DE2854098A1 - Messung und abgabe von materialmengen mit konstantem gewicht - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr.-Ins.H.Liska

8 MÜNCHEN 86, DEN i POSTFACH 860 820 '

MDHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22

AKF INCORPORATED

777 V/estchester Avenue

Walte P¹SiIiS, New York, V.St.A.

Messung und Abgabe von Materialmengen mit konstantem Gewicht

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Messung und Abgabe τοη Mater-I&: mangen rait konstant ■: v;^ V:i;

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Messen und zur Abgabe von Mengen mit konstantem Gewicht von Material, vorzugsweise jedoch nicht ausschl^e ^.ieh von feingeschnittenem Tabak in langen Strängen zum Drehen von i\snä oder für die Pfeife, insbesondere auf Mittel zum Dosieren eines Tabakstroms und zur Betätigung eines Abschneiders zur Erzeugung genauer Gewichtsmengen₃ ohne daß eine nachträgliche Hinaugabe erforderlich ist.

Eine derartige Vorrichtung ist in unserem britischen Patent Nrο 1 kke 583 offenbart und beansprucht« Sie umfaßt Mitsei sum . Speisen von Material durch einen Me£bereich_s eine Strahlungsquelle und einen Strahlungsdetektor, der neben dem genannten Meßbereich auf gegenüberliegenden Seiten desselben angeordnet ist, zur Erzeugung eines Signals, das die Durchflußleistung des Materials durch den Meßbereich darstellt ₃ ferner Mittel zum zeitlichen Integrieren des genannten Signals zur Erhaltung eines Wertes, der dem Gesamtgewicht des durch den Meßbereich gespeisten Materials proportional ist, Mittel zum Abtrennen des durch den Meßbereich gespeisten Materials von dem Rest desselben und Mittel zum Einleiten der Abtrennung, nachdem der integrierte Wert einen dem vorbestimmten Gewicht entsprechenden Wert erreicht hat.

Infolge der unterschiedlichen Dichte, mit der das Material dem Meßbereich zugeführt wird, werden die abgetrennten Mengen des Materials in unregelmäßigen Abständen aus dem Meßbereich ausgetragen. Um diese Unregelmäßigkeit auszugleichen, ist eine Eörder-

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anlage (vergl. Pos. 152 in Patent 1 4*l6 583), die die geschnittenen Mengen einer Packmaschine zuleitet, mit einer Reihe von Wagen versehen, die von Klinken getragen v/erden, die die Wagen automatisch ein- und ausklinken. Die Klinken sind in regelmäßigen Abständen an der von der Verpackungsmaschine angetriebenen Kette angeordnet, so daß die Ankunft der Wagen an der Verpackungsmaschine, in die sie ihren Inhalt auskippen, mit der Verpackungsbewegung synchronisiert ist. Um den unregelmäßigen Takt der zugeführten Mengen auszugleichen, werden die Wagen an einer Füllstelle von den Klinken an der Kette abgekuppelt und werden nach dem Füllen in eine Stellung gebracht, in der sie wieder mit den Klinken in Eingriff treten. Dieses notwendige AusrsBfcen und Einrasten der Wagen an den Klinken erfordert einen hohen Aufwand für die Konstruktion des Förderers.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Messen und Ausgeben von Mengen konstanten Gewichts zu schaffen, bei der die Austragung der Mengen in regelmäßigen Zeitabständen erfolgt. Dadurch können die Mengen in synchronisierter Fortbewegung einer Verpackungsmaschine zugeleitet werden, und zwar entweder mittels eines stufenweise oder kontinuierlich laufenden endlosen Förderers oder aber unmittelbar zur Verpackungsmaschine.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine mit der Vorschubeinrichtung gekoppelte Antriebseinrichtung mit veränderlicher Drehzahl und eine Drehzahlsteuerungseinrichtung zum Steuern der Drehzahl der Antriebseinrichtung vorgesehen sind, um Unterschiede in der gemessenen Dichte des Materials auszugleichen, so daß Mengen mit vorbestimmtem Gewicht aus der Vorschubeinrichtung in regelmäßig beabstandien Zeitintervallen ausgetragen werden.

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Die Erfindung ist ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit, mit der Material durch den Meßbereich geführt wird, zum Ausgleich von Unterschieden in der gemessenen Dichte gesteuert wird, um die Abgabe von Mengen eines vorbestimmten Gewichts in regelmäßig beabstandien Zeitintervallen zu ermöglichen.

Die Erfindung soll nachfolgend an Hand der beiliegenden Zeichnungen beispielsweise näher erläutert werden. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung der Vorrichtung mit einem Schaltkreis in Blockform der elektronischen Steuerung

für dieselbe _s
Figur 2 ein Blockbild des Warteschlangenbausteins, der zu dem Schaltkreis von Figur 1 gehört und im einzelnen

dargestellt ist,
Figur 3 ein weiteres Bloekbild des Warteschlangenbausteins aus

Figur 1 und
Figur k ein Blockbild des Motordrehzahlsteuerungsbausteins, ebenfalls mehr ins einzelne gehend als er in Figur 1 gezeigt ist.

Der Tabakstrom kann durch verschiedene bekannte Mittel erzeugt werden wie z.B. Beschickungsanlagen wie sie in unserer britischen Patentschrift Nr. 1 4l8 Ol6 beschrieben sind, deren Gegenstand die Bildung eines Stroms mit besonders kleinem Querschnitt bei möglichst geringer Herabsetzung der Stranglänge ist. Eine derartige Beschickungsanlage ist schematisch unter der Bezugsziffer 10 in Figur 1 dargestellt.

Der Strom wird dann durch eine Dosier- oder Meßröhre 11 mit Vertikalachse und rechteckigem Querschnitt gefördert, die zwei feststehende

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und zwei bewegliche Wände aufweist, die einander gegenüberliegen. Die beiden beweglichen Wände werden jeweils von einem sich bewegenden Zahnriemen 12 gebildet·., der von einem Motor 13 mit veränderlicher Drehzahl angetrieben wird, wobei die Riemen dazu dienen, den Tabakstrom durch die Röhre 11 zu fördern.

Unter dem unteren Ende der Me.3röhre 11 befindet sich ein horizontal verschiebbarer Träger 14, der- ein zweischneidiges Messer 15 zum Durchschneiden des Tabakstrang trägt. Das Messer und der Träger können mittels eines doppeltwirkenden DruckluftZylinders 16 hin- und herbewegt werden. Der durchgeschnittene Tabak fällt aus einer Kammer 17 in die Schale 19 einer Kontrollwiegevorrichtung Nach dem Wiegen können die geschnittenen Tabakmengen über eine Rutsche 18 in einen aus einer Anzahl von Wagen 21 zwecks Weiterleitung durch einen Förderer 22 in eine nicht gezeigte Packmaschine ausgetragen werden. Alternativ können die Mengen auch direkt in eine Packmaschine ausgetragen werden. Von der Wiegevorrichtung 20 kommende Ausschußmengen werden über die Rutsche einem Ausschußbehälter 23 zugeführt.

Neben der Meßröhre 11 ist eine Röntgenröhre 26 gelagert, die von einer Stromquelle 27 gespeist wird. Auf der gegenüberliegenden Seite der Röhre 11 ist eine Fotoelektronenvervielfacherröhre 28 angeordnet, die die durch Absorption in dem durch die Meßröhre 11 laufenden Tabak gedämpften Röntgenstrahlen aufnimmt. Impulse aus der Vervielfacherröhre laufen über einen Diskriminator und Dividierer 30 zu einem logarithmischen Impulsfrequenzmesser 31 innerhalb des Dichtebausteins 35, wobei der analoge Ausgang des Impulsfrequenzmessers an einen ersten Eingang eines Addierschaltkreises 33 gelegt ist, der das an einem zweiten Eingang empfangene Signal von einer als

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voreingestelltes Gleichstrorasignal in der Einheit 34 erzeugten Bezugsstrahlungszahl subtrahiert. Diese Bezugsstrahlungszahl entspricht der Situation,, bei der kein Tabak (d.h. keine Absorption) vorhanden ist. Der Addierer 33 addiert oder subtrahiert ein Gewichtsfehlerkorrektur signal, das an einem dritten Eingang von den Wiegereglern 38 der Kontrollwiegevorrichtung 20 empfangen wird.

Ein der Dichte proportionales Signal wird am Ausgang des Dichtebausteins 35 (d.h. am Ausgang des Addierers 33) erzeugt. Ein Beispiel eines derartigen Bausteins ist in der britischen Patentschrift 1 446 583 beschrieben. Der Dichtesignalausgang des Addierers 33 wird zu einem Grenzwertimpulsbaustein 40 geleitet _s der im wesentlichen einen Impulsformer und ein Gatter 4l, einen Integrierer 42 und einen durch die Einheit 44 voreinstellbaren Komparator 43 aufweist.

Riemenimpulse werden von einem Generator 47 erzeugt, der z.B. eine Lichtquelle _} eine Schlitzscheibe und einen Fototransistor aufweisen kann, der Impulse mit einer von der Geschwindigkeit des Riemens 12 abhängigen Frequenz erzeugt. Diese Riemenimpulse werden an dem einen Eingang eines Impulsformers 4l mit einer Frequenz zwischen 0 - 2000 Hz₅ normalerweise 1200 Hz, empfangen und werden innerhalb des Impulsformers und Gatters 4l zwecks Ausgabe an andere Teile der Anlage geformt. Die Dauer dieser Riemenimpulse ist innerhalb des Impulsformers 4l auf 0.5 ms (oder 1 ms bzw. 0.2 ms, falls gewählt) standardisiert. Dies erfolgt mittels des Oszillator- und Dividiererblocks 46, der einen quarzgesteuerten Oszillator mit einem an einem voreinstellbaren Dividierer (z.B. einem voreinstellbaren Rückwärtszähler) liegenden Axisgang aufv^eist. Die konstanten Impulse (innerhalb von 0.1 % über einen großen Temperaturbereich)

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vom Oszillator werden durch den voreingestellten Dividierer herunterdividiert und dazu verwendet, um das Gatter innerhalb des Impulsformers hl freizugeben und jedesmal wenn ein Riemenimpuls empfangen wird, einen Impuls von 0.5 ms zu erzeugen. So werden durch Einstellung der Dividierer sum Dividieren durch 200 bei einer Ossiilatorfrequenz von 1 MHs 0.5ms-Impulse erzeugt.

Das analoge Dichtesignal vom Ausgang des Bausteins 35 wird von dem einen Eingang des Integrierers 42 empfangen und mittels eines Übertragungsgatters innerhalb des Integrierers 42 mit den 0.5ms-Riemenimpulsen aus dem Impulsformer 41 eingeblendet.

Der Integrierer empfängt somit ein Signal mit einer der augenblicklichen Tabakdichte proportionalen Spannung und ebenfalls "Riemenimpulse", die mit einer der Tabakgeschwindigkeit proportionalen Frequenz erfolgen. Durch Integrieren der Dichteanalogie über jeden Zeitraum von 0.5 ms (d.h. der Dauer- jedes Riemenimpulses) wird eine ansteigende Spannungsleistung erhalten, die dem Gewicht des am Fotovervielfacher 28 entlanggelaufenen Tabaks proportional ist. Dieser Ausgang wird einem Pegeldetektor h3 (z.B. einem Komparator) zugeleitet, der diese steigende Spannung mit einer konstanten analogen Spannung vergleicht, die vom Block Hh an einen zweiten Eingang gelegt wird. Die Spannung am zweiten Eingang stellt den Sollgewichtswert dar.

Immer wenn das Sollgewicht erreicht ist, erzeugt der Detektor hj> einen Grenzwertimpuls und setzt außerdem den Integrierer 42 zurück. Die Grenzwertausgangsimpulse aus Baustein hO werden dem Warteschlangenbaustein 50 zugeführt, der eine Warteschlangenlogxkexnheit sowie eine Speicher- und Zählereinheit 52 aufweist.

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Die Hauptfunktion des Warteschlangenbausteins besteht darin, den Grenzwertimpuls für die Dauer einer voreingestellten Zahl von Riemenimpulsenj die der Anzahl von Riemenimpulsen entspricht, die zwischen der Tabakabfühlposition und der Abschneideposition auftreten, zu verzögern. Immer wenn ein Grenzvrertimpuls die Abschneideposition erreicht, wird ein "Abschneideimpuls" ausgegeben. Es ist eine Informationsspeicherung von bis zu acht abgewogenen Mengen von Tabak vorgesehen, die zwischen der Abtastposition und der Abschneideposition vorhanden sein können.

Die Warteschlangenlogikeinheit 51 steuert die Speicher und Zähler innerhalb der Einheit 52. Riemenimpulse werden von einem Zähler innerhalb der Einheit 52 empfangen und jedesmal wenn die Logikeinheit 51 einen Grenzwertimpuls empfängt, bewirkt diese Logikeinheit , daß die Riemenimpulszahl in eine der Speicheradressen eingeschrieben wird. Rückwärtszähler im Block 52 sind auf die Warteschlangenlänge (d.h. die Anzahl der Riemenimpulse, die zwischen der Abtast- und Abschneidepostion auftreten) voreingestellt. Sobald diese Anzahl von Riemenimpulsen empfangen worden ist, wird ein Abschneideimpuls erzeugt. Der Abschneideimpuls wird an die Logikeinheit 51 zurückgegeben und läuft außerdem zu einer Wiegevorrichtungszeitsteuerung 55, die die Wiegevorrichtungssteuerung 38 zum Wiegen des geschnittenen Tabaks einstellt. Zusätzlich zu dem echten Abschneideimpuls ist im Zählerblock 52 die Bereitstellung eines Abschneideimpulses vorgesehen, der die zur Betätigung des Schneidwerks erforderliche Zeit berücksichtigt. Dieser vorgerückte Abschneideimpuls wird um eine vorgegebene Zeit vorausgeschickt, so daß das Abschneiden zu dem "richtigen Abschneideimpuls"-Zeitpunkt erfolgt. Die vorausgeschickten Abschneideimpulse werden von der Abschneidesteuerung 58 empfangen, die elektropneumatische

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Sehaltkreise zum Wählen der richtigen Schneidrichtung und zum Betätigen des Druckluftzylinders 16 aufweist.

Der zur Logikeinheit 51 zurückgesandte Abschneideimpuls bewirkt, daß diese Einheit ein Lesesignal an den Speicher innerhalb der Einheit 52 abgibt, so daß dem Motordrehzahlsteuerungsbaustein 6O Daten über die Anzahl von Riemenimpulsen in der nächsten abgewogenen Menge zugeleitet v/erden. Ein spezielles Ausführungsbeispiel des Warteschlangenbausteins 50 ist weiter unten anhand der Figuren 2 und 3 näher erläutert.

Dar Drehzahlsteuerungsbaustein 60, der anhand von Figur 4 noch näher erläutert wird, umfaßt eine Vorwärtsregeleinheit 62, einen Addierer 63, einen Frequenzumsetzer 64 und einen Rückfuhrungszähler 65.

Die dem Eingang des Vorwärtsregelungssynchronisierblocks 62 zugeführten Daten, die die Impulszahl in der nächsten abgewogenen Menge (d.h. der "Länge" der abgewogenen Menge) darstellen, können die Form von Impulsen binär codierter Dezimalziffern (BCD) haben. Der Synchronisierblock 62 setzt diese von der seriellen in die parallele Datenform um und speichert diese Zahl (N),bis er durch die nächste an seinem Eingang eintretende Zahl dei- abgewogenen Menge zurückgesetzt wird. Der Ausgang steht dem Addierer 63 laufend zur Verfügung, der außerdem eine Korrekturzahl (n) vom Ausgang des Rückführungszählers 65 empfängt. Diese Korrekturzahl (n) stellt die Zahl der Riemenirapulse dar, die in dem Zeitintervall zwischen der Vorderflanke des Abschneideimpulses und dem Synchronisierimpuls, je nachdem welcher zuerst auftritt, und nachfolgenden abwechselnden Intervallen am Eingang des Zählers 65 eingegangen sind. Die Synchronisierungsimpulse werden von einem dem Becher-

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förderer 22 zugeordneten Annäherungsfühler 69 erzeugt, der jedesmal wenn ein Becher 22 eine vorbestimmte Position bezüglich der Tabakabschneideposition erreicht ₃ einen Impuls erzeugt. Der Zähler 65 zählt rückwärts, wenn der Abschneideimpuls zuerst ankommt oder zählt vorwärts, wenn der Synchronisierungsimpuls zuerst ankommt. Der Addierer 63 berechnet und erzeugt laufend einen Ausgang, der gleich N + η ist (in parallelen BCD).

Der Ausgang des Addierers 63 wird von einem Umsetzer 6H empfangen, der die Digitalzahl in eine Frequenz umsetzt, die an eine Dreiphasen-Drehzahlsteuerung 6¹J ausgegeben wird, die die Drehzahl des Motors I3 und damit die Riemengeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Eingangsfrequenz steuert. Der Motor ist so gewählt, daß er eine schnelle Beschleunigung bzw. Herabsetzung auf eine geänderte Drehzahl in Bezug auf die Maschinenzykluszeit erlaubt.

Der Motordrehzahlsteuerungsbaustein wird weiter unten anhand von Figur k noch näher erläutert.

Die Anzahl der Riemenimpulse in der nächsten Tabakmenge wird somit dazu benutzt, um die zur Steuerung des Riemenantriebsmotors auszugebende Frequenz zu berechnen. Es wird daher bewirkt, daß die Riemengeschwindigkeit der Strecke proportional ist, die die nächste Tabakmenge zurückzulegen hat, damit die von jeder Menge zum Herauslaufen beanspruchte Zeit konstant ist. Diese Zeit wird so eingestellt, daß sie der Zykluszeit der Tabakverpackungsmaschine angepaßt ist.

Durch Verstellen dieser Riemengeschwindigkeit, um zu bewirken, daß der Schnitt synchron mit den Synchronxsierungsimpulsen erfolgt, wird die Maschine bei der Inbetriebsetzung allmählich in

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Synchronisierung mit der Verpackungsmaschine gebracht; sie wird ferner regelmäßige Minderungen der Verpaekungsmaschinengeschxfindigkeit und etwaige geringe Fehler in der Zykluseinstellung korrigieren.

Eine vorteilhafte Gestaltung: des Warteschlangenbausteins 50 ist in Figur 2 und 3 dargestellt. Derjenige Teil des Bausteins, der sich hauptsächlich mit der Erzeugung der Abschneideimpulse und der Daten über die "Länge" der abgewogenen Menge befaßt, ist in Figur 2 gezeigt und derjenige Teil des Bausteins, der sich mit der Erzeugung von "vorausgehenden" Abschneideimpulsen befaßt, ist in Figur 3 gezeigt.

In Figur 2 werden die vom Warteschlangenlogikblock 51 empfangenen Grenzwertimpulse an einen "Schreib"-Adressensähler 70 gelegt.

Abschneideimpulse werden an einen "Lese"-Zähler 71 (z.B. Typ 4520) gelegt und rücken die "Lese"-Adresse vor, bevor die "Lese"-Anweisung zur Durchführung gebracht wird; somit wird die "Lese"-Adresse gegenüber der "Schreib"-Adresse, die der "Grenzwert"-Impuls ausführte, um eine Stelle vorgerückt sein. Wenn ein Grenzwertimpuls eingeht, wird ein Schreibfreigabesignal über ein Auswahlgatter 72 (z.B. Typ 4019) an einen der 8 Speicher innerhalb der Einheit 52 (z.B. 4 χ Typ 4036) gelegt. Jedesmal wenn ein Grenzwertimpuls empfangen wird, ändert sich die Schreibadresse, so daß Zugriff zu einem anderen Speicher erfolgt. Um zu verhindern, daß die Schreib- und Leseoperationen zur gleichen Zeit erfolgen, werden die Abschneideimpulse vorzugsweise mittels eines 100 kHz-Taktsystems (nicht gezeigt) verzögert. Die in den Speicher 74 eingegebenen Daten werden als l6-Bit-Wort vom Vorwärtszähler 73 (z.B. 2 Typ 4518) angelegt. Diese Daten stellen die Anzahl der für diese abgewogene Menge empfangenen Riemenimpulse dar.

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Zähler 73 wird zurückgesetzt, wenn der nächste Grenzwertimpuls erfolgt. Die am Ausgang des Speicherblocks 7*1 vorhandenen Daten stellen die einer früheren abgewogenen Menge zugeordneten Daten dar und sind in Abhängigkeit davon verfügbar, vrelche sequentielle Leseadresse gewählt wurde. Sowohl die "Schreib"-Adresse als auch die "Lese"-Adresse beginnen mit der Adresse "0", so daß der erste Grenzwertimpuls in die Adresse "0" schreibt und der erste Abschneideimpuls aus dem Rückwärtszähler 78 kommt, während die Leseadresse "0" ist. Immer wenn nachfolgend der Rückwärtszähler 78 die Zahl "99" erreicht, muß sich die Leseadresse bei Adresse "0" befinden. Sollte dies nicht der Fall sein, wird sie auf Adresse "0" zurückgesetzt. Ferner kann Zähler 77 keinen Abschneideimpuls erzeugen, wenn die Leseadresse "0" ist. Der Abschneideimpuls rückt die Leseadresse vor und dann werden die l6-Bit-Paralleldaten am Speicherausgang vom Umsetzer 75 (z.B. 2 Typ 4034) in serielle Form umgesetzt und der Vorwärtsregeleinheit 62 zugeführt. Der Abschneideimpuls wird ebenfalls dem Rückführungszähler 65 zugeführt und taktet auch den Leseadressenzähler 11, um die nächste Adresse zum Zwecke des Auslesens zu wählen (siehe Figur 1). Um einen anderen Abschneideimpuls als die von der Adresse "0" ausgehenden Impulse zu erzeugen, werden die Wiegedaten an den Eingang des Rückwärtszählers 77 (z.B. 2 χ 40102) gelegt. Der Rückwärtszähler empfängt Riemenimpulse und zählt von der vom Speicher eingegebenen Zahl an rückwärts, um einen Abschneideimpuls zu erzeugen, wenn Null erreicht ist. Dieser Abschneideimpuls wird zu der Zeit erzeugt, zu der diese abgewogene Menge die Abschneideposition erreicht hat. Abschneideimpulse für die Adresse "0" werden von einem zweiten 16-Bit-Rückwärtszähler 78 (z.B. 2 χ 40102) erzeugt und Abschneideimpulse von jedem der beiden Zähler werden über das ODER-Gatter 80 eingesetzt. Der Zähler 78 wird durch Warteschlangenlängenschalter

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auf die Zahl voreingestellt, die den Riemenimpulsen entspricht, die zwischen der Abfühl- und der Abschneideposition auftreten. Diese Warteschlangenlänge kann sich bis auf das Achtfache der "Länge" der abgewogenen Menge belaufen.

Die Zählungen 99(A) und 99(B) der Zähler 77 bzw. 78 werden dazu verwendet, um den"vorgerückten" Abschneideimpuls zu erstellen, der nachfolgend anhand von Figur 3 beschrieben werden soll.

Der "99"-Zählimpuls aus Zähler 77 oder 78 (ein Signal, das dem Erreichen der Zahl 99 des Zählers entspricht) wird an einen Rückwärtszähler 91 (z.B. 40102) über das ODER-Gatter 90 angelegt, wodurch der Zähler auf "99" gestellt wird. Der Zähler 91 zählt jedesmal rückwärts, wenn ein Riemenimpuls empfangen wird, so daß bei Erreichen von Null ein "vorgerückter" Abschneideimpuls erzeugt wird. Diese Riemenimpulse werden über das ODER-Gatter empfangen. Würden nur Riemenimpulse vom Zähler 91 empfangen, so würde der Abschneideimpuls nicht vorgerückt. Um dieses Vorrücken zu ermöglichen, werden zusätzliche Taktimpulse über den anderen Eingang des ODER-Gatters 95 an den Zähler 91 angelegt, so daß Null schneller erreicht wird. Diese zusätzlichen Impulse werden von einem spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) innerhalb der phasenstarren Schleife 96 (z.B. Typ 4046) erstellt. Die phasenstarre Schleife beinhaltet den spannungsgesteuerten Oszillator und einen Phasenvergleicher bekannter Gestaltung. Als Ausgangsfrequenz ist das Hundertfache der Riemenimpulsfrequenz gewählt. Diese Frequenz wird im Dividierer 97 (z.B. Typ 40102) durch 100 dividiert und an den Phasenvergleicher zum Vergleichen mit dem Riemenimpulseingang gelegt. Eine Phasendifferenz bewirkt, daß die die Frequenz des VCO steuernde Spannung so abgeändert wird, daß die Frequenz genau auf das Hundertfache der Riemenimpulsfrequenz zurückgezogen

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wird. Obgleich die Riemenimpulsfrequenz also variieren kann, bleibt der Oszillatorausgang doch stets bei dem Hundertfachen dieser variablen Frequenz. Die Oszillatorausgangsfrequenz wird über das UND-Gatter 93 unter Steuerung der Schaltuhr 92 ausgetastet, so daß nur dann Impulse vom spannungsgesteuerten Oszillator zum Zähler 91 geleitet werden, wenn die Schaltuhr 92 (z.B. Typ 555) schaltet. Die Zeitspanne der Schaltuhr 92 wird (durch Widerstands-/ Kondensator-Ansteuerung von außen) genau auf 1/lOOstel der Schnittzeit voreingestellt j wobei die Schnittzeit die Zeit ist, die das Messer benötigt, um in den Schnittbetrieb gebracht zu werden. Wenn, daher die Schaltuhr 92 von dem Ausgang des ODER-Gatters 90 getriggert wird, gibt die Schaltuhr das Gatter 93 für 1/lOOstel der Schnittzeit frei, so daß Impulse vom VCO während dieser Zeitspanne an den Zähler 91 gelegt werden.

Bei diesen Impulsen handelt es sich um zusätzliche Impulse zu den Riemenimpulsen, so daß der Rückwärtszähler 91 Null erreicht und den Abschneideimpuls vorab erzeugt, damit das Messer unabhängig von der Geschwindigkeitsänderung des Riemens zum richtigen Zeitpunkt zum Schneiden des Tabaks betätigt wird.

Der Motordrehzahlsteuerungsbaustein ist in Figur 4 näher dargestellt, Der Vorwärtsregelungssynchronisierblock 62 weist ein l6-Bit-Serien/Parallel-Register (z.B. 2 χ 4034) auf, das die Seriendaten über die nächste abgewogene Menge empfängt und diese in parallele Form umsetzt; diese Daten werden dort zum Auslesen gehalten, bis sie durch den nächsten Block von seriellen Daten auf den letzten Stand gebracht werden. Diese Zahl N und die Korrekturzahl η vom Rückführungszählerblock 65 werden im Block 63 addiert. Der Addiererblock 63 enthält einen l6-Bit-Addierer (z.B. 4 χ l456O).

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Der Rückführungssählerblock 65 umfaßt einen 16-Bit-Rückführungszähler 104 (z.E. 4 χ 4029), ein UND-Gatter 105 und einen Phasenvergleicher 106. Der Phasenvergleicher IO6 empfängt an seinen Eingängen Abschneideimpulse und Synchronisierungsimpulse. Die Phase eines ankommenden Abschneideimpulses wird mit einem Synchronisierimpuls verglichen. Je nachdem, ob ein Synchronisierimpuls oder ein Abschneideimpuls zuerst ankommt, wird der Zähler von dem Komparator zum Vorwärts- oder Rückwärtszählen eingestellt. Durch Vergleichen der Vorderflanken eines jeden Impulses kann das UND-Gatter IO5 während der Zeitspanne, die zwischen der Ankunft der Impulsvorderflanken liegt, freigegeben werden., damit der Zähler 104 um die Zahl der während dieser Zeit empfangenen Riemenimpulse vorwärts oder rückwärts zählt, so daß die Zahl der gezählten Riemenimpulse proportional zu der Zeit zwischen der Vorderflanke des Synchronisierimpulses und der Vorderflanke des Abschneideimpulses ist.

Die Summe von N + η wird am Ausgang vom Addierer 102 bereitgestellt und von einem Umsetzerblock 64 empfangen. Dieser Block umfaßt einen spannungsgesteuerten Oszillator 111 und einen Komparator (z.B. 4θ46), einen voreingestellten Rückwärtszähler 110 (z.B. 2 χ 40102), einen zweiten spannungsgesteuerten Oszillator 114 und eine Verpackungsmaschinen-Geschwindigkeitseinstellsteuerung 115· Der VCO 114 (und der Komparator IO6) können zweckmäßig von einem Chip des Typs 4θ46 gebildet sein.

Der Ausgang vom Addierer 102 wird als voreingestellte Zahl für den Rückwärtszähler 110 verwendet. Der Ausgang vom Oszillator wird dazu verwendet, um den Zähler auf Null herunter zu takten. Die Geschwindigkeit, mit der der Rückwärtszähler eine Nullzahl

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erzeugt, wird als Ausgangs frequenz verwendet. Die den VCO 111 steuernde Spannung wird durch den Ausgang des Phasenvergleichers bereitgestellt, der die am Rückwärtszählerausgang erzeugte Frequenz mit einer durch den zweiten VCO 114 erzeugten Steuerfrequenz vergleicht. Die Frequenz des VCO 114 wird durch eine von der Einstellsteuerung 115 erzeugte Spannung eingestellt, die auf die Geschwindigkeit der Verpackungsmaschine voreingestellt ist. Somit ist die Ausgangsfrequenz des Umsetzers 64 gleich der Steuerfrequenz von VCO 114, dividiert durch N ± n, so daß der Abschneideimpuls zur richtigen Zeit bereitgestellt wird, wenn ein Wagen 21 am Förderer 22 (siehe Figur 1) zum Empfang der abgewogenen Menge bereit ist.

Die Schaltkreisblöcke für die verschiedenen beschriebenen Bausteine (siehe Figur 1) könnten auch durch andere Anordnungen als die, die beschrieben wurden, erstellt werden.

Der logarithmische Impulsfrequenzmesser 31 könnte aus einem analogen Frequenzmesser in Verbindung mit einem logarithmischen Verstärker gebildet sein. Alternativ könnte der Frequenzmesser 31 in digitaler Form ausgebildet sein mit einem Digitaladdierer zur Bereitstellung eines Frequenzausgangs.

Der Integrierer 42 könnte auch durch einen digitalen Zähler ersetzt werden. Der Pegeldetektor 43 könnte ein Zähler mit einem Nullde.tektorausgang sein. Der Zähler würde dann durch binär-codierte Schalter und nicht durch ein analoges Signal vom Block 44 voreingestellt werden.

Alternativ könnte die gesamte Funktion der Blöcke 35 und 40 auch von einem Mikroprozessor gehandhabt werden.

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Der Warteschlangenbaustein 50 könnte fehlerhaft arbeiten, wenn die Anzahl von Impulsen in einer abgewogenen Menge größer als die voreingestellte Warteschlangenlänge des Blockes 79 ist. Dies könnte bei einer Unterbrechung des Produktstroms eintreten. Um dies auszuschließen, könnte ein Ausgangssignal vom Zähler erhalten werden, wenn dieser eine Zahl, die gerade eben unter der voreingestellten Warteschlangenlänge liegt, erreicht hat. Bei Verwendung dieses Ausgangssignals zum Zurücksetzen der Zähler 70 und 71 auf die Schreibeadresse "0" und die Leseadresse "0" würde dasselbe die Abgabe weiterer Abschneideimpulausgänge aus dem Block 77 verhindern, bis ein Grenzwertimpuls die Schreibadresse vorrückt.

Bei dem Warteschlangenbaustein 50 könnten getrennte Zähler zum Zählen der Anzahl von Impulsen in jeder abgewogenen Menge verwendet werden. Zur Folgesteuerung könnten Schieberegister zur Bereitstellung eines verzögerten Grenzwertimpulses, der um die Anzahl der Impulse zwischen der Abfühl- und der Riemenendposition verzögert ist, verwendet werden.

Dichtedaten vom Baustein 35 könnten verzögert und als analoges Signal für die Vorwärtsregelungs-Synchronisierungseinheit 62 des Gesehwindxgkeitssteuerungsbaustexns 60 verwendet werden.

Alternativ könnten die gesamten Funktionen der Blöcke 50 und von einem Mikroprozessor gehandhabt werden.

Die manuelle Einstellung des Voreinstellungsblacks 115 für die Verpackungsmaschinengeschwindigkeit könnte auch durch eine phasenstarre Schleife ersetzt werden, die eine Steuerungsfrequenz in den Rückwärtszähler 110 hinein erzeugen würde, die gleich der

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kumulativen Rückführungsfehlerzahl aus Block 104 (n')₃ multipliziert mit der Synchronisierungsimpulsfrequenz, ist, und N direkt zur Voreinstellung des RückwärtsZählers 110 eingeben würde. Dann wird eine Ausgangsfrequenz,definiert durch

Prequenzausg. = n¹. Synchr.Freq.

erhalten.

Obgleich bei dem speziellen Ausführungsbeispiel die Handhabung von Tabak beschrieben wurde, kann die Erfindung zum Messen und Ausgeben eines beliebigen Materials mit veränderlicher Dichte und mit Fließfähigkeit Amvendung finden. Bei einem weiteren besonderen Beispiel kann die Vorrichtung Mengen von Teig messen, Vfobei die gemessenen Mengen in regelmäßig beabstandeten Zeitintervallen aus dem Auslaß ausgetragen werden.

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Claims (9)

1. 2 8^Γ.; 038

   Patentansprüche

   Vorrichtung zum Ausgeben von Material in Mengen mit einem vorbestimmten Gewicht aus einem Strom dieses Materials von unregelmäßiger Dichte mit einer Beschickungseinrichtung zum Speisen des Materials durch einen Meßbereich und einer Dichtebestimmungseinrichtung zum kontinuierlichen Messen der Dichte des durch den Meßbereich laufenden Materials, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit der Beschickungseinrichtung gekoppelte Antriebseinrichtung mit veränderlicher Drehzahl (13) sowie eine Drehzahlsteuerungseinrichtung (60, 67) vorgesehen sind, wobei die Drehzahlsteuerungseinrichtung die Drehzahl der Antriebseinrichtung zum Ausgleich von Unterschieden in der gemessenen Materialdichte regelt, um die Abgabe von Mengen vorbestimmten Gewichts in regelmäßig beabstandeten Zeitintervallen aus der Beschickungseinrichtung zu ermöglichen.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Signalgenerator (47) zum Erzeugen eines Signals, das die Laufgeschwindigkeit der Beschickungseinrichtung darstellt, eine Gewichtsbestimmungseinrichtung (42) zum Erzeugen eines Signals, das das Gewicht in Abhängigkeit von den Ausgängen der Dichtebestimmungseinrichtung und des Geschwindigkeitssignalgenerators anzeigt, einen Vergleicher (43) zum Vergleichen des Gewichtssignals mit einem Bezugssignal, das das Sollgewicht der Mengen darstellt, um ein Positionssignal, das die Abtrermungsposition der Mengen darstellt,, bereitzustellen, eine Abtrennungseinrichtung (15),· die an das Abgabeende des Meßbereichs angrenzt, zur Abtrennung der Mengen in der Reihenfolge, in der sie an der Abtrennungsposition ankommen, und eine Verzögerungseinrichtung (50) zum Erzeugen eines

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   ORIGINAL INSPECTED

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   verzögerten Ausgangs unter Steuerung des Positionssignals, um die Abtrennungseinrichtung in dem Augenblick zu betätigen, in dem die entsprechende Menge an der Abtrennungsposition ankommt.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlsteuerungseinrichtung einen Fehlerdetektor (65) suni Bestimmen eines zeitlichen Fehlers zwischen der Betätigung der Abtrennungseinrichtung und dem Vorhandensein von Empfangsmitteln (21) am Meßbereich aufweist, um eine zusätzliche Drehzahlsteuerung der Antriebseinrichtung in Abhängigkeit des festgestellten Fehlers vorzusehen.
4. 4. Vorrichtung nach Anspurch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Wiegeeinrichtungen (20, 38) zum Wiegen jeder ausgetragenen Materialmenge und zur Erstellung eines Rückfuhrungssignals für die Dichtebestimmungseinrichtung, das einen festgestellten Gewichtsfehler anzeigt, vorgesehen sind.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtebestimmungseinrichtung eine Strahlungsquelle (26) und einen Detektor (28), der an den Meßbereich angrenzt, zum Bestimmen der Strahlungsmenge, die in dem Meßbereich nicht durch das durchlaufende Material gedämpft wird, und Korrekturmittel (33) zum Bestimmen der Dichte des Materials aus dem Detektorausgang und dem Gexirichtsfehler aus der Wiegeeinrichtung aufweist.
6. 6. Vorrichtung nach Anpsruch 3, 4 oder 5> dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichtsbestimmungseinrichtung einen Integrierer (42) aufweist, der einen ersten Ausgang zum Empfang des Geschwindigkeitssignals in Form eines Impulsstroms mit einer der Geschwindigkeit der Beschickungseinrichtung proportionalen Frequenz

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   und einen zweiten Eingang zum Empfang des Dichtesignals von der Dichtebestimmungseinrichtung besitzt, wobei der Integrierer lediglich während des Vorhandenseins jedes Impulses eine Integrierung vornimmt und wobei der Integrierer den Geschwindigkeitssignalstrom über einen Impulsformer (4l) empfängt, der Impulse vorbestimmter Breite für den Integrierer bereitstellt.
7. 7· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungseinrichtung einen Speicher (52) zum Speichern der Abtrennungspositioninformationen für eine Vielzahl von Mengen, bis sich jede Menge an der Abtrennungsposition befindet, aufweist.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungseinrichtung einen Zähler (78) zum Bestimmen der zeitlichen Verzögerung für den Speicher in Abhängigkeit einer vorbestimmten Anzahl von Impulsen, die aus dem Signalgenerator abgeleitet werden und die zwischen dem Abfühl- und dem Abtrennungsbereich zurückgelegte Strecke anzeigen, aufweist.

   9· Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungseinrichtung einen zweiten Zähler (91) aufweist, um ein Signal zur Betätigung der Abtrennungseinrichtung zu einem vorbestimmten Zeitpunkt vor der Ankunft einer entsprechenden Menge zu erstellen, um die Funktionsverzögerung der Abtrennungseinrichtung zu berücksichtigen.

   10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Oszillator (96) mit variabler Frequenz vorgesehen ist, um zusätzliche Impulse für den zweiten Zähler zur Auslösung einer vorgezogenen Betätigung der Abtrennungseinrichtung zu erzeugen,

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   ..Ii-..;..".·ί in Abhängigkeit von den .aäit;.-;eit der Beschickungseinrichtung

   variiert wir-d.

   Ί , Verrichtung nach einen der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungseinrichtung einen Mengenzähler (73) ziir.i Zahlen cer Impulse, dis aus dem Gesehv/indigkeitssignaigene-F3.*'or ab-feleits¹" vid '■fuhrs'id dss Durchlaufs der seiressenen Msn~e GiwT-rsten i'.r.d c:^! ; Län™e ;le*c Merre anzeigen, aufvieist, wobei •:l'5i- Aü£;.i.V; ΰύ£ r*G:igi.:^^.,lo.^;£ 1., einer Adrssse in isn Speicher .r~- *peicheL^:t und wieder zug^ngli.h gemacht ^'ird₃ v;er.n diese best-inm-e f-!enf*e sieh der Abtrennungsposition nähert.

   12. Verrichtung nach Anspruch H₃ dadurch gekennzeichnet, daß 'lie GeschViindigkeitSEteuerv.ngssii-.richtung einen Addierer (63) auf v/eist sum Addieren der Ausger ;;?daten aus dem Speicher, die die Mengenlcinge anzeigen, und Daten aus dem Fehlerdetektor, die einen seitlichen Fehler zwischen der Betätigung der Abtren nungseinrichtung und dem Vorhandensein eines Aufnahmemittels anzeigt, um ein korrigiertes Signal zu erstellen sowie einen Umsetzer (64) zum Umsetzen des korrigierten Signals in eine Frequenz zur Regelung der Drehzahl der Antriebseinrichtung.

   13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten aus dem Speicher, die die Mengenlänge anzeigen, in einem Register (62) gehalten werden zur Verwendung durch den Addierer und daß der Fehlerdetektor einen Zähler (104) aufvieist zum Bestimmen der Anzahl von Impulsen, die aus dem Geschwindigkeitssignalgenerator abgeleitet werden und zwischen der Betätigung der Abtrennungseinrichtung und

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   dem Vorhandensein des Aufnahmemittels auftreten.

   14. Verfahren zur Ausgabe von Material in Mengen vorbestimmten Gewichts aus einem Materialstrom mit unregelmäßiger Dichte mit einer Speisung des Materials durch einen Meßbereich und einer laufenden Bestimmung der Dichte des durch den Meßbereich laufenden Materials, gekennzeichnet durch eine Steuerung der Geschwindigkeit, mit der das Material durch den Meßbereich gespeist wird, um Unterschiede in der gemessenen Dichte auszugleichen und Mengen mit vorbestimmtem Gewicht in regelmäßig beabstandeten Zeitintervallen auszutragen.

   15. Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch die Bestimmung des Materialgewichts aus Informationen, die die Speisungsgeschwindigkeit und die gemessene Dichte angeben, um die entsprechende Abtrennungsposition der Materialmenge zu berechnen und durch die Abtrennung des Materials an der berechneten Position, nachdem das Material den Meßbereich durchlaufen hat.

   16. Verfahren nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch das Wiegen des abgetrennten Materials, um Rückführungsinformationen bereitzustellen zwecks Korrigieren eventueller Fehler, die in der Dichtbestimmungsstufe aufgetreten sind.
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