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Verfahren zur Bereitstellung und Bbwägung
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von Kleinkomponenten und Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens"
In sehr vielen Industrien, wie z.B. der Kunststoff-, Gummi-und Pharmaindustrie bestehen
die zur Verarbeitung gelangenden Gemenge meist aus einigen, in großen Mengen notwendigen
Hauptkomponenten und einer Anzahl von Produkten, die nur in Kleinstmengen beigemischt
werden.
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Diese Kleinstmengen können aus verschiedenen Gründen nicht unmittelbar
in der meist vollautomatisierten Gemengeherstellungsanlage für die Hauptkomponenten
zudosiert werden. So würde z.B.
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für Kleinstmengen das Auflösungsvermögen der Waagen für die Hauptkomponenten
nicht ausreichen. Es müßte also eine Klein-Schüttwaage mit sehr hoher Empfindlichkeit
der Mischanlage beigeordnet werden, die dann aber auch durch die an dieser Stelle
zwangaläufig auftretenden Erschütterungen in ihrer Genauigkeit beeinträchtigt würde.
Außerdem stünde für die Bevorratung der mitunter notwendigen großen Anzahl von Chemikalien
nicht mer genügend Raum zur Verfügung.
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Außerdem würden die Wege von der Kleinverwiegeanlage zum Mischer mitunter
so lang werden, daß Kleinkomponenten auf diesen Wegen hängenbleiben, also in der
Endmischung fehlen würden.
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Häufig handelt es sich bei den Zuschlagstoffen auch um Chemikalien
mit toxischen Eigenschaften, die unter Verschluß gehalten werden müssen und nur
unter großen Vorsichtsmaßnahmen dem Mischprozeß zugeführt werden dürfen. Von Bedeutung
ist ferner die Notwendigkeit der Rozepturgeheimhaltung.
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Für die Bevorratung von überwiegend in Klein- oder Kleinstmengen notwendigen
Chemikalien und sonstigen Zuschlagstoffen ist meist ein zentrales Lager üblich,
in welchem auch meistens die für einen Fabrikationsprozeß benötigten Mengen von
Hand abgewogen und zusammengestellt werden. Da dieses Lager nicht selten mehr als
100 verschiedenartigster Stoffe enthält, die in unterschiedlichsten Mengen benötigt
werden, ist eine Vollautomatisation in der Regel viel zu aufwendig und kaum durchführbar.
Bei der üblichen Handabwiegung und Zusammenstellung der Zuschlagstoffe kann es immer
wieder zu Verwechslungen und sonstigen Ungenanigkeiten kommen, die zu Fehlchargen
führen müssen. Nicht selten kommt es bei dieser Arbeitsweise zu Vermischungen einzelner
Komponenten in ihren Lagerbehältern speziell dann, wenn Verpackung und Produkt einander
ähnlich sehen. Die später beschriebene Erfindung hat es sich deshalb zur Aufgabe
gemacht, folgende Nachteile der Jetzigen Arbeitsweise
zu beheben
oder zumindest wesentlich zu vermindern.
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Es sind dies: 1.) Gefährdung des Personals im Wäge- und Bereitstellungsraum
durch Staub und toxische Stoffe.
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2.) Lange Wege und Hantieren mit großen Gebinden.
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3.) Keine Abgeschloseenheit der Bereitstellung vom Chemikalienlager.
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4.) Rezepturtreue nicht gewährleistet.
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5.) Rezepturgeheimhaltung nicht gesichert.
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6.) Geringe Leistung.
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?.) Hohe Qualifikationsanforderung an das Personal.
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8.) Manuelle Abwägung.
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9.) Keine Programmsteuerungen und automatische Lagerbuchhaltung möglich.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe werden Kleinbehälter mit eingebauter
Dosiereinrichtung vorgeschlagen, die mit einem Tages oder Wochenvorrat im Hauptlager
befüllt werden. Falls das Bereitstellungszentrum unmittelbar neben dem Hauptlager
liegt, können die einzelnen Behälter in z.B. eine wabenartige Trennwand geschoben
werden, so daß sie aowohl vom Hauptlager als auch vom Bereitstellungszentrum entnommen
werden können.
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Ist dies nicht möglich, bieten sich fahrbare Ständer zur Aufnahme
dieser Behälter an.
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Wichtig ist dabei, daß die Dosierbehälter sich stets an der gleichen
Stelle befinden, um Verwechslungen zu erschweren.
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ns ist deshalb vorgesehen, die Behälter und die Behälteraufnahmen
so auszubilden, daß Jeder Behälter nur in die für ihn vorgesehene Öffnung geschoben
werden kann. Dies ist z.B. möglich durch schlüsselbartähnliche Codierung, Nuten
oder dergl.
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Die einzelnen Dosierbehälter können so gestaltet sein, daß jeder seinen
eigenen Antrieb erhält, der in der Wägestation elektrisch mit der Anlage gekoppelt
werden kann. Es ist Jedoch auch möglich und vorgesehen, in der Wägestation einen
einzigen Antrieb bzw.
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eine Antriebsgruppe zu installieren, die beim Aufsetzen der Behälter
auf die Wägestation von Hand oder automatisch mit der Dosiereinheit gekoppelt wird.
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Für die Abwägung der einzelnen Komponenten bieten sich zwei Hauptlösungen
an: Die eine Lösung arbeitet mit dem Differenzwägeverfahren Das bedeutet, daß die
Dosierung und deren Antriebseinheit
einschl. der bevorrateten Menge
unmittelbar mit der Wägeeinrichtung verbunden sind und die Gewichtsabnahme während
des Dosiervorganges gemessen wird. Es wird also gravimetrisch tatsächlich nur das
erfaßt, was die Dosierung verlassen hat.
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im anderen Falle steht die Verpackung (Beutel, Dose oder dergl.) in
unmittelbarer Verbindung mit der Wägeeinrichtung, so daß gravimetrisch das erfaßt
wird, was tatsächlich in die Verpackung hineingelangte.
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in weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Steuerung vorgesehen,
die Fehler bei der Bereitstellung der Zuschlagstoffe bzw.
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Komponenten vollkommen verhindert. Diese Steuerung arbeitet mit Loch-
oder Magnetkarten bzw. Magnetbändern und Magnetspeichern, die sämtliche für den
Bereitstellungsvorgang erforderliche Daten enthaltnnit dieser Steuerung kann dann
jeweils nur die gewünschte Dosierung aus dem Regal oder Regalständer entnommen und
mit der Waage gekoppelt werden. Alle anderen Dosierungen wären gesperrt. Die angeforderte
Dosierung kann dabei z.B. durch ein Lichtzeichen kenntlich gemacht werden. Die Informationsträger
werden weiter so gestaltet sein, daß sie angeben, ob mit der zuletzt geforderten
Dosierung mehrere Behälter (Beutel, Dosen und dergl.) befüllt werden sollen oder
ob in diese Behältnisse
nacheinander mehrere Chemikalien einzufüllen
aind. In vollkommener Ausgestaltung der Steuerung würden sämtliche Vorgänge bis
auf das Entnehmen und Koppeln der einzelnen Dosierungen mit der Wägeeinrichtung
vollautomatisch mit den entsprechenden Sicherungen ablaufen, einschl. Ein- und Ausschaltung
der Dosierung nach erreichtem Gewicht und Überprüfung der tatsächlich eingewogenen
Menge mit anschließender Freigabe oder Sperrung des ablaufes, falls die vorgegebenen
Toleranzen nicht eingehalten wurden. Bei immer wiederkehrenden Programm men können
natürlich auch alle Daten im Speicher festgehalten werden, so daß der Prograaoblauf
noch weiter vereinfacht wird.
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Durch all diese flaßnahien kann die Rezeptur sehr leicht geheimgehalten
werden, auch dann, wenn die Bereitstellung nicht automatisch abläuft, da durch die
Trennung von Hauptlager und Bereitstellungszentrum und eine einfache Verschlüsselun
der Produktbezeichnungen und deren Ersatz durch Buchstaben oder Ziffern die bereitstellende
Arbeitskraft nicht mehr erkenneii kann, um welche Produkte es sich handelt.
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Die zur Verwendung kommenden Dosierelemente richten sich immer nach
dem zu dosierenden Produkt. Sie können also Schnecken,
Vibrationsrinnen,
Dosierteller etc. oder auch Pumpen für Blüssigkeiten oder pastöse nassen sein. Die
Dosierungsbehälter mit ihren eingebauten Dosierungen können ferner so gestaltet
werden, daß sie entweder maschinell oder manuell oder infolge ihrer z.B. schaufelförmigen
Gestalt mit VerschluBorgan ganz einfach dadurch gefüllt werden, daß man sie so in
den Vorratsbehälter einfuhrt, als hätte man eine Schaufel.
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Eine der möglichen Ansbildungsformen zeigt Figur 1: Ein rinnenförmiger
Behälter 1 mit oberer Abdeckung 2 erhält eine Klappe 3, die sich automatisch öffnet,
wenn das rinnen-oder schaufelförmige Gefäß in einen Behälter (8ack oder dergl.)
hineingestoßen wird. Die Handhabung erleichtert der Griff 4.
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Eine Ausbildungsmöglichkeit des Vorratsbehälters zeigt Figur 2.
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Folie Klappe 3 ist selbsttätig weggeschwenkt und wird sich beim wiederheraussiehen
der Schaufel automatisch schließen. Sie wird dann im Rinnenboden nur einen sehr
kleinen Querschnitt freilassen, aus welchem nach der Kopplung der Rinne mit dem
Vibrationsantrieb ausdosiert wird. Diese 8ituation zeigt Figur 3.
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Der Vibrationsantrieb 5 und die Rinnenaufnahme sind im Grunde entnommen
modifizierte Schwingkörperrinnen, in welche die Dosierschaufel
eingesetzt
und befestigt wird. Die Verbindung kann über Klemmstücke, Schrauben oder wie schematisch
dargestellt, durch Magnete 7 erfolgen. Die lnbetriebsetzungsjöglichkeit des Vibrationsantriebes
5 und der z.B. Magnete 7 kann durch die Steuerung nur dann eingeleitet werden, wenn
die programmierte Dosierschaufel aus dem Vorrat entnommen wurde.
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Nach dem Start wird das Gefäß (Beutel oder dergl.) 8 solange gefüllt,
bis die nach Aufsetzen des Gefäßes Null-gestellto Waage 9 die vorgesehene Gewichteerreichung
meldet. Danach wird über prüft, ob die Abwägung innerhalb der vorgegebenen Toleranz
liet Auch hier kann durch eine entsprechende Steuerung z.B. über eL(£ Magnet, sichergestellt
werden, daß das Gefäß nicht früher entfernbar ist als die Waage die Richtigkeit
der Abwägung quittiert.
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Je nach vorgesehenem Programm kann Jetzt ein neues Gefäß auf gesetzt
und mit derselben Menge aus derselben Dosierung gefüllt oder die Dosierung in das
Regal zurückgestellt und mit einer neuen Dosierung eine weitere Komponente in dasselbe
Gefäß eindosiert werden. Dieser Vorgang wiederholt sich solange, bis alle an der
Rezeptur beteiligten Komponenten abgewogen sind. Um Verwechslungen der Dosierungen
völlig auszuschließen, sieht die
Steuerung vor, daß eine neue Dosierung
erst dann entnommen werden kann, wenn die letztgebrauchte zurückgestellt wurde.
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Figur 4 zeigt eine der Ausführungsmöglichkeiten einer Schneckendosierung.
Wie bei der zuvor beschriebenen Rinnen- oder Tellerdosierung ist auch hier die Befüllung
durch einfaches Hirieinschieben der Dosierung in einen Vorratsbehälter entsprechend
figur 2 möglich, jedoch kann natürlich eine Befüllung durch andere Mittel, z.B.
von Hand oder maschinell erfolgen. Der Motor 24 kann mit der Dosierung eine Einheit
bilden, kann aber auch mit der Kupplungahälfte 23.1 am Abwägeort verbleiben und
für alle anderen Schneckendosierungen Antrieb sein.
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Figur 5 zeigt eine Möglichkeit, wie die Dosierungen ausgebildet sein
können, um zu erreichen, daß Jede Dosierung nur in das für sie bestimmte Fach eingeschoben
werden kann. Die Dosierung erhält hiernach eine oder mehrere Nuten 15, in die ein
Stift 16 eingreift. Bei einer sehr großen Anzahl verschiedener Dosierungen könnten
diese Nuten über den ganzen Umfang verteilt angeordnet werden. Zusätzlich werden
die Dosierungen gegen unbefugtes Rerausnehmen durch die programmgesteuerten Sperren
18 geschützt.
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Figur 3 zeigt insgesamt ein Abwägeverfahren, bei welchem Waage 9 und
Gefäß bzw. Beutel 8 miteinander gekoppelt sind, also die hineindosierte Menge verwogen
wird. In Figur 6 wird dagegen ein Verfahren dargestellt, in welchem die dosierte
Menge im Differenzverfahren ermittelt wird. Hier bilden also Waage unter Dosierung
eine Einheit, Nach Nullstellung der Waage wird ermittelt, wieviel die Dosierung
abgegeben hat.
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Figur 7 zeigt ein fahrbares Gestell, in dem die einzelnen Dosierungen
eingeschoben werden, nachdem sie im Zentrallager gefüllt wurden. Die z.B. federbelasteten
Sperren 18 in Figur 5 verhinderT eine unkontrollierte Entnahme. Mit Hilfe eines
vielpoligen 8tekkers 25 wird dann die elektrische Verbindung zwischen den einzelnen
Boxen bzw. Dosierungen und der Zentralsteuerung im Abwägecenter hergestellt.
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bis pneumatische Verbindung übernimmt der Kupplungsstecker 26.
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Figur 8 zeigt eine Ausführungsmöglichkeit für die Dosierungsaufnahme,
wenn das Wägecenter unmittelbar an das Zentrallager anschließt. Zweckmäßigerweise
werden die Dosierungen dann so ausgebildet, daß sie von beiden Seiten entnehmbar
sind.
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Von Wichtigkeit ist die Füllstandsüberwachung der Dosierungen.
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Falls die Dosierungen nicht mehr ausreichend Produkt enthalten, muß
eine Entnahme zum Zwecke der Bbwägung unmöglich sein und die Nichtdosierbereitschaft
wegen Materialmangels signalisiert werden. Hierfür bietet sich eine einfache Federwaage
mit mechawischer oder elektrischer Stellungsmeldung an. Auch andere Hilfsmittel
wie z.B. Druckluftzylinder mit entsprechend geregeltem Luftdruck oder Elektromagnete
wären denkbar.