitungsmaschine wird die Hauptkomponente mittels der Fördereinrichtung weiterbewegt und schafft damit die Möglichkeit, dass aus der geöffneten Freigabeöffnung der Dosiervorrichtung weiteres Material in die Verarbeitungsmaschine nachfließen kann. Dieses Nachfließen der Hauptkomponente bzw. diese Information, dass die Verarbeitungsmaschine ihren Betrieb (wieder) aufgenommen hat und neuer oder weiterer Mengen der Hauptkomponente und somit des Gemisches bedarf, wird von der Dosiervorrichtung als „Bedarfssignal” der Verarbeitungsmaschine detektiert und ausgewertet.
In einer bevorzugten, alternativen Ausführungsvariante generiert die Verarbeitungsmaschine weitere (elektronische) Bedarfssignale und übermittelt diese an die Dosiervorrichtung, um damit den Zeitpunkt der Zuführung des wenigstens einen Additive oder auch mehrerer Additive in einen kontinuierlichen Massenstrom der Hauptkomponente festzulegen. Bei einer solchen Eindosierung wenigstens einen Additive in einen Hauptkomponenten-Massenstrom, der in Richtung der Verarbeitungsmaschine läuft, werden die weiteren Bedarfssignale der Verarbeitungsmaschine auch regelmäßig als ”Schusssignale” bezeichnet.
Vorzugsweise erfolgt die Messung der Istmengen für eine tatsächlich zugeführten Menge der Hauptkomponente im Differentialwiegeverfahren, wobei zum Zeitpunkt der Übermittlung der weiteren Bedarfssignale bzw. Schusssignale für das wenigstens eine Additiv ein Gesamtgewicht für die aktuell in der Dosiervorrichtung (noch) befindliche Hauptkomponente gemessen wird. Beispielsweise wir das Gesamtgewicht eines Wiegebehälters der Dosiervorrichtung gemessen, in dem die Hauptkomponente vorgehalten wird. Durch die Messung des Gesamtgewichts dieses Wiegebehälters bei der Feststellung eines Bedarfssignals für die Eindosierung bzw. Zuführung des wenigstens einen Additivs kann durch Subtraktion aufeinander folgender Messwerte die jeweils tatsächlich zugegebene Istmenge der Hauptkomponente bestimmt werden.
Alternativ kann auch eine volumetrische Messung der Istmengen der Hauptkomponente mittels einer geeigneten (ersten) Messeinrichtung der Dosiervorrichtung erfolgen.
Anstelle der Vorgabe eines Zeitpunktes für die Zugabe des Additivs über ein (weiteres) Bedarfssignal bzw. ”Schusssignal” der Verarbeitungsmaschine, kann das erfindungsgemäße Verfahren und ein danach arbeitende Dosiervorrichtung weiter automatisiert werden, indem ein Zeitpunkt für die Bereitstellung der Additiv-Sollmenge und/oder eine Zeitdauer für die Zuführung der Additiv-Sollmenge an die Verarbeitungsmaschine in Abhängigkeit von der gemessenen, tatsächlich durch die Dosiervorrichtung bereitgestellten Istmenge der Hauptkomponente bestimmt wird.
So kann beispielsweise die Hauptkomponente in einem kontinuierlichen Massenstrom der Verarbeitungsmaschine zugeführt werden und zu diskreten, zeitlich aufeinander folgenden Messzeitpunkten die innerhalb eines Messintervalls der Verarbeitungsmaschine tatsächlich zugeführte Istmenge der Hauptkomponente durch Bildung von Gewichts- und/oder Volumendifferenzen bestimmt werden. Überschreitet die gemessene Istmenge einen gespeicherten Schwellwert oder liegt innerhalb eines hinterlegten Auslöseintervalls für die Hauptkomponente, wird die entsprechende Additiv-Sollmenge bereitgestellt und zugeführt. Derart wird anhand einer gemessenen Istmenge geprüft, ob bzw. wann die Additiv-Sollmenge einem kontinuierlichen Massenstrom der Hauptkomponente zugeführt werden soll. Eine nach einem solchen Verfahren arbeitende Dosiervorrichtung ist damit nahezu unabhängig von einer nachgeschalteten Verarbeitungsmaschine und erfasst alle notwendigen Daten für den Zeitpunkt der Zugabe des Additivs und damit des bereitzustellenden Gemisches selbständig.
Hierbei wird somit beispielsweise überprüft, ob die Summe der gemessenen Istmengen seit einer letztmaligen Zuführung des Additiv einen gespeicherten Schwellwert überschreitet, so dass die Zugabe des Additivs erfolgen muss, um der Verarbeitungsmaschine ein Gemisch in der vorgegebenen Zusammensetzung zuzuführen.
Grundsätzlich können die einzudosierenden Additiv-Sollmengen jeweils direkt mit der zuletzt gemessenen, aktuellen Istmenge der Hauptkomponente berechnet werden.
Um jedoch zu verhindern, dass die Additiv-Sollmenge nach jeder Zuführung einer bestimmten Gemischmenge unter Umständen von Neuem auf eine geänderte gemessene Istmenge der Hauptkomponente eingestellt wird, kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass zur Bestimmung der Additiv-Sollmenge des wenigstens einen Additivs eine Mehrzahl von weiteren, gespeicherten ersten Messwerten für die Istmengen der zugegebenen Hauptkomponente verwendet wird.
Diese weiteren ersten Messwerte wurden für zuvor gemessene Istmengen der Hauptkomponente gespeichert, wobei diese zuvor gemessenen Istmengen gegebenenfalls auf vorangegangene Bedarfssignale der Verarbeitungsmaschine hin von der Dosiervorrichtung bereitgestellt wurden, um der Verarbeitungsmaschine ein Gemisch mit derselben Zusammensetzung zuzuführen. So kann die Vorgabe einer Additiv-Sollmenge und deren Zuführung beispielsweise erst dann geändert bzw. nachjustiert werden, wenn anhand aufeinander folgender erster Messwerte für die tatsächlich bereitgestellten Istmengen der Hauptkomponente festgestellt wird, dass sich die an die Verarbeitungsmaschine zur Verfügung gestellten Mengen der Hauptkomponente und damit des zuzuführenden Gemischs (maßgeblich) geändert haben.
Hierfür kann insbesondere vorgesehen sein, dass ein Mittelwert der ersten Messwerte für tatsächlich bereitgestellte Istmengen der Hauptkomponente zur Bestimmung der Additiv-Sollmenge verwendet wird. So kann in einem Ausführungsbeispiel die jeweils aktuell zugeführte bzw. bereitgestellte Istmenge der Hauptkomponente ermittelt und in einer Liste gespeichert werden, wenn die Dosiervorrichtung die Übermittlung eines Bedarfssignals durch die Verarbeitungsmaschine festgestellt hat. Durch Bildung der Summe der gespeicherten Messwerte für die Istmengen der Hauptkomponente über mehrere Zyklen und Division dieser (Gesamt-)Summe durch die Anzahl der Zyklen kann eine mittlere Istmenge der bereitgestellten Hauptkomponente errechnet werden. Diese mittlere Istmenge kann für die Bestimmung bzw. Berechnung der Additiv-Sollmenge herangezogen werden.
Es ist selbstverständlich nicht ausgeschlossen, dass ein Mittelwert der Istmengen der Hauptkomponente (wie auch der später erläuterte Mittelwert der Additiv-Istmengen) nicht arithmetisch sondern über ein alternatives mathematisches Verfahren bestimmt wird.
Um sicherzustellen, dass die zuletzt gemessene Istmenge der bereitgestellten Hauptkomponente für die zuvor beschriebene(n) Berechnungsmethode(n) genutzt werden kann und es sich hierbei beispielsweise nicht um eine Fehlmessung handelt, wird in einer bevorzugten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass der zuletzt gespeicherte erste Messwert für eine Istmenge der Hauptkomponente durch ein hinterlegtes Qualitätsmerkmal auf seine Verwendbarkeit hin überprüft wird. So kann vor der Bestimmung und Bereitstellung des wenigstens einen Additivs überprüft werden, ob die zuletzt gemessene Istmenge der Hauptkomponente in einem vorgebbaren, zulässigen Intervall um den Mittelwert der gespeicherten ersten Messwerte für die Istmengen der Hauptkomponente liegt. Dies kann sowohl für eine Bestimmung einer Additiv-Sollmenge in Abhängigkeit von einer einzelnen, zuletzt gemessenen Istmenge der Hauptkomponente als auch bei einer Bestimmung einer zuzugebenden Additiv-Sollmenge in Abhängigkeit von einem errechneten Mittelwert der Istmengen eingesetzt werden.
Vorzugsweise werden die Grenzen eines solchen Intervalls einerseits durch den Mittelwert minus die errechnete Standardabweichung für die gespeicherten ersten Messwerte und andererseits durch den Mittelwert plus die Standardabweichung für die gespeicherten ersten Messwerte der gemessenen Istmengen vorgegeben.
Um zu gewährleisten, dass hierbei eine dauerhafte Änderung der Verarbeitungsgeschwindigkeit der Verarbeitungsmaschine bzw. der angeforderten Gemischmengen sicher detektiert wird, kann weiterhin vorgesehen sein, dass bei einer dauerhaften, d. h. sich über mehrere Messzyklen erstreckenden, und in etwa gleich bleibenden Vergrößerung oder Verringerung der gemessenen Istmengen relativ zu einem Mittelwert ein neuer Mittelwert unter Ausschluss vorangegangener erster Messwerte berechnet wird.
Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass der Mittelwert aus den gemessenen Istmengen der bereitgestellten Hauptkomponente bzw. aus den zugehörigen gespeicherten ersten Messwerten jeweils nur für eine voreingestellte Anzahl von Messzyklen und damit nur aus einer vorgegebenen Anzahl von vorangegangenen gespeicherten ersten Messwerten errechnet wird.
Für den Fall, dass ein einzelner erster Messwert und damit eine zuletzt gemessene Istmenge der Hauptkomponente nicht innerhalb eines um den Mittelwert herum definierten Intervalls liegt und damit nicht als zulässig erachtet wird, kann weiterhin vorgesehen sein, dass für die Bestimmung der Additiv-Sollmenge zunächst ein vorangegangener, als zulässig bewerteter erster Messwert verwendet wird.
Alternativ kann auch ein vordefinierter, fester Sollwert für die Menge der Hauptkomponente verwendet werden, um auf Basis der vorgegebenen Zusammensetzung bzw. Rezeptur des zuzuführenden Gemischs die Additiv-Sollmenge zu bestimmen und anschließend einzudosieren. Ein solcher fester Sollwert kann beispielsweise manuell in einer entsprechend ausgebildeten Auswerteeinheit der Dosiervorrichtung hinterlegt worden sein.
In beiden Fällen wird sichergestellt, dass eine einmalige Fehlmessung der Istmenge der Hauptkomponente oder eine einmalige Fehldosierung, insbesondere bei einem Start der Verarbeitungsmaschine, nicht zu einer dauerhaften Neueinstellung der Additiv-Sollmenge führt. Vielmehr kann eine voreingestellte Additiv-Sollmenge zunächst beibehalten werden und beispielsweise bei einem Start der Verarbeitungsmaschine über mehrere Messzyklen hinweg verlässlich festgestellt werden, welche Istmengen der Hauptkomponente tatsächlich angefordert werden. Nach wenigen Messzyklen steht die tatsächlich angeforderte Gemischmenge bzw. angeforderte Istmenge der Hauptkomponente fest, so dass dann eine automatische Anpassung der Additiv-Sollmenge erfolgt.
Auf diese Weise lassen sich auch etwaige Farbschwankungen bei Spritzmaschinen aufgrund von Änderungen der angeforderten Istmenge der Hauptkomponente vermeiden. So ist für die Farbgebung eines durch eine Spritzmaschine zu verarbeitenden (Kunststoffgranulat-)Gemisches gerade die Zusammensetzung des Gemisches aus einer Hauptkomponente und mindestens einem Additiv entscheidend. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren (wie auch mit einer erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung und einer erfindungsgemäßen Spritzmaschine) wird sichergestellt, dass eine durch die vorgegebene Gemischzusammensetzung definierte Farbgebung auch bei einer Änderung der durch die Verarbeitungsmaschine angeforderten Gemischmenge erhalten bleibt, indem die Additiv-Sollmenge automatisch angepasst wird.
Anstelle auf Basis eines Mittelwerts zu überprüfen, ob eine gemessene Istmenge der Hauptkomponente (wie auch eine nachfolgend noch erläuterte Additiv-Istmenge) als zulässig erachtet wird und für die Bestimmung (Kontrolle) einer oder mehrerer Additiv-Sollmengen herangezogen werden kann, kann auch ein alternativer mathematischer Vergleichswert und/oder ein alternatives mathematisches Verfahren unter Verwendung vorangegangener erster Messwerte für gemessene Istmengen herangezogen werden.
In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auch eine tatsächlich durch die Dosiervorrichtung bereitgestellte Additiv-Istmenge des wenigstens einen Additivs gemessen und als ein zweiter Messwert gespeichert. Dies gestattet nicht nur eine Protokollierung der tatsächlich zugegebenen Additiv-Istmenge, sondern auch eine Kontrolle der Einstellungen für die Zudosierung der Additiv-Sollmenge.
So ist es beispielsweise möglich, dass eine (zweite) Fördereinheit der Dosiervorrichtung aufgrund von Füllgewichtsschwankungen oder Dichteschwankungen des Additivs eine vorgegebene Additiv-Sollmenge nicht bereitstellt und die tatsächlich bereitgestellte Additiv-Istmenge von der gewünschten Additiv-Sollmenge abweicht.
In einem Ausführungsbeispiel wird zur Dosierung und Zuführung des wenigstens einen Additivs eine Dosierschnecke verwendet, deren Laufzeit bzw. deren Anzahl an Winkelschritten direkt mit der bereitgestellten Additivmenge korreliert wird. So ist in einer Auswerteeinheit der Dosiervorrichtung beispielsweise hinterlegt, wie viele Umdrehungen der Dosierschnecke bzw. welche Laufzeit der Dosierschnecke bei einer bestimmten Drehzahl eine bestimmte Additivmenge bereitstellt und so dem herzustellenden Gemisch zuführt. Folglich wird die Dosierschnecke in Abhängigkeit der Additiv-Sollmenge, die auf Basis der gemessenen Istmenge der bereitgestellten Hauptkomponente berechnet wurde, mit einer bestimmten Förderrate, das heißt einer bestimmten Laufzeit oder einer bestimmten Drehzahl, betrieben. Weicht nun die gemessene Additiv-Istmenge (erheblich) von der Additiv-Sollmenge ab, so kann eine Anpassung der Förderrate der Dosierschnecke erfolgen. Die Förderrate wird also in Abhängigkeit von dem zweiten Messwert für die gemessene Additiv-Istmenge gesteuert.
Auch für diese Steuerung der Förderrate der Dosierschnecke für das Additiv können mehrere zweite Messwerte für gemessene Additiv-Istmengen herangezogen und bewertet werden. Insbesondere kann ein Mittelwert aus mehreren vorangegangenen zweiten Messwerten bestimmt bzw. errechnet werden, auf dessen Basis dann eine Anpassung bzw. Justierung der Förderrate erfolgt, um sich der gewünschten Additiv-Sollmenge anzunähern.
Weiterhin können auch in diesem Fall ein Qualitätsmerkmal bzw. eine Qualitätsgröße oder mehrere Qualitätsgrößen vergleichbar mit dem zulässigen Intervall für ein gemessene Istmenge der Hauptkomponente hinterlegt sein, so dass eine Anpassung bzw. Justierung der Förderrate der Dosierschnecke erst dann erfolgt, wenn ein zuletzt gemessener zweiter Messwert oder eine Mehrzahl von gemessenen zweiten Messwerten die Qualitätsgröße(n) für eine Additiv-Sollmenge überschreitet oder unterschreitet. Eine zuletzt gemessene Additiv-Istmenge muss hierfür z. B. innerhalb eines vorgebbaren Intervalls für eine zulässige Additivmenge liegt, wobei die Grenzen dieses Intervalls durch die Additiv-Sollmenge +/– eine als zulässig erachtete (prozentuale) Abweichung definiert sein können. Das Überschreiten oder Unterschreiten einer Qualitätsgröße” ist dann dem Überschreiten oder Unterschreiten einer Grenze bzw. eines Grenzwertes dieses Intervalls gleichgesetzt.
Selbstverständlich ist es im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, die oben beschriebene Dosierschnecke für die Dosierung und Zuführung eines Additivs durch eine alternative Fördereinheit zu ersetzen. Dies kann zum Beispiel eine Vibrorinne, ein Teller- oder Sterndosierer oder ein getakteter Dosierschieber sein.
Im Zusammenhang mit einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Abhängigkeit der gemessenen, tatsächlich durch die Dosiervorrichtung bereitgestellten Istmengen der Hauptkomponente eine Verarbeitungsgeschwindigkeit der Verarbeitungsmaschine geregelt. Insbesondere werden hierunter die Regelung einer Förderrate des an die Verarbeitungsmaschine zugeführten Gemisches und/oder eine Variation des Bedarfssignals (z. B. hinsichtlich Zeitpunkt, Dauer) der Verarbeitungsmaschine verstanden. So kann bei einer Spritzmaschine beispielsweise eine Schneckendrehzahl für eine Förderschnecke, in die das Gemisch über die Dosiervorrichtung zugegeben wird, oder eine Einzugszeit, in der das Gemisch zugeben wird, hierdurch geregelt werden.
Alternativ oder ergänzend kann in Abhängigkeit der über die Dosiervorrichtung vorgegebene Zusammensetzung des zuzuführenden Gemischs, insbesondere in Abhängigkeit der Anteile der Hauptkomponente und des wenigstens einen Additivs an dem zuzuführenden Gemisch, eine Verarbeitungsgeschwindigkeit der Verarbeitungsmaschine geregelt werden.
Sowohl bei der Regelung der Verarbeitungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Istmenge der Hauptkomponente als auch in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Gemischs, die in der Dosiervorrichtung hinterlegt ist, erfolgt eine Kopplung der in der Dosiervorrichtung erfassten Messwerte bzw. in der Dosiervorrichtung hinterlegter Werte, zum Beispiel für die Gemischzusammensetzung, mit der nachgeschalteten Verarbeitungsmaschine.
So kann insbesondere bei einer Spritzmaschine als Verarbeitungsmaschine eine Verstellung einer Schneckendrehzahl einer das zugeführte Gemisch fördernden Förderschnecke der Spritzmaschine oder die Einzugszeit der Spritzmaschine für die Aufnahme des zugeführten Gemischs in Abhängigkeit von an die Spritzmaschine durch die Dosiervorrichtung übermittelter Steuersignale geregelt werden. Liegt das Gemisch beispielsweise granulatförmig vor, können Schüttdichteschwankungen auftreten, die mit der beschriebenen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens automatisch bzw. selbständig, das heißt ohne manuellen Eingriff eines Benutzers, ausgeglichen werden. Somit kann eine Spritzmaschine über durch die Dosiervorrichtung bereitgestellte Informationen geregelt werden. Eine solche Regelung ist dabei grundsätzlich unabhängig davon möglich, ob die Dosiervorrichtung und die Spritzmaschine als Baueinheit oder als separate Vorrichtungen ausgelegt sind, die erst nachträglich miteinander verbunden und über eine Datenverbindung miteinander gekoppelt werden.
Besonders im Zusammenhang mit Spritzmaschinen als ein Beispiel für eine Verarbeitungsmaschine, die mit einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Dosiervorrichtung gekoppelt wird, können auf diese Weise in stärkerem Maße als bisher Mahlgüter verarbeitet werden, da die Spritzmaschine durch Messen der tatsächlich dosierten Istmengen und Aufbau einer Datenverbindung von der Dosiervorrichtung zu der Spritzmaschine auf etwaige Schüttdichteschwankungen unmittelbar reagieren kann.
So werden üblicherweise lediglich feste Dosierzeiten und Drehzahlen an der Spritzmaschine eingestellt. Bei Schwankungen der Schüttdichte oder des Mahlgutanteils bzw. Anteils einer Komponente des zuzuführenden Gemischs, wodurch die Gesamtschüttdichte verändert wird, wird durch eine Fördereinheit der Spritzmaschine weniger Material gefördert. Dies führt zu Ausschuss. Aus diesem Grund wird üblicherweise darauf geachtet, dass sich die Anteile der Hauptkomponente und des wenigstens einen Additivs bzw. auch mehrerer Additive für das herzustellende Gemisch nicht ändern und in wesentlich geringerem Ausmaß Mahlgut verarbeitet wird, als dies zum Beispiel bei Hohlkörperblasen der Fall ist. Mit der vorgestellten Ausführungsvariante lassen sich aber auch relativ problemlos Mahlgüter verarbeiten bzw. der Anteil von Mahlgütern an dem zuzuführenden Gemisch erhöhen, wodurch Kostenvorteile entstehen.
Zur Messung der tatsächlich durch die Dosiervorrichtung bereitgestellten Istmengen der Hauptkomponente und/oder der tatsächlich durch Dosiervorrichtung bereitgestellten Additiv-Istmenge ist vorzugsweise die Messung eines Gewichts und/oder eines Volumens der bereitgestellten Menge der Hauptkomponente bzw. des Additivs vorgesehen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Dosiervorrichtung nach dem Anspruch 18 zur automatischen Dosierung und Zuführung eines Gemisches aus einer Hauptkomponente und wenigstens einem Additiv in einer vorgebbaren Zusammensetzung. Dabei wird diese Dosiervorrichtung dazu verwendet, dass in der vorgegebenen Zusammensetzung bereitgestellte Gemisch einer das Gemisch verarbeitenden Verarbeitungsmaschine zuzuführen. Die erfindungsgemäße Dosiervorrichtung weist hierfür wenigstens Folgendes auf:

– eine erste Fördereinheit zur Bereitstellung der Hauptkomponente in einer von der Verarbeitungsmaschine angeforderten Bedarfsmenge, wobei die Größe der Bedarfsmenge von einem Bedarfssignal abhängt, das die Verarbeitungsmaschine an die Dosiervorrichtung übermittelt,
– eine erste Messeinrichtung zur Messung einer tatsächlich durch die Dosiervorrichtung bereitgestellten Istmenge der Hauptkomponente,
– eine Auswerteeinheit zur Speicherung der gemessenen Istmenge der Hauptkomponente als ein erster Messwert und zur Bestimmung einer Additiv-Sollmenge für das wenigstens eine Additiv auf Basis einer vorgegebenen Zusammensetzung für das zuzuführende Gemisch aus der Hauptkomponente und dem wenigstens einem Additiv, wobei die Auswerteeinheit zur Bestimmung der Additiv-Sollmenge den ersten Messwert für die tatsächlich bereitgestellte Istmenge der Hauptkomponente auswertet,
– eine zweite Fördereinheit zur Bereitstellung des Additivs in der von der Auswerteeinheit bestimmten Additiv-Sollmenge und
– eine Freigabeöffnung, über die eine Zuführung des Gemisches aus bereitgestellter Hauptkomponente und bereitgestelltem Additiv von der Dosiervorrichtung an die Verarbeitungsmaschine erfolgt.

Mit einer derartigen Dosiervorrichtung lässt sich insbesondere das oben beschriebene erfindungsgemäße Verfahren durchführen, wobei für die einzelnen bereits erläuterten Ausführungsvarianten die Auswerteeinheit der Dosiervorrichtung um entsprechende Funktionalitäten erweitert wird und/oder eine weitere (zweite) Messeinrichtung zur Messung der Additiv-Istmenge vorgesehen wird. So kann die Auswerteeinheit z. B. weiterhin für die Errechnung der Mittelwerte der gemessenen Istmenge der Hauptkomponente bzw. der gemessenen Additiv-Istmenge, die Überprüfung der Zulässigkeit der zuletzt gemessenen Istmengen der Hauptkomponente bzw. der Additiv-Istmenge sowie die Generierung eines entsprechenden Steuersignals für die Verarbeitungsmaschine in Abhängigkeit von gemessenen Istmengen der Hauptkomponente und/oder der Zusammensetzung des über die Dosiervorrichtung zuzuführenden Gemischs ausgelegt sein.
Vorteilhafterweise ist die Dosiervorrichtung weiterhin dazu vorgesehen und eingerichtet, mit einer Spritzmaschine als Verarbeitungsmaschine gekoppelt zu werden. Insbesondere kann die Dosiervorrichtung vorzugsweise als modulare Einheit ausgeführt werden, die nachträglich mit einer bestehenden Spritzmaschine als Verarbeitungsmaschine zu koppeln ist.
Dabei wird unter einer Kopplung der Dosiervorrichtung mit der Verarbeitungsmaschine sowohl einerseits die mechanische Verbindung der Dosiervorrichtung mit der Verarbeitungsmaschine verstanden, so dass die Dosiervorrichtung der Verarbeitungsmaschine über die Freigabeöffnung das Gemisch zuführen kann. Andererseits wird darunter auch verstanden, dass die Dosiervorrichtung und die Spritzmaschine über eine Datenverbindung miteinander elektronisch verbunden sind, so dass beispielsweise nicht nur ein Bedarfssignal der Verarbeitungsmaschine and die Dosiervorrichtung übermittelt werden kann, sondern dass auch eventuelle Steuersignale zur Steuerung einer Förderrate der Verarbeitungsmaschine von der Dosiervorrichtung an die Verarbeitungsmaschine übermittelt werden können.
Dementsprechend ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Spritz(guss)maschine mit einer Dosiervorrichtung der oben beschriebenen Art nach dem Anspruch 21.
Weitere Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung sind ebenfalls durch die Unteransprüche gegeben.
Darüber hinaus werden weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung bei der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen deutlich werden.
Es zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung;
2 ein Ablaufschema einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur automatischen Dosierung und Zuführung eines Gemischs an eine Verarbeitungsmaschine mittels einer Dosiervorrichtung.
In der 1 ist in einer geschnittenen Seitenansicht eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung V dargestellt. Diese ist symmetrisch entlang einer Mittellinie M aufgebaut und gestattet die Zuführung eines Gemischs bestehend aus einer Hauptkomponente H und wenigstens zwei Additiven über eine Freigabeöffnung 90 an eine nicht weiter dargestellte Verarbeitungsmaschine in Form einer (Kunststoff-)Spritzmaschine.
Die Hauptkomponente H und die einzudosierenden Additive sind vorliegend granulatförmig und bilden somit bei der Zuführung in die nachgeschaltete Verarbeitungsmaschine ein Granulatgemenge nach einer vorgegebenen Zusammensetzung. Dabei ist die Zusammensetzung des zuzugebenden Gemisches in der Dosiervorrichtung V in einer elektronischen Auswerteeinheit hinterlegt (nicht dargestellt).
In der gezeigten 1 befindet sich die Freigabeöffnung 90 zur Zuführung des Gemisches an einem unteren Ende der Dosiervorrichtung V, unterhalb eines Mischers 9 der Dosiervorrichtung V. Unmittelbar oberhalb des Mischers 9 ist entlang der Mittellinie M ein Wiegebehälter 2 für die Hauptkomponente H angeordnet. Symmetrisch zu der Mittellinie M befinden sich seitlich des Wiegebehälters 2 für die Hauptkomponente jeweils ein Additiv-Wiegebehälter 5L (links des Wiegebehälters 2) bzw. 5R (rechts des Wiegebehälters 2). In diesen Additiv-Wiegebehältern 5L und 5R wird jeweils ein Additiv vorgehalten, das dem zuzuführenden Gemisch beigemengt werden muss.
Um eine gewisse Menge der Hauptkomponente H über den Wiegebehälter 2, in dem die Hauptkomponente H vorgehalten wird, dem Mischer 9 zuzuführen, ist ein automatisch offenbarer bzw. verschließbarer Zulauf 20 zwischen dem Wiegebehälter 2 und dem Mischer 9 vorgesehen. Sobald der Zulauf 20 durch einen Absperrschieber freigegeben wird, kann ein Teil der Hauptkomponente H aufgrund der Schwerkraft in den Mischer 9 bzw. durch diesen hindurch zu der Verarbeitungsmaschine gelangen. Auf diese Weise bilden der Wiegebehälter 2 und der Zulauf 20 eine (erste) Fördereinheit der Dosiervorrichtung V.
Auch an den beiden Additiv-Wiegebehältern 5L und 5R ist jeweils ein über einen Absperrschieber 10L bzw. 10R regulierbarer Zulauf an einem unteren Ende der Additiv-Wiegebehälter 5L bzw. 5R vorgesehen. Dabei gelangt das jeweilige Additiv jedoch nicht unmittelbar aus dem jeweiligen Additiv-Wiegebehälter 5L, 5R in den Mischer 9, sondern wird über eine zwischengeschaltete Fördereinheit bestehend aus einem Dosiermotor 7L bzw. 7R und einer Dosierschnecke 8L bzw. 8R dem Mischer 9 zugeführt. Am Ende der beiden Dosierschnecken 8L und 8R ist jeweils ein Zulauf 80L bzw. 80R für das Additiv vorgesehen, über den die einzudosierende Menge des Additivs in den Mischer 9 gelangt.
Um die Dosiervorrichtung leichter umrüsten und reinigen zu können, sind die einzelnen Wiegebehälter 5L und 5R mit einem Schnellverschluss 11L bzw. 11R versehen, so dass die Additiv-Wiegebehälter 5L, 5R einfach und schnell von der Dosiervorrichtung V zu entfernen und wieder an ihr anzubringen sind. Damit bei abgenommenen Additiv-Wiegebehältern 5L bzw. 5R keine Verunreinigungen in den Mischer 9 gelangen können, verbleiben die Absperrschieber 10L und 10R an der Dosiervorrichtung V und verschließen die entsprechenden Zuläufe zu den jeweiligen Dosierschnecken 8L bzw. 8R.
Um den Wiegebehälter 2 stets mit einer ausreichenden Menge der Hauptkomponente H automatisch beschicken zu können, ist oberhalb des Wiegebehälters 2 weiterhin ein Materialförderer 1 als Teil der Dosiervorrichtung V angeordnet. Aus diesem Materialförderer 1 kann der Wiegebehälter 2 neuerlich befüllt bzw. die Hauptkomponente H nachgefüllt werden. Hierzu ist ein Schieber 3 unterhalb des Materialförderers 1 montiert, der eine automatische und steuerbare Zuführung der Hauptkomponente H aus dem in der 1 gezeigten Behälter des Materialförderers 1 in den trichterförmigen Wiegebehälter 2 gestattet. Die Hauptkomponente H wird durch den Materialförderer angesaugt und darin gelagert, so dass eine (Wieder-)Befüllung des Wiegebehälters 2 möglich ist, sobald eine eingestellte Befüllmenge – hier in Form eines Befüllgewichtes – unterschritten wird.
Weiterhin weist die dargestellte Dosiervorrichtung V eine erste Messeinrichtung in Form einer Wiegezelle 4 für den Wiegebehälter 2 auf. Für die Additiv-Wiegebehälter 5L und 5R ist jeweils eine zweite Messeinrichtung in Form von Additiv-Wiegezellen 6L bzw. 6R vorgesehen. Über die Wiegezellen 4 und 6L bzw. 6R wird jeweils das Gesamtgewicht H_ges bzw. A_ges des jeweiligen Wiegebehälters 2 bzw. 5L, 5R mit der darin befindlichen Gemischkomponente, der Hauptkomponente H oder einem der beiden Additive, gemessen. Nach der Zugabe einer gewissen Menge der jeweiligen Gemischkomponente lässt sich aus der Differenz zweier gemessener Gesamtgewichte H_ges bzw. A_ges des jeweiligen Wiegebehälters 2 bzw. 5L, 5R feststellen, welche (Ist-)Menge H_ist bzw. A_ist der Gemischkomponente dem Mischer 9 tatsächlich zugeführt wurde.
So ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass beispielsweise die Öffnungsdauer des Zulaufs 20 für die Bereitstellung einer bestimmten Bedarfsmenge der Hauptkomponente H von einem Bedarfssignal der nachgeschalteten Verarbeitungsmaschine abhängt. Dies bedeutet beispielsweise, dass eine Spritzmaschine als nachgeschaltete Verarbeitungsmaschine über ein erstes Bedarfssignal S die Zugabe des Gemisches startet.
In einer weiteren Ausführungsform bzw. Verfahrensvariante ist die Freigabeöffnung 90 dauerhaft geöffnet und gestattet damit im Betrieb der Verarbeitungsmaschine das stete Nachfließen der Hauptkomponente H in die Verarbeitungsmaschine, beispielsweise in eine Förderschnecke einer Spritzmaschine. Ist die Verarbeitungsmaschine vor einer ersten Inbetriebnahme zunächst ausgeschaltet oder zwischenzeitlich abgeschaltet worden, fließt kein weiteres Material mehr über die Freigabeöffnung 90 aus der Dosiervorrichtung V aus. Erst mit einem (neuerlichen) Start der Verarbeitungsmaschine wird die Hauptkomponente H bzw. das Gemisch weiterverarbeitet und neue (Bedarfs-)Mengen der Hauptkomponente H fließen über die geöffnete Freigabeöffnung 90 nach. Dieses Nachfließen der Hauptkomponente H aus dem Wiegebehälter 2 wird von der Dosiervorrichtung V detektiert und als Bedarfssignal S der Verarbeitungsmaschine bewertet.
Auch könnten einzelne elektronische oder mechanische Bedarfssignale S der Verarbeitungsmaschine ein zyklisches Öffnen und Schließen des Zulaufs 20 bedingen, so dass die Hauptkomponente H nicht kontinuierlich sondern portionsweise über den Mischer 9 und dessen Freigabeöffnung 90 der Verarbeitungsmaschine zugeführt wird.
Darüber hinaus können weitere Bedarfssignale S, so genannte ”Schusssignale” z. B. in Form eines Laufsignals einer Spritzmaschinen-Förderschnecke, von der Auswerteeinheit der Dosiervorrichtung V erfasst werden und in Abhängigkeit derartiger weiterer Bedarfssignale S Zeitpunkte für die Eindosierung der beiden Additive in einen Massestrom der Hauptkomponente H bestimmt werden.
In jedem Fall wird eine von der Verarbeitungsmaschine angeforderte Bedarfsmenge der Hauptkomponente H aus dem Wiegebehälter 2 in den Mischer 9 gelangen und damit für das zuzuführende Gemisch bereitgestellt.
Dabei ist zu beachten, dass eine aus dem Wiegebehälter 2 auf das Bedarfssignal S der Verarbeitungsmaschine bzw. Spritzmaschine entnommene Bedarfsmenge der Hauptkomponente H zunächst nicht detektiert wird. Über die Wiegezelle 4 erfolgt dementsprechend keine aufwändige kontinuierliche Messung des Gesamtgewichts des Wiegebehälters 2, um die Öffnungsdauer des Zulaufs 20 in Abhängigkeit von einer durch die Spritzmaschine konkret angeforderten Menge zu regulieren. Vielmehr könnte ein Bedarfssignal der Spritzmaschine jeweils ausschließlich eine Verstellbewegung des an dem Zulauf 20 montierten Absperrschiebers auslösen, so dass auf ein (erstes) Bedarfssignal hin der Zulauf 20 freigegeben wird und auf ein weiteres (zweites) Bedarfssignal hin der Zulauf 20 wieder verschlossen wird. Die Dosiervorrichtung V erfasst dementsprechend in dieser Ausführungsvariante bei einer portionsweisen Zuführung der Hauptkomponente H keinen kontinuierlich Verlauf eines Massenstromes, um festzustellen, ob eine zahlenmäßig angeforderte Menge der Hauptkomponente H durch den Zulauf 20 geströmt ist und der Zulauf geschlossen werden muss.
Auf diese Weise hängt die zugeführte Menge der Hauptkomponente H beispielsweise nur unmittelbar von einer Verarbeitungsgeschwindigkeit des zugeführten Gemisches in der nachgeschalteten Verarbeitungsmaschine ab. Erst nach Abschluss der Zuführung der durch die Spritzmaschine angeforderten Bedarfsmenge an der Hauptkomponente H oder auf ein weiteres Bedarfssignal S für die Eindosierung eines oder mehrere Additive hin wird durch die Wiegezelle 4 ermittelt, wie groß die angeforderte Bedarfsmenge tatsächlich war bzw. welche Istmenge der Hauptkomponente H tatsächlich dem Mischer 9 zugeführt und damit für die Verarbeitungsmaschine bereitgestellt wurde.
Auf Basis dieser gemessenen Istmenge der Hauptkomponente H, die als ein erster Messwert in der Auswerteeinheit der Dosiervorrichtung V gespeichert wird, wird die dem Mischer 9 zuzugebende Sollmenge der jeweiligen in den Additiv-Wiegebehältern 5L und 5R befindlichen Additive bestimmt. Hierfür wird in eine Gleichung bzw. Formel, die die vordefinierte Gemischzusammensetzung bzw. Gemischrezeptur darstellt, die bereitgestellte Istmenge der Hauptkomponente H eingesetzt, um jeweils eine Additiv-Sollmenge A_soll zu berechnen.
Auf Basis dieser nun durch die Auswerteeinheit bestimmten bzw. errechneten Additiv-Sollmenge(n) werden die zweiten Fördereinheiten, bestehend aus Dosiermotor 7L bzw. 7R und Dosierschnecke 8L bzw. 8R, dem Mischer 9 Additive zugeben.
In der gezeigten Ausführungsform der Dosiervorrichtung V werden die gemessenen Gesamtgewichte H_ges des Wiegebehälters 2 für die Hauptkomponente H jeweils in einer elektronischen Liste der Auswerteeinheit gespeichert, so dass durch Subtraktion der einzelnen Gesamtgewichte H_ges die jeweils dem Mischer 9 zugeführte Istmenge H_ist der Hauptkomponente H errechnet werden kann.
Die einzelnen Messungen des Gesamtgewichts H_ges des Wiegebehälters 2 mit der darin befindlichen Hauptkomponente H werden vorzugsweise jeweils ausschließlich diskret bei der Detektion eines Bedarfssignals S einer nachgeschalteten Spritzmaschine erfasst, der die Hauptkomponente H kontinuierlich zugeführt wird.
Um nun nicht ständig und unter Umständen fälschlich die Additiv-Sollmenge A_soll verändern zu müssen und damit beispielsweise die Drehzahl der Dosierschnecken 8L und 8R nach jeder Zugabe der Hauptkomponente H anpassen zu müssen, wird in der Auswerteinheit der Dosiervorrichtung V ein Mittelwert aus den gespeicherten ersten Messwerten für gemessene Istmengen H_ist der Hauptkomponente H errechnet, so dass auf Basis dieses Mittelwertes H_m die Additiv-Sollmenge A_soll berechnet werden kann.
Erst auf Basis dieses mittleren Gewichts H_m der zugegebenen Hauptkomponente H aus einer Mehrzahl von gespeicherten Gesamtgewichten H_ges bzw. Istmengen H_ist wird dann die Additiv-Sollmenge A_soll errechnet, so dass die Additiv-Sollmenge A_soll nicht nach jeder Zuführung eines Gemischs an die Verarbeitungsmaschine neu justiert werden muss.
Vielmehr ist es derart weiterhin möglich, zu überprüfen, ob eine zuletzt gemessene Istmenge H_ist der zugeführten Hauptkomponente H unverhältnismäßig von den bisher ermittelten und tatsächlich zugeführten Istmengen H_ist der Hauptkomponente H abweicht. So kann in der Auswerteeinheit der Dosiervorrichtung V ebenfalls die Standardabweichung σ_H berechnet werden. Damit kann ein Intervall um den errechneten Mittelwert bzw. das mittlere Gewicht H_m der gemessenen Istmengen H_ist +/– die Standardabweichung σ_H definiert werden, innerhalb dessen eine neu gemessene Istmenge H_ist der Hauptkomponente H, die dem Mischer 9 zugeführt wurde, liegen muss, um für die weitere Berechnung der Additiv-Sollmenge A_soll von der Auswerteeinheit als zulässig bewertet zu werden. Es wird also anhand eines in der Auswerteeinheit hinterlegten Qualitätsmerkmals Überprüfung, ob neu gemessene Istmenge H_ist innerhalb eines zulässigen Intervalls liegt bzw. die mittlere absolute Abweichung der zuletzt gemessenen Istmenge H_ist der Hauptkomponente H vom Mittelwert H_m der bisher gemessenen Istmengen H_ist der Hauptkomponente H) überprüft, ob die zuletzt gemessene Istmenge H_ist der zugegebenen Hauptkomponente H, bestimmt durch die Differenz zweier gemessener, aufeinander folgender Gesamtgewichte H_ges des Wiegebehälters 2, zur Berechnung der Additiv-Sollmenge A_soll genutzt werden kann.
Solange die zuletzt gemessene Istmenge H_ist der Hauptkomponente H bzw. deren gespeicherter erster Messwert nicht innerhalb des zulässigen Intervalls [H_m – σ_H; H_m + σ_H] liegt und damit noch nicht freigegeben wird, berechnet die Auswerteeinheit der Dosiervorrichtung V die Additiv-Sollmenge A_soll mit einem zuletzt gültigen ersten Messwert für die Istmenge H_ist der zugegebenen Hauptkomponente H. Dieser zuletzt gültige erste Messwert wurde dabei zuvor als Speicherwert H_alt in der Auswerteeinheit hinterlegt und nach jedem Messzyklus mit dem zuletzt gültigen ersten Messwert für die gemessene Istmenge H_ist der zugegebenen Hauptkomponente H überschrieben.
Es ist ersichtlich, dass somit bei der vorliegenden Dosiervorrichtung V wie auch bei der damit durchgeführten und anhand der 2 noch näher erläuterten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens eine manuelle Vorgabe von der Verarbeitungsmaschine zuzugebenden einzelnen Gemischkomponenten nicht nötig ist, sondern demgegenüber ausschließlich die Vorgabe der gewünschten Gemischzusammensetzung ausreicht. Die Verarbeitungsmaschine fordert an der Dosiervorrichtung V die gewünschte Bedarfsmenge an Gemisch bzw. damit der Hauptkomponente H an, die Dosiervorrichtung V stellt dann zum Zeitpunkt der Anforderung durch die Verarbeitungsmaschine die tatsächlich zugeführte Istmenge H_ist der Hauptkomponente H fest und bestimmt ausschließlich in Abhängigkeit der gemessenen Istmenge H_ist der bereitgestellten Hauptkomponente H die Zugabe der notwendigen Additiv-Sollmenge A_soll.
Auch ohne vorherige detaillierte, manuelle Einstellung kann die Dosiervorrichtung V über die Berechnung der Mittelwerte H_m dieser Istmengen H_ist bereits nach wenigen Messzyklen detektieren, welche Mengen der Hauptkomponente H von der Spritzmaschine angefordert werden. Es kann dabei nicht nur der Materialverbrauch der Hauptkomponente H protokolliert werden, sondern auch eine automatische Anpassung der Additiv-Sollmenge A_soll erst dann erfolgen, wenn ausgeschlossen wurde, dass bei der letzten Messung der Istmenge H_ist bzw. bei zuletzt durchgeführten Messungen der Istmenge H_ist keine Fehlmessungen vorlagen und die angeforderte Menge der Hauptkomponente H dauerhaft geändert ist.
Wie bereits obig erläutert, werden auch die Additive der Dosiervorrichtung V gravimetrisch dosiert. Hierzu sind die Additiv-Wiegebehälter 5L und 5R auf den Additiv-Wiegezellen 6L bzw. 6R montiert. Da die gezeigte Dosiervorrichtung V der 1 vorzugsweise auf einer Spritzmaschine montiert wird, ist mit mechanischen Stößen und Vibrationen zu rechnen.
Darum sind die Additiv-Wiegebehälter 5L und 5R auf separaten Additiv-Wiegezellen 6L bzw. 6R montiert. Weiterhin ist aus diesem Grund vorgesehen, dass sich ein Schwerpunkt des jeweiligen Additiv-Wiegebehälters 5L und 5R unterhalb der zugeordneten Additiv-Wiegezelle 6L bzw. 6R befindet.
Mittels der Additiv-Wiegezellen 6L und 6R, die jeweils eine zweite Messeinrichtung der Dosiervorrichtung V bilden, kann die dem Mischer 9 tatsächlich zugeführte Additiv-Istmenge A_ist gemessen werden und gegebenenfalls eine Anpassung der Steuerung der zugeordneten Dosierschnecke 8L bzw. 8R erfolgen.
So wird die Dosierschnecke 8L, 8R durch den zugeordneten Dosiermotor 7L bzw. 7R angetrieben und dosiert das jeweilige Additiv in den Mischer 9. Eine Laufzeit bzw. eine Anzahl an Winkelschritten des jeweiligen Dosiermotors 7L, 7R wird durch elektrische Pulse gemessen. Dies erfolgt z. B. mit einem Hall-Sensor im Dosiermotor 7L bzw. 7R. Zur Bestimmung einer gewünschten Förderrate R_A der Dosierschnecke 8L, 8R ist in der Auswerteeinheit der Dosiervorrichtung V bevorzugt ein interner Faktor hinterlegt. Dieser interne Faktor gibt an, wie viel Gewicht eines Additivs über die jeweilige Dosierschnecke 8L bzw. 8R bei einer definierten Laufzeit des zugeordneten Dosiermotors 7L bzw. 7R dem Mischer 9 zugeführt wird. Üblicherweise erfolgt die Festlegung dieses internen Faktors in Gramm pro Sekunde (GpS) oder Gramm pro Puls (GpP).
Über die Feststellung der tatsächlich zugeführten Additiv-Istmengen A_ist mittels der Bildung von Gewichtsdifferenzen aus den gemessenen Gesamtgewichten A_ges der Additiv-Wiegebehälter 5L, 5R kann kontrolliert werden, ob die hinterlegten Faktoren für die Vorgabe der Additiv-Sollmenge A_soll korrekt sind und damit die gewünschten Additiv-Sollmengen A_soll erzielt werden können. Es wird somit ausgewertet, inwieweit die tatsächlich eindosierten Additiv-Istmengen A_ist (im Durchschnitt) mit den errechneten Additiv-Sollmengen A_soll übereinstimmen.
Hierzu kann ebenso vorgesehen sein, dass ein Mittelwert A_m,ist über die als zweite Messwerte in der Auswerteeinheit gespeicherten Additiv-Istmengen A_ist gebildet wird. Derart lässt sich feststellen, inwieweit eine zuletzt gemessene Additiv-Istmenge A_ist als zulässig bewertet werden kann, oder ob es sich um eine Fehlmessung handeln könnte.
Ebenso kann festgestellt werden, ob ein zuletzt gespeicherter zweiter Messwert für eine Additiv-Istmenge A_ist wiederholt außerhalb eines zulässigen Intervalls um den errechneten Mittelwert A_m,ist liegt und daher von einer Fehleinstellung der Förderrate R_A einer zweiten Fördereinheit für das Additiv auszugehen ist, die jeweils durch den zugeordneten Dosiermotor 7L bzw. 7R und die Dosierschnecke 8L bzw. 8R gebildet wird. Die Förderrate R_A kann dann entsprechend gesteigert oder verringert werden, um die anvisierte Additiv-Sollmenge A_soll an den Mischer 9 zuzuführen und damit für die Weiterleitung an die Spritzmaschine bereitzustellen.
Mit der 2 wird der obig bereits im Zusammenhang mit der Dosiervorrichtung V der 1 erläuterte Verfahrensablauf in einem Ablaufschema dargestellt. Dabei sind einzelne Verfahrensschritte mit A.1–A.13.2, B1.1–B.2 und C.1 bezeichnet, wobei die Schritte A.5–– A.8.2 und A.10–A.13.2 von der Auswerteeinheit der Dosiervorrichtung V umgesetzt werden.
Zu allererst erfolgt die Füllung des Wiegebehälters 2 in einem Schritt A.1 über den Materialförderer 1 und den Schieber 3. Im Anschluss daran erfolgt einem Schritt A.2 die Messung des Gesamtgewichts H_ges des Wiegebehälters 2 mit darin eingefüllter Hauptkomponente H. Das gemessene Gesamtgewicht H_ges kann dann beispielsweise als Anfangswert für die weitere Bestimmung nachfolgender Istmengen H_ist an zugeführter Hauptkomponente H mittels eines Differentialwiegeverfahrens in der Auswerteeinheit hinterlegt werden.
Im Betrieb der durch die Dosiervorrichtung V mit Gemisch versorgten Spritzmaschine als einem Beispiel für eine Verarbeitungsmaschine wird in einem Schritt B.1 das Bedarfssignal S einer Förderschnecke der Spritzmaschine an die Dosiervorrichtung V übermittelt. Die Dosiervorrichtung V stellt dann beispielsweise in einem Schritt A.3 durch Öffnen und Schließen des Zulaufs 20 auf Basis des Bedarfssignals S eine zunächst unbekannte Bedarfsmenge an der Hauptkomponente H portionsweisebereit und führt diese dem Mischer 9 zu (Schritt B.2 der 2). Alternativ kann ein Bedarfssignal S ein so genanntes Schusssignal sein, über das der Dosiervorrichtung V der Zeitpunkt mitgeteilt wird, an dem die Zugabe des wenigstens einen Additivs oder die gleichzeitige Zugabe mehrerer Additive erfolgen muss.
Wie bereits oben im Zusammenhang mit der 1 erläutert, kann auch das Nachfließen der Hauptkomponente H aus dem Wiegebehälter 2 in die zuvor inaktive Verarbeitungsmaschine durch die Dosiervorrichtung V detektiert und als Bedarfssignal S der Verarbeitungsmaschine bewertet werden, wenn die Verarbeitungsmaschine (von Neuem) zu laufen beginnt.
In Abhängigkeit eines Bedarfssignales S der Förderschnecke der Spritzmaschine hin wird vorliegend in jedem Fall in einem Schritt A.4 (erneut) das Gesamtgewicht H_ges des Wiegebehälters 2 gemessen. Hierunter wird auch verstanden, dass das Bedarfsignal S eine wiederholte, zeitabhängige Messung des Gesamtgewichtes H_ges auslösen kann.
Mit einem nachfolgenden Verfahrensschritt A.5 wird dann auf Basis aufeinander folgend gemessener Gesamtgewichte H_ges des Wiegebehälters 2 die tatsächlich dem Mischer 9 zugeführte Istmenge/-gewichte H_ist der Hauptkomponente H ermittelt und mittels der Auswerteeinheit in einer Liste gespeichert.
In dem Schritt A.6 der 2 wird nun von der Auswerteeinheit ein mittleres Gewicht H_m der zugegebenen Istmengen H_ist auf Basis einer Mehrzahl von gespeicherten Istmengen H_ist ermittelt und in einem Verfahrensschritt A.7 überprüft, ob der zuletzt gemessene und gespeicherte erste Messwert für eine Istmenge H_ist innerhalb eines zulässigen Intervalls liegt. Dabei sind die Grenzen dieses Intervalls durch den Mittelwert H_m und die Standardabweichung der gespeicherten ersten Messwerte für die Istmengen H_ist definiert. Mathematisch gilt somit für das zu überprüfende Intervall [H_m – σ_H; H_m + σ_H].
In Abhängigkeit vom Ergebnis der Überprüfung in dem Verfahrensschritt A.7 führt die Auswerteeinheit entweder den Verfahrensschritt A.8.1 oder den Verfahrensschritt A.8.2 aus. Falls festgestellt wird, dass der zuletzt gespeicherte erste Messwert für die Istmenge H_ist der Hauptkomponente H innerhalb des zulässigen Intervalls liegt, erfolgt die Bemessung einer zuzugebenden Additiv-Sollmenge A_soll weiterhin als Funktion des aktuell errechneten Mittelwerts H_m der Istmengen H_ist der Hauptkomponente H. Da ein derartiger Mittelwert H_m nach einer Einlaufzeit der Spritzmaschine und fehlerfreiem Betrieb derselben kaum größeren Schwankungen unterliegt, bleibt damit die Additiv-Sollmenge A_soll zunächst im Wesentlichen erhalten.
Weiterhin wird in dem Verfahrensschritt A.8.1 ein Speicherwert H_alt mit dem für zulässig befundenen ersten Messwert für die zuletzt gemessene Istmenge H_ist belegt. Dieser Speicherwert H_alt steht dann der Auswerteeinheit in dem Verfahrensschritt A.8.2 zur Verfügung, falls festgestellt wird, dass die zuletzt gemessene Istmenge H_ist der Hauptkomponente H, die dem Mischer 9 zugeführt wurde, außerhalb des zulässigen Intervalls liegt. Die Errechnung der zuzuführenden Additiv-Sollmenge A_soll auf Basis der in der Auswerteeinheit hinterlegten Gemischzusammensetzung bzw. -rezeptur geschieht nun auf Basis des zuletzt für zulässig befundenen Speicherwerts H_alt.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass in dem Verfahrensschritt A.8.1 die Bestimmung der Additiv-Sollmenge A_soll stets direkt mit der für zulässig befundenen Istmenge H_ist korreliert wird und/oder im Verfahrensschritt A.8.2 nur bei einer für unzulässig befundenen Istmenge H_ist der aus dem Wiegebehälter 2 zugeführten Hauptkomponente H die Additiv-Sollmenge A_soll mit dem errechneten Mittelwert H_m bestimmt wird.
Auch kann der Speicherwert H_alt ein manuell hinterlegter fester Wert sein, auf den damit nur im Fall einer als unzulässig bewerteten Istmenge H_ist zur Bestimmung einer Additiv-Sollmenge A_soll zurückgegriffen wird.
In einer weiteren Ausführungsvariante kann auch vorgesehen sein, dass ausschließlich ein (erstes) Bedarfssignal S von der Verarbeitungsmaschine den Start bzw. Betrieb der Dosiervorrichtung V auslöst und diese dann bis zu einem (zweiten) Bedarfssignal S oder einem durch einen Benutzer ausgelösten ”STOPP”-Signal vollkommen automatisch arbeitet. Hierbei kann auch die eingangs erläuterte Funktionsweise ausgeführt werden, bei der die Dosiervorrichtung V anhand diskret gemessener Istmengen H_ist ermittelt, ob bzw. wann ein Additiv oder mehrere Additive dem Mischer 9 zuzuführen ist oder sind.
In der in der 2 dargestellten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nun in einem Schritt A.9 weiterhin eine Messung des Gesamtgewichts A_ges des Additiv-Wiegebehälters 5L bzw. 5R durchgeführt, um festzustellen, welche Additiv-Istmenge A_ist aus dem jeweiligen Additiv-Wiegebehälter 5L, 5R dem Mischer 9 tatsächlich zugeführt wird. Die eigentliche Zugabe des jeweiligen Additivs über die jeweilige Dosierschnecke 8L, 8R erfolgt bevorzugt nach der Messung des Gesamtgewichts A. So kann bereits im Vorfeld der Zugabe des jeweiligen Additivs in den Mischer 9 durch die Auswerteeinheit ermittelt werden, inwieweit die zuletzt zugegebene Additiv-Istmenge A_ist mit der gewünschten Additiv-Sollmenge A_soll übereingestimmt hat.
Die tatsächlich zugeführte Additiv-Istmenge A_ist wird in einem Verfahrensschritt A.10 nach der Messung des Gesamtgewichts A_ges bestimmt bzw. errechnet, indem dieses Gesamtgewichts A_ges von einem vorangegangenen gemessenen Gesamtgewicht A_ges subtrahiert wird.
In einem weiteren Verfahrensschritt A.11 errechnet die Auswerteeinheit eine mittlere Additiv-Istmenge bzw. mittleres Additiv-Gewicht A_m,ist aus den gespeicherten Additiv-Istmengen A_ist. So kann auch hier in einem nachfolgenden, nicht dargestellten Verfahrensschritt überprüft werden, ob der zuletzt gespeicherte zweite Messwert für eine gemessene Additiv-Istmenge A_ist als zulässig bewertet werden kann. Hierfür müsste der jeweilige zweite Messwert bzw. die zugehörige gemessene Additiv-Istmenge A_ist innerhalb eines Intervalls liegen, das auch hier bevorzugt durch den Mittelwert, hier A_m,ist, und die zugehörige Standardabweichung der gemessenen Additiv-Istmengen A_ist definiert wird.
Sofern die vorgegebene Additiv-Sollmenge A_soll derart für zulässig befunden wurde, erfolgt eine Bewertung der tatsächlich eindosierten Additiv-Istmenge A_ist oder einer Mehrzahl von gemessenen Additiv-Istmengen A_ist dahingehend, ob sie ausreichend genau mit der gewünschten Additiv-Sollmenge A_soll übereingestimmt hat bzw. haben. Hierfür wird ein Intervall [A_soll – xA,1; A_soll + x_A,2] um die Additiv-Sollmenge A_soll vorgegeben, innerhalb dessen die zuletzt gemessene Additiv-Istmenge A_ist oder – wie in einem Verfahrensschritt A.12 der 2 – der Mittelwert A_m,ist der zuletzt gemessenen, z. B. zehn, Additiv-Istmengen A_ist liegen muss.
Liegt Additiv-Istmenge A_ist bzw. Mittelwert A_m,ist der Additiv-Istmengen A_ist innerhalb des hierfür vorgegebenen Intervalls [A_soll – x_A,1; A_soll + x_A,2], wird in einem in der 2 dargestellten Verfahrensschritt A.13.1 die Einstellung der Dosierschnecke 8L, 8R bzw. des sie antreibenden Dosiermotors 7L, 7R als zutreffend bewertet.
Wird demgegenüber festgestellt, dass die zuletzt gemessenen Additiv-Istmengen A_ist dauerhaft außerhalb des als zulässig erachteten Intervalls liegen, so wird ein in der 2 mit A.13.2 bezeichneter Verfahrensschritt ausgeführt, wonach eine Anpassung der Förderrate R_A der Dosierschnecke 8L, 8R notwendig wird, um die gewünschte Additiv-Sollmenge A_soll zu erzielen. Hierbei wird die Förderrate R_A als Funktion des errechneten Mittelwerts A_m,ist bestimmt, aus dem für die Auswerteeinheit nun hervorgeht, welche Additiv-Istmengen A_ist durch die bisher eingestellte Förderrate der Dosierschnecken 8L, 8R tatsächlich erzielt wurden.
In dem in der 2 gezeigten Verfahren wird in den Verfahrensschritten A.11, A.12, und A.13.1 bzw. A.13.2 der errechnete Mittelwert A_m,ist der Additiv-Istmengen A_ist herangezogen, um zu überprüfen, ob eine eingestellte Förderrate R_A der jeweiligen Dosierschnecke 8L, 8R die gewünschte Additiv-Sollmenge A_soll liefert. Dabei wird vorzugsweise jeweils eine feste prozentuale Abweichung x_A,1, x_A,2 von der gewünschten Additiv-Sollmenge A_soll toleriert. Durch die Abhängigkeit von dem errechneten Mittelwert A_m,ist erfolgt hier eine Anpassung der Förderrate A_A nur dann, sofern die gemessenen Additiv-Istmengen A_ist über einen längeren Zeitraum, das heißt über mehrere Messzyklen, nicht mit der gewünschten Additiv-Sollmenge A_soll übereinstimmen bzw. in deren Nähe liegen. Alternativ kann aber auch vorgesehen sein, dass unmittelbar anhand einer gemessenen Additiv-Istmenge A_ist überprüft wird, ob dieser als zweiter Messwert gespeicherte Wert innerhalb des als zulässig erachteten Intervalls [A_soll – x_A,1; A_soll + x_A,2] liegt. So kann eine Anpassung der Förderrate R_A bereits dann erfolgen, wenn die gemessene Additiv-Istmenge A_ist einmalig von der gewünschten Additiv-Sollmenge A_soll (erheblich) abweicht.
Es sei weiterhin darauf hingewiesen, dass die Grenzen des als zulässig erachteten Intervalls [A_soll – x_A,1; A_soll + x_A,2] für eine Additiv-Istmenge A_ist sowohl symmetrisch als auch asymmetrisch um den Wert für die Additiv-Sollmenge A_soll] gewählt sein können. Eine „symmetrische” Wahl des zulässigen Intervalls für eine Additiv-Istmenge A_ist würde dementsprechend [A_soll – x_A; A_soll + x_A] lauten, so dass hier der von der Additiv-Sollmenge A_soll abzuziehende bzw. hinzuzuzählende Betrag x_A als zulässig erachtete Abweichung von der Additiv-Sollmenge A_soll jeweils gleich ist.
Anstatt die Drehzahl des Dosiermotors 7L bzw. 7R zu verändern, kann dieses auch mit voller Drehzahl betrieben werden. Die Verteilung einer Zudosierung des Additivs über die Einzugszeit der Verarbeitungsmaschine wird dann durch Pulsen des Dosiermotors 7L bzw. 7R erreicht. Hierdurch lässt sich eine Auswertung der Drehzahlregelung an dem jeweiligen Dosiermotor 7L bzw. 7R einsparen.
Wie anhand der obigen Ausführungen deutlich wird, kann mit dem beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren sowie der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung V nicht nur ein Materialverbrauch der Hauptkomponente H erfasst und protokolliert werden, sondern auch eine Änderung der von der Verarbeitungsmaschine angeforderten Bedarfsmenge automatisch erfasst und die zuzugebende Additivmenge automatisch angepasst werden.
Besonders im Hinblick auf eine Spritzmaschine als einem Beispiel für eine durch die Dosiervorrichtung V mit einem Gemisch versorgte Verarbeitungsmaschine werden derart Farbschwankungen aufgrund von Änderungen der Bedarfsmenge vermieden. Dabei ergeben sich derartige Farbschwankungen dadurch, dass das (granulatförmige) Gemisch aus Hauptkomponente und Additiv bzw. Additiven zu einem verarbeiteten (Kunststoff-)Produkt führt, dessen Farbgebung unmittelbar von der hinterlegten Gemischzusammensetzung abhängt. Wird die Gemischzusammensetzung aufgrund einer Änderung der angeforderten Bedarfsmenge an Hauptkomponente H bzw. einer Gesamtmenge des zuzuführenden Gemisches nicht eingehalten, weil beispielsweise die zugeführte Additivmenge nicht korrekt ist, treten über einen Produktionszyklus der Spritzmaschine an den hergestellten Endprodukten Farbschwankungen auf. Durch die vorgestellte automatische Messung und Anpassung der durch die Dosiervorrichtung V bereitzustellenden Mengen der Gemischkomponenten (vorliegend eine Hauptkomponente H und zwei Additive) können derartige Farbschwankungen auch bei einem vollautomatisierten Betrieb zuverlässig verhindert werden.
Weiterhin kann, wie bereits oben dargestellt, die Zugabe des Additivs in den Mischer 9 in Abhängigkeit von dem Bedarfssignal S oder einem weiteren von der Verarbeitungsmaschine übermittelten Bedarfssignal S erfolgen. Hierbei kann der Start und der Stopp der jeweils zugeordneten Dosierschnecke 8L bzw. 8R von einem solchen Bedarfssignal S der Verarbeitungsmaschine abhängen. Alternativ ist es selbstverständlich auch möglich, dass auf ein einzelnes Bedarfssignal S der Verarbeitungsmaschine hin die Zuführung des Additivs in den Mischer 9 erfolgt und die Laufdauer der Dosierschnecke 8L, 8R auf Basis der gemessenen Istmenge H_ist der zugeführten Hauptkomponente H bestimmt wird. Je nachdem, wie groß die zugeführte Istmenge H_ist war bzw. ist, wird dann auf Basis der vorgegebenen Gemischzusammensetzung bzw. -rezeptur die gewünschte Additiv-Sollmenge A_soll über eine gewisse Zeit hinzugegeben.
Eine Weiterbildung der Dosiervorrichtung V kann überdies vorsehen, dass die einzelnen Additiv-Wiegebehälter 5L, 5R ebenso mit einem oder mehreren Materialförderern automatisch mit Additiv beschickt werden können.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass eine Verarbeitungsgeschwindigkeit der nachgeschalteten Verarbeitungsmaschine in Abhängigkeit von den gemessenen Istmengen H_ist der zugeführten Hauptkomponente H verstellt bzw. geregelt wird. Hierunter wird insbesondere eine Verstellung der Schneckendrehzahl einer Förderschnecke einer Spritzmaschine und/oder der Einzugszeit einer solchen Spritzmaschine verstanden. Auf diese Weise können etwaige Schüttdichteschwankungen der Hauptkomponente H sowie der Additive automatisch korrigiert werden. Gleiches gilt für eine etwaig vorgesehene Verstellung in Abhängigkeit von an der Dosiervorrichtung V eingestellten Gemischzusammensetzung bzw. -rezeptur.
So ist es durch Kopplung einer erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung mit einer Spritzmaschine bzw. allgemein einer Verarbeitungsmaschine über eine Datenleitung bzw. Datenverbindung möglich, dass durch die erfindungsgemäße Messung der Mengenanteile der einzelnen Gemischkomponenten eine mit Gemisch versorgte Spritzmaschine (Verarbeitungsmaschine) Schüttdichteschwankungen selbständig ausgleicht, indem sie mehr Material einzieht.
Darüber hinaus ist es durch die erfindungsgemäße Erfassung des Verbrauchs der Hauptkomponente H möglich, eine Auftragsmenge vorzugeben. Durch Korrelieren der verbrauchten Istmengen H_ist über eine gemessene Förderzeit kann die Zuführung des Gemisches bzw. der Hauptkomponente H so gesteuert werden, dass bei einem Auftragsende kein Material mehr in dem Materialförderer 1 und in dem Wiegebehälter 2 vorliegt. Dies verkürzt etwaige Umrüstzeiten und vermindert einen Materialverlust durch Streugranulat, sofern das zuzuführende Gemisch in Form eines Granulatgemenges vorliegt.
Es sei noch darauf hingewiesen, dass mit der Dosiervorrichtung V und dem Verfahren der 2 ausschließlich auf eine Messung des Gewichts abgestellt wurde, um eine Istmenge H_ist bzw. eine Additiv-Istmenge A_ist festzustellen. Es kann jedoch selbstverständlich auch eine volumetrische Erfassung der tatsächlich zugeführten Istmenge H_ist der Hauptkomponente H und/oder der Additiv-Istmenge A_ist der tatsächlich zugeführten Additivmenge eingesetzt werden.
Bezugszeichenliste

1: Materialförderer
10L, 10R: Absperrschieber
11L, 11R: Schnellverschluss
2: Wiegebehälter (Hauptkomponente)
20: Zulauf (Hauptkomponente)
3: Schieber
4: Wiegezelle (Hauptkomponente)
5L, 5R: Additiv-Wiegebehälter
6L, 6R: Additiv-Wiegezelle
7L, 7R: Dosiermotor
80L, 80R: Zulauf (Additiv)
8L, 8R: Dosierschnecke
9: Mischer
90: Freigabeöffnung
A_ist: Additiv-Istmenge
A_ges: Gesamtgewicht des Additiv-Wiegebehälters
A_m,ist: Mittlere Additiv-Istmenge
A_soll: Additiv-Sollmenge
H: Hauptkomponente
^Hges: Gesamtgewicht des Wiegebehälters
H_ist: Istmenge (Hauptkomponente)
H_m: Mittlere Istmenge (Hauptkomponente)
M: Mittellinie
R_A: Förderrate
S: Bedarfssignal
V: Dosiervorrichtung
x_A, x_A,1, x_A,2: zulässige Abweichung
σ_H: Standardabweichung

Claims

Verfahren zur automatischen Dosierung und Zuführung eines Gemisches aus einer Hauptkomponente (H) und wenigstens einem Additiv in einer vorgebbaren Zusammensetzung an eine das Gemisch verarbeitende Verarbeitungsmaschine mittels einer Dosiervorrichtung (V), wobei das Verfahren wenigstens die folgenden Schritte aufweist: – Bereitstellung der Hauptkomponente (H) mittels der Dosiervorrichtung (V) in einer von der Verarbeitungsmaschine angeforderten Bedarfsmenge, wobei die Größe der Bedarfsmenge von einem Bedarfssignal (S) abhängt, das die Verarbeitungsmaschine an die Dosiervorrichtung (V) übermittelt, – Messung einer tatsächlich durch die Dosiervorrichtung (V) bereitgestellten Istmenge (H_ist) der Hauptkomponente (H) und Speicherung dieser gemessenen Istmenge (H_ist) der Hauptkomponente (H) als ein erster Messwert, – Bestimmung einer Additiv-Sollmenge (A_soll) für das wenigstens eine Additiv auf Basis einer vorgegebenen Zusammensetzung für das zuzuführende Gemisch aus der Hauptkomponente (H) und dem wenigstens einen Additiv, wobei zur Bestimmung der Additiv-Sollmenge (A_soll) der erste Messwert für die tatsächlich bereitgestellte Istmenge (H_ist) der Hauptkomponente (H) verwendet wird, – Bereitstellung des Additivs mittels der Dosiervorrichtung (V) in der Additiv-Sollmenge (A_soll) und – Zuführung des Gemisches aus bereitgestellter Hauptkomponente (H) und bereitgestelltem Additiv an die Verarbeitungsmaschine, wobei – ein Zeitpunkt für die Bereitstellung der Additiv-Sollmenge (A_soll) ebenfalls von dem Bedarfssignal (S) oder von einem weiteren von der Verarbeitungsmaschine an die Dosiervorrichtung (V) übermittelten Bedarfssignal (S) abhängt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedarfsmenge der Hauptkomponente (H) in Form einzelner Portionen der Hauptkomponente (H) oder in Form eines kontinuierlichen Massenstromes der Hauptkomponente (H) bereitgestellt wird, der insbesondere durch ein einmaliges Bedarfssignal (S) der Verarbeitungsmaschine ausgelöst wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zeitpunkt für die Bereitstellung der Additiv-Sollmenge (A_soll) und/oder eine Zeitdauer für die Zuführung der Additiv-Sollmenge (A_soll) an die Verarbeitungsmaschine in Abhängigkeit von der gemessenen, tatsächlich durch die Dosiervorrichtung (V) bereitgestellten Istmenge (H_ist) der Hauptkomponente (H) bestimmt wird, insbesondere dass bei einem Verfahren, bei dem die Hauptkomponente (H) in Form eines kontinuierlichen Massenstromes der Verarbeitungsmaschine zugeführt wird, anhand einer gemessenen Istmenge (H_ist) geprüft wird, ob die Additiv-Sollmenge (A_soll) bereitgestellt werden soll.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Additiv-Sollmenge (A_soll) in Abhängigkeit von einem weiteren Bedarfsignal (S) einem Massenstrom der Hauptkomponente (H) zugeführt wird, um der Verarbeitungsmaschine ein Gemisch aus der Hauptkomponente (H) und dem wenigstens einen Additiv in der vorgegebenen Zusammensetzung zuzuführen.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Additiv-Sollmenge (A_soll) des wenigstens einen Additivs eine Mehrzahl von weiteren, gespeicherten ersten Messwerten verwendet wird, wobei die weiteren ersten Messwerte für zuvor gemessene Istmengen (H_ist) der Hauptkomponente (H) gespeichert und diese zuvor gemessenen Istmengen (H_ist) auf vorangegangene Bedarfssignale (S) der Verarbeitungsmaschine hin von der Dosiervorrichtung (V) bereitgestellt wurden, um der Verarbeitungsmaschine ein Gemisch mit derselben Zusammensetzung zuzuführen.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittelwert (H_m) der ersten Messwerte für tatsächlich bereitgestellte Istmengen (H_ist) der Hauptkomponente (H) zur Bestimmung der Additiv-Sollmenge (A_soll) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Bestimmung der Additiv-Sollmenge (A_soll) und der Bereitstellung des Additivs in der Additiv-Sollmenge (A_soll) überprüft wird, ob die zuletzt gemessene Istmenge (H_ist) der Hauptkomponente (H) in einem vorgebbaren, zulässigen Intervall (H_m – σ_H; H_m + σ_H) um den Mittelwert (H_m) der gespeicherten ersten Messwerte für die Istmengen (H_ist) der Hauptkomponente (H) liegt.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Additiv-Sollmenge (A_soll) für das zuzuführende Gemisch ein vordefinierter, fester Sollwert für die Menge der Hauptkomponente (H) oder ein erster gespeicherter Messwert (H_alt) für eine Istmenge (H_ist) der Hauptkomponente (H), der innerhalb des vorgebbaren Intervalls ([H_m – σ_H; H_m + σ_H]) um den Mittelwert (H_m) der gespeicherten ersten Messwerte lag, verwendet wird, falls die zuletzt gemessene Istmenge (H_ist) der Hauptkomponente (H) außerhalb des vorgebbaren Intervalls ([H_m – σ_H; H_m + σ_H]) liegt.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzen des Intervalls ([H_m – σ_H; H_m + σ_H]) um den Mittelwert (H_m) der gespeicherten ersten Messwerte einerseits durch den Mittelwert (H_m) minus die Standardabweichung (σ_H) für die gespeicherten ersten Messwerte und andererseits durch den Mittelwert (H_m) plus die Standardabweichung (σ_H) für die gespeicherten ersten Messwerte vorgegeben sind.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch Messung einer tatsächlich durch die Dosiervorrichtung (V) bereitgestellten Additiv-Istmenge (A_ist) des wenigstens einen Additivs und Speicherung dieser Additiv-Istmenge (A_ist) als ein zweiter Messwert.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Messwert für die gemessene Additiv-Istmenge (A_ist) zur Kontrolle der Additiv-Sollmenge (A_soll) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kontrolle der Additiv-Sollmenge (A_soll) eine Mehrzahl von weiteren, gespeicherten zweiten Messwerten, insbesondere ein Mittelwert (A_m,ist) dieser zweiten Messwerte, verwendet wird, wobei die weiteren zweiten Messwerte für zuvor gemessene Additiv-Istmengen (A_ist) des wenigstens einen Additivs gespeichert und diese Additiv-Istmengen (A_ist) für vorangegangene Herstellungen eines zuzuführenden Gemisches derselben Zusammensetzung bereitgestellt wurden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Additiv-Sollmenge (A_soll) über eine Förderrate (R_A) einer Fördereinheit (7L, 8L; 7R, 8R) der Dosiervorrichtung (V) vorgegeben wird und diese Förderrate (R_A) in Abhängigkeit von dem zweiten Messwert für die gemessene Additiv-Istmenge (A_ist) gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderrate (R_A) der Fördereinheit (7L, 8L; 7R, 8R) variiert wird, falls eine zuletzt gemessene Additiv-Istmenge (A_ist) und/oder eine Mehrzahl zuletzt gemessener Additiv-Istmengen (A_ist) des bereitgestellten Additivs außerhalb eines vorgebbaren, zulässigen Intervalls ([A_soll – X_A,1; A_soll + x_A,2]) für die Additiv-Sollmenge liegt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der gemessenen, tatsächlich durch die Dosiervorrichtung (V) bereitgestellten Istmenge (H_ist) der Hauptkomponente (H) eine Verarbeitungsgeschwindigkeit der Verarbeitungsmaschine geregelt wird, insbesondere eine Förderrate des an die Verarbeitungsmaschine zugeführten Gemisches und/oder das Bedarfssignal (S) der Verarbeitungsmaschine variiert wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung des zuzuführenden Gemisches über die Dosiervorrichtung (V) vorgegeben wird und in Abhängigkeit der Zusammensetzung des Gemisches, insbesondere in Abhängigkeit der Anteile der Hauptkomponente (H) und des wenigstens einen Additivs an dem zuzuführenden Gemisch, eine Verarbeitungsgeschwindigkeit der Verarbeitungsmaschine geregelt wird, insbesondere eine Förderrate des an die Verarbeitungsmaschine zugeführten Gemisches und/oder das Bedarfssignal (S) der Verarbeitungsmaschine variiert wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung der tatsächlich durch die Dosiervorrichtung (V) bereitgestellten Istmenge (H_ist) der Hauptkomponente (H) und/oder einer tatsächlich durch die Dosiervorrichtung (V) bereitgestellten Additiv-Istmenge (A_ist) des wenigstens einen Additivs ein Gewicht und/oder ein Volumen erfasst wird.
Dosiervorrichtung zur automatischen Dosierung und Zuführung eines Gemisches aus einer Hauptkomponente (H) und wenigstens einem Additiv in einer vorgebbaren Zusammensetzung an eine das Gemisch verarbeitende Verarbeitungsmaschine, insbesondere nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die Dosiervorrichtung (V) wenigstens Folgendes aufweist: – eine erste Fördereinheit (2, 20) zur Bereitstellung der Hauptkomponente (H) in einer von der Verarbeitungsmaschine angeforderten Bedarfsmenge, wobei die Größe der Bedarfsmenge von einem Bedarfssignal (S) abhängt, das die Verarbeitungsmaschine an die Dosiervorrichtung (V) übermittelt, – eine erste Messeinrichtung (4) zur Messung einer tatsächlich durch die Dosiervorrichtung (V) bereitgestellten Istmenge (H_ist) der Hauptkomponente (H), – eine Auswerteeinheit zur Speicherung der gemessenen Istmenge (H_ist) der Hauptkomponente (H) als ein erster Messwert und zur Bestimmung einer Additiv-Sollmenge (A_soll) für das wenigstens eine Additiv auf Basis einer vorgegebenen Zusammensetzung für das zuzuführende Gemisch aus der Hauptkomponente (H) und dem wenigstens einen Additiv, wobei die Auswerteeinheit zur Bestimmung der Additiv-Sollmenge (A_soll) den ersten Messwert für die tatsächlich bereitgestellte Istmenge (H_ist) der Hauptkomponente (H) auswertet, – eine zweite Fördereinheit (7L, 8L; 7R, 8R) zur Bereitstellung des Additivs in der von der Auswerteeinheit bestimmten Additiv-Sollmenge (A_soll), wobei zur Bestimmung eines Zeitpunkts für die Bereitstellung der Additiv-Sollmenge (A_soll) mit der Auswerteeinheit ein Bedarfssignal (S) oder ein weiteres von der Verarbeitungsmaschine an die Dosiervorrichtung (V) übermitteltes Bedarfssignal (S) erfassbar ist, und – eine Freigabeöffnung (90), über die eine Zuführung des Gemisches aus bereitgestellter Hauptkomponente (H) und bereitgestelltem Additiv von der Dosiervorrichtung (V) an die Verarbeitungsmaschine erfolgt.
Dosiervorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiervorrichtung eine zweite Messeinrichtung (6L, 6R) zur Messung einer tatsächlich durch die Dosiervorrichtung (V) bereitgestellten Additiv-Istmenge (A_ist) des wenigstens einen Additivs aufweist und die Auswerteeinheit zur Speicherung dieser Additiv-Istmenge (A_ist) als ein zweiter Messwert eingerichtet ist.
Dosiervorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiervorrichtung (V) dazu vorgesehen und eingerichtet ist, mit einer Spritzmaschine als Verarbeitungsmaschine gekoppelt zu werden, insbesondere als modulare Einheit ausgeführt ist, die nachträglich mit einer Spritzmaschine als Verarbeitungsmaschine zu koppeln ist.
Spritzmaschine zur Verarbeitung von Kunststoffgemischen aus einer Hauptkomponente (H) und wenigstens einem Additiv mit einer Dosiervorrichtung (V) zur Dosierung und Zuführung des Kunststoffgemisches an eine Verarbeitungseinheit der Spritzmaschine gemäß einem der Ansprüche 18 bis 20.