Dosierwaage mit einem Materialstrom geregelter Grösse
Die Erfindung betrifft eine Dosierwaage mit auf einer Wägevorrichtung abgestützten und mit einem entsprechend Ider Abweichung der Wägung von einem vorgegebenen Programm geregelten Materialabzugsorgan versehenen Materialbehälter.
Es sind bereits Waagen bekannt, bei denen der auf einer Wägevorrichtung abgestützte Materialbe hälter nach einem vorbestimmten Programm gefüllt und zur Weitergabe des Materials an einen nachgeschalteten Verbraucher entleert wird. Eine der- artige intermittierende Zuteilung ist jedoch häufig nicht erwünscht.
Um eine weitgehende kontinuierliche Zuteilung zu erreichen, ist daher bereits vorgeschlagen worden, den Materialbehälter ! mit einem Materialabzugsorgan zu versehen, das entsprechend den Abweichungen der Wägung von einem vorgegebenen Programm geregelt wird. Die hierdurch gewährleistete kontinuierliche Materialzubeilung erfährt nur eine verhältnismässig kurze Regelungspause während der Wiederfüllung des Materialbehälters, die zwar schon erfolgt, wenn sich noch eine bestimmte Minddst- menge im Behälter befindet, so dass der Austrag nicht unterbrochen werden muss;
dagegen muss je doch die Regelung während der Füllungszeit abgeschaltet werden, weil bei zunehmendem Gewicht auf der Wägevorrichtung ein Vergleich der Wägung mit dem Programm eine Fehiregelung zur Folge hätte. Während dieser kurzen Zeitspanne eventuell auftretende Abweichungen vom Austragprogramm bleiben daher unberücksichtigt und wirken sich als Dosierfehler aus.
Bei besonders hohen Ansprüchen an die Zuteilgenauigkeit können auch Iderart geringe Fehler nicht zugelassen werden. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Fehlerquelle zu vermeiden und Iden effektiven Materiaidurchsatz zu erfassen. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der Materialbehälter in Abhängigkeit von seinem Füllungsstand durch einen vorgeschalteten Vorrats behälter mit Material beschickt wird und bei jeder Materialübergabe vom Vorratsbehälter in den Materialbehälter eine das Abzugsprogramm regelnde Sollvorgabeeinrichtung der tatsächlich übergebenen Materialmenge entsprechend eingestellt wird.
Das Gewicht des Vorratsbehälters kann gemessen und ein eventuell nach erfolgter Materialübergabe vom Leergewicht des Vorratsbehälters abweichendes Messergebnis zu einer entsprechenden Korrektur der Ein stellung der zunächst selbsttätig auf ein bestimmtes Füllgewicht eingestellten Sollvorgabeeinrichtung herangezogen werden.
Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung. Die Figuren dienen zur Erläuterung.
Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Weise den tgrundsätz- lichen Aufbau der Dosierwaage mit den elektrischen Regel- und Steuerkreisen und den in ihnen enthaltenen Schalt-und Steuerelementen,
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel für ein verwendetes Gerät,
Fig. 3 ein Schema der einzelnen Arbeitsphasen.
Ein Zuspeiser 2 aus. einem Bunker 1 ist oberhalb eines Behälters 3 leiner mit einem Klappenverschluss 4 versehenen Vorwaage angeordnet, der an einer Blattfederparallelführung 5 hängt und auf einer Kraftmessdose 6 abgestützt ist. Unterhalb des Klappenverschlusses befinidet sich ein Behälter 7 einer Zuteilwaage, die mit einem regelbaren Abzugsorgan 10 ausgerüstet ist, das der Eigenart des Materials angepasst ist. Der Behälter 7 ist an einer Blatt federnparallelführung 8 aufgehängt und auf einer Kraftmessdose 9 abgesttitzt.
Die Diagonale einer Brückenschaltung 9' der Kraftmessdose 9 ist an einen Kompensator 14 gelegt, der über einen Röhrenregler 15 an das eine Ende der Wicklung 12 und an den Abgreifer 13 eines Potentiometers als Sollvorgabeeinrichtung gelegt ist. An der Diagonalen einer Brückenschaltung 6' der Kraftmessdose 6 liegt ein Kompensator 16, der über ein elektrisches Nuligerät 19 an das eine Ende einer Wicklung 17 und an einen Abgreifer 18 eines weiteren Potentiometers gelegt ist. Der Abgreifer dieses Potentiometers wird mittels eines Motors 20, der über einen Umschalter 25 elektrisch mit dem Nullgerät 19 verbunden werden kann, bewegt.
Im Gegensatz zur feststehenden Wicklung 12 der Sollvorgabeeinrichtung ist die Wicklung 17 des anderen Potentiometers beweglich ausgebildet, und zwar befähigt zu Bewegungen zusammen mit dem Abgreifer 13. Mit 22 ist eine Rückstellfeder bezeichnet und mit 11 der nach dem gewünschten Programm gesteuerte Antriebsmotor für den Abgreifer 13 der Soll vorgabeeinrichtung. Er steht mittels einer Kupplung 21 in mechanischer Verbindung mit dem Motor 20, mit der Wicklung 17 und dem Abgreifer 13. An dem dem Abgreifer 13 zugewandten Teil der Kupplung greift die Feder 22 an. Es sind'an sich bekannte, nicht dargestellte, von der Sollvorgabeeinrichtung steuerbare Mittel vorgesehen zum Ausrücken der Kupplung. Die Feder 22 kommt nur bei ausgerückter Kupplung zur Wirkung.
Am Abgreifer 18 ist ein Anschlag 24, und an der Wicklung 17 ein Anschlag 23 vorgesehen.
Mit Hilfe des Umschalters 25 kann anstelle des Motors 20 ein Kompensationsmotor 26 auf das Nullgerät 19 geschaltet werden. Dieser Motor verstellt einen - Anschlag 27, der zu einem später näher erläuterten Zweck auf die Wicklung 17 und den Abgreifer 13 verstellend einwirkt.
Das Gerät nach Fig. 2 ist von einem Gehäuse umgeben. Die Wicklung 12 der Sollvorgabeeinrichtung ist an einem Deckel 31 des Gehäuses befestigt, während die Wicklung 17 und der Abgreifer 13 auf einem Trägerteil 32 sitzen, das auf der Welle 30 des Gerätes lose geführt ist. Durch Erregung eines Kupplungsmagneten 21 über Schleifringe 21a kann eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Trägerteil 32 umi der Welle 30 hergestellt werden.
Auf der Welle 30 sitzt weiterhin ein Trägerteil 35, das gegenüberliegend die beiden Motoren 20 und 26 trägt. Der Motor 20 wälzt sich über ein Zahnrad 36 an einem mit der Welle 30 laufenden Zahnrad 37 ab. Die Rückstellfeder 22 ist als Spiralfeder ausgebildet, die die tbewegliche Wicklung 17 und den Abgreifer 13 gegen einen Anschlag 41 ziehen kann. Auf der Achse des Motors 26 sitzt ein Ritzel 39, das mit einem Zahnsegment 38 in Eingriff steht. Ferner ist ein Anschlag 40 vorgesehen und ein Anlaufstift 42.
Die Zuteilwaage 7-10 arbeitet mit der Sollvorgabeeinrichtung und dem Antrieb 11 der Sollvorgabeeinrichtung nach einem Programm in bekannter Weise in Richtung fallender Spannungswerte des bewegten Abgreifers 13 im sogenannten loadless-Verfahren zusammen. Hierbei werden die von der Kraftmessdose 9 jeweils über den Kompensator 14 erzeugten Spannungswerte mit den an der Wicklung 12 abgegriffenen Spannungen im Röhrenregler 15 verglichen. Abweichungen zwischen Soll- und Istwert führen zu entsprechenden Änderungen der Austragsieistung des Abzugsorgans 10.
Die Kraftmesstdose 6 der Vorwaage 3 arbeitet irn Grundsatz mit den gleichen Elementen, nämlich mit dem. Kompensator 16 und der Wicklung 17 und deren Abgreifer 18, sowie der Brückenschaltung 6'. Das elektronische Nullgerät 19 sendet so lange Impulse für den Motor 20 aus, bis Spannungs- gleichheit zwischen Soll- unld Istwert erreicht ist.
Der Abstand des Abgreifers 18 vom Minuspol der Wicklung 17 ist demnach verhältnisgleich dem in die Vorwaage 3 über den Zuteiler 2 eingefüllten Gewicht.
Die mechanische Anordnung ist so gewählt, dass nicht nur in der Sollvongabeeinrichtung der Abgreifer 13 in Richtung fallender Spannungswerte entlang der Wicklung 12 bewegt wird, sondern gleich zeitig wird um die jeweils gleiche Strecke die Wicklung 17, der Motor 20 und der Abgreifer 18 bewegt. Hat nun der Abgreifer 13 den unterst zu lässigen Füllwert der Waage 7 erreicht, werden folgende Vorgänge eingeleitet:
1. Der Verschluss 4 wird geöffnet, worauf das Material von der Vorwaage in die Zuteilwaage fällt.
2. Die Kupplung 21 wird ausgerückt.
Unter der Einwirkung der Feder 22 werden nun der Abgreifer 13 und die Wicklung 17 so lange in Richtung steigender Spannungswerte der Wicklung 12 angezogen, bis der Anschlag 23 den Anschlag 24 berührt; es geschieht damit eine mechanische Übertragung des mit dem Abgreifer 18 eingestellten Gewichtswertes der Vorwaage auf die Soll vorgabeeinrichtung. Der Abgreifer 13 wird nämlich um den gleichen Betrag nach oben gezogen, d. h. er kommt auf einen Spannungswert, der dem biis- herigen Füllgewicht der Vorwaage 3, das diese theoretisch in die Zuteilwaage gibt, entspricht.
Dieses Spiel wiederholt sich laufend.
Es könnte nun sein, Idass das Material aus der Vorwaage nicht vollständig entleert wird. Zur Kom pensation der dadurch ; entstehenden falschen Ein stellung der Sollvorgabeeinrichtung wird mittels des Umschalters 25 der Motor 26 auf das Nullgerät 19 geschaltet, und zwar in dem Augenblick, in dem die Vorwaage 3 entleert, also die Klappe 4 offen ist.
Falls etwas Material in Der Vorwaage zurückgeblieben ist, besteht keine Spanniungsgleichheit zwischen der Spannung der Kraftmesseinrichtung 6 und der von dem auf den Minuspunkt der Wicklung 17 zurückgeführten Abgreifer 18 abgegriffenen Spannung. Die Differenzspannung wird über das Nullgerät 19 benutzt, um den Motor 26 anlaufen zu lassen, wobei der von diesem verstellte Anschlag 27 die Wicklung 17 gegen die Federwirkung und gegen die Kupplungskraft so lange nach unten drückt, bis der Abgreifer 18 auf einem Spannungspunkt des Potentiometers 17 steht, der dem in der Vorwaage verbliebenen Gewicht entspricht.
Durch das Herunterdrücken der Wicklung 17 wird auch der Abgreifer 13 entlang der Wicklung 12 um die gleiche Strecke in Richtung fallender Spannungswerte geschoben; mit anderen Worten, das, was die Vorwaage nicht an die Zuteilwaage abgegeben hat, wird bei der Einstellung der Sollvorgabeeinrichtung berücksichtigt.
Fig. 3 zeigt fünf Phasen des beschriebenen Ablaufes.
Fall A zeigt die normale Ausgangsstellung, in der die Zuteilwaage maximal gefüllt und die Vorwaage leer ist. Abgreifer 13 steht auf dem Maximalwert der Wicklung 12, Abgreifer 18 auf dem Mini malwert der Wicklung 17. Die Anschläge 23 und 24 berühren sich.
Fall B: Das Materialgewicht in der Zuteilwaage ist durch den Austrag gemäss der Sollvorgabe auf einen bestimmten Wert abgesunken. Die Vorwaage hat über den Zuspeiser 2 bereits Material bekommen, was sich aus der Stellung des Abgreifers 18 ergibt. Die Geschwindigkeit, mit der der Behälter 3 gefüllt wird, ist unabhängig von der Geschwindigkeit des Abzuges aus dem Behälter 7.
Fall C zeigt den Zustand der Einrichtung bei der niedrigsten Füllung des Behälters 7. Der Abgreifer 13 ist am unteren Ende der Wicklung 12 angekommen. Die Füllung des Behälters 3 ist bereits beendet, d. h. der Abgreifer 18 befindet sich am oberen Ende der Wicklung 17.
Fall D zeigt den Augenblick, in welchem die Übergabe des Materials von der Vorwaage in die Zuteilwaage erfolgt. Die Klappe 4 hat sich geöffnet, das Material ist in die Zuteilwaage heruntergefallen.
Gleichzeitig wird die Kupplung 21 ausgerückt, worauf infolge des Rückzuges der Feder 22 der Abgreifer 13 mit seinem Anschlag 23 gegen den An schlag 24 geführt wird. Hierbei wird die Wicklung 17 gegenüber dem Abgreifer 18 so verschoben, dass dieser an das untere Ende der Wicklung 17 ge langt. Der Abgreifer 13 wurde somit um den Betrag auf der Wicklung 12 verstellt, der der vorher abgewogenen Menge in der Vorwaage entspricht.
Fall E zeigt die Kompensation, wenn, wie oben beschrieben, ein Teil der vorgewogenen Menge im Behälter 3 der Vorwaage verblieb und nicht in die Zuteilwaage eingelaufen ist. Nunmehr wird die Kraftmesseinrichtung 6 auf den Motor 26 umgeschaltet.
Dieser schiebt die Wicklung 17 so lange nach unten, bis der Abgreifer 18 eine dem zurückgebliebenen Gewicht entsprechende Spannung abgreift. Hierbei ist aber auch der Abgreifer 13 um die gleiche Strecke auf der Wicklung 12 nach unten verschoben worden, so dass in der Sollvorgabeeinrichtung das entsprechende Gewicht wieder abgezogen wurde.
Die vorstehenden Ausführungen gelten sinngemäss für die Wirkungsweise des Gerätes nach Fig. 2.
Durch die Sollvorgabeeinrichtung wird die Welle 30 entsprechend der jeweiligen Leistung in kg/sek als Funktion der Winkelgeschwindigkeit gedreht.
Wird die Magnetkupplung 21 eingeschaltet, so erfolgt die Sollvorgabe zwischen Abgreifer 13 und Wicklung 12. Solange sich der Motor 20 nicht dreht, ist eine kraftschlüssige Verbindung über die Zahnräder 36 und 37 mit der Welle 30 hergestellt.
Dreht sich aber der Motor 20, so wird erreicht, dass eine Relativbewegung zwischen dem Abgreifer 18 und der Wicklung 17 erfolgt.
Der Betrag des Verstellwinkels entspricht dem in die Vorwaage 3 eingefüllten Gewicht. Wenn die Füllung der Vorwaage beendet ist und die Über- gabe in die Zuteilwaage stattgefunden hat, wird die Kupplung 21 ausgerückt. Durch die Feder 22 wird 17 und 13 gegen den Anschlag 41 gezogen. Damit ist die t) Überträgung Idder Füllung der Vorwaage auf die Sollvorgalbeeinrichtung erfolgt.
Der Motor 26 treibt nun gegebenenfalls das Zahnsegment 38 über sein Ritzel 39 so an, dass der Anschlag 40 über den Anlaufstift 42 eine Bewegung des Abgreifers 13 und der Wicklung 17 in Richtung abnehmender Spannungswerte veranlasst. Hierbei bleibt die Kupplung 21 jedoch eingeschaltet. Die Kraftwirkung sdes Motors 26 überwiegt die Reibungskräfte der Kupplung, so dass die Verschiebung ;der Wicklung 17 und des Ab greifers 13 zum Zwecke der Kompensation erfolgen kann.