DE19939042A1 - Verfahren zur Bereitstellung eines zu dosierenden Materialgemischs und Ermittlung des Durchsatzes, und Anlage zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Abstract

Es ist ein Verfahren zur Bereitstellung eines zu dosierenden Materialgemischs in einer Mischeinrichtung (2) und eine Anlage (1) zur Durchführung des Verfahrens beschrieben. Erfindungsgemäß wird die Mischeinrichtung (2) mit einem Material befüllt, um das Material darin zu vermischen. Weiterhin wird eine Differentialwägung durchgeführt, um eine Materialentnahme durch eine stromabwärts angeordnete Verarbeitungseinheit (10) sicherzustellen, wobei eine Gewichtsänderung pro Zeiteinheit erfaßt wird. Das Vermischen des Materials und das Durchführen der Differentialwägung werden dabei gleichzeitig mit der Mischeinrichtung (2) ausgeführt. Die erfindungsgemäße Chargendosieranlage (1) hat ein Fördergerät, eine Mischeinrichtung (2) und eine Wiegeeinrichtung (5), wobei die Mischeinrichtung (2) und die Wiegeeinrichtung (5) zu einer Mischwiegeeinheit zusammengefaßt sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bereitstellung eines zu dosierenden Materialgemischs und auf eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.

Bei zahlreichen Herstellungsverfahren in der Kunststoff­ verarbeitung wird als Ausgangsmaterial ein rieselfähiges Material wie beispielsweise Granulat verwendet. Verschiedene Verarbeitungsmaschinen, wie z. B. Spritzgießmaschinen, Extruder etc., werden mit diesem Granulat beschickt, wobei die Art und Beschaffenheit des Endprodukts Einfluß auf die zu verarbeitende Granulatmenge hat. Während der Verarbeitung ist die Durchsatzleistung von der Schüttdichte des Granulats abhängig. Eine Schwankung der Schüttdichte beeinflußt dabei signifikant die Dicke von beispielsweise extrudierten Produkten, wie z. B. Folien, Rohre, Profile oder Platten. Es ist jedoch von großer Bedeutung, die Produktdicke konstant zu halten, da es sich hierbei um ein maßgebliches Qualitätskriterium handelt. Ferner ist es durch eine genaue Einhaltung der gewünschten Produktdicke möglich, während der Produktion der Produkte Material einzusparen.

In der Fig. 3 ist der prinzipielle Aufbau einer herkömmlichen Chargendosieranlage 1, in Verbindung mit einer Verarbeitungseinheit 10, gezeigt. Die gezeigte Chargendosieranlage 1 weist eine Mischeinrichtung 2 auf. Ein Motor 3 ist über der Mischeinrichtung 2 angeordnet, der zum Antrieb eines Mischorgans 4 dient, das in die Mischeinrichtung 2 hineingeführt ist. Bei Verwendung von mehreren Materialchargen ist eine ausreichende Vermischung des Materials durch das von dem Motor 3 angetriebene Mischorgan 4 sichergestellt.

Stromaufwärts von der Mischeinrichtung 2 ist eine Chargenwiegeeinrichtung 6 angeordnet, wobei sich zwischen der Chargenwiegeeinrichtung 6 und der Mischeinrichtung 2 eine Absperreinrichtung 7 befindet. Oberhalb der Chargenwiegeeinrichtung 6 sind Materialvorlagebehälter 8 angeordnet, von denen einzelne Materialchargen durch Chargendosiereinrichtungen 9 an die Chargenwiegeeinrichtung 6 zugeführt werden.

Unter der Mischeinrichtung 2 ist ein Wiegebehälter 35 angeordnet. Das Befüllen des Wiegebehälters 35 mit Material von der Mischeinrichtung 2 wird durch eine Absperreinrichtung 36 gesteuert. Weiterhin ist stromabwärts der Mischeinrichtung 2 eine Verarbeitungseinheit 10 wie beispielsweise ein Extruder angeordnet, die durch einen Motor 11 angetrieben wird. An der Austragseite der Verarbeitungseinheit 10 befindet sich ein Paar Walzen 12, mit denen die Bahngeschwindigkeit des Produkts gemessen wird. Stromabwärts von dem Paar Walzen 12 ist ein Paar Abzugswalzen 13 angeordnet, mit dem das Produkt abgezogen wird.

Um die Produktdicke möglichst konstant zu halten, wird zum einen die Bahngeschwindigkeit des erzeugten Extrudats in der Dimension Länge pro Zeiteinheit unter Ausnutzung des Paars Walzen 12 gemessen. Zum anderen wird der Extruderdurchsatz in der Dimension Gewicht pro Zeiteinheit gemessen. Durch Division beider Größen wird das Metergewicht (bzw. das Flächengewicht bei der Herstellung von Flachfolien) in der Dimension Gewicht pro Länge errechnet, wobei dabei meist die Einheit [g/m] verwendet wird. Um die Produktdicke konstant zu halten, ist es also erforderlich, das Metergewicht bzw. das Flächengewicht konstant zu halten.

Zum Ausgleich von schwankenden Produktstärken bei Schüttgewichtsschwankungen stehen bisher zwei Möglichkeiten zur Verfügung. Zum einen kann bei konstanter Extruderdrehzahl die Abzugsgeschwindigkeit unter Ausnutzung des Paars Abzugswalzen 13 variiert werden, zum anderen kann bei konstanter Abzugsgeschwindigkeit die Extruderdrehzahl derart angepaßt werden, daß sich die gewünschte Produktstärke wieder einstellt. In beiden Fällen ist es jedoch notwendig, den Durchsatz des Extruders zu erfassen.

Bislang sind zur Erfassung der zu dosierenden Granulatmenge Durchsatzregelgeräte bekannt, mit denen der Durchsatz und somit die Dicke der Produkte konstant gehalten werden kann. Bei diesen Geräten handelt es sich um Zusatz-Baugruppen für die Chargendosieranlagen, die im allgemeinen hinter dem Mischtrichter 2 und unmittelbar vor der eigentlichen Verarbeitungseinheit 10, wie z. B. dem Extruder, angeordnet sind. Da die Menge des zu verarbeitenden Granulats üblicherweise in der Einheit [Gramm/Meter] angegeben wird, werden diese Regelgeräte auch Metergewichtsregelgeräte genannt. Wie in der Fig. 3 gezeigt, wird der Wiegebehälter 35 als ein derartiges Metergewichtsregelgerät verwendet, mit dem der Gewichtsverlust pro Zeiteinheit bestimmt werden kann. Dadurch ist eine Berechnung des Durchsatzes möglich.

Wenn das Gewicht des Wiegebehälters 35 einen vorbestimmten Minimalwert unterschreitet, wird durch Ansteuern der Absperreinrichtung 36 Material aus dem Mischtrichter 2 in den Wiegebehälter 35 nachgefüllt. Während dieses Befüllvorgangs kann keine Durchsatzmessung erfolgen, da der Wiegebehälter 35 gleichzeitig befüllt und daraus Material entnommen wird. Folglich wird die Regelung des Metergewichts bzw. des Durchsatzes gestoppt oder aber in einen statistischen Betrieb zum Abfahren einer Kennlinie geschaltet. Nach Beendigung des Befüllens wird in einen geregelten Betrieb zurückgeschaltet, bei dem auf Grundlage der Gewichtsänderung pro Zeiteinheit der Durchsatz bestimmt wird, mit dem wiederum das als Regelungsgröße dienende Metergewicht bzw. das Flächengewicht errechnet wird.

Ein Nachteil dieser herkömmlichen Anordnung bei der Chargendosieranlage besteht darin, daß zur Erfassung des Durchsatzes das Metergewichtsregelgerät zusätzlich vorzusehen ist, wodurch auch der apparative Aufwand durch weitere Leitungen, Halterungen, Schaltungen etc. groß wird. Hinzu kommt, daß es durch die Entnahme einer größeren Granulatmenge aus dem Mischtrichter 2 zu einer Schwankung in der Mischgüte kommt, welche die bei Verwendung mehrerer Granulatchargen notwendigerweise hohe Qualität der Vermischung herabsetzt. Außerdem kann es durch das zusätzliche Umfüllen von dem Mischtrichter 2 in den Wiegebehälter 35 teilweise zu Entmischungen kommen, die für die Produktqualität weiterhin nachteilig sind.

Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zur Bereitstellung eines Materialgemischs und zur Bestimmung des Materialdurchsatzes sowie eine Vorrichtung zu dessen Durchführung zu schaffen, mit der auf einfache Weise ein zuverlässiges Mischen und Verwiegen des Materialgemischs sichergestellt ist.

Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe mit Verfahrensschritten des Anspruchs 1 gelöst, hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst.

Im Rahmen der Kunststoffverarbeitung wird zur Bereitstellung eines zu dosierenden Materialgemischs in einer Mischeinrichtung Material in diese Mischeinrichtung gefüllt, um das Material darin zu vermischen. Dabei wird eine Differentialwägung zur Sicherstellung einer Materialentnahme durch eine stromabwärts angeordnete Verarbeitungseinheit durchgeführt, indem eine Gewichtsänderung pro Zeiteinheit erfaßt wird. Das Vermischen des Materials und das Durchführen der Differentialwägung werden dabei gleichzeitig mit der Mischeinrichtung durchgeführt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird bei Unterschreitung eines Mindestgewichts der Mischeinrichtung das Material von einer oberhalb der Mischeinrichtung angeordneten Chargenwiegeeinrichtung in die Mischeinrichtung ausgetragen. Da die Mischeinrichtung gleichzeitig als Wiegeeinrichtung dient, ist vorteilhaft die Verwendung einer zusätzlichen Differentialwiege­ einrichtung nicht erforderlich.

Die bei diesem Verfahren durchgeführte Differentialwägung besteht aus der Bestimmung von zwei Gewichten zu verschiedenen Zeitpunkten. Dabei wird eine Gewichtsänderung pro Zeiteinheit erfaßt.

Erfindungsgemäß stehen zwei verschiedene Möglichkeiten zur Durchführung der Differentialwägung zur Verfügung. Zum einen kann die Differentialwägung auf der Grundlage eines vorbestimmten konstanten Zeitintervalls durchgeführt werden. Dabei wird zu jedem Zeitpunkt ein Gewicht, vorzugsweise das Gewicht der Mischeinrichtung, erfaßt, wobei der Materialdurchsatz aus dem Quotienten von Gewichtsänderung und Zeitänderung berechnet wird. Gemäß der zweiten Möglichkeit kann die Differentialwägung vorteilhaft auf der Grundlage eines Zeitintervalls durchgeführt werden, das durch das Erreichen eines bestimmten Gewichts festgelegt wird. In dem Fall, daß das Gewicht der Mischeinrichtung einen vorbestimmten Mindestwert unterschreitet, wird ein Zeitgeber gesetzt und die Mischeinrichtung mit einer vorbestimmten Materialmenge von der Chargendosiereinrichtung befüllt. Der Zeitpunkt, zu dem das Gewicht der Mischeinrichtung infolge der stetigen Materialentnahme wiederum den vorbestimmten Mindestwert erreicht, bestimmt das vorstehend genannte Zeitintervall. Da bekannt ist, welche Materialmenge zwischen den beiden Zeitpunkten aus der Chargendosiereinrichtung in die Mischeinrichtung ausgetragen worden ist und somit von der Verarbeitungseinheit verbraucht wurde, kann auf diese Weise der Durchsatz ebenfalls berechnet werden.

Die Berechnung des Durchsatzes nach der zweiten Möglichkeit besitzt zwar eine größere Trägheit, bietet jedoch dagegen den Vorteil, daß der steuerungstechnische Aufwand geringer ist.

Vorzugsweise wird bei der Durchführung der Differentialwägung das Gewicht der Mischeinrichtung gewogen. In diesem Zusammenhang ist dabei besonders vorteilhaft, daß die Gewichtsänderung der Mischeinrichtung durch eine Abnahme ihres Füllgewichts bewirkt wird.

Die in dieser Weise durchgeführte Bereitstellung eines Materialgemischs, mit dem die Verarbeitungseinheit, wie z. B. ein Extruder, beschickt wird, hat gegenüber den bisher bekannten Verfahren den Vorteil, daß das Materialgemisch aus der Mischeinrichtung, in die die einzelnen Granulatchargen zunächst zum Vermischen gefüllt werden, ohne ein weiteres Umfüllen anschließend auch entnommen wird. Dies führt vorteilhaft dazu, daß es in der Mischeinrichtung nicht zu einer übermäßigen Füllstandsschwankung kommt. Dementsprechend bleiben auch die Schwankungen in der Mischgüte gering. Das Verbleiben des Materialgemischs in der Mischeinrichtung bis zur Entnahme führt vorteilhaft außerdem dazu, daß eine für die Qualität der herzustellenden Produkte nachteilige und somit unerwünschte Entmischung des Materials vermieden werden kann, die sonst durch eventuelles mehrmaliges Umfüllen bewirkt wird.

Neben einer guten Vermischung des Materialgemischs ist es zur Gewährleistung eines störungsfreien Herstellungs­ prozesses und zur Erzielung optimaler Produkteigenschaften wie beispielsweise einer konstanten Produktdicke sehr wichtig, bei dem Verfahren die Menge des zu dosierenden Materials zu regeln. Hierzu wird vorteilhaft die erfaßte Gewichtsänderung der Mischeinrichtung an eine Steuerungseinrichtung geleitet, die dieses Gewicht mit einem vorbestimmten Wert vergleicht. Auf Grundlage dieses Vergleichs regelt die Steuerungseinrichtung den Füllstand der Mischeinrichtung. Aus dem Vorgenannten folgert, daß die Steuerungseinrichtung den Füllstand der Mischeinrichtung vorzugsweise in dem Fall regelt, bei dem ein Minimalgewicht der Mischeinrichtung unterschritten wird.

Wie vorstehend erwähnt, ist zur Durchführung des Verfahrens vorteilhaft nicht die Verwendung einer zusätzlichen Differentialwiegeeinrichtung notwendig, die üblicherweise als Metergewichts- bzw. Durchsatzregelgerät eingesetzt wurde. Herkömmlich erfolgt die Verwiegung der einzelnen Komponenten unter Verwendung eines Chargendosiergeräts, mit dem die Einhaltung der gewünschten Materialzusammensetzung bzw. der Rezeptur gewährleistet wird. Die Gewichtserfassung und die daraus abgeleitete Durchsatzberechnung für das bereitgestellte Material wird herkömmlich durch ein separates Metergewichts- bzw. Durchsatzregelgerät ausgeführt. Da erfindungsgemäß die Mischeinrichtung mit der Wiegeeinrichtung zu einer Mischwiegeeinheit zusammengefaßt ist, wird in diesem Fall ein aufeinander abgestimmtes Verhalten für die beiden Steuerungseinrichtungen sichergestellt. Ferner kann hierbei vorteilhaft die vorstehend genannte Regelung in einer einzigen Steuerungseinrichtung zusammengefaßt werden.

Des weiteren ist über der Mischeinrichtung eine Chargenwiegeeinrichtung angeordnet, die vorteilhaft ebenfalls von der Steuerungseinrichtung angesteuert wird, so daß neues Material von der Chargenwiegeeinrichtung in die Mischeinrichtung ausgetragen wird. Entsprechend der zu verarbeitenden Materialmenge in Abhängigkeit der jeweiligen Betriebseinstellung der Verarbeitungseinheit wird in der Chargenwiegeeinrichtung eine genaue Gewichtsmenge der einzelnen Materialchargen bereit­ gestellt, bevor in die Mischeinrichtung ausgetragen wird.

Weiterhin ist oberhalb des Chargenwiegetrichters ein Materialvorlagebehälter angeordnet. Die Steuerungs­ einrichtung steuert vorteilhaft eine unter dem Materialvorlagebehälter angeordnete Chargendosier­ einrichtung an, um ein Austragen einzelner Materialchargen von dem Materialvorlagebehälter in die Chargenwiegeeinrichtung sicherzustellen. Diese Chargendosiereinrichtung kann beispielsweise ein Schieber, eine Schnecke, ein Tellerdosierer, eine Vibrorinne oder dergleichen sein.

Unter normalen Produktionsbedingungen kommt es infolge der Materialentnahme aus der Mischeinrichtung zu einer stetigen Abnahme des Gewichts der Mischeinrichtung. In diesem Fall ist die Steuerungseinrichtung in einen geregelten Betrieb geschaltet, der auf eine Abnahme des Füllgewichts der Mischeinrichtung gerichtet ist.

In dem Fall, daß der Durchsatz der Mischeinrichtung nach der Ersten der zwei vorstehend genannten Möglichkeiten berechnet wird, wird zur Vermeidung einer ungewollten Beeinträchtigung der Differentialwägung die Steuerungseinrichtung während des erneuten Befüllens der Mischeinrichtung mit Material vorteilhaft in einen statistischen Betrieb geschaltet, bei dem die Drehzahl der Verarbeitungseinheit konstant gehalten oder entsprechend einer Kennlinie eingestellt wird. Nach Beendigung des Befüllens der Mischeinrichtung mit neuem Material wird die Steuerungseinrichtung anschließend wieder in einen geregelten Betrieb zurückgeschaltet. Falls die Durchsatzbestimmung nach der Zweiten der vorstehend genannten Möglichkeiten durchgeführt, so entfällt das Umschalten der Betriebsart zwischen einem geregelten und einem statistischen Betrieb.

Sobald das Gewicht der Mischeinrichtung von einem vorbestimmten Wert abweicht bzw. unter ein Mindestgewicht sinkt, wird die Dosierung einer neuen Materialcharge ausgelöst. Die Chargendosiereinrichtung dosiert nun die einzelnen Komponenten nacheinander in die Chargenwiege­ einrichtung und gibt dann ein Signal an die Steuerungseinrichtung aus, das eine in der Chargenwiegeeinrichtung zur Verfügung stehende Materialcharge anzeigt. Die Steuerungseinrichtung bzw. Differentialwiegeeinrichtung schaltet nun in den statistischen Betrieb. Daraufhin wird der Inhalt der Chargenwiegeeinrichtung ansprechend auf ein Signal der Steuerungseinrichtung in die Mischeinrichtung ausgetragen. Ist das Austragen des Materials in die Mischeinrichtung beendet, so wird die Steuerungseinrichtung in den geregelten Betrieb zurückgeschaltet.

Das Verfahren wird vorteilhaft mit einer stets mit Material befüllten Chargenwiegeeinrichtung durchgeführt. In diesem Fall kann bei Unterschreitung des Minimalgewichts der Mischeinrichtung, und bei Durchsatzbestimmung gemäß der vorstehend genannten ersten Möglichkeit, die Steuerungseinrichtung direkt in den statistischen Betrieb geschaltet werden, wobei das Material von der Chargenwiegeeinrichtung in die Mischeinrichtung ausgetragen wird. Nach Beendigung des Befüllens der Mischeinrichtung wird die Steuerungseinrichtung wieder in den geregelten Betrieb zurückgeschaltet. Für beide Möglichkeiten der Durchsatzbestimmung ist es hierbei generell von Vorteil, daß die Befüllung der Mischeinrichtung mit einem schnelleren Ansprechen erzielt wird. Das Befüllen der Chargenwiegeeinrichtung kann dabei unabhängig von einem auf der erfaßten Gewichtsänderung der Mischeinrichtung basierenden Ansteuern derart erfolgen, daß ständig Material in der Chargenwiegeeinrichtung vorgehalten wird.

Vorzugsweise ist stromabwärts von der Mischeinrichtung ein Austragorgan angeordnet, mit dem die Materialentnahme aus der Mischeinrichtung gesteigert oder verringert werden kann. Beispielsweise ist zur Herstellung von geschäumten Halbzeugen ein erhöhter Durchsatz der Verarbeitungseinheit, wie z. B. ein Extruder, erforderlich, der durch ein derartiges zusätzliches Austragorgan sichergestellt wird.

Darüber hinaus ist gemäß der Erfindung eine Chargendosieranlage zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, die ein Fördergerät, eine Mischeinrichtung und eine Wiegeeinrichtung aufweist. Dabei ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Mischeinrichtung und die Wiegeeinrichtung zu einer Mischwiegeeinheit zusammengefaßt sind. Somit kann auf den Einsatz eines separaten Wiegebehälters verzichtet werden.

Es ist anzumerken, daß die Wiegeeinrichtung vorteilhaft aus einer Wägezelle besteht, die bevorzugt zur Erfassung eines Gewichts von 150 kg ausgelegt ist. Des weiteren besteht die Mischeinrichtung vorteilhaft aus einem Mischwiegetrichter. Durch die Trichterform wird ein störungsfreies Nachrutschen von Restmaterial und somit ein vollständiges Entleeren der Mischeinrichtung während des Ausdosierens gewährleistet. Um in der Praxis ein einfaches und zeitsparendes Justieren der Anlage vornehmen zu können, ist die Mischeinrichtung vorteilhaft an einer in der Höhe verstellbaren ersten Stützeinrichtung angebracht, die auf einem Maschinenrahmen aufliegt.

Bezüglich der Mischwiegeeinheit ist es besonders vorteilhaft, daß die Mischeinrichtung über äußere Halterungen unter Zwischenschaltung der Wiegeeinrichtung an dem Maschinenrahmen befestigt ist. Alternativ kann die Wiegeeinrichtung vorteilhaft auch in der Mischeinrichtung enthalten sein, die in diesem Fall an dem Maschinenrahmen befestigt ist.

Um die einzelnen Materialchargen ausreichend in der Mischeinrichtung zu vermischen, ist vorteilhaft ein Motor an einer zweiten Stützeinrichtung oberhalb der Mischeinrichtung angebracht. Dieser Motor treibt ein Mischorgan an, das in die Mischeinrichtung hineingeführt ist und somit eine Vermischung des Materials sicherstellt.

Um das Material von der Mischeinrichtung an die Verarbeitungseinheit weiterzuführen, ist vorteilhaft unterhalb der Mischeinrichtung eine Zuleitung, wie z. B. ein Fallrohr, angeordnet, das einen Auslaß der Mischeinrichtung mit einem Einlaß der Verarbeitungseinheit verbindet. Vorteilhaft kann an diesem Fallrohr ein Austragorgan vorgesehen sein, das die Materialentnahme aus der Mischeinrichtung bzw. den Durchsatz der Verarbeitungseinheit beispielsweise bei der Herstellung von geschäumten Halbzeugen steigern kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Chargendosieranlage sind in den übrigen Unteransprüchen ausgeführt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt eine prinzipielle Darstellung einer erfindungsgemäßen Chargendosieranlage, mit der das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt wird.

Die Fig. 2 zeigt eine schematische Seitenschnittansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Chargendosieranlage.

Die Fig. 3 zeigt eine prinzipielle Darstellung einer herkömmlichen Chargendosieranlage.

In der Fig. 1 ist eine prinzipielle Darstellung einer erfindungsgemäßen Chargendosieranlage 1 dargestellt. Der Aufbau der gezeigten Chargendosieranlage 1 ist in dem Bereich oberhalb der in der Fig. 1 gezeigten gestrichelten Linie mit dem Aufbau einer herkömmlichen Chargendosieranlage identisch, die vorstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 3 erläutert worden ist. An der Mischeinrichtung 2 ist nun eine Wiegeeinrichtung 5 angebracht. Unter der Mischeinrichtung 2 ist ein Austragorgan 7a angeordnet, das zu der Verarbeitungseinheit 10 wie beispielsweise ein Extruder hinführt. Die Verarbeitungseinheit 10 wird durch einen Motor 11 angetrieben. An der Austragseite der Verarbeitungseinheit 10 befindet sich ein Paar Walzen 12, mit denen die Bahngeschwindigkeit des Produkts gemessen wird. Stromabwärts von dem Paar Walzen 12 ist ein Paar Abzugswalzen 13 angeordnet, mit dem das Produkt abgezogen wird.

Nachfolgend werden die Verfahrensschritte erläutert, mit denen das erfindungsgemäße Verfahren zur Bereitstellung eines zu dosierenden Materialgemischs durchgeführt wird. Im stationären Betrieb einer Verarbeitungseinheit 10 wird das zu verarbeitende Material durch die Mischeinrichtung 2 bereitgestellt. Dabei kommt es in Abhängigkeit von der Extruderdrehzahl zu einer Materialentnahme aus der Mischeinrichtung 2, wobei das Material über eine Zuleitung wie beispielsweise ein Fallrohr einer Einfüllöffnung des Extruders 10 zugeführt wird.

Während der Verarbeitung kann es infolge einer Schüttgewichtsschwankung zu einer veränderlichen Produktdicke kommen, die jedoch im Hinblick auf die Einhaltung der Produktqualität zu vermeiden ist. Um die veränderliche Produktdicke auszugleichen, ist sowohl eine Änderung der Abzugsgeschwindigkeit durch das Paar Abzugswalzen 13 als auch der Extruderdrehzahl möglich. Unterschreitet die Produktdicke beispielsweise einen vorbestimmten Wert, so kann entsprechend die Abzugsgeschwindigkeit herabgesetzt werden, oder aber die Extruderdrehzahl wird erhöht.

Für beide der vorstehend genannten Regelungsmöglichkeiten ist es notwendig, den Durchsatz des Extruders 10 zu bestimmen. Dies wird erfindungsgemäß mittels der Mischeinrichtung 2 unter Ausnutzung der an der Mischeinrichtung 2 angebrachten Wiegeeinrichtung 5 durchgeführt, wobei gleichzeitig einzelne Materialchargen in der Mischeinrichtung 2 mit dem vom Motor 3 angetriebenen Mischorgan 4 vermischt werden können. Die Wiegeeinrichtung 5 führt eine Differentialwägung des Gewichts der Mischeinrichtung 2 durch, wodurch der Durchsatz bestimmt wird.

Um eine störungsfreie Materialentnahme aus der Mischeinrichtung 2 sicherzustellen, ist es notwendig, vor einer vollständigen Entleerung der Mischeinrichtung 2 Material in diese nachzufüllen. Somit kann ein möglicher Trockenlauf des Extruders 10, eine damit einhergehende Unterbrechung des Herstellungsprozesses und ein aufwendiges Wiederanfahren der gesamten Produktionsanlage vermieden werden.

In dem Fall, daß das Gewicht der Mischeinrichtung 2 ein Minimalgewicht unterschreitet, wird die Chargendosiereinrichtung 9 von einer Steuerungseinrichtung angesteuert, um einzelne gewünschte Materialchargen aus den Materialvorlagebehältern 8 in die Chargenwiegeeinrichtung 6 auszutragen. Sobald die erforderliche Materialmenge in der Chargenwiege­ einrichtung 6 zur Verfügung steht, steuert die Steuerungseinrichtung ein der Chargenwiegeeinrichtung 6 nachgeschaltetes Absperreinrichtung 7 derart an, daß das Material in die Mischeinrichtung 2 ausgetragen wird.

In der Fig. 2 ist ein detailliertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Chargendosieranlage 1 dargestellt. Die gezeigte Chargendosieranlage 1 hat eine Mischeinrichtung 2 und eine Wiegeeinrichtung 5. Die Mischeinrichtung 2 ist trichterförmig und ist über äußere Halterungen 14 unter Zwischenschaltung der Wiegeeinrichtung 5 an einer ersten Stützeinrichtung 16 angebracht. An der Unterseite der ersten Stützeinrichtung 16 sind Fußelemente 17 befestigt, die auf einem Maschinenrahmen 18 der Verarbeitungseinheit 10 (nicht in der Fig. 2 gezeigt) aufliegen und mit denen durch Verdrehen eine Höhenverstellung der ersten Stützeinrichtung 16 erzielt werden kann.

Die Wiegeeinrichtung 5 ist eine Wägezelle, die zur Erfassung eines Gewichts von 150 kg ausgelegt ist. Es können jedoch auch eine übliche Kraftmeßdose oder andere herkömmliche Meßeinrichtungen, wie Dehnungsmeßstreifen, Piezoelemente oder dergleichen, verwendet werden. Überdies können auch mehrere Wiegeeinrichtungen eingesetzt werden, die an mehreren Stützen befestigt sind. Die Meßwerte werden an eine Steuerungseinrichtung (nicht gezeigt) weitergeleitet, durch die ein Vergleich mit vorbestimmten Werten durchgeführt wird und die entsprechend andere Bauelemente ansteuert, wie später erläutert werden wird.

Über der Mischeinrichtung 2 ist ein Motor 3 mittels Verschraubungen 20 an einer zweiten Stützeinrichtung 19 befestigt, mit dem ein Mischorgan 4 (nicht in Fig. 2 gezeigt) zum Vermischen von Material in der Mischeinrichtung 2 angetrieben wird. Wahlweise kann der Motor 3 an der zweiten Stützeinrichtung 19 beispielsweise auch durch Verschweißen befestigt sein.

Unterhalb der Mischeinrichtung 2 ist ein Fallrohr 21 befestigt, das sich durch eine Öffnung 18a des Maschinenrahmens 18 zu einer Verarbeitungseinheit 10 (nicht in der Fig. 2 gezeigt) erstreckt und mit dem das Beschicken der Verarbeitungseinheit 10 mit dem Materialgemisch gewährleistet wird. Um eine unterschiedliche Ausrichtung der Baugruppen zueinander auszugleichen, weist das Fallrohr 21 gekrümmte Abschnitte auf. In dem Fall, daß die Materialentnahme allein durch Gravitation bewirkt wird, beeinflußt der Durchmesser des Fallrohrs 21 den maximal möglichen Durchsatz an Material, das der Verarbeitungseinheit 10 zugeführt wird.

An der ersten Stützeinrichtung 16 ist ein weiterer Hilfsrahmen 22 angeschweißt, an dem eine Chargenwiegeeinrichtung 6 angebracht ist. Analog zur Mischeinrichtung 2 ist die Chargenwiegeeinrichtung 6 vorzugsweise trichterförmig ausgebildet. Die Chargenwiegeeinrichtung 6 weist eine Klappe 23 auf, die von einem durch die Steuerungseinrichtung angesteuerten Stellmotor betätigt wird. Unterhalb der Klappe 23 hat die Chargenwiegeeinrichtung 6 einen unteren Auslaß 24, der in eine obere Öffnung 25 der Mischeinrichtung 2 gerichtet ist. Unterschreitet das Füllgewicht der Mischeinrichtung 2 einen vorbestimmten Wert, so wird die Klappe 23 durch den Stellmotor geöffnet, wodurch eine bestimmte Gewichtsmenge an Material in die Mischeinrichtung 2 ausgetragen wird.

Oberhalb der Chargenwiegeeinrichtung 6 ist auf einer dritten Stützeinrichtung 26 ein Materialvorlagebehälter 8 mit einem Fassungsvolumen von 28 Litern angebracht. Der Materialvorlagebehälter 8 ist zu seinem unteren Auslaß 8a hin trichterförmig ausgebildet, so daß es bei einem Materialaustrag zu einer vollständigen Entleerung kommt. Der untere Auslaß 8a des Materialvorlagebehälters 8 ist von einer Chargendosiereinrichtung 9 verschlossen. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat die Chargendosier­ einrichtung 9 beispielsweise die Form eines Schiebers, der durch einen von der Steuerungseinrichtung angesteuerten Stellmotor angetrieben wird. Es ist aber auch möglich, anstelle des Schiebers eine Schnecke, einen Tellerdosierer, eine Vibrorinne oder dergleichen vorzusehen. Bei Änderung der Produktionsbedingungen und somit einer Änderung der zu dosierenden Materialmenge kann die Chargendosieranlage 1 ohne weiteres umgerüstet werden, indem der Materialvorlagebehälter 8 gegen einen anderen Materialvorlagebehälter mit einem entsprechenden Fassungsvolumen ausgetauscht wird. An der Seite des Materialvorlagebehälters 8 befinden sich Schaugläser 27, durch die ein Maschinenpersonal einen Füllstand qualitativ schnell erfassen kann.

Die Fig. 2 zeigt weiterhin ein Fördergerät 28, das über dem Materialvorlagebehälter 8 angeordnet ist. Das Fördergerät 28 ist nach oben durch einen Deckel 29 verschlossen, durch den sich ein Versorgungsrohr 30 erstreckt, welches das Fördergerät 28 mit Vorratsbehältern (nicht gezeigt) verbindet. Das in das Fördergerät 28 mündende Versorgungsrohr 30 ist an seinem Ende mit einer Unterdruckpumpe 31 versehen, die mit Hilfe eines von ihr erzeugten Unterdrucks eine Materialzufuhr aus den Vorratsbehältern in das Fördergerät 28 hinein sicherstellt. Ein unterer Auslaß 32 des Fördergeräts 28 ist durch eine Absperreinrichtung 33, wie z. B. eine Klappe, verschlossen, die von einem durch die Steuerungseinrichtung angesteuerten Stellmotor betätigt wird. Der untere Auslaß 32 ist auf eine obere Öffnung 34 des Materialvorlagebehälters 8 gerichtet, so daß beim Öffnen der Klappe 33 Material zuverlässig in den Materialvorlagebehälter 8 ausgetragen wird.

Im folgenden wird eine Funktionsweise der in der Fig. 2 gezeigten Chargendosieranlage 1 erläutert. Es wird davon ausgegangen, daß die Mischeinrichtung 2 bereits teilweise mit einem Materialgemisch gefüllt ist. Nachfolgend kommt es zu einer Materialentnahme aus der Mischeinrichtung 2, wobei das Material über das Fallrohr 21 an eine nachgeordnete Verarbeitungseinheit 10 (nicht in der Fig. 2 gezeigt) geführt wird. Dadurch verringert sich das Füllgewicht der Mischeinrichtung 2. Während dieses Vorgangs wird das Füllgewicht der Mischeinrichtung 2 von der Wiegeeinrichtung 5 kontinuierlich oder in vorbestimmten Zeitabständen in Form einer Differentialwägung erfaßt, wobei das Meßsignal an eine Steuerungseinrichtung weitergeleitet wird. In der Steuerungseinrichtung wird die Gewichtsabnahme durch Differenzbildung zwischen dem Ausgangswert und dem aktuellen Meßwert gebildet, so daß die Differenz dem Gewicht der entnommenen Materialmenge entspricht.

Auf Grundlage der übertragenen Meßwerte und einem Vergleich mit Soll-Werten für den Durchsatz erfaßt die Steuerungseinrichtung ein Absinken des Füllgewichts der Mischeinrichtung 2 unter einen vorbestimmten Minimalwert. In diesem Fall leitet die Steuerungseinrichtung einen Vorgang ein, um die Mischeinrichtung 2 wieder mit Material zu befüllen. Hierzu wird zunächst über ein Signal die Unterdruckpumpe 31 aktiviert, die durch das Versorgungsrohr 30 neues Material in das Fördergerät 28 fördert. Durch anschließendes Ansteuern eines Stellmotors wird die Klappe 33 geöffnet, wodurch das Material in den Materialvorlagebehälter 8 ausgetragen wird. In einem nächsten Schritt steuert die Steuerungseinrichtung einen Stellmotor an, um den Schieber 9 für einen Austrag des Materials in die Chargenwiegeeinrichtung 6 hinein zu öffnen. Eine andere Wiegeeinrichtung (nicht gezeigt) erfaßt das Gewicht der Chargenwiegeeinrichtung 6 und leitet diesen Meßwert an die Steuerungseinrichtung weiter. Wenn ein vorbestimmtes Gewicht für das neue Material in der Chargenwiegeeinrichtung 6 erreicht ist, wird der Schieber 9 durch den Stellmotor wieder verschlossen.

Wenn die vorbestimmte Gewichtsmenge des neuen Materials in die Chargenwiegeeinrichtung 6 eingefüllt ist, wird die Steuerungseinrichtung gemäß der ersten der beiden vorstehend genannten Möglichkeiten der Durchsatzbestimmung für eine kurze Zeit in einen statistischen Betrieb geschaltet, bei dem die Drehzahl der Verarbeitungseinheit 10 konstant gehalten wird. Wahlweise kann in dieser Betriebsart die Drehzahl auch nach einer Kennlinie eingestellt werden.

Für das Befüllen der Mischeinrichtung 2 wird in diesem Fall kurzzeitig auf diese Betriebsart umgeschaltet, so daß die auf eine Gewichtsabnahme ausgelegte Differentialwägung nicht mit Meßwerten für eine Gewichtszunahme des Gewichts überlagert wird. Während dieser Betriebsart steuert nun die Steuerungseinrichtung einen Stellmotor zum Öffnen der Klappe 23 an, wodurch das in der Chargenwiegeeinrichtung 6 befindliche Material in die Mischeinrichtung 2 ausgetragen wird, um mit dem darin noch befindlichen Material vermischt zu werden. Die Mischgüte wird dabei zusätzlich durch das von dem Motor 3 angetriebene Mischorgan 4 (nicht in der Fig. 2 gezeigt) verbessert. Nach Beendigung des Befüllens der Mischeinrichtung 2, wodurch ein Sollwert für das Füllgewicht der Mischeinrichtung 2 erreicht wird, wird die Steuerungseinrichtung wieder in den geregelten Betrieb zurückgeschaltet. Wird die Durchsatzbestimmung nach der zweiten der vorstehend genannten Möglichkeiten durchgeführt, so entfällt das Umschalten der Betriebsart zwischen einem geregelten und einem statistischen Betrieb.

Claims (28)

1. Verfahren zur Bereitstellung eines zu dosierenden Materialgemischs, vorzugsweise ein Kunststoffgranulat zum Einsatz in der Kunststoffverarbeitung, in einer Mischeinrichtung (2), mit den Schritten:
Befüllen der Mischeinrichtung (2) mit einem Material, um das Material darin zu vermischen,
Durchführen einer Differentialwägung zur Sicherstellung einer Materialentnahme durch eine stromabwärts angeordnete Verarbeitungseinheit (10), indem eine Gewichtsänderung pro Zeiteinheit erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Vermischen des Materials und das Durchführen der Differentialwägung gleichzeitig mit der Mischeinrichtung (2) ausgeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Durchführen der Differentialwägung das Gewicht der Mischeinrichtung (2) gewogen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung des Gewichts der Mischeinrichtung (2) durch eine Abnahme des Füllgewichts bewirkt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erfaßte Änderung des Gewichts der Mischeinrichtung (2) an eine Steuerungseinrichtung geleitet wird, durch die auf Grundlage eines Vergleichs des Gewichts mit einem vorbestimmten Wert der Füllstand der Mischeinrichtung (2) geregelt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Differentialwägung auf der Grundlage eines vorbestimmten konstanten Zeitintervalls durchgeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß während des Befüllens der Mischeinrichtung (2) die Steuerungseinrichtung in einen statistischen Betrieb geschaltet wird, bei dem die Drehzahl einer Verarbeitungseinheit (10), wie z. B. ein Extruder, konstant gehalten oder entsprechend einer Kennlinie eingestellt wird, und nach Beendigung des Befüllens der Mischeinrichtung (2) die Steuerungseinrichtung in einen geregelten Betrieb zurückgeschaltet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Differentialwägung auf der Grundlage eines Zeitintervalls durchgeführt wird, das durch Zeitpunkte festgelegt wird, bei denen ein bestimmtes Gewicht erreicht wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Differentialwägung auf der Grundlage eines Zeitintervalls durchgeführt wird, das durch Zeitpunkte festgelegt wird, zu denen ein Minimalgewicht der Mischeinrichtung (2) unterschritten wird, wobei zwischen diesen Zeitpunkten die Mischeinrichtung (2) mit einer festgelegten Materialmenge befüllt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß von der Steuerungseinrichtung eine über der Mischeinrichtung (2) angeordnete Chargenwiegeeinrichtung (6) angesteuert wird, von dem das Material zum Befüllen der Mischeinrichtung (2) ausgetragen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß von der Steuerungseinrichtung zumindest eine Chargendosiereinrichtung (9) angesteuert wird, durch die einzelne Materialchargen von zumindest einem über der Chargenwiegeeinrichtung (6) angeordneten Materialvorlage­ behälter (8) in die Chargenwiegeeinrichtung (6) ausgetragen werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungseinrichtung die Chargendosiereinrichtung (9) lediglich in Abhängigkeit der erfaßten Änderung des Gewichts der Mischeinrichtung (2) ansteuert, um Material von dem Materialvorlagebehälter (8) in die Chargenwiegeeinrichtung (6) auszutragen.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungseinrichtung die Chargendosiereinrichtung (9) zum Austragen von Material von dem Materialvorlage­ behälter (8) in die Chargenwiegeeinrichtung (6) derart ansteuert, daß stets Material in der Chargenwiegeeinrichtung (6) vorgehalten wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialentnahme aus der Mischeinrichtung (2) durch ein stromabwärts von der Mischeinrichtung (2) angeordnetes Austragorgan (7a) gesteigert wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialentnahme aus der Mischeinrichtung (2) durch ein stromabwärts von der Mischeinrichtung (2) angeordnetes Austragorgan (7a) verringert wird.

15. Chargendosieranlage (1) zur Bereitstellung eines zu dosierenden Materialgemischs, vorzugsweise ein Kunststoffgranulat zum Einsatz in der Kunststoffverarbeitung, mit einem Fördergerät (28), einer Mischeinrichtung (2) und einer Wiegeeinrichtung (5), dadurch gekennzeichnet, daß die Mischeinrichtung (2) und die Wiegeeinrichtung (5) zu einer Mischwiegeeinheit zusammengefaßt sind.

16. Anlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Wiegeeinrichtung (5) eine Wägezelle ist, die bevorzugt zur Erfassung eines Gewichts von 150 kg ausgelegt ist.

17. Anlage nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischeinrichtung (2) ein Mischwiegetrichter ist.

18. Anlage nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischeinrichtung (2) an einer in der Höhe verstellbaren ersten Stützeinrichtung (16) angebracht ist, die auf einem Maschinenrahmen (18) aufliegt.

19. Anlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischeinrichtung (2) über äußere Halterungen (14) mit der Wiegeeinrichtung (5) verbunden ist, die an der ersten Stützeinrichtung (16) befestigt ist.

20. Anlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Wiegeeinrichtung (5) in der Mischeinrichtung (2) enthalten ist, die an der ersten Stützeinrichtung (16) befestigt ist.

21. Anlage nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Mischeinrichtung (2) ein Motor (3) an einer zweiten Stützeinrichtung (19) angebracht ist, der zum Antrieb eines Mischorgans (4) in der Mischeinrichtung (2) dient.

22. Anlage nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß ein Auslaß der Mischeinrichtung (2) und ein Einlaß einer Verarbeitungseinheit (10), wie z. B. ein Extruder, durch ein unterhalb der Mischeinrichtung (2) angeordnetes Fallrohr (21) miteinander verbunden sind.

23. Anlage nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts von der Mischeinrichtung (2) ein Austragorgan (7a) angeordnet ist.

24. Anlage nach einem der Ansprüche 15 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Mischeinrichtung (2) eine Chargenwiegeeinrichtung (6) mit einem auf die obere Öffnung (25) der Mischeinrichtung (2) gerichteten Auslaß (24) angeordnet ist.

25. Anlage nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Mischeinrichtung (2) und der Chargenwiegeeinrichtung (6) eine Absperreinrichtung (23) angeordnet ist, das durch eine Steuerungseinrichtung angesteuert wird.

26. Anlage nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Chargenwiegeeinrichtung (6) ein Materialvorlagebehälter(8), bevorzugt mit einem Fassungsvolumen von 28 Litern, angeordnet ist, der an seiner Unterseite einen auf eine obere Öffnung der Chargenwiegeeinrichtung (6) gerichteten Auslaß (8a) hat.

27. Anlage nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Chargenwiegeeinrichtung (6) und dem Materialvorlagebehälter (8) eine Chargendosiereinrichtung (9) angeordnet ist, die durch die Steuerungseinrichtung angesteuert wird.

28. Anlage nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Materialvorlagebehälter (8) das Fördergerät (28) angeordnet ist, welches das zu dosierende Material aus Vorratsbehältern über Versorgungsleitungen (30) zuführt und an seiner Unterseite einen auf eine obere Öffnung (34) des Materialvorlagebehälters (8) gerichteten Auslaß (32) hat, an dem ein durch die Steuerungseinrichtung steuerbares Absperreinrichtung (33) eingerichtet ist.