DE69004246T2

DE69004246T2 - Automatisches Dosier- und Verteilsystem für pulveriges Material.

Info

Publication number: DE69004246T2
Application number: DE69004246T
Authority: DE
Inventors: Ching Fu Kuan
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-03-16
Filing date: 1990-03-16
Publication date: 1994-05-26
Anticipated expiration: 2010-03-17
Also published as: CN1054912A; EP0446398A1; DE69004246D1; US5245548A; ES2046566T3; CN1024260C; EP0446398B1

Description

Hintergrund der Erfindung:

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf automatische Dosier- und Verteilsysteme und betrifft insbesondere ein automatisches Dosier- und Verteilsystem für ein körniges oder pulvriges Material, das einen rechnergesteuerten Betrieb genau und schnell durchführt und bei dem ein irgendmöglicher menschlicher Fehler bei der Materialausgabe entsprechend einer Vorschrift ausgeschaltet werden kann, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ausgehend von der EP-A2- 287708.
Seit der industriellen Revolution wurden allgemein automatische Maschinen verwendet, um bei Herstellungsverfahren die menschliche Arbeitskraft zu ersetzen, wodurch die Herstellungskapazität im hohen Maße verbessert wurde, und eine standardisierte Qualität möglich wurde. In den letzten Jahren wurden Mikroprozessoren in ihrer Arbeitsweise sehr verbessert. Aus diesem Grund strebt man an, in jedem Industriezweig Mikroprozessoren einzusetzen, um den Arbeitskräftebedarf zu vermindern und irgendeinen menschlichen Fehler in der Qualitätskontrolle auszuschalten.
In üblichen Chemiewerken zur Wiederaufarbeitung, besteht ein wichtiger Arbeitsgang in der Verteilung von körnigen oder pulvrigen Materialen entsprechend einer Vorschrift. Nur sehr erfahrenes Personal kann die Verteilung genau und schnell durchführen. Aufgrund der Tatsache, daß die Verteilung in einer staubigen Atmosphäre, die das Atemsystem beeinträchtigen kann, stattfinden kann, wird diese Arbeit nur von wenigen Leuten bevorzugt. Weiter ist es aufgrund der Tatsache, daß diese Arbeit von Menschen durchgeführt wird, schwierig, eine konstante Qualität aufrecht zu erhalten. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein automatisches Dosier- und Verteilsystem für pulvriges/körniges Material zu schaffen, mit dem die oben genannten Probleme behoben werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen:

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben; es zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm zur Darstellung der Anordnung des erfindungsgemäßen Systems;
Fig. 2 eine schematische Zeichnung zur Darstellung der Hardwareanordnung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 ein Betriebsfließbild der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 Schnittzeichnungen zur Darstellung der Materialzuführung aus dem Vorratsbehälter gemäß der Erfindung;
Fig. 5 eine schematische Zeichnung zur Darstellung des Aufbaus der Waage gemäß der Erfindung; und
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht der Waage gemäß der Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung:

Das in den Zeichnungen dargestellte automatische Dosier- und Verteilsystem gemäß der Erfindung, umfaßt allgemein ein Materialeinsaug- und speichersystem 1, ein Zuführsystem 2, ein Aufnahme- und Abgabesystem 3 für leere Behälter, ein Behälterverschiebe- und wiegesystem 4, ein Fördersystem 5, ein Rechnersystem 6 zur Dosierungssteuerung, eine elektrische Betriebssteuereinheit 7, ein Rechnersystem 8 für die Abgabe und den Lagerbestand und ein drahtloses Fernsteuersystem 9.
Das Materialeinsaug- und speichersystem 1 umfaßt eine geschlossene Kammer, die in mehrere geschlossene Speicherbehälter unterteilt ist, von denen jeder mit einer Hochleistungssaugpumpe oder ähnlichem, um körniges Material durch einen Drahtsiebfilter, und einen Filterreiniger in jeden geschlossenen Speicherbehälter zu saugen, versehen ist.
Das Zuführsystem 2 umfaßt eine Überführungseinrichtung, bestehend aus verschiedenen Schraubenspindeln, die mittels eines Zentralrechners gesteuert werden, um die Schraubenspindeln anzutreiben, die entsprechend in jedem Speicherbehälter jeder geschlossenen Kammer des Materialeinsaug- und speichersystems angeordnet sind, um Material zur Zuführung zu Behältern aus einem Auslaß auszugeben.
Das Aufnahme- und Abgabesystem 3 für leere Behälter umfaßt einen programmierbaren mechanischen Greifer, der auf einer Seite des Materialeinsaug- und speichersystems angeordnet ist und mittels eines Zentralrechners gesteuert wird, um leere Behälter aufzunehmen und sie auf einem Fördersystem für eine weitere Verteilung anzuordnen.
Das Behälterverschiebe- und wiegesystem 4 umfaßt ein programmierbares Wiegesystem und einen mechanischen Greifer. Wenn ein leerer Behälter auf dem Zuführsystem 2 angeordnet ist, beginnt die Zuführung und das Wiegen einer ersten Materialart. Sobald ein vorbestimmtes Gewicht gemessen wird, wird der Behälter zu einem nächsten Auslaß verschoben, um eine weitere vorbestimmte Materialart aufzunehmen. Nachdem die Zuführung der letzten Materialart gemäß einer vorbestimmten Vorschrift abgeschlossen und gemessen ist, nimmt der mechanische Greifer gleichzeitig den gefüllten Behälter und einen leeren Behälter und dreht sich um einen Winkel von 180º, um so einen leeren Behälter am Materialzuführauslaß anzuordnen und den mit Material gefüllten Behälter auf dem Fördersystem anzuordnen.
Das Fördersystem 5 wird von einem Zentralrechner gesteuert, um leere Behälter und mit Material gefüllte Behälter zu fördern.
Das Rechnersystem 6 zur Dosierungssteuerung ist das Steuerzentrum der vorliegenden Erfindung und ist mit dem Rechnersystem 8 für die Abgabe und den Lagerbestand in einem On-line-Betrieb verbunden, um das Behälterverschiebe- und wiegesystem 4 zu steuern. Das Rechnersystem (CPU) 6 zur Dosierungssteuerung kann gleichzeitig mit anderen Steuergeräten mittels einer Schnittstelle verbunden sein, um verschiedenste Arbeitsgänge zu steuern, wie in Fig. 2 dargestellt.
Die elektrische Betriebssteuereinheit 7 empfängt Befehle von einem Zentralrechner, um den Betrieb des Fördersystems, des Zuführsystems, des Aufnahme- und Abgabesystems für leere Behälter und des Behälterverschiebe- und wiegesystems 4 zu starten oder anzuhalten.
Das Rechnersystem 8 für die Abgabe und den Lagerbestand dient zur automatischen Aufzeichnung einer bestimmten Rezeptur und des vorhandenen Bestandes für die Verteilersteuerung, und umfaßt einen Drucker zum Ausdrucken der bestimmten Rezeptur und des vorhandenen Bestandes.
Das Fernsteuersystem 9 ist eine Hilfseinrichtung, um den Betrieb einer Computertastatur für eine Befehlseingabe zu ersetzen, wenn dies erforderlich ist.
Die vorschriftsmäßigen Materialien sind unverpackt und werden in die entsprechenden Speichertanks des Speichersystems gesaugt (siehe Fig. 3). Eine bestimmte Rezeptur wird vom Zentralrechner des Rechnersystems für die Abgabe und den Lagerbestand zum Zentralrechner des Rechnersystems zur Dosierungssteuerung gegeben (die Datenwerte der bestimmten Rezeptur können direkt in den Zentralrechner des Rechnersystems für die Dosierungssteuerung eingegeben werden). Wenn der Betrieb beginnt, wird ein leerer Behälter mittels des Aufnahme- und Abgabesystems für leere Behälter auf dem Fördersystem zum Zuführen zu dem Behälterverschiebe- und wiegesystem angeordnet, wobei der mechanische Greifer den leeren Behälter auf einer Waage anordnet, um das zugeführte Material der ersten Materialart gemäß einer vorbeschriebenen Rezeptur aufzunehmen. Sobald die Zuführung des ersten Materials der bestimmten Rezeptur eine vorbestimmte Menge erreicht, wird sie automatisch unmittelbar unterbrochen und der Behälter wird zu einem nächsten Materialzuführauslaß bewegt, um eine nächste Materialart entsprechend dem programmierten Befehl aufzunehmen. Während des Betriebs wird der Datenwert jedes Wiegevorgangs zum Zentralrechner des Rechnersystems zur Dosierungssteuerung zur Registrierung zurückgeführt. Sobald alle Materialarten gemäß der vorbeschriebenen Rezeptur vollständig ausgegeben sind, nimmt der mechanische Greifer des Behälterverschiebe- und wiegesystems den vollen Behälter und einen anderen leeren Behälter vom Fördersystem auf, dreht sich um einen Winkel von 180º, um den leeren Behälter zu versetzen und auf der Waage anzuordnen, und den vollen Behälter auf dem Fördersystem anzuordnen. Wenn der volle Behälter mittels des Fördersystems durch das Rechnersystem für die Abgabe und den Lagerbestand gefördert wird, erneuert das Rechnersystem für die Abgabe und den Lagerbestand automatisch seine Speicherdaten und gibt gleichzeitig einen Ausdruck der den gefüllten Behälter betreffenden Daten, um die weitere Verarbeitung zu erleichtern.
Gleichzeitig folgt der leere Behälter auf der Waage einem programmierten Weg zur Aufnahme des entsprechend einer vorbeschriebenen Rezeptur ausgegebenen Materials. Das oben beschriebene Verfahren wird immer wiederholt, bis die Verteilung abgeschlossen ist.
Um eine Anhäufung oder Brückenbildung des Materials zu verhindern, kann am Boden ein Luftsack 11 angeordnet sein, der mit der Innenwandfläche jedes Speicherbehälters des Materialeinsaug- und -speichersystems 1 in enger Berührung steht. Der Luftsack 11 ist mit einer Schicht einer weichen Kunststoffolie 12 bedeckt, um ein Anhaften des Materials daran zu verhindern, und weist eine mit einer Luftleitung 14, die sich für eine Luftzuführung oder eine Luftausgabe nach außen erstreckt, verbundene Luftöffnung 13 auf. Die Luftleitung 14 ist mit einem Magnetdreiwegeventil 15 verbunden, so daß Druckluft direkt durch eine Lufteinlaßöffnung 16 zum Aufblasen des Luftsacks 11 zugeführt werden kann, und Abluft durch das Magnetdreiwegeventil 15 zum Abblasen durch eine andere Zweigleitung ausgegeben werden kann, um zu verhindern, daß sie in die Lufteinlaßöffnung 16 gelangt. Ein Drosselventil 17 ist an der Lufteinlaßöffnung 16 befestigt, um automatisch die Durchflußmenge der Druckluft entsprechend dem Gewicht und der Dichte des gespeicherten körnigen Materials zu regeln. Ein üblicher Luftkompressor 18 ist mit dem Drosselventil 17 verbunden, um Druckluft zuzuführen. Am Speichertank 19 befindet sich am Boden ein Materialzuführauslaß.
Wenn das Material im Speichertank gespeichert ist, drückt die Last aus dem Luftsack 11 die in ihm befindliche Luft durch die Luftöffnung 13 und die Luftleitung 14 durch das Magnetdreiwegeventil 15 durch eine Zweigleitung nach außen. Unter dieser Bedingung wird der Luftsack entlüftet. Während des Verteilerbetriebs, wird das Magnetdreiwegeventil 15 abwechselnd ein- und ausgeschaltet, damit Druckluft durch die Luftleitung 14 in den Luftsack 11 einströmen oder aus ihm ausströmen kann, so daß der Luftsack 11 aufgeblasen oder entlüftet wird. Durch die Ausdehnung und das Schrumpfen des Luftsacks 11 wird das darauf gelagerte körnige Material geschüttelt, wodurch irgendeine Anhäufung oder Brückenbildung zerstört wird, so daß eine Materialansammlung verhindert wird, und die Materialausgabe gleichförmig durchgeführt werden kann.
Das erfindungsgemäße Wiegesystem umfaßt eine größere Waage und eine kleinere Waage, um unterschiedliche Wiegebereiche abzudecken. Wie in Fig. 5 dargestellt, umfaßt das Wiegesystem allgemein eine größere Waage 21, eine kleinere Waage 22 und eine Hubeinrichtung 231. Die Wiegeeinheit für die größere und kleinere Waage 21, 22 kann entsprechend den tatsächlichen Anforderungen eingestellt werden. Beispielsweise wird sie bei der beschriebenen bevorzugten Ausführungsform für die größere Waage 21 auf 50 kg und für die kleinere Waage 22 auf 1 kg eingestellt. Es wird bevorzugt, daß die Waagen 21, 22 elektronische Waagen mit einer LCD-Anzeige sind. Die größere Waage 21 ist auf einer Grundplatte 211 befestigt, die mehrere darauf vertikal befestigte Ausgleichsstangen 212 umfaßt, um die kleinere Waage 22 zu lagern. Die größere Waage 21 hat mehrere Stützen 213 auf ihrer Oberseite, um eine obere Ausgleichsplatte 214 zu lagern, so daß irgendeine auf einer derartigen Ausgleichsplatte 214 angeordnete Last unmittelbar von der größeren Waage 21 gewichtsmäßig angezeigt wird. Eine untere Ausgleichsplatte 221 ist auf den Ausgleichsstangen 212 befestigt. Das Niveau und die Höhe der unteren Ausgleichsplatte 221 an den Ausgleichsstangen 212 wird mittels Einstellmuttern 216 eingestellt. Verschiedene Führungsstangen 222 erstrecken sich vertikal von der Ausgleichsplatte 221, um das Anheben der kleineren Waage 22 zu führen. Die Führungsstangen 222 sind jeweils mit einem Linearlager 223 versehen, welches sich von einer Hebeplattform 224 erstreckt, und die kleinere Waage 22 lagert, d.h. die kleinere Waage 22 ist auf der Hebeplattform 224 angeordnet, um der Hebeplattform 224 für eine Aufwärts- oder Abwärtsbewegung zu folgen. Verschiedene Anschlagsstangen 225 sind an der Hebeplattform 224 an beiden Seiten befestigt, um den Abwärtshub der Hebeplattform 224 zu begrenzen. Eine Anschlagsplatte 226 befindet sich jeweils am oberen Ende jeder Führungsstange 222, um den Aufwärtshub der Hebeplattform 224 zu begrenzen. Zwischen der kleinen Waage 22 und der Ausgleichsplatte 221 ist ein Luftsack 231 angeordnet, der ein Teil der Hubeinrichtung 231 darstellt. Die Hubeinrichtung 231 umfaßt einen üblichen Luftkompressor 32, zur Erzeugung von Druckluft um den Luftsack 231 über eine Luftleitung 233, die mit einem Magnetdreiwegeventil 234, einem Drosselventil 235 und einem Druckminderventil 236 versehen ist, aufzublasen. Mittels des Betriebs des Luftkompressors 32 wird Druckluft direkt zum Aufblasen des Luftsacks 231 zugeführt. Während des Entlüftens, wird die Luft aus dem Luftsack 231 durch das Magnetdreiwegeventil 234 entlüftet.
Wenn die größere Waage 21 verwendet wird, wie in Fig. 5 dargestellt, wird, wenn eine Last auf der Ausgleichsplatte 214 angeordnet wird, das Gesamtgewicht dieser Last direkt an der LCD-Anzeige der größeren Waage 21 angezeigt. In diesem Zustand ist der Luftsack 231 entlüftet.
Wenn die kleinere Waage 22 verwendet wird, werden der Luftkompressor 32 und das Magnetdreiwegeventil 234 eingeschaltet, um den Luftsack 231 aufzublasen und so die Hebeplattform 224 anzuheben. Wenn die Hebeplattform 224 nach oben bewegt wird, bewegen sich gleichzeitig die Linearlager 223 längs der Führungsstangen 222 nach oben, und ein Erfassungsgerät 227 erfaßt eine derartige Bewegung. Sobald die kleinere Waage 22 mittels der Hebeplattform 224 auf ein bestimmtes Niveau angehoben wurde, unterbricht das Erfassungsgerät 227 die Bewegung der Hebeplattform 224. Auf diese Weise wird eine Waagschale 215 an der kleineren Waage 22 oberhalb und entfernt von der Ausgleichsplatte 214 zum Wiegen einer Last mittels der kleineren Waage 22 angeordnet.
Wenn die größere Waage 21 erneut verwendet wird, wird die Druckluft in dem Luftsack 231 durch das Magnetdreiwegeventil 234 ausgegeben, wodurch die kleinere Waage 22 der Hebeplattform 224 nach unten folgt, und unterhalb der Ausgleichsplatte 214 für die größere Waage 21 angeordnet wird, so daß sie nicht den Wiegevorgang der größeren Waage 21 stört.
Die vorliegende Erfindung kann auf verschiedenste Weise verändert werden. Derartige offensichtliche Änderungen sollen in den Schutzumfang der folgenden Ansprüche fallen.

Claims

1. Automatisches Dosier- und Verteilsystem für pulveriges Material, umfassend:

ein Materialeinsaug- und -speichersystem mit mehreren geschlossenen unabhängigen Speicherbehältern, von denen jeder mit einer Hochleistungssaugpumpe zur Aufnahme von körnigem oder pulverigem Material und zum Speichern in den Behältern versehen ist;

ein Zuführsystem, bestehend aus verschiedenen rechnergesteuerten Schraubenspindeln zum Ausbringen und zur Ausgabe des körnigen oder pulverigen Materials aus den Speicherbehältern;

gekennzeichnet durch

ein rechnergesteuertes Fördersystem zum Fördern leerer Behälter und mit Material gefüllter Behälter;

ein Aufnahme- und Abgabesystem für leere Behälter, umfassend einen rechnergesteuerten Greifer zur Aufnahme und Anordnung leerer Behälter auf dem Fördersystem;

ein Behälterverschiebe- und -wiegesystem, umfassend ein programmierbares Wiegesystem und einen mechanischen Greifer, der um seine Achse um 180º drehbar ist, so daß er gleichzeitig einen leeren und einen mit Material gefüllten Behälter zum Verschieben aufnehmen kann, wobei der leere Behälter auf dem Wiegesystem angeordnet werden kann, und der mit Material gefüllte Behälter auf dem Fördersystem angeordnet werden kann;

ein Rechnersystem für die Abgabe und den Lagerbestand zur Registrierung einer bestimmten Formel und von Lagerbestandsdaten mit einem Drucker zum Ausdrucken der darin gespeicherten Daten;

ein Rechnersystem zur Dosierungssteuerung, das mit dem Rechnersystem für die Abgabe und den Lagerbestand für einen On-Line-Betrieb verbunden ist, um davon Daten zu erhalten, um den Betrieb des mechanischen Greifers und des Wiegesystems zu steuern;

eine von dem Rechnersystem zur Dosierungssteuerung gesteuerte Betriebssteuereinheit zum Starten, Steuern und Anhalten aller Betriebsvorgänge des Systems; und

ein drahtloses Fernsteuersystem in Form eines Hilfssignaleingabegerätes anstelle einer Tasteneingabe an den Bedienungspulten der Rechnersysteme zur Dosierungssteuerung und für die Abgabe und den Lagerbestand.

2. Automatisches Dosier- und Verteilsystem für pulveriges Material nach Anspruch 1, wobei eine Einrichtung zum Abbau von Anhäufungen und Brückenbildungen in jedem Speicherbehälter des Materialeinsaug- und -speichersystems vorgesehen ist, um irgendein mögliches Anhäufen und Brückenbilden zu zerstören, wobei die Einrichtung eine Luftsackanordnung umfaßt, die am Boden und in enger Berührung mit der Innenwandfläche des entsprechenden Speicherbehälters angeordnet ist, und eine Lufteinlaß-/ -auslaßöffnung aufweist, die mit einer sich vom entsprechenden Speicherbehälter zur Verbindung mit einem Luftkompressor erstreckenden Luftleitung verbunden ist, wobei sich die Luftleitung über ein Magnetdreiwegeventil und ein Drosselventil erstreckt, so daß der Luftsack abwechselnd aufgeblasen und entlüftet werden kann.

3. Automatisches Dosier- und Verteilsystem nach Anspruch 2, wobei die Einrichtung zum Abbau von Anhäufungen und Brückenbildung mehrere in den Speicherbehältern des Materialeinsaug- und -speichersystems entsprechend angeordnete Luftsäkke umfaßt, die gemeinsam mit einer Luftleitung zur Verbindung mit einem äußeren Luftkompressor verbunden sind.

4. Automatisches Dosier- und Verteilsystem nach Anspruch 2, wobei der Luftsack des Systems zum Abbau von Anhäufungen und Brückenbildungen in einem entsprechenden Speicherbehälter so angeordnet ist, daß er die Innenwandfläche desselben abdeckt.

5. Automatisches Dosier- und Verteilsystem nach Anspruch 1, wobei das Wiegesystem

eine größere auf einer Grundplatte befestigte Waage mit mehreren auf der Oberseite angeordneten Lagern zum Lagern einer oberen Ausgleichsplatte zum Beladen umfaßt, wobei die Grundplatte mehrere sich von ihr nach oben erstreckende Ausgleichsstangen zum Lagern einer unteren Ausgleichsplatte, und die untere Ausgleichsplatte mehrere Führungsstangen zum Lagern einer Hebeplattform umfaßt, wobei die Führungsstangen jeweils mit einem sich von der Hebeplattform erstreckenden Linearlager verbunden sind;

eine kleinere auf der Hebeplattform befestigte Waage, die einer Auf- und Abbewegung der Hebeplattform längs der Führungsstangen folgt, und oben eine Wiegeschale aufweist, umfaßt;

eine Hubeinrichtung, umfassend einen mittels einer Luftleitung mit einem Luftsack verbundenen Luftkompressor umfaßt, wobei die Luftleitung mit einem Magnetdreiwegeventil, einem Drosselventil und einem Druckminderventil verbunden ist, und der Luftsack zwischen der unteren Ausgleichsplatte und der Hebeplattform angeordnet ist;

wobei der Luftsack mittels des Luftkompressors zum Anheben der Hebeplattform und der kleineren Waage aufblasbar ist, um eine Gewichtsmessung mittels der kleineren Waage durchzuführen, und der Luftsack zum Absenken der Hebeplattform und der kleineren Waage entlüftbar ist, um eine Gewichtsmessung mit der größeren Waage durchzuführen.

6. Automatisches Dosier- und Verteilsystem für pulveriges Material, wobei ein Erfassungsgerät auf der unteren Ausgleichsplatte zur Steuerung der Niveaulage der Hebeplattform und der kleineren Waage befestigt ist.

7. Automatisches Dosier- und Verteilsystem für pulveriges Material, wobei an beiden Seiten der Hebeplattform mehrere Anschlagsstangen befestigt sind, und an der Oberseite der Führungsstangen jeweils eine Anschlagsplatte befestigt ist, um die Abwärts- und Aufwärtshubbegrenzung der Hebeplattform für eine Begrenzung des vertikalen Bewegungsbereichs der kleineren Waage entsprechend zu definieren.