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Dosierwaage zum kontinuierlichen Austragen eines Materialstroms Die
Erfindung betrifft eine Dosierwaage zum lçontinuierlichen Austragen eines Materialstroms
aus einem auf der Waage abgestützten und aus einem vorgeschalteten Vorratsbehälter
in Abhängigkeit von seinem Füllstand beschickten Materialbehälter, dessen Austragsleistung
von einem durch eine Sollvorgabevorrichtung vorgegebenen Sollwert über eine Materialabzugsvorrichtung
geregelt wird, wobei die Sollvorgabevorrichtung bei der Füllung des Materialbehälters
auf dessen Gewicht einstellbar ist.
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Bei einer bekannten Dosierwaage zur kontinuierlichen Zuteilung wird
das Materialabzugsorgan entsprechend den Abweichungen der Wägung von einem vorgegebenen
Programm geregelt. Bei der Inbetriebnahme dieser bekannten Anlage wird nach der
ersten Füllung des Materialbehälters der Zeiger der Sollvorgabevorrichtung von Hand
auf den Zeiger der Wägeeinrichtung eingestellt und die Regelanordnung für das Materialabzugsorgan
eingeschaltet. Wenn der Inhalt des Behälters auf eine vorher eingestellte Mindestmengen
abgesunken ist, wird die Auffüllung des Materialbehälters aus einem vorgeschalteten
Vorratsbehälter eingeleitet und gleichzeitig die Regelung des Materialabzugsorgans
abgeschaltet. Der Zeiger der Wägeeinrichtung bewegt sich entgegen der bisherigen
Richtung, während der Zeiger der Sollvorgabeeinrichtung seine Richtung beibehält
und auf der Markierung für das Maximalgewicht stillgesetzt wird. Sobald der Zeiger
der Wägeeinrichtung die Markierung für das Maximalgewicht erreicht, wird die Auffüllung
beendet und die Regelung für das Materialabzugsorgan gleichzeitig mit dem Antrieb
für den Zeiger der Sollvorgabevorrichtung wieder eingeschaltet. Die kontinuierliche
Materialzuteilung erfährt also eine Regelungspause während der Wieder auffüllung
des Materialbehälters. Der Austrag wird jedoch, wenn die Auffüllung eingeleitet
wird und sich noch eine bestimmte Mindestmenge im Behälter befindet, nicht unterbrochen.
Da aber während der Füllungszeit die Regelung abgeschaltet ist, bleiben während
dieser Zeitspanne auftretende Abweichungen vom Austragsprogramm unberücksichtigt
und wirken sich als Dosierfehler aus.
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Bei hohen Ansprüchen an die Zuteilgenauigkeit können diese während
der Auffüllperiode auftretenden Dosierfehler nicht zugelassen werden. Aufgabe der
Erfindung ist es, diese Fehlerquelle zu vermeiden und zusätzlich den effektiven
Materialdurchsatz zu erfassen, da bei der bekannten Anordnung während der Auffüllung
des Materialbehälters durch die Prallkraft des zugeführten Materials eine Verfälschung
des Wiegeergebnisses auftreten kann. Die
gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß
erfindungsgemäß der Vorratsbehälter auf einer die an den Materialbehälter übergebene
Materialmenge feststellenden Wiegevorrichtung (Vorwaage) abgestützt ist und daß
nach erfolgter Materialübergabe die auf den abgewogenen Wert selbsttätig verstellte
Sollvorgabevorrichtung auf die tatsächlich übergebene Materialmenge einstellbar
ist.
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In Weiterbildung der Erfindung verstellt eine im Vorratsbehälter
nach erfolgter Materialübergabe verbleibende Restmenge die hierbei zunächst auf
eine dem Leergewicht des Vorratsbehälters entsprechende Stellung zurückgestellte
Vorwaage auf diese Restmenge und gleichzeitig hiermit die Sollvorgabevorrichtung
entsprechend der fehlenden Materialmenge. Dies kann bei einer elektrischen Waage
vorteilhaft dadurch erreicht werden, daß die im Vorratsbehälter nach erfolgter Materialübergabe
verbleibende Restmenge ein hierbei zunächst auf Null zurückgestelltes Potentiometer,
welches in an sich bekannter Weise in einem Kompensator der Vorwaage liegt, auf
diese Restmenge und gleichzeitig hiermit in der Sollvorgabevorrichtung einen Abgriff
eines Sollpotentiometers, welches in an sich bekannter Weise in einem Kompensator
der Zuteilwaage liegt, entsprechend. der fehlenden Materialmenge durch einen von
dem Kompensator der Vorwaage gesteuerten Motor verstellt. Weiterhin kann die Dosierwaage
noch so ausgebildet sein, daß die Wicklung des Potentiometers der Vorwaage mit dem
Abgriff des Sollpotentiometers fest verbunden ist.
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Der Abgriff des Potentiometers der Vorwaage kann mit dem Abgriff des
Potentiometers der Zuteilwaage
über eine Magnetkupplung zur synchronen
Bewegung beider Abgriffe verbindbar sein.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel
erläutert. In den Zeichnungen stellt dar A b b. 1 in schematischer Weise den grundsätzlichen
Aufbau der Dosierwaage mit den elektrischen Regel- und Steuerkreisen und den in
ihnen enthaltenen Schalt- und Steuerelementen, A b b. 2 eine konstruktive Ausbildung
der elektrischen Steuervorrichtung, Abt. 3 ein Schema der einzelnen Arbeitsphasen.
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Ein Zuspeiser 2 aus einem Bunker 1 ist oberhalb eines Behälters (Vorratsbehälter)
3 mit einem Klappenverschluß 4 angeordnet, wobei der Vorratsbehälter an einer Blattfederparallelführung
5 hängt und auf einer Kraftmeßdose 6 abgestützt ist (Vorwaage). Unterhalb des Klappenverschlusses
befindet sich ein Behälter 7 einer Zuteilwaage, die mit einem regelbaren AbzugsorganlO
ausgerüstet ist, das der Eigenart des Materials angepaßt ist. Der Behälter 7 ist
an einer Blattfederparallelführung 8 aufgehängt und auf einer Kraftmeßdose 9 abgestützt.
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Die Diagonale einer Brückenschaltung 9' der Kraftmeßdose 9 ist an
einen Kompensator 14 gelegt, der über einen Röhrenregler 15 an das eine Ende der
Wicklung 12 und an den Abgreifer 13 eines Potentiometers als Sollvorgabeeinrichtung
gelegt ist. An der Diagonalen einer Brückenschaltung 6' der Kraftmeßdose 6 liegt
ein Kompensator 16, der über ein elektrisches Nullgerät 19 an das eine Ende einer
Wicklung 17 und an einen Abgreifer 18 eines weiteren Potentiometers gelegt ist.
Der Abgreifer dieses Potentiometers wird mittels eines Motors 20, der über einen
Umschalter 25 elektrisch mit dem Nullgerätl9 verbindbar ist, bewegt. Im Gegensatz
zur feststehenden Wicklung 12 der Sollvorgabeeinrichtung ist die Wicklung 17 des
anderen Potentiometers beweglich ausgebildet, und zwar wird sie zusammen mit dem
Abgreifer 13 bewegt. Mit 22 ist eine Rückstellfeder bezeichnet und mit 11 der nach
dem vorgegebenen Programm gesteuerte Antriebsmotor für den Abgreifer 13 der Sollvorgabeeinrichtung.
Er steht mittels einer Magnetkupplung 21 in mechanischer Verbindung mit dem Motor
20, mit der Wicklung 17 und dem Abgreifer 13. An dem dem Abgreifer 13 zugewandten
Teil der Kupplung greift die Feder 2 an. Es sind an sich bekannte, nicht dargestellte,
von der Sollvorgabeeinrichtung steuerbare Mittel vorgesehen zum Ausrücken der Kupplung.
Die Feder 22 kommt nur bei ausgerückter Kupplung zur Wirkung. Am Abgreifer 18 ist
ein Anschlag 24 und an der Wicklung;17 ein Anschlag 23 vorgesehen.
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Mit Hilfe des Umschalters 25 wird an Stelle des Motors 20 ein Kompensationsmotor
26 auf das Nullgerät 19 geschaltet. Dieser Motor verstellt einen Anschlag 27, der
zu einem später näher erläuterten Zweck auf die Wicklung 17 und den Abgreifer 13
verstellend einwirkt.
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Das die obengenannten Teile enthaltende Gerät ist nach A b b. 2 von
einem Gehäuse umgeben. Die Wicklung 12 der Sollvorgabeeinrichtung ist an einem Deckel
31 des Gehäuses befestigt, während die Wicklung 17 und der Abgreifer 13 auf einem
Trägerteil 32 sitzen, das auf der Welle 30 des Geräts lose geführt ist. Durch Erregung
der Magnetkupplung21 über Schleifringe 21 a wird eine kraftschlüssige Verbindung
zwischen dem Trägerteil 32 und der Welle
30 hergestellt. Auf der Welle 30 sitzt weiterhin
ein Trägerteil 35, das gegenüberliegend die beiden Motoren 20 und 26 trägt. Der
Motor 20 wälzt sich über ein Zahnrad 36 an einem mit der Welle 30 laufenden Zahnrad
37 ab. Die Rückstellfeder 22 ist als Spiralfeder ausgebildet, die die bewegliche
Wicklung 17 und den Abgreifer 13 gegen einen Anschlag 41 zieht. Auf der Achse des
Motors 26 sitzt ein Ritzel 39, das mit einem Zahnsegment 38 im Eingriff steht. Ferner
ist ein Anschlag 40 vorgesehen und ein Anlaufstift 42.
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Diê Zuteilwaage7 bis 10 arbeitet mit der Sollvorgabeeinrichtung und
dem Antrieb 11 der Sollvorgabeeinrichtung nach einem Programm mit dem in bekannter
Weise in Richtung fallender Spannungswerte bewegten Abgreifer 13 im sogenannten
loadless-Verfahren zusammen. Hierbei werden die von der Kraftmeßdose 9 jeweils über
den Kompensator 14 erzeugten Spannungswerte mit den an der Wicklung 12 abgegriffenen
Spannungen im Röhrenregler 15 verglichen. Abweichungen zwischen Soll- und Istwert
führen zu entsprechenden Änderungen der Austragsleistung des Abzugsorgans 10.
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Die Kraftmeßdose 6 der Vorwaage 3 bis 6 arbeitet im Grundsatz mit
den gleichen Elementen, nämlich mit dem Kompensator 16 und der Wicklung 17 und deren
Abgreifer 18 sowie der Brückenschaltung 6'.
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Das elektronische Nullgerät 19 sendet so lange Impulse für den Motor
20 aus, bis Spannungsgleichheit zwischen Soll- und Istwert erreicht ist. Der Abstand
des Abgreifers 18 vom Minuspol der Wicklung 17 ist demnach verhältnisgleich dem
in die Vorwaage über den Zugteil er 2 eingefüllten Gewicht.
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Die mechanische Anordnung ist so gewählt, daß nicht nur in der Sollvorgabeeinrichtung
der Abgreifer 13 in Richtung fallender Spannungswerte entlang der Wicklung 12 bewegt
wird, sondern gleichzeitig werden um die jeweils gleiche Strecke die Wicklung 17,
der Motor 20 und der Abgreifer 18 bewegt. Hat nun der Abgreifer 13 den unterst zulässigen
Füllwert der Zuteilwaage erreicht, werden folgende Vorgänge eingeleitet: 1. der
Verschluß 4 wird geöffnet, worauf das Material von derVorwaage in die Zuteilwaage
fällt; 2. die Kupplung 21 wird ausgerückt.
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Unter der Einwirkung der Feder 22 werden nun der Abgreifer 13 und
die Wicklung 17 so lange in Richtung steigender Spannungswerte der Wicklung 12 angezogen,
bis der Anschlag 23 den Anschlag 24 berührt; es geschieht damit eine mechanische
Übertragung des mit dem Abgreifer 18 eingestellten Gewichtswertes der Vorwaage auf
die Sollvorgabeeinrichtung. Der Abgreifer 13 wird nämlich um den gleichen Betrag
nach oben gezogen, d. h., er kommt auf einen Spannungswert, der dem bisherigen Füllgewicht
der Vorwaage, das diese theoretisch in die Zuteilwaage gibt, entspricht. Dieses
Spiel wiederholt sich laufend.
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Es könnte nun sein, daß das Material aus der Vorwaage nicht vollständig
entleert wird. Zur Kompensation der dadurch entstehenden falschen Einstellung der
Sollvorgabeeinrichtung wird mittels des Umschalters 25 der Motor 26 auf das Nullgerätl9
geschaltet, und zwar in dem Augenblick, in dem die Vorwaage entleert, also die Klappe
4 offen ist.
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Falls etwas Material in der Vorwaage zurückgeblieben ist, besteht
keine Spannungsgleichheit zwischen der Spannung der Kraftmeßeinrichtung 6 und
der
von dem auf den Minuspunkt der Wicklung 17 zurückgeführten Abgreifer 18 abgegriffenen
Spannung. Die Differenzspannung wird auf das Nullgerät 19 gegeben, um den Motor
26 anlaufen zu lassen, wobei der von diesem verstellte Anschlag 27 die Wicklung
17 gegen die Federwirkung und gegen die Kupplungskraft so lange nach unten drückt,
bis der Abgreifer 18 auf einem Spannungspunkt des Potentiometers 17 steht, der dem
in der Vorwaage verbliebenen Gewicht entspricht. Durch das Herunterdrücken der Wicklung
17 wird auch der Abgreifer 13 entlang der Wicklung 12 um die gleiche Strecke in
Richtung fallender Spannungswerte geschoben; mit anderen Worten, das, was die Vorwaage
nicht an die Zuteilwaage abgegeben hat, wird bei der Einstellung der Sollvorgabeeinrichtung
berücksichtigt.
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A b b. 3 zeigt fünf Phasen des beschriebenen Ablaufes.
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Fall A zeigt die normale Ausgangsstellung, in der die Zuteilwaage
maximal gefüllt und die Vorwaage leer ist. Abgreifer 13 steht auf dem Maximalwert
der Wicklung 12, Abgreifer 18 auf dem Minimalwert der Wicklung 17. Die Anschläge
23 und 24 berühren sich.
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Fall B. Das Materialgewicht in der Zuteilwaage ist durch den Austrag
gemäß der Sollvorgabe auf einen bestimmten Wert abgesunken. Die Vorwaage hat über
den Zuspeiser 2 bereits Material bekommen, was sich aus der Stellung des Abgreifers
18 ergibt.
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Die Geschwindigkeit, mit der der Behälter 3 gefüllt wird, ist unabhängig
von der Geschwindigkeit des Abzugs aus dem Behälter 7.
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Fall C zeigt den Zustand der Einrichtung bei der niedrigsten Füllung
des Behälters 7. Der Abgreifer 13 ist am unteren Ende der Wicklung 12 angekommen.
Die Füllung des Behälters 3 ist bereits beendet, d. h., der Abgreifer 18 befindet
sich am oberen Ende der Wicklung 17.
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Fall D zeigt den Augenblick, in welchem die Obere gabe des Materials
von der Vorwaage in die Zuteilwaage erfolgt. Die Klappe 4 hat sich geöffnet; das
Material ist in die Zuteilwaage heruntergefallen.
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Gleichzeitig wird die Kupplung 21 ausgerückt, worauf infolge des Rückzuges
der Feder 22 der Abgreifer 13 mit seinem Anschlag 23 gegen den Anschlag 24 geführt
wird. Hierbei wird die Wicklung 17 gegenüber dem Abgreifer 18 so verschoben, daß
dieser an das untere Ende der Wicklung 17 gelangt. Der Abgreifer 13 wird somit um
den Betrag auf der Wicklung 12 verstellt, der der vorher abgewogenen Menge in der
Vorwaage entspricht.
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Fall E zeigt die Kompensation, wenn wie oben beschrieben, ein Teil
der vorgewogenen Menge im Behälter 3 der Vorwaage verblieb und nicht in die Zuteilwaage
eingelaufen ist. Nunmehr wird die Kraftmeßeinrichtung 6 auf den Motor 26 umgeschaltet.
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Dieser schiebt die Wicklung 17 so lange nach unten, bis der Abgreifer
18 eine dem zurückgebliebenen Gewicht entsprechende Spannung abgreift. Hierbei ist
aber auch der Abgreifer 13 um die gleiche Strecke auf der Wicklung 12 nach unten
verschoben worden, so daß in der Sollvorgabeeinrichtung das entsprechende Gewicht
wieder abgezogen wurde.
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Die vorstehenden Ausführungen gelten sinngemäß für die Wirkungsweise
des Geräts nach Ab b. 2.
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Durch die Sollvorgabeeinrichtung wird die Welle 30 entsprechend der
jeweiligen Leistung in Kilogramm je Sekunde als Funktion der Winkelgeschwindigkeit
gedreht. Wird die Magnetkupplung 21 eingeschaltet,
so erfolgt die Sollvorgabe zwischen
Abgreifer 13 und Wicklung 12. Solange sich der Motor 20 nicht dreht, ist eine kraftschlüssige
Verbindung über die Zahnräder 36 und 37 mit der Welle 30 hergestellt. Dreht sich
aber der Motor 20, so wird erreicht, daß eine Relativbewegung zwischen dem Abgreifer
18 und der Wicklung 17 erfolgt.
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Der Betrag des Verstellwinkels entspricht dem in die Vorwaage eingefüllten
Gewicht. Wenn die Füllung der Vorwaage beendet ist und die Übergabe in die Zuteilwaage
stattgefunden hat, wird die Kupplung 21 ausgerückt. Durch die Feder 22 wird 17 und
13 gegen den Anschlag 41 gezogen. Damit ist die Übertragung der Füllung der Vorwaage
auf die Sollvorgabeeinrichtung erfolgt.
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Der Motor 26 treibt nun gegebenenfalls das Zahnsegment 38 über sein
Ritzel 39 so an, daß der Anschlag 40 über den Anlaufstift 42 eine Bewegung des Abgreifers
13 und der Wicklung 17 in Richtung abnehmender Spannungswerte veranlaßt. Hierbei
bleibt die Kupplung 21 jedoch eingeschaltet. Die Kraftwirkung des Motors 26 überwiegt
die Reibungskräfte der Kupplung, so daß die Verschiebung der Wicklung 17 und des
Abgreifers 13 zum Zweck der Kompensation erfolgen kann.