DE3922835C2 - - Google Patents
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- G01N11/02—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by measuring flow of the material
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Messen der Fließeigenschaften von fließfähigen Medien, z.B. Flüssigkeiten,
Schmelzen und viskosen Massen, insbesondere aus Kunststoff, gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Das Messen der Fließeigenschaften, z.B. von Kunststoffen, ist bei der
Herstellung von Kunststoffen erforderlich, um bei Auftreten von Mängeln im
Kunststoff den Fabrikationsprozeß so früh wie möglich korrigieren zu kön
nen. Bei dieser Messung wird der sogenannte Schmelzindex als Charakteristi
kum der Fließeigenschaft ermittelt. Außerdem sind solche Messungen bei der
Verarbeitung von Kunststoffen üblich, wenn es sich darum handelt, die
Fließeigenschaften unter besonderen Verarbeitungsbedingungen, z.B. ver
schiedenen Schergeschwindigkeiten, festzustellen, die dann für verschiedene
Werte der Schergeschwindigkeit in einer Kurve (Fließkurve) dargestellt
werden.
Gemäß DIN 53 735 ist man zur Feststellung des Schmelzindexes bisher so
vorgegangen, daß eine Meßprobe des betreffenden Kunststoffs, die einem hin
sichtlich seines Inhalts gekennzeichneten Probenbehälter entnommen wird, in
einem Meßzylinder aufgeschmolzen und aus diesem mittels eines Druckkolbens
durch eine Düse ausgepreßt wird. Der Meßzylinder ist für diesen Zweck
beheizt und wird bei einer bestimmten Temperatur gehalten, die dann die
erschmolzene Meßprobe ebenfalls annimmt. Beim Auspressen des erschmol
zenen Kunststoffs wird dann durch Messung des Kolbenweges und der dabei
verstrichenen Verschiebungszeit die Kolbengeschwindigkeit ermittelt. Aus der
Kolbengeschwindigkeit läßt sich zusammen mit dem Kolbenquerschnitt und der
bekannten Dichte des Kunststoffs der Meßprobe der volumetrische Durchsatz
oder der Massendurchsatz des Schmelzindex errechnen. Anstelle der Ent
nahme der Meßprobe aus einem Probenbehälter kann man diese auch direkt
aus einer Produktionslinie der betreffenden Meßapparatur zuführen.
Es ist darüberhinaus aus DIN 54 811 bekannt, zusätzlich zur Messung des
Kolbenweges und der Verschiebungszeit den jenseits vor der Düse herrschen
den Druck zu messen, da sich mit diesem die unmittelbar vor der Düse
herrschenden Verhältnisse genau ermitteln lassen, mit denen sich die Fließ
eigenschaften des betreffenden Kunststoffs als Fließkurve darstellen lassen.
Bei der Herstellung insbesondere von Kunststoffen ist es von großer wirt
schaftlicher Bedeutung, daß aus der jeweiligen gegebenenfalls kontinuierlichen
Kunststoffproduktion ständig Meßproben entnommen werden können, von
denen dann auch schnell der jeweilige Schmelzindex ermittelt werden kann,
um zu vermeiden, daß größere Mengen der Kunststoffproduktion von unzurei
chender Qualität sind. Hierzu ist aus der US-PS 48 21 576 eine Vorrichtung
bekannt geworden, in der ein einzelner Meßzylinder verwendet wird, der von
Station zu Station verschoben wird, um nach Überfahren sämtlicher Stationen in
die Ausgangsstation zurückgeführt zu werden. Die Prüfung einer weiteren Meßprobe
muß daher bei dieser bekannten Vorrichtung solange warten, bis der einzige
Meßzylinder seinen Weg durch sämtliche Stationen durchlaufen hat.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu
schaffen, womit die Verarbeitung der Meßproben erheblich beschleunigt und
weitgehend automatisiert durchgeführt werden kann, wobei Einflüsse durch die
Bedienungsperson praktisch ausgeschlossen sind.
Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß in jeder (Beschickungsstation,
Meßstation, Reinigungsstation) jeweils ein Meßzylinder zur jeweiligen Behandlung
bereitsteht und daß eine Materialkennzeichnung der Meßprobe einem Rechner
eingegeben und in diesem abgespeichert wird, der die Fördereinrichtung und
Behandlungsvorrichtung schrittweise derart steuert, daß ein in einer Beschickungs
station bereitstehender Meßzylinder mit der Meßprobe durch eine Füllvorrichtung
befüllt wird, daraufhin dieser Meßzylinder in die Meßstation gefördert wird, in der
aus den dabei ermittelten Meßgrößen (z. B. Verschiebungstrecke, Verschiebungs
zeit, Druck vor der Düse) ein Meßergebnis vom Rechner ermittelt wird, der
danach die Fördereinrichtung zum Transport des Meßzylinders in eine Reinigungs
station fortschaltet und nach Reinigung durch eine Reinigungsvorrichtung in einem
weiteren Transportschritt in die Beschickungsstation zur erneuten Beschickung
weiterschaltet, wobei der Rechner die ihm übermittelte Materialkennzeichnung mit
dem Meßergebnis kombiniert und als der Probe zugeordnete Fließeigenschaft
ausgibt.
Bei diesem Verfahren wird die Fördereinrichtung optimal ausgenutzt, da in jeder
Station (Beschickungsstation, Meßstation, Reinigungsstation) jeweils ein Meßzylinder
zur jeweiligen Behandlung bereitgestellt ist. Es kann also in jeder Station an einem
vorhandenen Meßzylinder die jeweils in der Station erforderliche Bearbeitung
durchgeführt werden.
Durch die sinnvolle Kombination von Fördereinrichtung und Rechner, der aus
den ihm übermittelten Meßgrößen ein Meßergebnis ermittelt, ergibt sich mit
der Rechner gesteuerten Fördereinrichtung einschließlich der Reinigung des
jeweils benutzten Meßzylinders ein automatischer Verfahrensablauf, bei dem,
ausgehend von der dem Rechner eingegebene Materialkennzeichung einer
Ausgabe vom Rechner erfolgt, die direkt entweder den Schmelzindex oder
die Fließkurve angibt. Auf diese Weise können einem kontinuierlich laufenden
Produktionsprozeß ständig in ausreichend kurzen zeitlichen Abständen ent
nommene Meßproben automatisch verarbeitet werden, so daß sich über die
Ausgabe des Rechners eine praktisch kontinuierliche Überwachung des
Produktionsprozesses ergibt.
Um nach außen kenntlich zu machen, welche Art bzw. von welchen Material
die in einem Probenbehälter enthaltene Meßprobe ist, wird der Probenbehäl
ter hinsichlich seines Inhalts entsprechend gekennzeichnet, was an sich
aus der US-A 47 98 095 bekannt ist. Handelt es sich
um eine von einer Bedienungsperson direkt lesbare Kennzeichnung, dann kann
diese Kennzeichnung von der Bedienungsperson in den Rechner z.B. über
eine Tastatur eingegeben werden. Es ist aber auch möglich, hierfür eine
digitale Kennzeichnung, z.B. einen sogenannten BAR-Code, zu verwenden
und in diesem Falle wird zweckmäßig vor der Beschickungstation mittels
eines Lesegerätes die digitale Materialkennzeichnung des Probenbehälters
gelesen und dem Rechner eingegeben.
Es ist auch möglich, die Meßprobe aus einer Produktionslinie zu entnehmen
und über eine Zuleitung der Beschickungsstation zuzuführen.
Nach Behandlung eines bestimmten Meßzylinders in der Reinigungsstation führt die
Fördereinrichtung zweckmäßig diesen Meßzylinder in die Beschickungsstation gegen
die vorherige Förderrichtung zurück. Hierduch wird erreicht, daß die Förder
einrichtung gewissermaßen eine Hin- und Herbewegung, gegebenenfalls auf einer
Kreisbahn, durchführt, was zur Folge hat, daß zu den Meßzylindern geführte
elektrische Anschlüsse nicht über Schleifkontakte geführt werden müßen, da sie
lediglich aufgrund einer ihnen gegebenen Flexibilität dieser Hin- und Herbewegung
zu folgen haben.
Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gestaltet man
zweckmäßig so, daß die Fördereinrichtung als die einzelnen Stationen durchlaufende
Aneinanderreihung von einzelnen Trägern jeweils für einen Meßzylinder ausgebildet
ist, wobei in jeder Station (Beschickungsstation, Meßstation, Reinigungsstation)
jeweils ein Meßzylinder zur jeweiligen Behandlung vorgesehen ist und die Förder
einrichtung diese drei Meßzylinder mit jedem Transportschritt gemeinsam in die jeweils
nachgeordnete Station transportiert. Eine besondere Art dieser Aneinanderreihung
stellt ein Karussel dar, zu dem die einzelnen Träger zusammengefaßt werden
können, das von einem von dem Rechner gesteuerten Stellgerät schrittweise
verdreht wird.
Zur Erkennung der jeweiligen Kennzeichnung eines Probenbehälters wird
zweckmäßig der Beschickungsstation das Lesegerät und ein Speicher für die
Probenbehälter vorgeordnet, aus dem vom Rechner gesteuert jeweils ein
Probenbehälter entnehmbar ist. Zwischen dem Speicher und dem der Be
schickungsstation zugeordneten Träger ist dann eine Übergabevorrichtung
zugeordnet, die unter Vorbeiführen am Lesegerät jede dem Speicher ent
nommene Probe zu dem Träger überführt.
In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es
zeigen
Fig. 1 in schematischer Darstellung die für den Verfahrensablauf
erforderlichen Organe, nämlich insbesondere die Förderein
richtung und der Rechner sowie die erforderlichen Steuer
leitungen,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die gesamte Vorrichtung mit Förderein
richtung und Speicher für die bereitgehaltenen Meßzylinder,
Fig. 3a und 3b die Speichereinrichtung mit ihren Überführungsorganen,
Fig. 4 eine Einrichtung zum Beschicken eines Meßzylinders entweder
aus einem Probenbehälter oder aus einer von einer
Produktionslinie abzweigenden Zuleitung,
Fig. 5a bis 5c die Einrichtung zum Durchdrücken der Meßprobe durch einen
Meßzylinder,
Fig. 6 einen Meßzylinder in der Reinigungsstation,
Fig. 7 die Arbeitsweise in der Reinigungsstation,
Fig. 8a und 8b eine Einrichtung zum Einsetzen einer neuen Düse.
Anhand der Fig. 1, die schematisch den Zusammenhang der bei dem Verfah
ren zusammenwirkenden Organe zeigt, sei nunmehr dieses Verfahren erläu
tert.
Dargestellt ist die Fördereinrichtung 1, die als Karusell um ihren Mittelpunkt
gedreht wird. Die Fördereinrichtung 1 trägt 3 Meßzylinder 2, 3 und 4, die
jeweils in 3 Stationen transportiert werden können nämlich die Beschickungs
station, die Meßstation und die Reinigungsstation. In der Beschickungsstation
erfolgt das Befüllen des Meßzylinders 2 mit einer Meßprobe, daß im einzelnen
in Fig. 4 gezeigt ist. In der Meßstation werden die Meßgrößen Verschie
bungstrecke, Verschiebungszeit und gegebenenfalls Druck vor einer Düse
gemessen. In der Reinigungsstation wird der dort befindliche Meßzy
linder 4, der vorher gerade die Meßstation durchlaufen hatte, gereinigt. Die
Meßstation ist im einzelnen in den Fig. 5a bis c und die Reinigungs
station in den Fig. 6, 7 und 8 dargestellt.
Die hier als Karusell ausgebildete Fördereinrichtung 1 wird mittels dem
Stellgerät 5 verdreht, bei dem es sich um ein von einem Motor angetriebenes
Zahnrad handelt, daß in eine entsprechende Verzahnung an der Peripherie
der Fördereinrichtung eingreift. Für den Ablauf eines vollständigen Ver
fahrenszyklus wird, ausgehend von dem beschicken in der Beschickungsstation
der dort befindliche Meßzylinder 2 durch entsprechendes Verdrehen der
Fördereinrichtung 1 in die Meßstation gefördert, in der dann die Ermittlung
der vorstehend genannten Meßgrößen vorgenommen wird, woraufhin die
Fördereinrichtung weitergedreht wird, bis sich der in der Meßstation be
findliche Meßzylinder (gemäß Fig. 1 der Meßzylinder 3) in die Reinigungs
station bewegt hat (hier Meßzylinder 4), in der dann die Reinigung des
Meßzylinders durchgeführt wird, damit dieser für eine neue Beschickung
gereinigt zur Verfügung steht. Um den betreffenden Meßzylinder (hier
Meßzylinder 4) aus der Reinigungsstation in die Beschickungsstation zu über
führen, wird die Fördereinrichtung 1 nunmehr in entgegengesetzter Dreh
richtung zurückgedreht, bis der in der Reinigungsstation befindliche Meß
zylinder in die Beschickungsstation gelangt ist. Es handelt sich bei dem
Ablauf eines Zyklus des Verfahrens und die Überführung in Anfangstellung
also um eine Art Hin- und Herbewegung, dargestellt durch die Doppelpfeile
im Stellgerät 5 und neben diesem, wodurch erreicht wird, daß mit den
einzelnen Meßzylindern 2, 3 und 4 in Verbindung stehende elektrische Lei
tungen nicht über Schleifkontakte geführt werden müssen. Es ist natürlich
auch möglich, einen vollständigen Zyklus und den Übergang in die Ausgangs
position in nur einer Drehrichtung zu vollziehen, wobei für den letzten
Schritt, nämlich die Überführung in die Ausgangsposition, nur der Drehwinkel
zu durchlaufen ist, der für den Übergang von der Beschickungsstation zur
Meßstation bzw. von der Meßstation zur Reinigungsstation erforderlich ist. In
diesem Falle wären jedoch die vorstehend erwähnten Schleifkontakte er
forderlich, die unter Umständen zu einer unerwünschten Störanfälligkeit
führen können.
Das Stellgerät 5 wird über die Steuerleitung 6 von der in einem Rechner 7
befindlichen Steuerung 8 gesteuert, und zwar schrittweise in dem vorstehend
dargelegten Sinne, wobei die Steuerung 8 jeweils dann einen Befehl zur
Verstellung des Stellgerätes 5 liefert, wenn von den 3 Stationen über die
Signalleitungen 9, 10 und 11 der Steuerung mitgeteilt worden ist, daß die
betreffende Funktion in jeder der 3 Stationen abgeschlossen ist. Über diese
Signalleitungen erhalten die 3 Stationen außerdem ihre Befehle zum Ausfüh
ren der jeweiligen Funktion von der Meßstation werden darüberhinaus über
die Meßleitung 12 die in der Meßstation ermittelten Meßwerte zu der im
Rechner 7 befindlichen Meßwerterfassung 13 übertragen. Schließlich sind noch
die Heiz-Regelungsleitungen 14, 15 und 16 vorgesehen, die ihre Befehle von
der Steuerung 8 erhalten, wodurch dafür gesorgt wird, daß die 3 Meßzylinder
2, 3 und 4 jeweils auf einem bestimmten Temperaturniveau gehalten werden,
bei dem z.B. ein von den Meßzylindern mitgeführter Kunststoff im
Schmelzezustand gehalten wird. Die Heizung der drei Meßzylinder 2, 3 und 4
erfolgt durch diese umgebende Heizmanschetten 17.
Die von der Meßwerterfassung 13 aufgenommenen Meßgrößen werden in der
im Rechner 7 befindlichen Auswertung 18 in ein Meßergebnis umgesetzt, das
den Schmelzindex oder Punkte einer Fließkurve darstellen kann. Dieses von
der Auswertung 18 ermittelte Meßergebnis wird dann mit der Kennzeichnung
23 der Meßprobe zu dem Monitor 19 bzw. dem Drucker 20 überführt, so daß
das Meßergebnis direkt am Monitor 19 abgelesen und vom Drucker 20 festge
halten werden kann. Die Ermittlung der Materialkennzeichnung der be
treffenden Meßprobe kann gemäß Fig. 1 mittels des Lesegerätes 21 erfolgen,
das in bekannter Weise eine am Probenbehälter 22 angebrachte Digitalkenn
zeichung 23 liest und die gelesene Kennzeichnung in digitaler Form der
Auswertung 18 zuführt. Die Auswertung 18 überträgt dann zusammen mit dem
von ihm ermittelten Meßergebnis auf dem Monitor 19 bzw. Drucker 20 auch
die betreffende Materialkennzeichnung. Die in der Fig. 1 dargestellte
Anordung läßt es aber auch zu, die jeweilige Materialkennzeichnung über die
Tastatur 24 einzugeben.
Fig. 2 zeigt die nach dem vorstehend geschriebenen Verfahren arbeitende
Vorrichtung in Draufsicht, allerdings ohne den Rechner 7. Dargestellt ist die
auf dem Grundgestell 25 montierte Fördereinrichtung 1, die die drei
Meßzylinder 2, 3 und 4 trägt. Auf dem Grundgestell 25 ist der Speicher 26
für eine Anzahl von Probenbehälter 22 vorgesehen, die anhand der Fig.
3a und 3b näher beschrieben, zum Beschicken der Beschickungsstation 2
einzeln erfaßt und in den in der Beschickungsstation befindlichen Meßzylinder
2 umgeleert werden können. Der Speicher 26 ist hierzu mit dem Greifer 27
versehen, der einen geöffneten Probenbehälter 28 erfaßt, verschwenkt und
dabei in die Rutsche 29 ausleert. Dabei gelangt die betreffende Materialprobe
aus der Rutsche 29 in den Schacht 30, von dem aus dann in einer in der Fig.
4 beschriebenen Weise die Befüllung des Meßzylinders 2 erfolgt. Dabei wird
eine in der Fig. 4 mehr im einzelnen dargestellte Dosiervorrichtung 31
mitbenutzt.
Es sei noch darauf hingewiesen, daß dem jeweils von dem Greifer 27 er
faßten Probenbehälter 28 vorher die Kappe 32 durch irgendeine bekannte
Vorrichtung abgenommen worden war. Da diese Vorrichtung mit der hier
beschriebenen Erfindung nichts zu tun hat, wird hierauf in diesem Zusam
menhang nicht näher eingegangen. In der Fig. 2 ist noch der Abfallbehälter
33 vorgesehen, der unterhalb des Meßzylinders 3 angeordnet ist und der aus
dem Meßzylinder 3 herausgedrücktes Probenmaterial auffängt.
Anhand der Fig. 3a und 3b sei nunmehr der Speicher 26 näher beschrie
ben. Dabei zeigt Fig. 3a einen Speicherschacht aus der Mehrzahl der in
Fig. 3b dargestellten Speicherschächte. In jedem Speicherschacht 34 sind
jeweils mehrere Probenbehälter 22 übereinanderliegend eingelegt, die am
unteren Ende jedes Speicherschachtes durch eine Zinke 35 eines Rechens 36
gehalten werden. Am unteren Ende jedes Speicherschachtes 34 ist außerdem
der Klemmstößel 37 vorgesehen, der durch Druck auf die Kappe 32 des
betreffenden Probenbehälters 22 dafür sorgt, daß der betreffende Proben
behälter auch dann nicht aus dem Speicherschacht 34 nach unten heraus
gleiten kann, wenn der Rechen 36 seitlich in eine Öffnungsstellung ver
schoben ist. Für die Abnahme eines Probenbehälters 22 aus dem Speicher ist
folgender Funktionsablauf vorgesehen. Beim Befüllen der Speicherschicht 34
mit einzelnen Probenbehältern 22 befindet sich der Rechen 36 in den Fig.
3a und 3b dargestellten Lage, in der die Zinken 35 den jeweils untersten
Probenbehälter 22 festhalten. Zur Abgabe eines Probenbehälters (siehe
Probenbehälter 38 in Fig. 3b) werden die auf die untersten Probenbehälter
in den Speicherschichten 34 wirkenden Klemmstößel 37 ausgefahren und
klemmen somit alle untersten Probenbehälter fest, woraufhin der Rechen 36
in seiner Öffnungsstellung (Verschiebung nach links in Fig. 3b) verfahren
wird. Es wird dann derjenige Klemmstößel 37 gelöst, der dem abzugebenen
Probenbehälter (Probenbehälter 38 in Fig. 3b) zugeordnet ist. Sämtliche
anderen untersten Probenbehälter bleiben in ihrer geklemmten Lage fest
gehalten. Nach Abgabe des Probenbehälters 38 kann dann der Rechen 36
wieder in diese Fig. 3b dargestellte Lage zurückgefahren werden, in der er
die Speicher 34 nach unten abschließt.
Der in Fig. 3b dargestellte Probenbehälter 38 wird von der von dem Schlit
ten 39 getragenen Auffangvorrichtung 40 aufgefangen, die im wesentlichen
aus zwei Backen 41 besteht, zwischen denen der Probenbehälter 42 zu liegen
kommt. Damit nun durch den aufgefangenen Probenbehälter 42 bei gelöstem
Klemmstößel 37 (siehe Fig. 3a) die darüber befindlichen Probenbehälter
nicht nachrutschen können, ist in der Auffangvorrichtung 40 ein Hebelstößel 43
vorgesehen, der in der Auffangstellung soweit angehoben ist (nicht darge
stellt), daß ein aufgefangener Probenbehälter den darüber befindlichen
Probenbehälter in der Lage hält, wie die untersten Probenbehälter in den
Speicherschichten 34 in Fig. 3 und 3b dargestellt sind. Nach Auffang des
Probenbehälters 42 wird dann der Hebelstößel 43 in die in der Fig. 3b gezeigte Lage
abgesenkt. Es wird dann der Schlitten 39 in die in Fig. 3b links dargestellte
Position verfahren, in der der betreffende Probenbehälter 44 von der Seite
her durch den Greifer 27 erfaßt werden kann. Der Greifer 27 greift dabei
durch nicht dargestellte Zwischenräume zwischen den Backen 41 hindurch.
Bei dem Greifer 27 handelt es sich um einen solchen einer bekannten soge
nannten Handlingvorrichtung, mit der in bekannter Weise Gegenstände
ergriffen, fortbewegt, gedreht und gewendet werden können. Durch die links
neben den Backen 41 und dem Greifer 27 eingezeichnete Doppelpfeile wird
angedeutet, wie sich der Greifer 27 nicht bewegt.
In der Fig. 4 ist das Beschicken des Meßzylinders 2 aus dem Probenbehälter
28 dargestellt. Der Probenbehälter 28 wird durch den hier nicht dargestellten
Greifer 27 der Handlingvorrichtung 45 so gekippt, daß sein Inhalt über die
Rutsche 29 in den Schacht 30 fällt, bis eine Stillstandsüberwachung 46
anzeigt, daß ihr Niveau im Schacht 30 erreicht ist. Dabei füllt sich auch eine
Ausnehmung 47 unterhalb des Füllschachtes 30, die sich in dem Dosierschie
ber 48 befindet. Der Dosierschieber 48 wird dann aus der gezeichneten
Stellung nach links verschoben, bis sich die Ausnehmung 47 über dem
Einfüllrohr 49 befindet. Den Zugang zum Einfüllrohr 49 ermöglicht die
Ausnehmung 50 in dem Sperrschieber 51. Auf diese Weise wird der Meß
zylinder 2 mit einer definierten Menge der Meßprobe erfüllt. Um den Rest
des Probenmaterials in Schacht 30 entfernen zu können, werden der Dosier
schieber 48 in die gezeichnete Stellung und der Sperrschieber 51 aus der
gezeichneten Stellung in eine nicht gezeichnete rückwärtige Stellung ver
schoben, in der die beiden Ausnehmungen 47 und 50 miteinander fluchten,
und zwar unterhalb des Schachtes 30, so daß das im Schacht 30 befindliche
Material über den Auslauf 52 in den Probenbehälter 28′ gelangt, der aus
seiner vorher erläuterten Lage (Bezugszeichen 28) inzwischen in die Lage
gemäß Bezugszeichen 28′ überführt worden ist, wo er dem Auslauf 52 nachge
ordnet ist. Auf diese Weise wird der Rest des Probenmaterials aufgefangen
und kann gegebenenfalls wieder zur Durchführung einer weiteren Prüfung
verwendet werden.
Oberhalb der Rutsche 29 ist noch die Zuleitung 53 vorgesehen, aus der
Probenmaterial direkt von einer Produktionslinie abgenommen und der
Rutsche 29 zugeführt wird. Damit nach der vorstehend beschriebenen Befül
lung des Meßzylinders 2 dessen Druckkolben 54 ungehindert durch das
Einfüllrohr abgesenkt und in den Meßzylinder 2 eingeführt werden kann, ist
das Einfüllrohr drehbar angeordnet und kann gemäß dem eingezeichneten
Doppelpfeil also von der Öffnung des Meßzylinders 2 weggedreht und für die
Füllung wieder zu diesem hingedreht werden.
Anhand der Fig. 5a, b und c sei nunmehr der Vorgang des Auspressens
einer Meßprobe aus dem in der Meßstation befindlichen Meßzylinder 3
beschrieben.
Gemäß Fig. 5a sind in der als Karusell ausgebildeten Fördereinrichtung 1
die beiden Meßzylinder 2 und 3 eingehängt, wozu die als Drehplatte ausge
bildete Fördereinrichtung 1 mit entsprechenden Öffnungen versehen ist, die
die Träger 55 in der Fördereinrichtung bilden. Die Fördereinrichtung 1 ist
auf der drehbar angeordneten Achse 56 gelagert. Die Verdrehung der Förder
einrichtung 1 erfolgt, wie oben anhand der Fig. 1 beschrieben, mittels des
Stellgerätes 5.
Oberhalb des in der Meßstation befindlichen Meßzylinders 3 ist die Vorschub
einheit 57 angeordnet, mit der der Druckkolben 54 in der Bohrung des
Meßzylinders 3 vorwärts gedrückt und aus dieser wieder herausgezogen wird.
Der Druckkolben 54 sitzt mit seinem oberen Ende in der Aufnahme 63 einer
geführten Stange 90, die an ihrem oberen Ende den Teller 58 besitzt, der zur
Ermöglichung einer unabhängigen Bewegung zwischen der Vorschubeinheit 57
und dem Druckkolben 54 in einer axialen Ausnehmung 59 des Stößels 60 der
Vorschubeinrichtung 57 angebracht ist. Um eine definierte Kraft auf den
Druckstempel 54 aufbringen zu können, ist es möglich, die Gewichtsscheiben
66 bis 67 durch Verschwenken der Auflage 91 an die Stange 90 anzuhängen
(Fig. 5b). Nach Befüllung des Meßzylinders 3 wird der Stößel 60 abgesenkt,
wobei der Druckkolben 54 in die Bohrung des Zylinders 3 gelangt. Bei diesem
Vorgang liegt der Teller 58 am Anschlag 61 an. Wenn die Stirnfläche des
Druckkolbens 54 die Oberfläche des in den Meßzylinder 3 eingeführte Pro
benmaterial 92 erreicht, verschiebt sich der Teller 58, bis er am rückwärtigen
Anschlag 62 zu liegen kommt (Fig. 5a). Beim weiteren Absenken des Stößels
60 der Vorschubeinheit 57 wird dann Probenmaterial 92 aus der Düse 93
gepreßt. Mit Erreichen des Indikators 64 wird der Beginn der Meßstrecke
signalisiert und die Vorschubeinheit 57 abgeschaltet. Nunmehr sinkt der
Druckstempel 54 nur noch unter der Wirkung der der Stange 90 angehängten
Gewichte 66 bis 67 ab. Der Teller 58 kann sich in der axialen Ausnehmung
59 des Stößels 60 frei nach unten bewegen. Bei diesem Absenken wird
außerdem die Schubstange 68 eines Wegaufnehmers 69 mitgenommen, der in
Bezug auf den Druckkolben 54 ein entsprechendes Wegsignal kontinuierlich
abgibt. Erreicht der Teller 58 den Indikator 65, so wird die Messung beendet.
Durch Einziehen des Stößels 60 in die Vorschubeinheit 57 wird dann schließ
lich der Teller 58 über den Anschlag 61 und damit auch der Druckkolben 54
hochgezogen (Fig. 5c) und gelangt somit außer Kontakt zu dem Meßzylinder
3, so daß dieser in die Reinigungsstation überführt werden kann.
Fig. 6 zeigt den in der Reinigungsstation befindlichen Meßzylinder 4, dem
hier durch einen in dieser Station angeordneten Reinigungsstößel 70 die am
unteren Ende der Bohrung des Meßzylinders 4 befindlichen Düse 71 heraus
gedrückt wird. Die Düse 71 stützt sich normalerweise gegen das Verriege
lungsstück 72 ab, das von dem Stellzylinder 73 entsprechend verschoben wird.
Zum Herausdrücken der Düse 71 wird das Verriegelungsstück 72 zurückgezo
gen.
Fig. 7 zeigt die Reinigung der Bohrung 77 des Meßzylinders 4 von irgend
welchen Rückständen aus der vorangegangenen Messung. Hierzu wird der in
Fig. 6 dargestellte Stößel 70 verwendet, der eine Filzkugel durch die Boh
rung 77 hindurchdrückt. Einzelne Filzkugeln sind in dem Magazin 85 hinter
einander gelagert und werden mittels der Vereinzelungsvorrichtung 86 jeweils
vor die obere Öffnung der Bohrung 77 gebracht, von wo aus jeweils eine
Filzkugel 87 von dem Stößel 70 durch die Bohrung 77 hindurchgedrückt
wird. Dabei verbrauchte Filzkugeln 88 fallen dann in den Auffangbehälter 89.
Damit ist der Meßzylinder 4 frei für die Aufnahme einer neuen, sauberen
Düse.
Das Einsetzen einer neuen Düse in der Reinigungsstation ist in den Fig.
8a und 8b dargestellt. Eine neue Düse 74 wird mittels eines Dorns, der in die
Düsenbohrung hineinragt, aufgefädelt und von dem Stellzylinder 76 von
unter her in die Bohrung 77 des Meßzylinders 4 eingedrückt. Die Bohrung 77
weist hierzu an ihrem unteren Ende ein sich konisch erweiterndes Einfügungs
stück 78 auf. Für die Einführung der neuen Düse 74 ist das Verriegelungs
stück 72 entsprechend zurückgezogen, das nach Einsetzen der Düse 74 wieder
vorgeschoben wird.
Die Aufnahme einer neuen Düse 74 erfolgt aus dem Magazin 79, in dem neue,
saubere Düsen bevorratet sind und auf den Dorn 75 des Stellzylinders 76
aufgefädelt werden können. Das Ende des Magazins 79 ist hierfür durch eine
bekannte Vereinzelungseinrichung 80 abgeschlossen. Nach Aufnahme einer
neuen Düse auf dem Dorn 75 wird der Stellzylinder 76 um die Achse 81
verdreht, wodurch der Stellzylinder 76 mit dem Dorn 75 genau unter die
Bohrung 77 des Meßzylinders 4 zu liegen kommt. Zu diesem Zweck ist der
Stellzylinder 76 über dem Arm 82 auf dem Drehlager 83 gelagert, das auf der
Achse 81 sitzt.
Damit ist die Reinigung des Meßzylinders und seine Ausstattung mit einer
neuen Düse abgeschlossen und er kann dann, wie oben beschrieben, in die
Beschickungsstation zurückgeführt werden.
Claims (8)
1. Verfahren zum Messen der Fließeigenschaften von fließfähigen Medien, z.B.
Flüssigkeiten, Schmelzen und viskosen Massen, insbesondere aus Kunststoff, bei
dem eine Meßprobe des Mediums in einen auf einer bestimmten Temperatur
gehaltenen Meßzylinder (2, 3, 4) eingebracht wird, der mittels einer Förder
einrichtung (1) von einer Beschickungsstation (17) in eine Meßstation (17), in
der die Meßprobe mittels eines Druckkolbens (54) durch eine Düse (93)
ausgepreßt und durch Messung von Meßgrößen die Fließeigenschaft der
betreffenden Meßprobe ermittelt wird, und danach in eine Reinigungsstation
(17) gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Station (17,
Beschickungsstation, Meßstation, Reinigungsstation) jeweils ein Meßzylinder
(2, 3, 4) zur jeweiligen Behandlung bereitsteht und daß eine Materialkenn
zeichnung (23) der Meßprobe einem Rechner (7) eingegeben und in diesem
abgespeichert wird, der die Fördereinrichtung (1) und Behandlungsvorrichtung
schrittweise derart steuert, daß ein in der Beschickungsstation (17) bereit
stehender Meßzylinder (2) mit der Meßprobe durch eine Füllvorrichtung
(29, 30; 48, 50, 51) befüllt wird, daraufhin dieser Meßzylinder (2) in die
Meßstation (17) gefördert wird, in der aus den dabei ermittelten Meßgrößen
(z. B. Verschiebungsstrecke, Verschiebungszeit, Druck vor der Düse) ein
Meßergebnis vom Rechner (7) ermittelt wird, der danach die Fördereinrichtung
(1) zum Transport des Meßzylinders (2/3) in eine Reinigungsstation (17)
fortschaltet und nach Reinigung durch eine Reinigungsvorrichtung (70, 77) in
einem weiteren Transportschritt in die Beschickungsstation (17) zur erneuten
Beschickung weiterschaltet, wobei der Rechner (7) die ihm übermittelte
Materialkennzeichnung (23) mit dem Meßergebnis kombiniert und als der
Probe zugeordnete Fließeigenschaft ausgibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßprobe
in einem hinsichtlich ihres Inhalts gekennzeichneten Probenbehälter (22)
der Beschickungsstation (17) zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeicht, daß vor der Be
schickungsstation (17) mittels eines Lesegerätes (21) eine digitale Ma
terialkennzeichnung (23) des Probenbehälters (22) gelesen und dem
Rechner (7) eingegeben wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßprobe
aus einer Produktionslinie entnommen und über eine Zuleitung (53) der
Beschickungsstation (17) zugeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich
net, daß die Fördereinrichtung (1) nach Behandlung eines bestimm
ten Meßzylinders (2, 3, 4) in der Reinigungsstation (17) diesen Meß
zylinder (4) in die Beschickungsstation (17) gegen die vorherige
Förderrichtung zurückführt.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der An
sprüche 1 bis 5, zum Messen der Fließeigenschaften von fließfähigen
Medien, z. B. Flüssigkeiten, Schmelzen und viskosen Massen, ins
besondere aus Kunststoff, bei dem eine Meßprobe des Mediums in
einen auf einer bestimmten Temperatur gehaltenen Meßzylinder
(2, 3, 4) eingebracht wird, der mittels einer Fördereinrichtung (1) von
einer Beschickungsstation (17) in eine Meßstation (17), in der die
Meßprobe mittels eines Druckkolbens (54) durch eine Düse (93)
ausgepreßt und durch Messung von Meßgrößen die Fließeigenschaft
der betreffenden Meßprobe ermittelt wird, und danach in eine
Reinigungsstation (17) gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß
die Fördereinrichtung (1) als die einzelnen Stationen (17) durch
laufende Aneinanderreibung von einzelnen Trägern jeweils für einen
Meßzylinder (2, 3, 4) ausgebildet ist, wobei in jeder Station (17,
Beschickungsstation, Meßstation, Reinigungsstation) jeweils ein Meß
zylinder (2, 3, 4) zur jeweiligen Behandlung vorgesehen ist und die
Fördereinrichtung diese drei Meßzylinder (2, 3, 4) mit jedem Trans
portschritt gemeinsam in jeweils nachgeordnete Station transportiert.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
einzelnen Träger nach Art eines Karussels (1) zusammengefaßt sind,
das von einem vom Rechner (7) gesteuerten Stellgerät (5) schritt
weise verdreht wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß
der Beschickungsstation (17) das Lesegerät (21) und ein Speicher
(26) für die Probenbehälter (22) vorgeordnet ist, aus dem vom
Rechner (7) gesteuert jeweils ein Probenbehälter (22) entnehmbar
ist, und daß zwischen dem Speicher (26) und dem der Beschickungs
station (17) zugeordneten Träger eine Übergabevorrichtung (27, 29)
angeordnet ist, die unter Vorbeiführen am Lesegerät (21) jede dem
Speicher (26) entnommene Probe zu dem Träger überführt.
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