DE19537111C2 - Verfahren und Vorrichtung zum chargenweisen Dosieren von Ausgangssubstanzen in einen Mischer auf einer Kunststoff verarbeitenden Maschine - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung mit den im Oberbegriff des An­ spruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Eine solche Vorrichtung ist aus der EP 0 464 697 A2 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung werden zwei oder mehr als zwei für Erzeugnisse aus thermoplastischem Kunststoff bestimmte Ausgangs­ substanzen in wählbaren Gewichtsanteilen aus Speicherbehältern in einen Mi­ scher dosiert, welcher sich auf einer Kunststoff verarbeitenden Maschine befin­ det. Bei den Ausgangssubstanzen handelt es sich typisch um ein thermoplasti­ sches Kunststoff-Rohmaterial in Form eines Granulates, um Kunststoffregenerat, um Hilfs- und Füllstoffe sowie um Farbstoffe. Damit das auf der Kunststoff verar­ beitenden Maschine hergestellte Erzeugnis gleichbleibende Qualität hat, ist es erforderlich, daß die Ausgangssubstanzen in gleichbleibenden Mengenanteilen, d. h. Gewichtsanteilen, in den Mischer dosiert werden, welcher sich auf der Maschine befindet. Zu diesem Zweck ist es bekannt, die Ausgangssubstanzen chargenweise zu wiegen und die gewogenen Mengen in den Mischer zu geben. Zu diesem Zweck ist gemäß der DE-OS 22 43 298 unter dem Auslaß des Spei­ cherbehälters einer jeden Ausgangssubstanz eine Wiegezelle vorgesehen, die an einem Waagebalken angebracht ist und samt Inhalt gewogen wird. Man läßt die Wiegezelle aus dem Vorratsbehälter so weit vollaufen, bis das gewünschte Gewicht erreicht ist und stoppt dann den Zulauf. Danach kann eine Absperrklap­ pe oder dergleichen Absperrorgan geöffnet werden, so daß sich die Wiegezelle in den darunter angeordneten Mischer entleert. Die Hauptkomponenten der Aus­ gangssubstanzen fließen in freiem Fall aus dem Vorratsbehälter in die Wiegezel­ len, die in kleineren Anteilen eingesetzten Zusatzkomponenten, insbesondere Farbstoffe, werden nach der DE-OS 22 43 298 mittels einer Dosierschnecke in die Wiegezelle gefördert.

Obwohl mit Waagen die Mengenanteile im Prinzip sehr genau ausgewogen wer­ den können, sind die bekannten chargenweise arbeitenden Dosiervorrichtungen leider doch recht störanfällig, was vor allem daran liegt, daß die Umgebungsbe­ dingungen für exakte Wiegebedingungen ungünstig sind. So können die am Waagebalken aufgehängten Wiegezellen nicht nur durch die einfließenden Aus­ gangssubstanzen in Schwingungen versetzt werden, sondern auch durch Er­ schütterungen, die beim Betrieb der kunststoffverarbeitenden Maschine selbst er­ zeugt werden oder durch in der Nachbarschaft stehende Maschinen erzeugt und über den Fußboden übertragen werden. Sogar vorbeifahrende Gabelstapler, auf einer benachbarten Straße vorbeifahrende Lastkraftwagen oder Schienenfahr­ zeuge können Erschütterungen auf die Waage übertragen, die zu erheblichen Fehlanzeigen und damit zu fehlerhaften Dosierungen führen.

Aus der DE-OS 22 47 518 ist die Einzelverwiegung von Substanzen durch Takt­ waagen für kleinere Mengen und durch eine Bandwaage für größere Mengen be­ kannt. Hier ist die Störanfälligkeit noch größer als im Falle der DE-OS 22 43 298.

Aus den DE 28 06 103 C2, 28 57 739 C2 und 28 57 740 C2 ist es bekannt, gra­ nulatförmige und pulverförmige Ausgangssubstanzen mit Hilfe von Zellenrädern in den Mischer einer Kunststoff verarbeitenden Maschine zu dosieren. Solche vo­ lumetrisch dosierenden Dosiervorrichtungen sind weniger empfindlich gegen Er­ schütterungen, haben aber den Nachteil, daß die Dosiergenauigkeit nicht besser sein kann als das Volumen einer Kammer der Dosierrolle und daß Änderungen der Schüttdichte und des Rieselverhaltens Änderungen der dosierten Masse nach sich ziehen.

Aus der DE-OS 21 49 242 ist es bekannt, einer Kunststoff verarbeitenden Ma­ schine eine Hauptkomponente gravimetrisch mittels einer Bandwaage und eine Nebenkomponente volumetrisch dosiert zuzuführen. Hierbei hat jede der verwen­ deten Dosierarten die oben angeführten Nachteile.

Die EP 0 464 697 A2 offenbart ein Dosierverfahren, bei welchem zwei Kompo­ nenten zunächst volumetrisch in zwei Dosierwaagen dosiert werden. Dazu wird eine Anzahl von Volumeneinheiten der ersten Komponente in die erste Dosier­ waage und eine Anzahl von Volumeneinheiten der zweiten Komponente in die zweite Dosierwaage dosiert. Dann werden die beiden Mengen gewogen, ins Ver­ hältnis gesetzt und überprüft, ob das errechnete Verhältnis von einem vorgege­ benen Mischungsverhältnis abweicht. Weicht das Mischungsverhältnis ab, wird vor dem nächsten Wiegevorgang die volumetrische Dosierung entsprechend ge­ ändert, um die Abweichung des durch Wägung ermittelten Mischungsverhältnis­ ses vom Sollverhältnis zu minimieren.

Systematische Wiegefehler können dabei nicht entdeckt werden. Wiegt eine Waage oder wiegen beide Waagen dauernd falsch, dann wird auch das Verhält­ nis der gewogenen Mengen falsch ermittelt. Die Folge davon ist, daß der Ver­ gleich des ermittelten Mischungsverhältnisses vom Sollverhältnis falsch ist und nach dem Annähern des durch Wägung ermittelten Mischungsverhältnisses an das Sollverhältnis das tatsächliche Mischungsverhältnis mit dem systematischen Fehler behaftet bleibt.

Entsprechendes gilt für zufällige Fehler, die z. B. dann auftreten, wenn Erschütte­ rungen die Wägung beeinflussen. Auch in diesem Fall wird ein fehlerhaftes Mi­ schungsverhältnis bestimmt, so daß die danach bestimmte Korrektur der volume­ trischen Dosierung notwendigerweise auch falsch ist.

Als Nachteil kommt hinzu, daß die volumetrisch dosierten und anschließend ge­ wogenen Mengen, unabhängig vom Wiegeergebnis, auf jeden Fall unkorrigiert in den Mischtrichter der kunststoffverarbeitenden Maschine dosiert werden, weil die Korrektur des Mischungsverhältnisses erst beim nachfolgenden Dosierschritt be­ rücksichtigt wird. Tatsächlich wird eine festgestellte Fehldosierung demnach nicht korrigiert; sie kann sich sogar fortpflanzen, wenn sie auf einer zufälligen fehler­ haften Wägung beruhte, die z. B. durch Erschütterungen hervorgehoben werden kann, denn dann führt die in einem Dosierschritt aufgrund des zufälligen Fehlers auftretende fehlerhafte Dosierung zwangsläufig zu einer fehlerhaften Dosierung im nachfolgenden Dosierschritt, weil dieser mit einer falschen Korrektur versehen wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie die beim gravimetrischen Dosieren von Ausgangssubstanzen für Erzeugnisse aus thermoplastischem Kunststoff auftretende Störanfälligkeit verringert werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 1 angege­ benen Merkmalen und durch ein Verfahren mit den im Anspruch 10 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der ab­ hängigen Ansprüche.

Die erfindungsgemäße Dosiervorrichtung hat für jede in die Kunststoff verarbei­ tende Maschine zu dosierende Ausgangssubstanz einen Speicherbehälter, aus welchem die betreffende Ausgangssubstanz in eine Wiegezelle einer Waage ge­ langt. Die Wiegezelle hat einen Auslaß mit einem steuerbaren Absperrorgan. Ferner ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, an welcher die wählbaren Men­ genanteile (Gewichtsteile) der verschiedenen Ausgangssubstanzen einstellbar sind. Die Waagen übermitteln der Steuereinrichtung die Wiegeergebnisse und die Steuereinrichtung steuert nach Erreichen der gewählten Mengenanteile in den jeweiligen Wiegezellen deren Absperrorgan auf. Im Gegensatz zum Stand der Technik, wo die Steuereinrichtung die Absperrorgane ausschließlich auf der Grundlage der Wiegeergebnisse aufsteuert, ist erfindungsgemäß die Steuerein­ richtung auch mit den volumetrisch arbeitenden Dosiereinrichtungen verknüpft, und zwar in der Weise, daß das jeweilige Absperrorgan nicht aufgesteuert wird, solange die Steuereinrichtung nicht festgestellt hat, daß die betreffende volume­ trisch arbeitende Dosiereinrichtung ein vorgegebenes Volumen in die zugehörige Wiegezelle dosiert hat.

Dadurch werden wesentliche Vorteile erzielt:

Durch Erschütterungen oder dergleichen Störeinflüsse verursachte Fehlwägun­ gen, die das Erreichen des vorgewählten Gewichtes vortäuschen, bevor es tat­ sächlich erreicht ist, bleiben unberücksichtigt, wenn man von der volumetrisch ar­ beitenden Dosiereinrichtung weiß, daß diese das vorgewählte Volumen noch nicht vollständig dosiert hat, die vorgewählte Menge also noch nicht erreicht sein kann.

Sollte die volumetrisch arbeitende Dosiereinrichtung im Einzelfall fehlerhaft do­ sieren, z. B. dadurch, daß sie zwischendrin ein Leervolumen fördert oder ihre Do­ sierkammer einmal nicht vollständig gefüllt oder entleert wird, dann wird das da­ durch entdeckt, daß die Waage einen Fehlbestand anzeigt, der dann nachdosiert werden kann. Der Fall, daß die Dosierwaage und die zugehörige volumetrisch arbeitende Dosiereinrichtung gleichzeitig fehlerhaft arbeiten, ist unwahrschein­ lich. Die Wahrscheinlichkeit dieses Falls kann weiter dadurch reduziert werden, daß die Wiegung für jede Füllung der Wiegezelle mehrmals aufeinanderfolgend durchgeführt wird, z. B. dreimal aufeinanderfolgend. Normale Schwankungen des Wiegeergebnisses können dabei durch Mittelwertbildung ausgeglichen werden. Abweichungen eines Wiegeergebnisses, die so groß sind, daß sie durch normale Wiegeungenauigkeit nicht erklärt werden können, werden vorzugsweise äußeren Störeinflüssen, z. B. Erschütterungen, zugeschrieben, welche auf die Dosiervor­ richtung einwirken; solche "Ausreißer" unter den Meßwerten werden vorzugswei­ se ausgeschieden und beim Vergleich des Wiegeergebnisses mit der volume­ trisch arbeitenden Dosierung außer Betracht gelassen.

Abweichungen zwischen dem Wiegeergebnis und der volumetrisch arbeitenden Dosierung führen nicht in jedem Fall zu einer Anpassung der Vorgaben an der Steuereinrichtung. Die Vorgaben an der Steuereinrichtung werden vorzugsweise erst dann angepaßt, wenn in mehreren aufeinanderfolgenden Dosierzyklen Ab­ weichungen zwischen der volumetrischen Dosierung und den Wiegeergebnissen in gleicher Richtung festgestellt werden, so daß eine systematische Abweichung unterstellt werden kann, die z. B. auf eine Änderung der Schüttdichte, auf eine Nullpunktsdrift der Waage oder auf eine Änderung der Empfindlichkeit der Waa­ ge hinweisen könnte. Eine Nullpunktsdrift kann einfach dadurch ausgeschlossen werden, daß man die Waage nach jedem Entleeren der Wiegezelle auf Null zu­ rückstellt. Eine Änderung der Empfindlichkeit der Waage kann durch Auswahl ei­ ner geeigneten Wiegetechnik und durch von Zeit zu Zeit erfolgende Eichungen ausgeschlossen werden. Waagen, die mit Dehnungsmeßstreifen (DMS) arbeiten, eignen sich im vorliegenden Fall besonders. Es verbleibt als Hauptquelle für sy­ stematische Fehler das Zusammenwirken der Ausgangssubstanzen mit der volu­ metrisch arbeitenden Dosiereinrichtung; solchen systematischen Fehlern kann man dadurch begegnen, daß man die Voreinstellung des zu dosierenden Volu­ mens in Abhängigkeit von der festgestellten Abweichung vom Wiegeergebnis schrittweise an das Wiegeergebnis anpaßt.

Mit der Erfindung erreicht man auf einfachste Weise eine wesentliche Verbesse­ rung der Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Dosierung von Ausgangssubstan­ zen in eine Kunststoff verarbeitende Maschine und damit eine gleichmäßigere Qualität der mit der Maschine hergestellten Kunststoff-Erzeugnisse. Die Erfin­ dung eignet sich sowohl für Extrusionsmaschinen als auch für Spritzgießmaschi­ nen, besonders aber für letztere, weil diese das Material chargenweise verarbei­ ten. Sie haben darüberhinaus den Vorteil, daß bei ihnen der Wiegevorgang in ei­ ne Arbeitsphase mit geringsten Erschütterungen gelegt werden kann, z. B. in die Phase des Nachdrückens bzw. Druckhaltens nach dem Einspritzvorgang; die Spritzgießmaschine könnte auch ohne weiteres kurzzeitig für den Wiegevorgang stillgesetzt werden; z. B. könnte der Wiegevorgang nach dem Auswerfen des durch Spritzgießen hergestellten Formteils vor dem erneuten Schließen der Spritzgießform erfolgen.

Wird eine Kunststoff verarbeitende Maschine erstmals auf die Herstellung eines bestimmten Erzeugnisses eingestellt, dann werden die Voreinstellungen für das Dosieren der Ausgangssubstanzen am Steuergerät vorzugsweise vorweg in Test­ läufen ermittelt, zweckmäßigerweise dadurch, daß man die Gewichtsanteile der einzelnen Ausgangssubstanzen am Steuergerät voreinstellt und dann auspro­ biert, wieviele Kammervolumina oder wieviel Dosierzeit die gewählte Dosierein­ richtung unter Standardbedingungen benötigt, um eine Menge der Ausgangssub­ stant mit dem vorgegebenen Gewicht in die Wiegezelle zu dosieren. Dieser vorab experimentell ermittelte Wert wird dann als Volumenvorgabe oder Anzahl von Kammervolumina, Umdrehungszahl am Dosiergerät oder als Dosierzeit der Steu­ ereinrichtung eingegeben mit der Folge, daß der jeweilige Dosiervorgang nicht vor Erreichen dieser Vorgabe beendet werden kann.

Die Erfindung eignet sich besonders für rieselfähige, pulverförmige oder granulat­ förmige Substanzen. Diese werden vorzugsweise mit Hilfe eines Zellenrades, wie aus den DE 28 06 103 C2, DE 28 57 739 C2 und DE 28 57 740 C2 bekannt, aus ihrem Speicherbehälter volumetrisch in die zugehörige Wiegezelle dosiert. Die Zellenräder haben eine Anzahl von untereinander gleichen, in regelmäßigen Ab­ ständen um das Zellenrad herum verteilte Kammern oder Zellen, in welche die Ausgangssubstanz schwerkraftbedingt aus dem Speicherbehälter hineinrieselt und aus welchen sie bei nach unten weisenden Zellen herausfällt in die Wiege­ zelle. Das gleichmäßige Füllen der Zellen kann durch die in den erwähnten drei Patentschriften genannten Mittel begünstigt werden, insbesondere durch Abstrei­ fer, welche oberhalb des Zellenrades angeordnet sind und eine Überfüllung der Zellen verhindern; das Austragen von Ausgangssubstanzen, welcher zum Zusam­ menbacken neigen, kann durch in die Zellen eingreifende Auskratzer begünstigt werden, welche auf den unteren Bereich der Zellenräder einwirken.

Flüssige bis pastöse Substanzen können ebenfalls volumetrisch in eine Waage dosiert werden, insbesondere mit einer Kolbenpumpe mit vorgegebenem Hub­ raum. Die volumetrische Dosierung ist um so genauer, je größer die Anzahl der Einzelvolumina ist, die zum Erreichen des vorgegebenen Gewichtes der Aus­ gangssubstanz in die Wiegezelle gegeben werden müssen. Das Volumen einer Zelle des Zellenrades und der Hubraum einer verwendeten Kolbenpumpe sollten deshalb klein sein gegen das Fassungsvermögen der zugehörigen Wiegezelle, vorzugsweise weniger als 1/100, noch besser weniger als 1/500 des Fassungs­ vermögens der zugehörigen Wiegezelle betragen.

Flüssige und pastöse Substanzen lassen sich unter Umständen nicht ohne weite­ res durch Abfließen aus der Wiegezelle entfernen; um den Abfluß zu begünsti­ gen, kann es sich empfehlen, wie in der DE-OS 22 43 298 vorgeschlagen, eine der rieselfähigen Hauptkomponenten des Kunststoff durch die Wiegezelle für die flüssige oder pastöse Ausgangssubstanz hindurch in den Mischer zu entleeren.

Für rieselfähige Ausgangssubstanzen sind die Wiegezellen vorzugsweise Trich­ ter, für flüssige oder pastöse Ausgangssubstanzen zweckmäßigerweise Zylinder, aus denen die Ausgangssubstanzen besonders leicht abfließen.

Die Wiegezelle kann einen Boden enthalten, welcher als Waagschale dient und von den Umfangswänden der Wiegezelle entkoppelt ist, so daß die Umfangswän­ de nicht mit gewogen werden müssen. Allerdings kann es dann zu Reibungen und sogar Klemmungen zwischen dem Boden und den Umfangswänden kommen, die das Wiegeergebnis verfälschen. Es wird deshalb bevorzugt, die Wiegezelle insgesamt mitzuwiegen. Im Interesse einer hohen Wiegeempfindlichkeit sollte die Wiegezelle möglichst leicht sein, damit nicht ihr Gewicht, sondern das Gewicht der Substanz vorherrscht. Die Wiegezelle sollte deshalb frei sein von Konstrukti­ onsteilen, die an der Wiegezelle nicht unbedingt angebracht sein müssen. Das gilt insbesondere für das Betätigungsorgan, welches benötigt wird, um das Ab­ sperrorgan der Wiegezelle zu öffnen und ggfs. zu schließen. Zweckmäßigerweise nimmt man dafür einen Druckluftzylinder, der aber nicht an der Wiegezelle ange­ bracht sein muß, sondern z. B. am Träger der Dosiervorrichtung oder an dem Mi­ scher angebracht sein kann, in welchen die Wiegezelle entleert wird. Es genügt, wenn der Druckluftzylinder das Absperrorgan, z. B. eine Klappe, aufstößt. Der Druckluftzylinder muß dann nicht mitgewogen werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zum chargenweisen Dosieren von drei ver­ schiedenen Ausgangssubstanzen in einen Mischer auf einer Kunst­ stoff verarbeitenden Maschine in einer Ansicht, teilweise im Schnitt,

Fig. 2 zeigt als Detail einen Ausschnitt aus der Vorrichtung gemäß Fig. 1, nämlich eine Wiegezelle auf dem Mischer und über der Wiegezelle eine volumetrisch arbeitende Dosiereinrichtung für eine der Aus­ gangssubstanzen, bei abgesperrter Wiegezelle, teilweise im Schnitt, und

Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt ähnlich der Fig. 2, jedoch mit einer von dem Mischer abgezogenen Dosiervorrichtung.

Fig. 1 zeigt eine Kunststoff verarbeitende Maschine (Gehäuse) 1, symbolisch dargestellt durch ein Gehäuse 1 mit einer darin angeordneten Schnecke 2. Das Gehäuse 1 hat auf seiner Oberseite eine Einfüllöffnung 3, auf welcher sich ein trichterförmi­ ger Mischer 4 befindet, in welchem ein Rührer 5 angeordnet ist, der durch einen Motor 6 angetrieben wird, welcher sich auf einem Deckel 7 des Mischers 4 befin­ det. Nahe dem oberen Rand des Mischers 4 sind an seiner Umfangswand Paare von Führungsstangen (Führungen) 8 angebracht, welche ungefähr radial vom Mi­ scher abstehen. Auf je einem Paar dieser Führungsstangen 8 ist ein Schuh 9 gleitend gelagert und in Arbeitsstellung mit Flügelmuttern 10 an einer Montage­ platte 11 befestigt, welche außen am Mischer 4 angebracht ist.

Der Schuh 9 weist eine Tragplatte 12 auf, auf welcher eine mit einem Dehnungs­ meßstreifen arbeitende Waage 13 angebracht ist. An der Waage 13 ist mittels ei­ nes abgeknickten Montagebleches 14 eine trichterförmige Wiegezelle 15 bzw. 16 vorgesehen, von denen in Fig. 1 zwei Exemplare dargestellt sind, wohingegen eine dritte Wiegezelle sich hinter dem Motor 6 befindet und durch diesen ver­ deckt wird. Die Wiegezellen 15 und 16 bestehen aus dünnem Blech und haben am unseren Ende einen Auslaß 17, welcher durch ein Absperrorgan 18 in Gestalt einer Klappe absperrbar ist, welche um eine waagerechte Achse 19 schwenkbar an der Wiegezelle 15 bzw. 16 angebracht ist. Zum Öffnen der Klappe 18 ist am Schuh 9 ein Druckluftzylinder (Betätigungsorgan) 20 vorgesehen, dessen Kol­ benstange 21 gegen einen Fortsatz 18a der Klappe gerichtet ist und bei ge­ schlossener Wiegezelle (siehe Fig. 2) einen Abstand von diesem Fortsatz hat. Wird der Druckluftzylinder 20 betätigt und dadurch seine Kolbenstange 21 ausge­ fahren, trifft sie gegen den Fortsatz 18a der Klappe, so daß diese verschwenkt wird und den Auslaß 17 freigibt (siehe Fig. 3). Das Schließen der Klappe 18 kann dadurch bewirkt werden, daß das vom Fortsatz 18a ausgeübte Drehmoment größer ist als das von der Klappe 18, welche mit dem Gewicht der Füllung der Wiegezelle belastet ist. Das Schließen der Klappe 18 kann durch eine Rückholfe­ der unterstützt werden, welche in den Zeichnungen aus Gründen der Übersicht­ lichkeit nicht dargestellt ist.

Der Auslaß 17 befindet sich über einem Loch (Einlaß) 22 im Deckel 7 des Mi­ schers (siehe Fig. 2).

Oberhalb der Wiegezelle 15 ist ein Speicherbehälter 23 für eine der Ausgangs­ substanzen angeordnet. Ein weiterer Speicherbehälter 24 ist oberhalb der Wie­ gezelle 16 angeordnet und ein dritter Speicherbehälter 25 für eine dritte Aus­ gangssubstanz ist oberhalb der vom Motor 6 verdeckten Wiegezelle angeordnet. Auf den Speicherbehältern 23 und 25 befindet sich als Aufsatz eine Saugför­ dereinrichtung 26 bzw. 27, mit welcher die Speicherbehälter 23 und 25 aus Vor­ ratsbehältern 28 und 29 nachgefüllt werden können. Der dritte Speicherbehälter 24 ist der kleinste der Speicherbehälter und enthält beispielsweise ein Farbpig­ mentpulver, welches nur in kleinen Mengen zudosiert wird. Der Speicherbehälter 24 kann nach Bedarf von Hand nachgefüllt werden.

Die Speicherbehälter 23, 24 und 25 haben jeweils einen Sockel 30, 31 und 32, in welchem als volumetrisch arbeitende Dosiereinrichtung 33 bzw. 34 in Form einer Zellenradschleuse angeordnet ist, welche beispielhaft anhand der Fig. 2 und 3 beschrieben wird.

Die in den Fig. 2 und 3 dargestellte Zellenradschleuse besteht aus einer überwiegend zylindrischen Ausnehmung 35 im Sockel 30, in welcher ein Zellen­ rad 36 drehbar gelagert ist. Für den Antrieb des Zellenrades ist ein Elektromotor 37 (Fig. 1) vorgesehen. Das Zellenrad 36 hat eine Anzahl von untereinander gleichen, über den Umfang des Zellenrades verteilten Zellen 38. In die Ausneh­ mung 35 mündet von oben her seitlich neben dem Scheitel der Ausnehmung 35 ein Auslaß 39 des Speicherbehälters 23. Auf der gegenüberliegenden Seite des unteren Scheitels der Ausnehmung 35 ist diese mit einer Auslaßöffnung 40 ver­ sehen, welcher dicht oberhalb der Einlaßöffnung 41 der Wiegezelle 15 liegt.

In der Darstellung der Fig. 2 dreht sich das Zellenrad 36 im Uhrzeigersinn. Die Wand der Ausnehmung 35 liegt - in Drehrichtung gesehen - im Abschnitt zwi­ schen der Auslaßöffnung 40 und dem Auslaß 39 des Speicherbehälters 23 so na­ he bei den Wänden des Zellenrades 36, daß die im Speicherbehälter 23 befindli­ che Ausgangssubstanz 42, dargestellt als ein Granulat, nicht unter Umgehung des Zellenrades 36 im freien Fall in die Wiegezelle gelangen kann, sondern nur infolge der Förderwirkung des Zellenrades 36, welche dadurch zustande kommt, daß die Zellen 38 unterhalb des Auslasses 39 mit der Ausgangssubstanz 42 ge­ füllt werden, wobei eine Überfüllung durch einen den Auslaß 39 begrenzenden Abstreifer 46 verhindert wird, und die gefüllten Zellen 38 in Richtung der Auslaß­ öffnung 40 rotieren, wo sie sich durch Schwerkraft, erforderlichenfalls unterstützt durch einen Auskratzer (wie in den DE 28 06 103 C2, DE 28 57 739 C2 und DE 28 57 740 C2 offenbart) entleeren. Damit es durch die in die Zellen 38 eingefüllte Ausgangssubstanz 42 nicht zu einer Klemmung kommt, ist der - in Drehrichtung gesehen - sich zwischen dem Auslaß 39 und der Auslaßöffnung 40 erstreckende Abschnitt 35a der Innenwand der Ausnehmung 35 von den Wänden des Zellen­ rades 36 zurückversetzt (siehe Fig. 2).

In den Deckel 7 des Mischers ist ferner ein beispielsweise kapazitiv arbeitender Füllstandssensor 43 eingebaut.

Schließlich ist ein Steuergerät (Steuereinrichtung) 44 vorgesehen, welches über nicht weiter bezeichnete elektrische Leitungen mit den Elektromotoren 37 der vo­ lumentrisch arbeitenden Dosiereinrichtungen 33, 34, mit dem Füllstandssensor 43, mit den Waagen 13 und mit einem Magnetventil in einer Druckluftzuleitung zum Druckluftzylinder 20 verbunden ist.

Mit der dargestellten Dosiervorrichtung arbeitet man wie folgt:
Vor dem erstmaligen Herstellen eines bestimmten Kunststofferzeugnisses auf der Maschine 1 werden die gewünschten Mengenanteile (Gewichtsanteile) der ein­ zelnen Ausgangssubstanzen zahlenmäßig in das Steuergerät 44 eingegeben. Dann werden die mit den Zellenradschleusen gebildeten, volumetrisch Dosierein­ richtungen 33 und 34 gravimetrisch geeicht. Dazu zieht man nach Lösen der Flü­ gelmuttern 10 die Schuhe 9 mit den darauf angeordneten Einrichtungen vom Mi­ scher 4 ab in die in Fig. 3 dargestellte Stellung, in welcher der Auslaß 17 der Wiegezelle 15 nicht mehr über dem Mischer 4, sondern daneben liegt. Man be­ stimmt nun in einigen Probeläufen, wieviele Umdrehungen des Zellenrades 36 man benötigt, um eine Menge der im Speicherbehälter 23 enthaltenden Aus­ gangssubstanz mit dem zuvor in das Steuergerät eingegebenen Gewicht pro Charge in die Wiegezelle 15, 16 einzufüllen. Bei einem mit konstanter Geschwin­ digkeit laufenden Zellenrad 36 kann man statt dessen auch die Zeitspanne ermit­ teln, welche das Zellenrad benötigt, um eine Menge mit dem gewünschten Ge­ wicht in die Wiegezelle 15 bzw. 16 zu dosieren. Das Erreichen des gewünschten Gewichtes wird mit Hilfe der Waage 13 unter kontrollieren Bedingungen in Ruhe ermittelt, damit man sicher sein kann, daß die Waage korrekt anzeigt. Die jeweils in die Wiegezelle 15 eingefüllte Charge der Ausgangssubstanz entleert man durch den Auslaß 17 und fängt sie mit einem Eimer 45 auf. Das aufgefangene Material kann dem Produktionsprozeß wieder zugeführt werden. Hat man aus ei­ nigen Messungen und unter Mittelwertbildung die Anzahl der Umdrehungen oder die Laufzeit des Zellenrades 36, welche man für das gewünschte Gewicht benö­ tigt, ermittelt, gibt man diesen Wert ebenfalls in das Steuergerät 44 ein und bringt die Anordnung wieder in die Arbeitsposition, wie in Fig. 2 dargestellt.

Unter Betriebsbedingungen wird dann das Zellenrad 36 mit der voreingestellten Zeitspanne oder mit der voreingestellten Anzahl von Umdrehungen gedreht und damit die Ausgangssubstanz aus dem Speicherbehälter 23 in entsprechender Menge in die Wiegezelle 15 gefüllt, welche samt Inhalt zusätzlich mittels der Waage 13 gewogen wird. Stimmt das ermittelte, vorzugsweise aus drei hintereinander durchgeführten und gemittelten Wägungen bestimmte Gewicht in­ nerhalb einer vorgegebenen Fehlerbreite mit dem voreingestellten Gewicht über­ ein, steuert das Steuergerät das Absperrorgan 18 auf, vorausgesetzt, der Füll­ standsensor 43 zeigt an, daß das Niveau im Mischer 4 unter einen vorgegebenen Wert abgesunken ist.

Weicht das Ergebnis der Wägung um mehr, als die vorgegebene Fehlerbreite er­ laubt, vom voreingestellten Gewicht ab, erfolgt eine Nachdosierung mittels der volumetrisch arbeitenden Dosiereinrichtung 33, bis das Ergebnis der Wiegung in­ nerhalb der vorgegebenen Fehlerbreite mit dem voreingestellten Gewicht über­ einstimmt. Dann wird durch das Steuergerät 44 mit Hilfe des Druckluftzylinders 20 die Klappe 18 geöffnet und die Wiegezelle 15 in den Mischer 4 entleert, so­ bald der Füllstandsensor 43 Nachfüllbedarf signalisiert hat.

Kommt es bei drei aufeinanderfolgenden Füllungen zu einer systematischen Ab­ weichung des gemessenen Gewichts vom voreingestellten Gewicht, dann wird die Eichung der volumetrisch arbeitenden Dosiereinrichtung 33 schrittweise an­ gepaßt, und zwar in der Weise, daß sie stets nur um einen Teil des gemessenen Fehlbedarfs, z. B. um die Hälfte des Fehlbedarfs, nachgestellt wird, um Regel­ schwingungen zu vermeiden.

Einzelne Meßwerte der Waage 13, die so stark von den übrigen Meßwerten ab­ weichen, daß die Abweichung durch normale Meßungenauigkeiten nicht erklärt werden kann, werden als "Ausreißer" gewertet, z. B. hervorgerufen durch Erschüt­ terungen, und werden bei der Mittelwertbildung des gemessenen Gewichtes nicht berücksichtigt.

Claims (16)

1. Vorrichtung zum chargenweisen Dosieren von zwei oder mehr als zwei für Er­ zeugnisse aus thermoplastischem Kunststoff bestimmte Ausgangssubstanzen aus Speicherbehältern (23, 24, 25) in wählbaren Mengenanteilen in einen Mi­ scher (4) zum Anbringen auf einer kunststoffverarbeitenden Maschine (1), insbesondere Spritzgießmaschine,
wobei
jeder Speicherbehälter (23, 24, 25) einen Auslaß (39) hat, welchem eine Waage (13) mit einer Wiegezelle (15, 16) zugeordnet ist, welche einen mit dem Auslaß des Speicherbehälters (23, 24, 25) kommunizierende Einlaßöff­ nung (41) hat und welche einen durch ein Absperrorgan (18) absperrbaren Auslaß (17) hat, welcher mit einem Einlaß (22) des Mischers (4) kommuni­ ziert,
und
eine Steuereinrichtung (44) vorgesehen ist, an welcher die wählbaren Men­ genanteile einstellbar sind und welcher von den Waagen (13) die Wiegeer­ gebnisse übermittelt werden und welche deren Absperrorgan (18) steuert,
wobei zwischen den Speicherbehältern (23, 24, 25) und der zugehörigen Wiegezelle (15, 16) zusätzlich jeweils eine volumetrisch arbeitende Do­ siereinrichtung (33, 34) vorgesehen ist, welche ebenfalls mit der Steuerein­ richtung (44) verknüpft ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrich­ tung (44) das jeweilige Absperrorgan (18) erst dann aufsteuert, wenn sie so­ wohl das Dosieren eines vorgewählten Volumens durch die betreffende volu­ metrisch arbeitende Dosiereinrichtung (33, 34) als auch das Erreichen der ge­ wählten Mengenanteile in den jeweiligen Wiegezellen (15, 16) durch Wägung festgestellt hat.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die volume­ trisch arbeitenden Dosiereinrichtungen (33, 34) für rieselfähige Substanzen Zellenradschleusen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die volume­ trisch arbeitenden Dosiereinrichtungen für pastöse sowie für flüssige Sub­ stanzen Kolbenpumpen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Vo­ lumen einer Zelle (38) des Zellenrades (36) oder der Hubraum der Kolben­ pumpe klein ist gegen das Fassungsvermögen der zugehörigen Wiegezelle (15, 16).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der Zelle (38) eines Zellenrades (36) oder der Hubraum der Kolbenpumpe weniger als 1/100 des Fassungsvermögens der zugehörigen Wiegezelle (15, 16) beträgt.

6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wiegezellen (15, 16) Trichter sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Absperrorgan (18) durch ein Betätigungsorgan (20) betä­ tigt wird, welches nicht an der Wiegezelle (15, 16) angebracht ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das vorgewählte Volumen gleich dem gewählten Mengenanteil (Gewichtsanteil) geteilt durch die Schüttdichte der jeweiligen Ausgangssub­ stanz ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anordnung aus Speicherbehälter (23, 24, 25), volumetrisch arbeitender Dosiereinrichtung (33, 34) und zugehöriger Wiegezelle (15, 16) verschieblich auf Führungen (8) ruht, die vom Mischer (4) abstehen.

10. Verfahren zum chargenweisen Dosieren von zwei oder mehr als zwei für Er­ zeugnisse aus thermoplastischem Kunststoff bestimmte Ausgangssubstanzen aus Speicherbehältern (23, 24, 25) in wählbaren Mengenanteilen in eine kunststoffverarbeitende Maschine (1), insbesondere Spritzgießmaschine, wo­ bei die jeweilige Ausgangssubstanz aus ihrem Speicherbehälter (23, 24, 25) mit vorgewähltem Volumen in eine Wiegezelle (15, 16) dosiert, darin gewo­ gen und danach als Charge der kunststoffverarbeitenden Maschine (1) zuge­ führt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abfließen der jeweiligen Aus­ gangssubstanz aus der Wiegezelle (15, 16) erst dann ermöglicht wird, nach­ dem sowohl die Dosierung des vorgewählten Volumens abgeschlossen wurde als auch das Wiegen dieses Volumens das Erreichen der vorgewählten Men­ genanteile angezeigt hat.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das volumentri­ sche Dosieren in Teilvolumina erfolgt, welche klein sind gegen das Fassungs­ vermögen der zugehörigen Wiegezelle.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als vorgewähl­ tes Volumen der vorgewählte gewichtsmäßige Mengenanteil der jeweiligen Ausgangssubstanz geteilt durch ihre Schüttdichte gewählt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die volumetrisch arbeitenden Dosiereinrichtungen (33, 34) vorab mit Hilfe der für die verschiedenen Ausgangssubstanzen vorgesehenen Waagen ge­ eicht werden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichtsbestimmung für jede Charge mehrmals aufeinanderfolgend durchgeführt und daraus ein Mittelwert gebildet wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Mittel­ wertbildung Meßwerte, die aussergewöhnlich stark von den anderen Meßwer­ ten abweichen, unberücksichtigt bleiben.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die gewichtsmäßige Eichung der volumetrischen Dosierung nachgeregelt wird, wenn bei mehreren aufeinanderfolgenden Chargen eine systematische Abweichung der volumetrisch dosierten Menge von dem vorgegebenen Ge­ wicht auftrifft.