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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Antrieb wenigstens zweier zueinander
parallel verlaufender Arbeitsschnecken, vorzugsweise Förderschnecken,
deren Schneckenwendeln miteinander in Eingriff stehen, indem Schneckenflügel der
ersten Arbeitsschnecke in Zwischenräume zwischen Schneckenflügeln der
zweiten Arbeitsschnecke vorragen. Außerdem betrifft die Erfindung
eine Vorrichtung, insbesondere eine Fördervorrichtung, mit wenigstens zwei
zueinander parallel verlaufenden, angetriebenen Arbeitsschnecken,
bei denen Schneckenflügel ihrer
Schneckenwendeln in Zwischenräume
der Schneckenflügel
der jeweils anderen Arbeitsschnecke vorragen, und mit wenigstens
einem Antriebsaggregat für
den Antrieb der Arbeitsschnecken.
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Eine
derartige Vorrichtung ist aus der
DE 1 756 904 A und der
DE 909 395 B bekannt. Hierbei werden
die Arbeitsschnecken zusammen über
einen Antrieb angetrieben. Nachteilig ist, dass die Bewegungsabläufe aufgrund
einer Mechanik vorgegeben sind und nicht variiert werden können. Somit
besteht weiterhin die Gefahr, dass sich Material an den Arbeitsschnecken
anhaftet.
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Mit
der Arbeitsschnecke können
die verschiedensten Stoffe bearbeitet werden, insbesondere mit in
Form von Förderschnecken
ausgebildeten Arbeitsschnecken gefördert werden. Auch eine Durcharbeitung,
wie z. B. eine Knetarbeit, eine Mischarbeit oder dergleichen wäre mit der
Arbeitsschnecke möglich.
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Die
durchzuführende
Arbeit wird jedoch möglicherweise
beeinträchtigt
und nur unvollkommen verrichtet, wenn ein Material bearbeitet werden muß, das zur
Verklumpung und zur Anhaftung neigt, also beispielsweise, wenn es
sich um ein zähes,
teigiges, viskoses oder ein hygroskopisches Material handelt.
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In
derartigen Fällen
kann das zu bearbeitende Material an den Schneckenflügeln bzw.
der Schneckenwendel der jeweiligen Arbeitsschnecke haften bleiben
und so die Arbeitsschnecke praktisch wirkungslos machen. Eine solche
Anhaftung ist insbesondere dann problematisch, wenn das zu bearbeitende
Material über
die Arbeitsschnecke auch noch gekühlt oder in sonstiger Weise
temperiert werden soll. Dies ist beispielsweise möglich, indem
ein entsprechendes Temperiermedium durch die Arbeitsschnecke geleitet
wird oder die Oberfläche
der Arbeitsfläche
in sonstiger Weise temperiert wird. Eine entsprechende Temperierung
des Materials über
die Arbeitsschnecke funktioniert aber nur dann in vorgesehener Weise,
wenn wechselnde Materialbestandteile jeweils mit der Oberfläche der
Arbeitsschnecke in Berührung
kommen. Bleibt Material an der Arbeitsschnecke haften, so wird gegebenenfalls
nur dieses Material temperiert und wirkt gleichzeitig als Isolierschicht
gegenüber
dem übrigen
Material.
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Härtet das
anhaftende womöglich
auch noch aus, so könnte
die Arbeitsschnecke insgesamt völlig unbrauchbar
werden und müsste
vollständig
ersetzt werden.
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Um
ein weiträumiges
Anhaften von Material in die Zwischenräume der Schneckenflügel der Schneckenwendel
einer Arbeitswelle zu vermeiden, kann daran gedacht werden, zwei
Arbeitsschnecken zu betreiben, die parallel zueinander verlaufen,
wobei die Schneckenflügel
der jeweils einen Arbeitsschnecke in die Zwischenräume zwischen
die Schneckenflügel
der anderen Arbeitsschnecke vorragen. Durch die dadurch bewirkte
Verzahnung der Schneckenwendeln der Arbeitsschnecke wird das Material
in den jeweiligen Zwischenräumen
zumindest regelmäßig gebrochen,
so dass ein Anhaften von Material an den Schneckenwendeln erschwert wird,
da sich ja die Schneckenflügel
der beiden Arbeitsschnecken zueinander relativ bewegen.
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Bei
hartnäckig
anhaftendem Material ist diese Maßnahme aber nicht ausreichend.
Weiträumige Anhaftungen
in den Zwischenräumen
bzw. zwischen den zueinander bewegten Schneckenwendeln werden zwar
vermieden, jedoch kann immer noch genügend Material auf den jeweiligen
Schneckenwendeln haften bleiben und eine gewisse Schichtdicke erreichen,
die sich insbesondere dann weiterhin sehr störend auswirkt, wenn die Arbeitsschnecken
zur Temperierung des Materials verwendet werden sollen.
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Ein
regelmäßiges Reinigen
der Arbeitsschnecken wäre
jedoch sehr zeitaufwendig und würde
jedesmal zu einem zwangsweisen Stillstand der Arbeitsschnecken führen.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Antrieb von Arbeitsschnecken bzw. angetriebenen
Arbeitsschnecken aufzuzeigen, durch das bzw. bei denen ein Anhaften
von Material an den Schneckenwendeln der Arbeitsschnecken weitergehend
vermieden wird.
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Die
Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des
Anspruchs 1 und hinsichtlich der Vorrichtung durch die Merkmale
des Anspruchs 10 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird jede
der Arbeitsschnecken jeweils mittels eines eigenen Antriebsaggregates
angetrieben wird, wobei eine der Arbeitsschnecken mit einer Antriebsgröße angetrieben
wird, die gegenüber
dem Wert der Antriebsgröße der anderen
Arbeitschnecke mittels einer elektronischen Arbeitsgrößensteuerung
variierbar ist, derart, dass die Schneckenflügel der einen Arbeitschnecke
relativ zu den Schneckenflügeln
der andern Arbeitsschnecke wandern
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Solange
die Arbeitsschnecken, deren Schneckenflügel miteinander verzahnt sind,
synchron zueinander laufen, also dieselben Antriebsgrößen aufweisen,
wobei als Antriebsgrößen beispielsweise
die Drehzahl, die Winkelgeschwindigkeit oder dergleichen genommen
werden können,
haben die Schneckenflügel
der Arbeitsschnecke jeweils ständig dieselbe
Stellung zueinander. Es kann dabei dann also noch zu Anhaftungen
von Material an den jeweiligen Schneckenflügel kommen, die eine Schichtdichte
erreichen, die etwa der Distanz oder zumindest die Hälfte der
Distanz zwischen einander benachbarten Schneckenflügeln der
miteinander verzahnten Arbeitsschnecken entspricht.
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Wird
jedoch in erfindungsgemäßer Weise durch
Variationen der Arbeitsgröße einer
der Arbeitsschnecken eine relative Wanderbewegung der Arbeitsschnecken
zueinander erzielt, so verändert
sich der Abstand der Schneckenflügel
der beiden Arbeitsschnecken relativ zueinander, so dass sich die Schneckenflügel der
Arbeitsschnecken zeitweilig sogar nahezu berühren können. Für eine Anhaftung von Material
an den Schneckenflügel
bleibt somit kein Raum in nennenswerter Schichtdicke. Eventuell entstehende
Anhaftungen werden durch die Wanderbewegung abgetragen.
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Diese
Wanderbewegung muß nicht
ständig stattfinden.
Sie kann bei Bedarf, also beispielsweise wenn Anhaftungen erkennbar
werden, begonnen werden und nach gewisser Zeit wieder beendet werden.
Sie kann auch in regelmäßigen Intervallen
eingesetzt werden oder sie kann ständig harmonisch ablaufen, indem
die Schneckenflügel
der Arbeitsschnecken ständig
relativ zueinander hin- und herlaufen.
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Die
Wanderbewegung muß natürlich durch Begrenzung
der Arbeitsvariationen bzw. Arbeitsgrößendifferenzen begrenzt werden,
um ein tatsächliches
Berühren
der Schneckenflügel
der Arbeitsschnecken zu vermeiden. Sobald diese Gefahr bestehen
könnte,
weil eine Grenze der Arbeitsgrößenvariation überschritten
wird, könnte
eine Notabschaltung erfolgen.
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Die
Variation der Arbeitsgröße der einen
Arbeitsschnecke könnte
auf mechanische Weise durch geeignete Getriebemittel, beispielsweise
durch ein stufenloses PIV-Getriebe,
erfolgen. Erfindungsgemäß erfolgt
die Steuerung jedoch elektronisch, vorzugsweise durch Einsatz eines
Getriebedrehstrommotors für
jede Arbeitsschnecke und mit Hilfe von Frequenzumrichtern.
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Dabei
werden die Arbeitsschnecken grundsätzlich so eingeregelt, dass
sie synchron zueinander laufen, wobei sie im Prinzip gleichsinnig
oder gegensinnig angetrieben werden könnten. Dem entsprechend eingestellten
Synchronlauf wird dann, ständig
oder nur bei Bedarf, eine Antriebsgrößenvariation für eine der
Arbeitsschnecken überlagert,
und zwar durch Ausbildung einer sogenannten Master-Slave-Steuerung,
bei der eine Arbeitsschnecke, die bleibend konstant angetrieben
wird, als Bezugsschnecke, als „Master” genommen
wird, während
die andere Arbeitsschnecke mit ihrer Antriebsgröße relativ dazu und abhängig, als „Sklave”, variiert
wird. Dabei kann als Antriebgröße bzw.
Bezugsgröße die Winkelgeschwindigkeit
der Master-Arbeitsschnecke genommen werden bzw. der relative Winkelversatz zwischen
den beiden Arbeitsschnecken. Es könnte allerdings auch beispielsweise
eine Drehzahl bzw. Drehzahldifferenz als Antriebsgröße bzw.
Bezugsgröße genommen
werden, wobei die Bezugsgröße für den grundsätzlichen
Synchronvorlauf und die Bezugsgröße für die Variation
unterschiedlich gewählt werden
können.
Der Winkelversatz bzw. die Winkelgeschwindigkeit ist aussagekräftig, weil
der Winkelversatz unmittelbar die jeweilige Distanz zwischen den
Schneckenflügeln
der Schneckenwendeln der Arbeitsschnecken widerspiegelt. Entsprechend könnte dieser
Winkelversatz bzw. die Schneckenflügeldistanz auch durch eine
Anzeige sichtbar gemacht werden, insbesondere durch ein analog arbeitendes
Anzeigegerät.
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Um
Kollisionen bzw. die Berührungen
zwischen den Schneckenwendeln zu vermeiden, sollte die Antriebsgröße der Arbeitsschnecken,
insbesondere deren Differenz, in jedem Betriebszustand bzw. ständig kontrolliert
werden.
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Eingestellt
werden die Arbeitsgrößen der
Arbeitsschnecken, insbesondere für
den Synchronlauf, der grundsätzlich
vorhanden ist, vorzugsweise mittels Absolutwertgebern, also nicht
unbedingt relativ zueinander. Auch diese Absolutwerte wären vorzugsweise
zu Kontrollieren. Hierdurch erzielt man eine bessere Präzision der
Steuerung im Hinblick auf den Synchronlauf und die überlagerte
Variation.
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Dabei
kann die Arbeitsgröße der zu
regelnden Arbeitsschnecke dynamisch variiert werden, vorzugsweise
sogar harmonisch geregelt werden. Es wurde aber schon angesprochen,
dass auch nur von Bedarf zu Bedarf über kürzere Zeiträume eine entsprechende Variation
bzw. Veränderung
der Arbeitsgröße der einen
Arbeitsschnecke erfolgen könnte, um
von Zeit zu Zeit die Zwischenräume
zwischen den Schneckenflügeln
von Materialanhaftungen zu befreien. Insbesondere im letztgenannten
Fall kann ein Handbetrieb für
das Auslösen
und die Regelung einer solchen Variation sachdienlich sein. Gerade
dann wäre
aber eine bevorzugt vorzusehende Notfallabschaltung sachgerecht,
um eine Überschreitung
einzuhaltender Variationsgrenzen zu verhindern.
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Für eine Vorrichtung
mit wenigstens zwei zueinander parallel verlaufenden, angetriebenen
Arbeitsschnecken, bei denen Schneckenflügel ihrer Schneckenwendeln
in Zwischenräume
der Schneckenflügel
der jeweils anderen Arbeitsschnecke vorragen, und die wenigstens
ein Antriebsaggregat für den
Antrieb der Arbeitsschnecken aufweist, wird selbständiger Schutz
beansprucht, soweit sich diese Vorrichtung in erfinderischer Lösung der
Aufgabe dadurch auszeichnet, dass eine Steuerung zur Variation einer
Antriebsgröße der Arbeitsschnecken
relativ zueinander, und zwar zur Erzeugung einer relativen Wanderbewegung
der Schneckenwendeln der Arbeitsschnecken zueinander, vorhanden
ist, dass die Steuerung eine elektronische Steuerungseinrichtung ist,
und dass für
jede der Arbeitsschnecken ein eigenes Antriebsaggregat vorgesehen
ist.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung wird ein Drehstrommotor mit Absolutwertgebern
verwendet, wobei die Antriebsaggregate mittels einer Abstimmeinrichtung
grundsätzlich
auf einen Synchronlauf zueinander abgestimmt sind, der bei wenigstens einer
der beiden Arbeitsschnecken durch die Wanderbewegung überlagerbar
ist. Die Relativstellung der Arbeitsschnecken könnte dabei durch eine Anzeigeeinrichtung
zur Anzeige gebracht werden.
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Natürlich wäre es auch
denkbar, beide Arbeitsschnecken mit Variationen der gewählten Arbeitsgröße zu überlagern,
weil im Ergebnis eine Relativbewegung der Arbeitsschnecken zueinander
entscheidend ist. Die Steuerung vereinfacht sich aber bei der Wahl
einer Master-Slave-Steuerung, bei der eine Arbeitsschnecke konstant
angetrieben wird, während
die andere relativ dazu und in Abhängigkeit dazu bezüglich ihrer
Antriebsgröße verändert wird.
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Des
weiteren wäre
es möglich,
statt zwei Arbeitsschnecken auch drei oder mehr Arbeitsschnecken
parallel zueinander anzuordnen, wobei mindestens zwei Arbeitsschnecken
jeweils miteinander über ihre
Schneckenwendeln in Eingriff stehen.
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Ein
Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist in der Zeichnung dargestellt. Die einzige Figur zeigt in Phasen
a), b) und c) Abschnitte von erfindungsgemäß angetriebenen und gesteuerten
Arbeitsschnecken.
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Die
Arbeitsschnecken 1, 2 weisen Schneckenwendeln 3, 4 auf,
die derart miteinander in Eingriff stehen, daß die Schneckenflügel 5, 6 in
Zwischenräume
zwischen den Schneckenflügeln 5, 6 der
jeweils anderen Arbeitsschnecke 1, 2 vorragen.
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Es
könnte
die obere Arbeitsschnecke als Master-Arbeitsschnecke 1 konstant
angetrieben werden, während
die untere Arbeitsschnecke 2 als Slave-Arbeitsschnecke
bezüglich
ihrer Winkelgeschwindigkeit relativ zu der Arbeitsschnecke 1 variiert
wird. Dabei eilt die Slave-Arbeitsschnecke 2 beispielsweise
der Master-Arbeitsschnecke 1 zunächst vor, indem ihre Winkelgeschwindigkeit
allmählich
vergrößert wird.
Sodann wird die Winkelgeschwindigkeit der Slave-Antriebswelle 2 wieder
verringert, bis sie zur Master-Arbeitsschnecke 1 wieder
synchron verläuft
und über
diesen Gleichlaufpunkt hinaus wird die Winkelgeschwindigkeit der
Slave-Arbeitsschnecke 2 weiter verringert, wodurch die
Slave-Arbeitsschnecke 2 der Master-Arbeitsschnecke 1 allmählich immer
mehr nacheilt. Dadurch nähert
sich der jeweilige Schneckenflügel 6 der
Arbeitsschnecke 2 in der Darstellung der Figur zunächst immer
mehr dem jeweils rechts daneben befindlichen Schneckenflügel 5 der Arbeitsschnecke 1,
und zwar bis auf einen minimalen Abstand, bei dem sich die Schneckenflügel 5, 6 gerade
noch nicht berühren.
Danach entfernt sich der jeweilige Schneckenflügel 6 immer weiter
von dem jeweils rechten Schneckenflügel 5 der Arbeitsschnecke 2 und
nähert
sich immer mehr dem jeweils linken Schneckenflügel 5 der Arbeitsschnecke 2.
Dabei wandert also der jeweilige Schneckenflügel 6 im wesentlichen über die
gesamte Länge
des Zwischenraumes zwischen zwei Schneckenflügeln 5, in den er eingreift,
hin und her. Der Zwischenraum wird dadurch von anhaftenden Materialien
restlos befreit. Da auch die Schneckenflügel 5 in die Zwischenräume zwischen
die Schneckenflügel 6 eingreifen
und eintauchen, werden auch deren Zwischenräume von Rückständen befreit.
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Die
Position der Slave-Arbeitsschnecke 2 wird gegenüber der
Master-Arbeitsschnecke 1 mit einem Absolutwertgeber sicher
erfaßt
und mittels eines Computerprogrammes in positiver und negativer Richtung
begrenzt, um eine Berührung
der Schneckenwendeln der Arbeitsschnecken zu verhindern.
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Im
Fehlerfall erfolgt eine Sofortabschaltung. Nach der Fehlerbeseitigung
besteht die Möglichkeit zum
Reset. Die Arbeitsschnecken bewegen sich dann in die Grundstellung,
wonach anschließend
die Anlage mit einem Starttaster wieder in Betrieb genommen werden
kann.
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Für die Steuerung
des Antriebes der Arbeitsschnecken 1, 2 werden
Frequenzumrichter verwendet, deren Parametrierung, gegebenenfalls
unter Berücksichtigung
kundenspezifischer Softwareeinstellungen, insbesondere bezüglich der
Vor- bzw. Nacheilgeschwindigkeit, ausschließlich über ein zugehöriges Bediengerät stattfindet.
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Der
Datenaustausch zwischen dem Antrieb für die Master-Arbeitsschnecke 1 und
der Slave-Arbeitsschnecke 2 kann über einen eigenen Systembus
erfolgen.
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Für den Antrieb
und die Steuerung der Arbeitsschnecken in erfindungsgemäßer Weise
werden also beispielsweise im wesentlichen benötigt zwei Frequenzumrichter,
zwei Absolutwertgeberkarten, eine Ein- und Ausgabekarte, eine Synchronlaufkarte, ein
Bediengerät
und zwei Getriebedrehstrommotoren mit Absolutwertgebern.
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Für den einwandfreien
Betrieb der entsprechenden Anlage könnten fünf binäre Eingänge, nämlich Start, Voreilen, Nacheilen,
Reset, Hand- oder Automatikbetrieb, sowie fünf binäre Ausgänge, nämlich Betriebsbereit, Voreilen,
Nacheilen, Störung,
Automatikbetrieb, vorgegeben werden.
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Darüber hinaus
könnte
der Winkelversatz zwischen der Master-Arbeitsschnecke 1 und
der Slave-Arbeitsschnecke 2, der im jeweiligen Betriebszustand
gerade gegeben ist, mit Hilfe eines analogen Anzeigeinstrumentes
visualisiert werden.