EP1595593B1 - Biaxialmischer, insbesondere zum Mischen eines Mischguts mit hoher Mischgutviskosität, wie pastöser Druckfarbe - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft einen Biaxialmischer, insbesondere zum Mischen eines Mischguts mit hoher Mischgutviskosität, wie pastöser Druckfarbe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Ein gattungsgemäßer bekannter Biaxialmischer ( EP 0 796 652 B1 ) umfasst einen U-förmigen Spannrahmen mit gleichachsig gegeneinander gerichteten Drehtellern an den als Spannbacken ausgebildeten U-Schenkeln, zwischen denen ein Mischgutbehälter einspannbar ist. Der Spannrahmen ist um eine senkrecht und mittig zur U-Basis sowie parallel zu den U-Schenkeln liegende Spannrahmen-Drehachse mit einer bestimmten Spannrahmen-Drehzahl drehangetrieben. Wenigstens ein Drehteller und damit der eingespannte Mischgutbehälter ist um eine senkrecht zur Spannrahmen-Drehachse liegende Drehtellerachse mit einer bestimmten Drehteller-Drehzahl drehangetrieben.
• Zudem ist in einem Mischergehäuse des Biaxialmischers ein Traggestell angeordnet, wobei beim U-förmigen Spannrahmen die U-Basis in der Art von zwei Führungssäulen ausgebildet ist, welche in einer Vertikalebene liegen, an denen die Spannbacken verschiebbar gehalten und über einen Spindeltrieb mit gleichem Stellweg bezüglich einer horizontal liegenden Spannrahmen-Drehachse verschiebbar sind. Für die Drehung des Spannrahmens ist ein Motorantrieb vorgesehen und mittels eines Kegelradgetriebes und einer Drehtellerantriebswelle ist der Drehtellerantrieb für einen Drehteller an die Spannrahmendrehung angekoppelt. An der Drehtellerachse sowie bei einem Spannvorgang längsverschieblich und drehübertragend an der Drehteflerantriebswelle ist jeweils eine Riemenscheibe für einen Antriebsriemen zur Übertragung der Drehbewegung von der Drehtellerantriebswelle auf den Drehteller angebracht.
• In der Grundstellung des Spannrahmens liegen die beiden Drehteller vertikal übereinander, wobei der angetriebene Drehteller oben und der frei mitdrehende Drehteller unten liegt. Der dabei untere Spannbacken umfasst zudem einen Drehtellerauszug auf dem der Drehteller drehbar angebracht ist und mit dem dieser aus dem Gehäuse herausgezogen werden kann. Durch diesen relativ schweren Drehtellerauszug ist der untere Spannbacken üblicherweise schwerer als der obere Spannbacken ohne der Auszugvorrichtung, so dass ohne Zusatzmaßnahmen bei der Drehung um die Spannbacken-Drehachse Unwuchten auftreten würden, welche zu Geräuschentwicklungen, hohen Bauteilbelastungen und Rüttel- und Wanderbewegungen des Gehäuses führen können. Zudem ist der Abstand der Massenschwerpunkte der Lagerbacken bezüglich des Lagerpunkts des Spannrahmens nicht gleich, was ebenfalls Unwuchten erzeugt. Der Spannrahmen wird daher statisch und dynamisch bezüglich der horizontalen Spannrahmen-Drehachse und einer Vertikalachse durch die Spannrahmen-Drehachse ausgewuchtet. Für die bisherigen maximal verwendeten Drehzahlen bis 200 U/min waren diese Auswuchtmaßnahmen für eine befriedigende Laufruhe des gattungsgemäßen Biaxialmischers geeignet und ausreichend - Einflüsse der Drehteller- und Mischgut-Drehbewegung sind bei diesen Drehzahlen relativ klein und können bei den bisherigen Auswuchtmaßnahmen zur Erzielung einer befriedigenden Laufruhe vernachlässigt werden.
• Mit dem vorstehenden Biaxialmischer sind gute Mischergebnisse in wirtschaftlich vertretbaren Mischzeiten mit geeigneten Gebindegewichten von ca. 0,5 kg bis 35 kg für unterschiedliche Mischgüter mit Mischgutviskositäten bis zu ca. 10 Pascal ·sec (Pa ·s) zu erhalten. Bei höheren Mischgutviskositäten ist die Mischfunktion auch bei den maximalen 200 U/min so reduziert, dass keine guten Mischergebnisse bei akzeptablen Mischzeiten erreichbar sind. Höhere Umdrehungszahlen über ca. 200 U/min für eine eventuelle Verbesserung des Mischergebnisses bei höherviskosen Mischgütern sind trotz der bekannten Auswuchtmaßnahmen nicht möglich, da dann trotzdem die erforderliche Laufruhe des Biaxialmischers mit vertretbarer Geräuschentwicklung, erforderlicher Standstabilität, etc. nicht mehr erreichbar ist. Zudem ist das bisher verwendete Kegelradgetriebe zur Ankopplung des Drehtellerantriebs an die Spannrahmendrehung bei höheren als den bisherigen maximalen Drehzahlen hinsichtlich der Geräuschentwicklung, der Schmierung und der Standzeit problematisch.
• Für hochviskose Mischgüter, insbesondere für pastöse Druckfarben, deren Viskositäten regelmäßig bei ca. 30 Pa ·s bis über 1000 Pa ·s liegen, stehen derzeit für eine praktikable Mischung in geschlossenen Gebinden keine Mischvorrichtungen zur Verfügung. Solche Druckfarben oder entsprechend andere hochviskose Materialien müssen bisher in offenen Gebinden mit erheblichem Aufwand und langen Mischzeiten gerührt werden.
• Weiter sind ähnliche Biaxialmischer bekannt, bei denen eine Mischung eines Mischguts ebenfalls durch eine Überlagerung von zwei Rotationsbewegungen zu einer Tumblebewegung im Mischgut erfolgt Bei einer Anordnung mit zwei Drehrahmen (Patent Abstracts of Japan Bd. 1999, Nr. 03 & JP 10 32 35 51 A1 ) ist ein Mischbehälter mit seinem Schwerpunkt in einem Abstand zum Schnittpunkt der beiden Rotationsachsen angeordnet und entsprechend ein Ausgleichsgewicht an einem Drehrahmenschenkel angebracht. Bei Anordnungen mit einem Drehrahmen und Drehtellern ( GB-A-2 096 909 und US-A-4 445 782 ) sollen Vibrationen des Biaxialmischers durch elastisch an einem Traggestell aufgehängte Bauteile, insbesondere eine elastische Aufhängung eines Antriebsmotors reduziert werden.
• Aufgabe der Erfindung ist es, einen gattungsgemäßen Biaxialmischer so weiterzubilden, dass er auch für die Mischung hochviskoser Mischgüter, insbesondere pastöser Druckfarben einsetzbar ist.
• Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
• Gemäß Anspruch 1 wird am Spannrahmen eine dynamische Unwucht durch eine zugeordnete Masseverteilung erzeugt, welche dem Kreiselmoment entgegenwirkt, welches durch die Drehtellerdrehung und damit die Mischgutbehälterdrehung hervorgerufen wird und zusätzlich zu den durch die Spannrahmendrehung hervorgerufenen Spannbacken-Momenten auftritt. Durch diese bewusst herbeigeführte Unwucht bezüglich der Spannbacken-Momente wird ein insbesondere bei höheren Spannrahmen-Drehzahlen auftretendes hohes Kreiselmoment ausgeglichen oder zumindest so weit reduziert, dass eine erforderliche Laufruhe und Lagestabilität des Biaxialmischers während des Betriebs gewährleistet ist.
• Dazu soll die Masseverteilung am Spannrahmen so ausgeführt sein, dass die Summe des Spannbacken-Moments (M_Dyn,1) des einen Spannbackens und des Spannbacken-Moments (M_Dyn,2) des zweiten Spannbackens dem Kreiselmoment (M_Kreisel) entspricht, so dass die vektorielle Summe $${\mathrm{M}}_{\mathrm{Dyn}\mathrm{,}\mathrm{1}}\mathrm{+}{\mathrm{M}}_{\mathrm{Dyn}\mathrm{,}\mathrm{2}}\mathrm{+}{\mathrm{M}}_{\mathrm{Kreisel}}\mathrm{=}\mathrm{0}$$

  

  
  ist, wodurch
  der bei hohen Drehzahlen störende Einfluss des Kreiselmoments völlig ausgeglichen wird.
• Zudem wird für eine gute Laufruhe auch bei hohen Drehzahlen die Masseverteilung am Spannrahmen so ausgeführt, dass der bezüglich der Spannrahmen-Drehachse als zweiseitiger Hebel wirkende Spannrahmen statisch ausbalanciert ist und die radial bezüglich der Spannrahmen-Drehachse und durch die Spannrahmen-Drehzahl bewirkte Fliehkraft (F_Flieh,1) am einen Spannbacken und die Fliehkraft (F_Flieh,2) am zweiten Spannbacken gleich groß sind, so dass die vektorielle Summe der Fliehkräfte $${\mathrm{F}}_{\mathrm{Flieh}\mathrm{,}\mathrm{1}}\mathrm{+}{\mathrm{F}}_{\mathrm{Flieh}\mathrm{,}2}\mathrm{=}\mathrm{0}$$

  

  
  ist.
• Die Bauteilanordnung im U-Basisbereich mit den Führungssäulen, dem Spindelantrieb, etc. ist bezüglich der Spannrahmen-Drehachse ohnehin weitgehend symmetrisch, so dass davon nur in geringem Maße störende Drehmomente und Unwuchten ausgehen und die wesentlichen Maßnahmen zur Herstellung der Laufruhe auf die von den Spannbacken ausgehenden Spannbacken-Momente und das Kreiselmoment gerichtet sind.
• Weiter ist als Spanneinrichtung für die Spannbacken mit ihren Drehtellern ein Spindeltrieb verwendet, mit dem die Spannbacken um jeweils gleiche Spannwege bezüglich der Spannrahmen-Drehachse verlagerbar sind, wodurch vorteilhaft jeweils der Abstand der Massenschwerpunkte der beiden Spannbacken von der Spannrahmen-Drehachse bei allen Spannstellungen, insbesondere auch bei unterschiedlichen Gebindehöhen, gleich ist.
• Mit den vorstehenden erfindungsgemäßen Maßnahmen kann somit ein Biaxialmischer mit wesentlich höheren Drehzahlen als bisher betrieben werden, wodurch auch bei hochviskosen Mischgütern, insbesondere pastösen Druckfarben, aufgeprägte Strömungen im Mischgut ausreichend angeregt werden, welche zu einer Mischung und Homogenisierung der Mischgutmaterialien führen. Vorteilhaft ist somit der Einsatzbereich von Biaxialmischern wesentlich erweitert.
• In einer besonders bevorzugten Ausführung des Biaxialmischers nach Anspruch 2 liegt die Spannrahmen-Drehzahl in einem Bereich von 0 bis 1000 U/min vorzugsweise von 300 bis 700 U/min. Eine entsprechende Spannrahmen-Drehzahl kann fest vorgegeben sein oder je nach dem Mischgut und der Gebindegröße auch gesteuert eingestellt werden. Die Drehteller-Drehzahl bzw. die zugeordnete Drehteller-Winkelgeschwindigkeit ω_D soll dabei in einem Bereich von 0,5 bis 2 mal der Spannrahmen-Drehzahl bzw. der zugeordneten Spannrahmen-Winkelgeschwindigkeit ω_S liegen. Versuche haben ergeben, dass bei einer solchen Auslegung hervorragende Mischergebnisse erzielbar sind. Die Momente ergeben sich bei dieser Auslegung folgendermaßen: $${\mathrm{M}}_{\mathrm{Dyn}\mathrm{,}\mathrm{1}}\mathrm{=}{\mathrm{x}}_{\mathrm{1}}\mathrm{\cdot }{\mathrm{z}}_{\mathrm{1}}\mathrm{\cdot }{{\mathrm{\omega }}_{\mathrm{s}}}^{\mathrm{2}}\mathrm{\cdot }{\mathrm{m}}_{\mathrm{1}}$$

  

  $${\mathrm{M}}_{\mathrm{Dyn}\mathrm{,}2}\mathrm{=}{\mathrm{x}}_2\mathrm{\cdot }{\mathrm{z}}_2\mathrm{\cdot }{{\mathrm{\omega }}_{\mathrm{s}}}^{\mathrm{2}}\mathrm{\cdot }{\mathrm{m}}_2$$

  

  
  mit

x₁, x₂

Abstand der Massenschwerpunkte der Spannbacken vom Spannrahmen-Lagerpunkt in Richtung der Spannrahmen-Drehachse

z₁, z₂

Abstand der Massenschwerpunkte der Spannbacken senkrecht zur Spannrahmen-Drehachse

ω_D

Winkelgeschwindigkeit der Drehteller um die Drehteller-Drehachse

ω_S

Winkelgeschwindigkeit des Spannrahmens um die Spannrahmen-Drehachse

m₁, m₂

jeweilige Massen der Spannbacken

und $${\mathrm{M}}_{\mathrm{Kreisel}}\mathrm{=}\mathrm{-}{\mathrm{\omega }}_{\mathrm{D}}\mathrm{\cdot }{\mathrm{\omega }}_{\mathrm{S}}\mathrm{(}{\mathrm{I}}_{\mathrm{Konst}}\mathrm{+}{\mathrm{I}}_{\mathrm{Gefäß}}\mathrm{)}$$


mit

I_Konst.

konstanter, konstruktionsbedingter Anteil des Massenträgheitsmoments

I_Gefäß

Massenträgheitsmoment des jeweiligen Gefäßes mit Mischgut

sowie $${\mathrm{\omega }}_{\mathrm{D}}\mathrm{=}\mathrm{0}\mathrm{,}\mathrm{5}\mathrm{bis}\mathrm{2}{\mathrm{mal\; \omega }}_{\mathrm{S}}\mathrm{.}$$

• Aus den vorstehenden Gleichungen für die Momente ist zu ersehen, dass in die Gleichungen für M_Dyn,1 und M_Dyn,2 die Spannrahmen-Winkelgeschwindigkeit ω_S jeweils quadratisch, jedoch in die Gleichung für das Kreiselmoment M_Kreisel linear eingeht. Wenn in der Gleichung des Kreiselmoments die Drehteller-Winkeigeschwindigkeit ω_D, wie beansprucht, etwa im Bereich der Spannrahmen-Winkelgeschwindigkeit ω_S liegt, entspricht der Faktor ω_D ·ω_S etwa dem Faktor ω_S ² in M_Dyn,1 und M_Dyn,2. Dies bedeutet, dass der Ausgleich der Kreisel-Drehmomente bei gleicher geometrischer Anordnung für die gezielte Unwucht bei unterschiedlichen Spannrahmen-Winkelgeschwindigkeiten ω_S mit gutem Ergebnis funktioniert und nicht für wechselnde Winkelgeschwindigkeiten bzw. Drehzahlen unterschiedliche geometrische Einstellungen von Ausgleichsgewichten erforderlich sind.
• Zudem ist je nach verwendetem Mischgutgebinde das Massenträgheitsmoment I_Gefäß variabel und unterschiedlich, wobei insbesondere die Gestalt der Gebindegefäße zu beachten ist. Wenn die Abstände der Massenschwerpunkte z₁, z₂ der Spannbacken groß sind, ergeben sich gemäß M_Dyn,1 und M_Dyn,2 entsprechend große dynamische Gegenmomente, welche einem großen Kreiselmoment entgegenwirken können. Bei kleineren Gebinden und damit kleineren Gebindegefäßhöhen sind die Momente alle entsprechend kleiner, beeinflussen sich jedoch für einen Ausgleich wiederum in geeigneter Weise.
• Die erforderliche Massenverteilung für die bewusst erfindungsgemäß herbeigeführte Unwucht kann von vorneherein bereits aufgrund der konstruktiven Gegebenheiten vorliegen oder durch entsprechende Bauteilanordnungen erreicht werden. Soweit erforderlich, kann diese Massenverteilung nach Anspruch 3 auch durch Anbringung von Ausgleichsgewichten an den Spannbacken erreicht und eingestellt werden.
• Es hat sich gezeigt, dass für größere Gebinde mit großen Gebindegefäßhöhen weniger hohe Spannrahmen-Drehzahlen für ein gutes Mischergebnis erforderlich sind, im Vergleich zu kleinen Gebinden mit kleinen Gebindegefäßhöhen. In Anspruch 4 wird dazu für eine automatisierte Anpassung der Spannrahmen-Drehzahlen vorgeschlagen, dass die Spannbackenverstellung zum Einspannen eines Mischgutbehälters gesteuert motorisch erfolgt und der Stellweg zur Ermittlung der jeweiligen Gefäßhöhe erfasst wird entsprechend wird dann selbsttätig durch eine Steuerung die geeignete Spannrahmen-Drehzahl vorgegeben.
• Wie bereits ausgeführt haben die bisher für die Ankopplung des Drehtellerantriebs an den Spannrahmenantrieb verwendeten Kegelradgetriebe den Nachteil, dass sie bei den hier vorgesehenen hohen Spannrahmen-Drehzahlen ungünstig geräuschvoll laufen und die Schmiermittel durch Fliehkräfte weggeschleudert werden, so dass insbesondere die Wartung aufwendig ist. Mit Anspruch 5 wird daher ein alternativer Drehtellerantrieb beansprucht, für den auch eigenständig Schutz beansprucht wird. Dazu sind die beiden Endseiten von beabstandeten Führungssäulen durch ein Jochteil verbunden, an dem sowohl zwei beabstandete Riemenumlenkscheiben mit koaxialen, senkrecht zur Spannrichtung und Spannrahmen-Drehachse liegenden Drehachsen und eine Antriebsriemenscheibe angeordnet ist. Die Antriebsriemenscheibe ist endseitig mit einer achsparallel zu den Führungssäulen verlaufenden Drehtellerantriebswellen verbunden, wobei für deren Antrieb ein erster Antriebsriemen, vorzugsweise mit kreisrundem Durchmesser um die ortsfeste Riemenscheibe, die Riemenumlenkscheiben und die Antriebsriemenscheibe geschlungen ist. An der Drehtellerachse sowie bei einem Spannvorgang längsverschieblich und drehübertragend an der Drehtellerantriebswelle sind jeweils eine Riemenscheibe für einen zweiten Antriebsriemen angebracht, der in an sich bekannter Weise die Drehbewegung von der Drehtellerantriebswelle auf den Drehteller überträgt. Bei diesem Riemenantrieb treten die vorstehend geschilderten Geräuschprobleme und Wartungsprobleme nicht oder nur erheblich reduziert auf.
• In einer konstruktiven Weiterbildung eines gattungsgemäßen Biaxialmischers kann in einer geeigneten Anordnung nach Anspruch 6 zur Einstellung der dynamischen Unwucht einem unmittelbar angetriebenen Drehteller eine dazu koaxial angebrachte, jedoch spannbackenfeste und nicht mitdrehende Ausgleichsgewichtsscheibe zugeordnet werden. Der andere ohne einen eingespannten Mischgutbehälter freidrehende Drehteller ist in an sich bekannter Weise auf einer Auszugeinrichtung angebracht, wobei hier ein Ausgleichsgewicht am zugeordneten Spannbackenteil versetzt zur Drehteller-Drehachse näher zum Spannrahmenlager anzubringen ist.
• In einer weiteren Ausgestaltung des Biaxialmischers, insbesondere im Hinblick auf die möglichen hohen Drehzahlen und die dadurch großen auftreten Kräfte wird mit Anspruch 7 vorgeschlagen, dass mit einem Gehäuseteil und/oder Traggestellteil des Biaxialmischers ein Beschleunigungssensor verbunden ist. Beim Überschreiten eines durch eine Auswerteeinheit ermittelten Beschleunigungsgrenzwertes wird mittels einer Steuereinrichtung eine Notausfunktion aktiviert und der Drehantrieb abgeschaltet und abgebremst.
• Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.
• Es zeigen:

Fig. 1

eine schematische Seitenansicht eines Biaxialmischers,

Fig. 2

eine schematische Frontansicht des Biaxialmischers,

Fig. 3

eine schematische Perspektivdarstellung des Biaxialmischers, und

Fig. 4

eine schematische Seitenansicht des Biaxialmischers, wobei die auftretenden Kräfte und Momente eingezeichnet sind.

• In Fig. 1 ist in einer schematischen Seitenansicht ein Biaxialmischer 1 zum Mischen eines Mischguts mit hoher Mischgutviskosität gezeigt. Der Biaxialmischer 1 weist ein Traggestell 2 auf, das in einem Mischergehäuse 3 angeordnet ist. An einem U-förmigen Spannrahmen 4 des Biaxialmischers 1 sind zwei gleichachsig gegeneinander gerichtete Drehteller 5 und 5' an den als Spannbacken 6 und 6' ausgebildeten U-Schenkeln angeordnet. In der in Fig. 1 dargestellten Grundstellung des Biaxialmischers 1 sind zwei Führungssäulen 7, die die U-Basis des Spannrahmens 4 bilden, vertikal ausgerichtet, so dass die beiden Drehteller 5 und 5' übereinanderliegend angeordnet sind. Zum Einspannen eines Mischgutbehälters (hier nicht mit dargestellt) zwischen den beiden Drehtellern 5 und 5' wird eine Tür 8 des Mischergehäuses 3 geöffnet, so dass der untere Drehteller 5', der am Spannbacken 6' mittels einer Auszugseinrichtung 29 verschiebbar angeordnet ist, aus dem Mischergehäuse 3 teilweise herausgezogen werden kann, so dass der Mischgutbehälter auf den Drehteller 5' einfach aufgestellt werden kann. Nach dem Zurückschieben des Drehtellers 5' in seine in Fig. 1 dargestellte Ausgangsposition, in der der Drehteller 5' direkt unterhalb des Drehtellers 5 angeordnet ist, werden die beiden Drehteller 5 und 5' mittels eines Spindeltriebs 9 so aufeinander zu bewegt, dass der Mischgutbehälter zwischen den beiden Drehtellern 5 und 5' eingespannt ist. Dabei sind die beiden Drehteller 5 und 5' bzw. die jeweils zugeordneten Spannbacken 6 und 6' verschiebbar an den Führungssäulen 7 angeordnet, dass bei einer Verschiebung der Spannbacken 6 und 6' mittels des Spindeltriebes 9 jeweils der gleiche Stellweg für die Drehteller 5 und 5' zurückgelegt wird.
• Der Spannrahmen 4 ist mit einem ortsfesten Lagerteil 10 am Traggestell 2 befestigt, wobei ein anderes Lagerteil 11 in einem Längsmittenbereich der beiden als U-Basis ausgebildeten Führungssäulen 7 zur Drehung des Spannrahmens 4 um eine horizontale Spannrahmen-Drehachse 12 angeordnet ist. Ein Motorantrieb 13 ist im Mischergehäuse 3 angeordnet, wobei mittels eines Riemenantriebs 14 eine entsprechende Drehbewegung des Motorantriebs 13 auf den Spannrahmen 4 übertragen werden kann, so dass der Spannrahmen 4 um die Spannrahmen-Drehachse 12 in eine Drehbewegung versetzt werden kann.
• An diese Spannrahmendrehung ist mittels eines Getriebes 15 ein Drehtellerantrieb für den Drehteller 5 angekoppelt. Da die beiden Drehteller 5 und 5' gleichachsig um eine Drehtellerachse 16 drehbar sind, wird die Drehbewegung vom drehangetriebenen Drehteller 5 durch den zwischen den beiden Drehtellern 5 und 5' eingespannten Mischgutbehälter (nicht mit dargestellt) auf den Drehteller 5', der frei drehbar am Spannbacken 6' angeordnet ist, übertragen. Das Getriebe 15 zur Übertragung der Spannrahmendrehung auf den Drehteller 5 weist am ortsfesten Lagerteil 10 eine ortsfeste Riemenscheibe 17, die koaxial zur Spannrahmen-Drehachse 12 verläuft, auf. In der Grundstellung des Biaxialmischers 1, die in Fig. 1 dargestellt ist, ist am oberen Ende der Führungssäulen 7 ein Jochteil 18 angeordnet, mittels dem die beiden beabstandet voneinander angeordneten Führungssäulen 7 verbunden sind (sh. auch Fig. 2). Am Jochteil 18 sind zwei beabstandete Riemenumlenkscheiben 19 mit koaxialen, senkrecht zur Spannrichtung und zur Spannrahmen-Drehachse 12 liegenden Drehachsen angeordnet. Zudem ist am Jochteil 18 eine Antriebsriemenscheibe 20 angeordnet, wobei für deren Antrieb ein erster Antriebsriemen 21, der einen kreisrunden Durchmesser aufweist, um die ortsfeste Riemenscheibe 17, die beiden Riemenumlenkscheiben 19 und die Antriebsriemenscheibe 20 geschlungen ist. Die Drehachse der Antriebsriemenscheibe 20 ist dabei senkrecht zur Drehachse der Riemenumlenkscheiben 19 in etwa parallel zu den Führungssäulen 7 verlaufend ausgerichtet. Zudem ist eine achsparallel zu den Führungssäulen 7 verlaufende Drehtellerantriebswelle 22 vorgesehen, an der endseitig die Antriebsriemenscheibe 20 verbunden ist. Sowohl an der Drehtellerachse 16 des Drehtellers 5 als auch an der Drehtellerantriebswelle 22 sind jeweils eine Riemenscheibe 23 und 24 vorgesehen, wobei zur Übertragung der Drehbewegung von der Drehtellerantriebswelle 22 bzw. der Riemenscheibe 24 auf den Drehteller 5 bzw. die Riemenscheibe 23 ein zweiter Antriebsriemen 25, der die beiden Riemenscheiben 23 und 24 für einen Drehantrieb verbindet, vorgesehen ist. Der zweite Antriebsriemen 25 kann dabei als Zahnriemen ausgeführt sein. Da der Spannbacken 6 zusammen mit dem Drehteller 5 beim Einspannen eines Mischgutbehälters gegenüber den Führungssäulen 7 längs verschoben werden kann, ist die Riemenscheibe 24 entlang der Drehtellerantriebswelle 22 ebenfalls längsverschieblich, so dass auch bei einem entsprechenden Einspannen des Mischgutbehälters und einem damit verbundenen Verschieben des Spannbackens 6 der Drehantrieb für den Drehteller 5 funktionssicher gewährleistet ist.
• Zur erfindungsgemäßen Einstellung der dynamischen Unwucht am Spannrahmen 4 durch eine zugeordnete Masseverteilung ist am drehangetriebenen Drehteller 5 eine dazu koaxial angebrachte spannbackenfeste Ausgleichsgewichtsscheibe 26 angeordnet. Dem ohne Mischgutbehälter frei drehbaren Drehteller 5' ist am zugeordneten Spannbacken 6' ein Ausgleichsgewicht 27 zugeordnet, das versetzt zur Drehteller-Drehachse 16 als Drehtellerachse näher zu einem Spannrahmenlagerpunkt 28, der durch die Verbindung des ortsfesten Lagerteils 10 mit dem Traggestell 2 definiert ist, angebracht ist.
• Ist ein Mischgutbehälter zwischen den beiden Drehtellern 5 und 5' eingespannt, so wird aufgrund der Drehbewegung des Spannrahmens 4 um die Spannrahmen-Drehachse 12 und die damit angekoppelte Drehbewegung der Drehteller 5 und 5' um die Drehteller-Drehachse 16 eine Durchmischung des im Mischgutbehälter befindlichen Mischguts, wie beispielsweise pastöse Druckfarbe, erreicht. Durch die durch die Ausgleichsgewichtsscheibe 26 und das Ausgleichsgewicht 27 erzeugte dynamische Unwucht am Spannrahmen 4 wird einem Kreiselmoment M_Kreisel entgegengewirkt, so dass dieses in seiner Wirkung auf den Spannrahmen 4 ausgeglichen oder wenigstens reduziert ist.
• In Fig. 2 ist schematisch eine Vorderansicht des Biaxialmischers 1 dargestellt, wobei das Mischergehäuse 3 zusammen mit dem Traggestell 2 und dem Motorantrieb 13 weggelassen ist. Hierbei ist zu erkennen, dass die beiden Führungssäulen 7 beabstandet voneinander parallel verlaufend und die U-Basis des Spannrahmens 4 bildend angeordnet sind. Auch hier ist die Grundstellung des Biaxialmischers 1, in der die beiden Führungssäulen 7 vertikal ausgerichtet sind und der drehangetriebene Drehteller 5 oben befindlich ist, gezeigt. Der ohne Mischgutbehälter frei drehbare untere Drehteller 5' ist auf der Auszugeinrichtung 29 angeordnet, so dass die oben beschriebene Verschiebbarkeit des Drehtellers 5' zum Aufstellen des Mischgutbehälters möglich ist. Am Jochteil 18 ist die Antriebsriemenscheibe 20 zu erkennen. Über dem Drehteller 5 ist die zugeordnete Riemenscheibe 23 angeordnet, die mittels des zweiten Antriebsriemens 25 mit der Riemenscheibe 24, die hier durch die Riemenscheibe 23 verdeckt ist, für den Drehantrieb des Drehtellers 5 verbunden ist.
• In Fig. 3 ist eine schematische Perspektivdarstellung des Biaxialmischers gezeigt. Hier ist insbesondere das Getriebe 15, mittels dem die Spannrahmendrehung auf den Drehteller 5 übertragen wird, zu erkennen. Der erste Antriebsriemen 21 ist dabei um die ortsfeste Riemenscheibe 17, die beiden Riemenumlenkscheiben 19 und die Antriebsriemenscheibe 20 geschlungen, so dass bei einer Drehung des Spannrahmens 4, die durch den Motorantrieb 13, der hier nicht mit dargestellt ist, erzeugt wird, die Antriebsriemenscheibe 20 ebenfalls in eine Drehbewegung versetzt wird. Diese Drehung der Antriebsriemenscheibe 20 wird auf die Riemenscheibe 24 an der Drehtellerantriebswelle 22 übertragen, so dass mittels des zweiten Antriebsriemens 25 die Riemenscheibe 23 des Drehtellers 5 angetrieben wird für eine entsprechende Drehung des Drehtellers 5. Ist zwischen den beiden Drehtellern 5 und 5' ein Mischgutbehälter eingespannt, so wird dieser durch die Drehbewegung des Drehtellers 5 um die Drehtellerachse 16 gedreht und zugleich aufgrund der Drehbewegung des Spannrahmens 4 um die Spannrahmen-Drehachse 12 gedreht, so dass eine Durchmischung des im Mischgutbehälters befindlichen Mischguts erhalten wird.
• In Fig. 4 ist eine schematische Seitenansicht des Biaxialmischers 1 gezeigt, wobei nur die Führungssäulen 7 als U-Basis und die beiden Spannbacken 6 und 6' zur Darstellung des Spannrahmens 4 gezeigt sind. Mit einem Kreuz ist der Spannrahmenlagerpunkt 28 eingezeichnet, von dem aus in Richtung der Spannrahmen-Drehachse 12 die X-Richtung und in Richtung der Drehteller-Drehachse 16 die Z-Richtung definiert sind. Durch die Spannrahmendrehung um die Spannrahmen-Drehachse 12 tritt am Spannbacken 6 ein Spannbacken-Moment M_Dyn,1 und am Spannbacken 6' ein Spannbacken-Moment M_Dyn,2 auf. Durch die Drehtellerdrehung der Drehteller 5 bzw. 5' um die Drehtellerachse 16 wird das Kreiselmoment M_Kreisel hervorgerufen. Die Masseverteilung am Spannrahmen 4 ist so ausgeführt, dass der bezüglich der Spannrahmen-Drehachse 12 als zweiseitiger Hebel wirkende Spannrahmen 4 statisch ausbalanciert ist und die radial bezüglich der Spannrahmen-Drehachse 12 und durch die Spannrahmen-Drehzahl bewirkte Fliehkraft F_Flieh,1 am Spannbacken 6 und die Fliehkraft F_Flieh,2 am Spannbacken 6' gleich groß sind, so dass die vektorielle Summe der beiden Fliehkräfte F_Flieh,1 und F_Flieh,2 null ergibt. Mit einem Kreissymbol sind in den beiden Spannbacken 6 und 6' die Massenschwerpunkte 30 und 30' der beiden Spannbacken 6 und 6', an denen die beiden Fliehkräfte F_Flieh,1 und F_Flieh,2 angreifen, eingezeichnet. Mit den Abständen x₁ bzw. x₂ ist der jeweilige Abstand der Massenschwerpunkte der Spannbacken 6 und 6' vom Spannrahmenlagerpunkt 28 in Richtung der Spannrahmen-Drehachse 12 eingezeichnet, wobei mit z₁ bzw. z₂ der Abstand der Massenschwerpunkte der Spannbacken 6 und 6' senkrecht zur Spannrahmen-Drehachse 12 gekennzeichnet ist, wobei dieser Abstand gleich groß ist (z₁ = z₂). Durch die Anordnung der Ausgleichsgewichtsscheibe 26 und des Ausgleichsgewichts 27, die beide in Fig. 4 nur schematisch mit einem quadratischen Block eingezeichnet sind, wird die gewollte dynamische Unwucht am Spannrahmen 4 erzeugt, so dass die vektorielle Summe des Spannbacken-Moments M_Dyn,1 und des Spannbacken-Moments M_Dyn,2 mit dem Kreiselmoment M_Kreisel null wird. In diesem idealen Fall wird der bei hohen Drehzahlen störende Einfluss des Kreiselmoments M_Kreisel völlig ausgeglichen. Zudem ist mit ω_D die Winkelgeschwindigkeit der Drehteller 5 bzw. 5' um die Drehteller-Drehachse 16 sowie mit ω_S die Winkelgeschwindigkeit des Spannrahmens 4 um die Spannrahmen-Drehachse 12 eingezeichnet.

Claims (7)

1. Biaxialmischer,

   - mit einem U-förmigen Spannrahmen (4), mit gleichachsig gegeneinander gerichteten Drehtellern (5, 5') an den als Spannbacken (6, 6') ausgebildeten U-Schenkeln, zwischen denen ein Mischgutbehälter einspannbar ist, wobei

   - der Spannrahmen (4) um eine senkrecht und mittig zur U-Basis sowie parallel zu den U-Schenkeln liegende Spannrahmen-Drehachse (12) mit einer bestimmten Spannrahmendrehzahl drehangetrieben ist, so dass bezüglich der Spannrahmenlagerung an den Spannbacken (6, 6') jeweils ein Spannbacken-Moment auftritt, und

   - wenigstens ein Drehteller (5) und damit der eingespannte Mischgutbehälter um eine senkrecht zur Spannrahmen-Drehachse (12) liegende Drehtellerachse (16) mit einer bestimmten Drehteller-Drehzahl drehangetrieben ist, wobei am Spannrahmen (4) zusätzlich zu den Spannbacken-Momenten ein Kreiselmoment auftritt,

   dadurch gekennzeichnet,
   dass am Spannrahmen (4) eine dynamische Unwucht durch eine zugeordnete Masseverteilung (26; 27) erzeugt wird, welche dem Kreiselmoment (M_Kreisel) entgegenwirkt und dieses in seiner Wirkung auf den Spannrahmen (4) ausgleicht oder zumindest reduziert, dergestalt
   dass die Masseverteilung (26; 27) am Spannrahmen (4) so ausgeführt ist, dass die Summe des Spannbacken-Moments (M_Dyn,1) des einen Spannbackens und des Spannbackenmoments (M_Dyn,2) des zweiten Spannbackens dem Kreiselmoment (M_Kreisel) entspricht, so dass $${\mathrm{M}}_{\mathrm{Dyn}\mathrm{,}\mathrm{1}}+{\mathrm{M}}_{\mathrm{Dyn}\mathrm{,}\mathrm{2}}+{\mathrm{M}}_{\mathrm{Kreisel}}\mathrm{=}0$$

   

   
   ist,
   dass die Masseverteilung (26; 27) am Spannrahmen (4) so ausgeführt ist, dass der bezüglich der Spannrahmen-Drehachse (12) als zweiseitiger Hebel wirkende Spannrahmen (4) statisch ausbalanciert ist und die radial bezüglich der Spannrahmen-Drehachse (12) und durch die Spannrahmen-Drehzahl bewirkte Fliehkraft (F_Flieh,1) am einen Spannbacken (6) und die Fliehkraft (F_Flieh,2) am zweiten Spannbacken (6') gleich groß sind, so dass die vektorielle Summe $${\mathrm{F}}_{\mathrm{Flieh}\mathrm{,}\mathrm{1}}\mathrm{+}{\mathrm{F}}_{\mathrm{Flieh}\mathrm{,}2}\mathrm{=}\mathrm{0}$$

   

   
   ist, und
   dass eine Spanneinrichtung mit einem Spindeltrieb (9) vorgesehen ist, mit dem die Spannbacken (6, 6') zu einem symmetrischen Spannvorgang um jeweils gleiche Spannwege bezüglich der Spannrahmen-Drehachse (12) an wenigstens einer Führungssäule (7) verlagerbar sind, wobei jeweils der senkrechte Abstand der Massenschwerpunkte (30, 30') der beiden Spannbacken (6, 6') von der Spannrahmen-Drehachse (12) gleich ist.
2. Biaxialmischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannrahmen-Drehzahl in einem Bereich ggf. steuerbar von 0 bis 1000 U/min liegt und
   dass die Drehteller-Drehzahl bzw. die zugeordnete Drehteller-Winkelgeschwindigkeit ω_D in einem Bereich von 0,5 bis 2 mal im Vergleich zur Spannrahmen-Drehzahl, bzw. die zugeordnete Spannrahmen-Winkelgeschwindigkeit ω_S gewählt ist, so dass sich die Momente folgendermaßen ergeben: $${\mathrm{M}}_{\mathrm{Dyn}\mathrm{,}\mathrm{1}}\mathrm{=}{\mathrm{x}}_{\mathrm{1}}\mathrm{\cdot }{\mathrm{z}}_{\mathrm{1}}\mathrm{\cdot }{{\mathrm{\omega }}_{\mathrm{s}}}^{\mathrm{2}}\mathrm{\cdot }{\mathrm{m}}_{\mathrm{1}}$$

   

   $${\mathrm{M}}_{\mathrm{Dyn}\mathrm{,}2}\mathrm{=}{\mathrm{x}}_2\mathrm{\cdot }{\mathrm{z}}_2\mathrm{\cdot }{{\mathrm{\omega }}_{\mathrm{s}}}^{\mathrm{2}}\mathrm{\cdot }{\mathrm{m}}_2$$

   

   
   mit

   x₁, x₂ Abstand der Massenschwerpunkte (30, 30') der Spannbacken (6, 6') vom Spannrahmen-Lagerpunkt (28) in Richtung der Spannrahmen-Drehachse (12)

   z₁, z₂ Abstand der Massenschwerpunkte (30, 30') der Spannbacken (6, 6') senkrecht zur SpannrahmenDrehachse (12)

   ω_D Winkelgeschwindigkeit der Drehteller (5, 5') um die Drehteller-Drehachse (16)

   ω_S Winkelgeschwindigkeit des Spannrahmens (4) um die Spannrahmen-Drehachse (12)

   m₁, m₂ jeweilige Massen der Spannbacken (6, 6')

   und $${\mathrm{M}}_{\mathrm{Kreisel}}\mathrm{=}\mathrm{-}{\mathrm{\omega }}_{\mathrm{D}}\mathrm{\cdot }{\mathrm{\omega }}_{\mathrm{S}}\mathrm{(}{\mathrm{I}}_{\mathrm{Konst}}\mathrm{+}{\mathrm{I}}_{\mathrm{Gefäß}}\mathrm{)}$$

   

   
   mit

   I_Konst. konstanter, konstruktionsbedingter Anteil des Massenträgheitsmoments

   I_Gefäß Massenträgheitsmoment des jeweiligen Gefäßes mit Mischgut

   sowie $${\mathrm{\omega }}_{\mathrm{D}}\mathrm{=}\mathrm{0}\mathrm{,}\mathrm{5}\mathrm{bis}\mathrm{2}{\mathrm{mal\; \omega }}_{\mathrm{S}}\mathrm{.}$$

   
3. Biaxialmischer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die für die dynamische Unwucht erforderliche Massenverteilung soweit erforderlich durch Anbringung von Ausgleichsgewichten (26; 27) an den Spannbacken (6, 6') erreicht wird.
4. Biaxialmischer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannbackenverstellung zum Einspannen eines Mischgutbehälters gesteuert motorisch erfolgt und der Stellweg zur Ermittlung der jeweiligen Gefäßhöhe erfasst wird, und
   dass der Spannrahmen (4) bei kleineren ermittelten Gefäßhöhen mit höheren Drehzahlen im Vergleich zu größeren ermittelten Gefäßhöhen gesteuert angetrieben wird.
5. Biaxialmischer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Traggestell (2) in einem Mischergehäuse (3) angebracht ist,
   dass beim U-förmigen Spannrahmen (4) die U-Basis als wenigstens eine Führungssäule (7) in einer Vertikalebene liegt und die U-Schenkel als Spannbacken (6, 6') an der Führungssäule (7) verschiebbar gehalten und über einen Spindeltrieb (9) mit jeweils gleichen Stellweg verschiebbar sind,
   mit einer Spannrahmenlagerung mit einem ortsfesten Lagerteil (10) am Traggestell (2) und dem anderen Lagerteil (11) in einem Längsmittenbereich der wenigstens einen Führungssäulenanordnung zur Drehung des Spannrahmens (4) um eine horizontale Spannrahmen-Drehachse (12),
   dass ein Motorantrieb (13) für den Spannrahmen (4) vorgesehen ist und mittels eines Getriebes (15) der Drehtellerantrieb für einen Drehteller (5) an die Spannrahmendrehung angekoppelt ist, dergestalt,
   dass am Lagerteil (10) am Spannrahmen (4) eine ortsfeste Riemenscheibe (17) koaxial zur Spannrahmen-Drehachse (12) angebracht ist,
   dass zwei beabstandete Führungssäulen (7) verwendet sind, die an einer Endseite durch ein Jochteil (18) verbunden sind, an dem sowohl zwei beabstandete Riemenumlenkscheiben (19) mit koaxialen, senkrecht zur Spannrichtung und zur Spannrahmen-Drehachse (12) liegenden Drehachsen und eine Antriebsriemenscheibe (20) angeordnet sind,
   dass die Antriebsriemenscheibe (20) endseitig mit einer achsparallel zu den Führungssäulen (7)verlaufenden Drehtellerantriebswelle (22) verbunden ist, wobei für deren Antrieb ein erster Antriebsriemen (21) um die ortsfeste Riemenscheibe (17), Riemenumlenkscheiben (19) und die Antriebsriemenscheibe (20) geschlungen ist, und
   dass an der Drehtellerachse (16) sowie bei einem Spannvorgang längsverschieblich und drehübertragend an der Drehtellerantriebswelle (22) jeweils eine Riemenscheibe (23; 24) für einen zweiten Antriebsriemen (25) zur Übertragung der Drehbewegung von der Drehtellerantriebswelle (22) auf den Drehteller (5) angebracht sind.
6. Biaxialmischer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung der dynamischen Unwucht einem unmittelbar drehangetriebenen Drehteller (5) eine dazu koaxial angebrachte spannbackenfeste Ausgleichsgewichtsscheibe (26) zugeordnet ist, und
   dass der andere ohne Mischgutbehälter frei drehende Drehteller (5') auf einer Auszugeinrichtung (29) angebracht ist und ein Ausgleichsgewicht (27) am zugeordneten Spannbackenteil (6') versetzt zur Drehteller-Drehachse (16) näher zum Spannrahmenlagerpunkt (28) angebracht ist.
7. Biaxialmischer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Gehäuseteil und/oder Traggestellteil des Biaxialmischers ein Beschleunigungssensor verbunden ist, und
   dass beim Überschreiten eines eingestellten Beschleunigungsgrenzwerts eine Notausfunktion aktiviert und der Drehantrieb abgeschaltet und gebremst wird.

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