Verfahren und Einrichtungen zum selbsttätigen Nachstellen und Justieren der Verstelleinrichtungen an Dosiermaschinen bzw. der Nachstromregler bei automatischen Abfüllwaagen für fliessfähige Schüttgüter
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf zur Durchführung desselben besonders geeignete Einrichtungen für das selbsttätige Nachstellen und Justieren der Verstelleinrichtungen an Dosiermaschinen bzw. der Nachstromregler bei automatischen Abfüllwaagen für fliessfähige Schüttgüter mittels den Abmessvorrichtungen zugeordneten Kontrollvorrichtungen, welche bei Abweichungen der überwachten Istmenge von einer vorbestimmten Sollmenge des Schüttgutes durch elektrische Impulse eine entsprechende Korrekturverstellung der Abmessvorrichtungen durchführen.
Es ist bei volumetrisch arbeitenden Abfüllmaschinen für fliessfähige Schüttgüter bekannt, mittels einer nachgeschalteten Kontrollwaage strichprobenweise die von den Maschinen abgemessenen Einzelmengen zu wiegen und bei Abweichungen von einer bestimmten Sollmenge eine entsprechende Nachstellung oder Justierung der Abmessvorrichtungen der Maschinen durchzuführen.
Hierbei hat es sich als ungünstig herausgestellt, bei jeder festgestellten Fehlmenge eine Nachstellung vorzunehmen, da dann die Gefahr besteht, dass die Reguliereinrichtung für die Abmessvorrichtungen dadurch ins Pendeln kommt und somit falsche Steuerwerte entstehen. Es wurde deshalb bereits vorgeschlagen, die Messwerte der Kontrollwaage zunächst in eine elektromechanische oder elektronische Summiereinrichtung einzuleiten und eine Nachstellung oder Justierung erst dann durchzuführen, wenn die kontrollierten Istmengen eine deutliche Neigung zu Unter- oder Überwerten zeigen. Die Grösse der Nachstellung oder Justierung wurde dabei auf einen bestimmten Wert eingestellt.
Wenn die erforderliche Nachstellung über diesem Wert lag, so folgten in gewissen durch die Speicherung bedingten Zeitabstän den so lange weitere e Nachstellungen, bis die Summe dieser Nachstellungen die erforderliche von der Kontrollwaage festgestellte Grösse hatte. Diese Einrichtung arbeitet bei kleineren Abweichungen des speziefischen Gewichts des Schüttgutes und bei den bisher üblichen Maschinenleistungen zufriedenstellend und ergibt verhältnismässig genaue Füllgewichte.
Bei einer weiteren erheblichen Steigerung der Abfülleistungen hat sich jedoch herausgestellt, dass das vorbeschriebene Regulierverfahren zu träge arbeitet, was sich insbesondere bei grösseren Abweichungen im spezifischen Gewicht des Schüttgutes insofern ungünstig bemerkbar macht, als die Abfullma- schinen nach der eingetretenen Änderung im spezifischen Gewicht Ides Füllgutes noch eine grosse Anzahl von Füllmengen mit falschen Gewichten liefert, bis die Justierung den richtigen Wert erreicht hat.
Um m diesen Nachteil zu vermeiden, wird nach der Erfindung ein Verfahren vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass beim Vorliegen von Abweichungen bis zu einer vorbestimmten Grössenordnung von der Sollmenge die elektrischen Signale in eine elektromechanische oder elektronische Summiereinrichtung eingegeben werden, die nach Erreichen einer gewählten Summe von derartigen Signalen eine einmalige Korrekturverstellung der Abmessvorrichtungen bewirkt, und dass alle elektrischen Signale, die einer Abweichung von mehr als der vorbestimmten Grössenordnung von der Sollmenge entsprechen, unmittelbar zur Korrekturverstellung der Abmessvorrichtungen verwendet werden,
wobei die Korrektiur- verstellungen wahlweise entweder eine vorbestimmte Grösse aufweisen können oder aber den auf den Kontrollvorrichtungen festgestellten Abweichungen von der Sollmenge unmittelbar entsprechen.
Dieses Verfahren kann in besonders vorteilhafter Weise zum Nachstellen und Justieren der Verstelleinrichtungen von Nachstromreglern bei automatischen Abfüllwaagen wie auch zum Nachstellen und Justieren der Verstelleinrichtungen an Dosiermaschinen angewendet werden, wodurch nicht nur das erwähnte nachteilige Pendeln der jeweiligen Reguliereinrichtung bei den üblichen geringen Messwertabweichungen vermieden wird, sondern die Reguliereinrichtung auch sehr schnell bei grösseren Änderungen des spezifischen Gewichts, wie dies beispielsweise beim Anfahren der Maschine oder beim Umschalten der Gut- zuführung auf. andere Vorratsbehälter vorkommt folgen kann. Damit kann die Anzahl der falschgewichtigen Füllmengen auf einen Bruchteil indes bisher üblichen vermindert werden.
Eine erfindungsgemässe Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontrollwaage mit einem Wandler zur Umwandlung der Auslenkung der Waage in ein elektrisches Signal gekoppelt ist und dieses Signal entsprechend seinem Inhalt auf einen der Verstelleinrichtung vorgeschalteten Summierspeicher geschaltet wird.
Um dann weiterhin eine vorteilhafte Einrichtung zu schaffen, welche die von der Kontrollwaage gegebenen, dem jeweiligen festgestellten Istgewicht entsprechenden elektrischen Spannungsimpulse zur Aussteuerung oder Korrekturverstellung der Abmessvorrichtung verarbeitet, wird einem mit der Kontrollwaage verbundenen elektrischen Spannungsumsetzer eine Anzahl von je auf einen bestimmten Spannungsbereich eingestellten spannungsabhängigen Relaiseinheiten zugeordnet, von denen ein Teil direkt und ein anderer Teil über einen Summierspeicher mit der Verstelleinrichtung zur Aussteuerung oder Korrektur der Abmessmaschine verbunden ist.
Nachstehend werden Ausführungs- bzw. Anwendungsbeispiele der Erfindung anhand von schematischen Schaltskizzen näher erläutert.
Die Steuerung des Stellmotors SM erfolgt bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel mittels einer Kontrollwaag W, die an der Dosiermaschine angeordnet ist und in regelmässigen Zeitabständen die von der Dosiermaschine abgemessenen Füllgutmengen wiegt.
Diese Wiegungen können sowohl als Bruttowiegungen erfolgen oder aber auch als Nettowiegungen.
Letztere können beispielsweise auch mittels einer besonderen Abmesseinrichtung durchgeführt werden, die das Füllgut unmittelbar aus der Hauptzuführung oder dem Verteilerraum der Dosiermaschine entnimmt und die abgemessenen Einzelmengen der Kontrollwaage zuleitet.
Die Waage W wirkt beim vorliegenden Beispiel induktiv auf einen Schwingungsgenerator oder Oszillator GV an sich bekannter Art, dessen Frequenz von der Stellung der Waagschale 3 abhängig ist. Wesentliche Teile dieses Schwingkreises sind die Spule 1, ein Kondensator 2 und ein mit der Waagschale 3 verbundener Kern 4 für die Spule 1.
Der Generator GV veränderlicher Frequenz ist in bekannter Weise zusammen mit einem Schwingungsgenerator oder Oszillator 0 auf eine Mischstufe M geschaltet, die ihrerseits mit einem Impulsformer IF gekoppelt ist. Die beiden Generatoren GV und 0 bilden derart gemeinsam mit der Mischstufe M und dem Impulsformer IF einen sogenannten Analog-Digitalwandler A, welcher Spannungsimpulse abgibt, deren Frequenz der jeweiligen Stellung der Waagschale 3 entspricht.
Diese Spannungsimpulse werden einem Koinzidenzglied KG ebenfalls bekannter Art zugeleitet, das mit einem Zeitrelais ZR1 in Verbindung steht und das einen elektronischen Schalter bildet, dessen Schliesszeit durch das auf einen festen Zeitwert eingestellte Zeitrelais ZR1 bestimmt wird. Das Zeitrelais ZR 1 wird seinerseits durch einen Kontakt 5 gesteuert, der mittels einer Nockenwelle 6 in geeigneter Weise entsprechend dem Arbeitstakt der Dosiermaschine betätigt wird.
Mit der vorstehenden Schaltung wird ermöglicht, dass bei jedem vom Kontakt 5 gegebenen Steuerimpuls das Koinzidenzglied KG eine Reihe von Impulsen durchlässt, deren Zahl allein durch die Grösse der Frequenz bestimmt wird, die sich am Ausgang des Impulsformers IF einstellt. Da diese Frequenz ihrerseits von der Stellung der Waagschale 3 abhängig ist, so entspricht die Zahl der jeweils durch das Koinzidenzglied KG durchgelassenen Impulse genau der jeweiligen Stellung der Waagschale 3 und damit dem Gewicht der von derselben gehaltenen Füllgutmenge.
Der Ausgang des Koinzidenzgliedes KG ist auf einen elektronischen Zähler Z bekannter Art geschál- tet, der seinerseits mit mehreren elektronischen Zwischenspeichern ZS und diesen zugeordneten Koinzidenzgliedern KGz ausgerüstet ist.
Zur Erläuterung dieses Schaltungsteils sei angenommen, dass der Analog-Digftalwandler A und das Zeitrelais ZUR 1 so eingestellt sind, dass den üblicherweise vorkommenden Gewichtsabweichungen die Impulszahl 0-100 entspricht. Die Zahl 50 würde damit dem Nullwert, oder anders ausgedrückt, dem Sollgewicht entsprechen. Da kleinere Gewichtsabwei- chungen nicht sofort ausreguliert sondern erst nach Einstellung einer bestimmten Tendenz berichtigt werden sollen, wird angenommen, dass erst Abweichungen über + 5 g sofort zu justieren sind. Dies würde bedeuten, dass dann, wenn 1 g gleich einem Impuls gesetzt wird, die Sofortjustierung bei 56 Impulsen einerseits und bei 44 Impulsen andererseits einsetzen soll.
Zu diesem Zweck ist der Zähler Z so geschaltet, dass er bei 52-55 Impulsen auf den Zwischenspeicher ZS1 der Plusseite und bei 4845 Impulsen auf den Zwischenspeicher ZS1 der Minusseite arbeitet.
Bei Impulsen von 56 an aufwärts und von 44 ab abwärts werden die Zwischenspeicher ZS2 der Plusbzw. der Minusseite belegt. Impulse zwischen 49 und 51 gehen auf den Zwischenspeicher ZS und werden nicht weiter ausgewertet, da sie Abweichungen innerhalb einer zulässigen Toleranz entsprechen.
Mit den Zwischenspeichern ZS1 und deren zugeordneten Koinzidenzgliedern KGz ist ein elektronischer Summierspeicher SS verbunden, der die Plusund Minusimpulse addiert. Überschreitet die Restsumme der Plus- oder Minusimpulse eine gewisse einstellbare Zahl, dann wird ein entsprechender Plusoder Minusimpuls auf ein Relais R2 oder R1 gegeben. Diese schalten über einen Schütz Sch den erwähnten Stellmotor SM ein, der eine gewisse Verstellung von bestimmter, vorzugweise an den Relais R1 und d R2 einstellb.arer Grösse an der Abmesseinrich- tung der Dosiermaschine vornimmt. Dieser Impuls löscht aber auch nach einer gewissen Zeitverzögerung durch ein Zeitrelais ZR3 über die Leitungen 7 oder 8 den Summierspeicher SS, so dass sich dieser wieder im Ausgangszustand befindet.
Werden nun vom Zähler Z mehr als 55 oder weniger als 45 Impulse gezählt, so gehen diese auf die Zwischenspeicher ZS2 mit den zugeordneten Koinzidenzgliedern KGz. Diese schalten wiederum über die Relais R3 oder R4 den Stellmotor SM nach der einen oder anderen Richtung ein. Da in diesem Fall die Verstellung direkt entsprechend der Gewichtsabweichung erfolgen soll, bleibt das Relais R3 oder R4 eingeschaltet; an der Verstelleinrichtung der Dosiermaschine, beispielsweise an der Triebwelle 9 des Stellmotors SM ist ein Impulsgeber IG vorgesehen, der auf die Koinzidenzglieder KGz der Zwischenspeicher ZS2 geschaltet ist. Dieser Impuls IG gibt je nach der Drehrichtung des Stellmotors SM so viele negative oder positive Impulse auf den Zwischenspeicher ZS2, bis die dort gespeicherten Impulse auf den Wert 50 vermindert bzw. gesteigert worden sind.
Zu diesem Zeitpunkt wird von Koinzidenzglied KGz des Speichers ZS über die Leitungen 10 oder 11 das Relais R3 oder R4 zum Abfallen gebracht und damit der Stellmotor SM stillgesetzt.
Die mit 12 bezeichneten Symbole zeigen jeweils die Richtung des Stromdurchganges an. Nach einer bestimmten, durch den Ablauf des Steuervorganges bedingten Zeit wird der Zähler Z gelöscht und d befin- det sich damit wieder in der Ausgangsstellung. Die hierfür erforderliche Zeitspanne wird mittels eines Verzögerungsrelais ZR2 eingestellt, das zwischen das Zeitrelais ZRl über einen Kondensator 13 und den Zähler Z bzw. dessen Koinzidenzglieder KGz eingeschaltet ist.
Die beschriebene Schaltung kann ohne weiteres noch ausgebaut werden. So wäre es beispielsweise auch möglich, weitere Zwischenspeicher am m Zähler Z vorzusehen, etwa derart, dass man dann, wenn wieder von der Impulszahl 0-100 ausgegangen wird, eine Stufe von 56-60 bzw. von 46-40 wählt. Bei dieser Impulszahl könnte dann unter Umgehung des Summierspeichers eine einmalige Verstellung von vorgewählter Grössenordnung durchgeführt werden.
In diesem Fall wäre das Koinzidenzglied des betreffenden Zwischenspeichers wiederum mit dem Relais R1 bzw. R2 zu verbinden, das dann wie bei der Regelung über den Summierspeicher eine jeweils einmalige Einschaltung des Stellmotors SM von bestimmter, einstellbarer Dauer bewirkt.
Gegebenenfalls könnte auch auf die Stufe mit einer Regelung, die unmittelbar von der Grösse der Gewichts abweichung abhängt, verzichtet werden. Anstelle dieser Stufe wären Idann ein oder mehrere weitere Zwischenspeicher vorzusehen, beispielsweise für 56-65, 66-75 und 76-100 Impulse. Diese Zwischenspeicher wären dann jeweils wieder mit einem besonderen, im Steuerkreis des Stellmotors SM liegenden Relais zu verbinden. Die Relais werden in ihrer Haltezeit so eingestellt, dass der Wert der durch sie ausgelösten jeweils einmaligen Verstellung der Grösse nach gestaffelt ist, so dass der Verstellwert bei der Impulszahl von 76-100 grösser ist als derjenige, welcher der Impulszahl 66-75 entspricht, und dass dieser wieder grösser ist als bei 56-65 Impulsen.
Offensichtlich ist auf diese Weise eine grosse Anzahl von Stufenkombinationen möglich, die jedoch nicht sämtlich beschrieben zu werden brauchen.
Ergänzend ist darauf zu verweisen, dass die Erzeugung der von der Stellung der Waagschale 3 oder auch eines Waagebalkens der Kontrollwaage W abhängigen elektrischen Schwingungsfrequenz natürlich auch auf andere bekannte Art und Weise, beispielsweise durch einen Schwingkreis mit veränderlicher Kapazität erzeugt werden kann.
Ebenso wäre es. möglich, bei Kontrollwaagen, bei denen die Auswertung durch elektrische gewichtsabhängige Spannungssignale eines Spannungsumsetzers, z. B. eines Differentialtransformators erfolgt, letzteren über einen handelsüblichen Analog-Digitalwand ler A zu koppeln, der geeignet ist, eine veränderliche elektrische Spannung in eine der Spannungsgrösse entsprechende Anzahl elektrischer Impulse umzusetzen.
Das anhand der Fig. 2 und d 3 nachstehend erläu- terte AusführungsBeispiel der Erfindung dient zur Regelung einer nicht dargestellten Dosiermaschine oder des Nachstromreglers einer selbsttätigen, ebenfalls nicht dargestellten Abfüllwaage jeweils bekannter Art, deren Verstellvorrichtung mittels eines umsteuerbaren Stellmotors SM betätigt wird. Die Steuerung des Stellmotors SM erfolgt mittels einer Kontrollwaage W, der die abgemessenen Füllgutmengen zugeführt werden.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Kontrollwaage W ebenfalls als Federwaage ausgebildet, deren Ausschläge mittels eines elektrischen Spannungsumsetzers, z. B. eines Differentialtransforma tors D gemessen werden. Der bewegliche Kern des Differentialtransformators D ist so eingestellt, dass in der Sollgewichts-Stellung eine Ausgangsspannung mit dem Wert Null vorliegt, und dass bei Unter- oder Ubergewichten eine bestimmte, der jeweiligen Gewichtsabweichung entsprechende Spannung abgegeben wird, wobei die Unterscheidung von Unter- oder Übergewicht durch die Phasenlage des Ausgangsstromes gegeben ist.
Die von der Kontrollwaage W bestimmten und vom Differentialtransformator D abgegebenen Ausgangsspannungen werden in einem geeigneten nachgeschalteten Verstärker V verstärkt und einer Phasenbrücke PB bekannter Art zugeleitet, welche die eingehenden Impulse je nach ihrer Phasenlage in Plus- oder Minusimpulse trennt.
Der Phasenbrücke PB sind zwei Gruppen spannungsabhängiger Relaiseinheiten +E1, +E2, +E3 und -El, -E2, -E3 nachgeschaltet und mit den entsprechenden Ausgängen der Phasenbrücke PB für Plus- bzw. Minusimpulse verbunden. Innerhalb jeder dieser Gruppen ist jede Relaiseinheit E auf eine bestimmte Ansprechspannung eingestellt, wobei die Stufung der Ansprechspannungen je einem bestimmten Gewichtsbereich entspricht. Es sei beispielsweise angenommen, dass die Relaiseinheiten +El und -El auf 10 Volt, die Relaiseinheiten +E2 und -E2 auf 20 Volt und die Relaiseinheiten +E3 und -E3 auf 40 Volt eingestellt sind.
Dabei soll der Spannungsbereich von 0 bis 10 Volt einem angestrebten Durchschnittsgewicht der abgewogenen Füllgutmengen, der Spannungsbereich von 10 bis 20 Volt einem Gewichtsbereich innerhalb einer zulässigen Gewichtstoleranz und die Spannungsbereiche von 20 bis 40 Volt und über 40 Volt solchen Gewichtsabweichungen entsprechen, bei denen eine sofortige Nachstellung der Abmessmaschine bzw. ein Ausscheiden der gewogenen Menge aus dem weiteren Verpackungsvorgang stattfindet.
Gemäss Fig. 3 ist der wesentliche Teil der spannungsabhängigen Relaiseinheiten E eine Shockley Diode 31, die beim Anlegen einer bestimmten Spannung von einem hohen auf einen niedrigen Widerstand durchschaltet und damit stromdurchgängig wird. Ausserdem enthalten die Relaiseinheiten E ein in den Stromkreis der Shokley 3} iode 31 geschaltetes Relais 30 und einen Gleichrichter 32. Mittels eines Potentiometers 34 werden die Relaiseinheiten E über einen Kondensator 35 auf eine bestimmte Ansprechspannung eingestellt. Die von der Phasenbrücke PB kommenden Impulse bestimmter Spannung werden über die Leitungen L' bzw. L", das Potentiometer 34 und den Kondensator 35 auf die Shokley-Diode 31 gegeben.
Beim Durchschalten einer der Relaiseinheiten +E2, +E3, -E2 oder -E3 erhält ein jeweils zugeordnetes Zeitrelais R3, R5, R4 oder R6 einen Impuls, durch den das betreffende Zeitrelais R über einen Schaltschütz SCH den Stellmotor SM der Verstelleinrichtung während einer bestimmten Zeitspanne einschaltet. Die Schaltdauer der einzelnen Zeitrelais R ist auf die Zeit eingestellt, die zur Korrekturverstellung des entsprechend geschalteten Gewichtsbereiches nötig ist.
Gegenüber dieser direkt eingeleiteten Korrekturverstellung bei auftretenden unzulässigen hohen Ge wichts abweichungen erfolgt bei Gewichten, welche zwar innerhalb des zulässigen Toleranzbereiches liegen, jedoch eine gewisse vorbestimmte Grenze überschreiten, zunächst eine Speicherung und Summierung der von den Relaiseinheiten rEl und -El gegebenen Impulse. Dazu ist diesen beiden Relaiseinheiten ein elektronischer oder elektromechanischer Summierspeicher SS an sich bekannter Art nachgeschaltet, der bei einer gewissen einstellbaren Summe positiver oder negativer Impulse eines der Zeitrelais R1 oder R2 schaltet, das dann während einer bestimmten Zeitdauer über den Schaltschütz SCH den Stellmotor SM einschaltet.
Damit Ausreisser , d. h. Packungen mit grösseren, meist auf Störungen in der Schüttgutzufuhr zurückzuführenden Gewichtsabweichungen keinen Einfluss auf die Regelung der Abmessvorrichtungen haben, können die Relaiseinheiten +E3 und -E3 auch so geschaltet sein, dass sie lediglich eine Auswerfeinrichtung betätigen, so dass die zugeordneten Zeitrelais R5 und R6 keine Verstellung der Abmessvorichtungen bewirken.
Auch können, wenn eine feinere oder gröbere Abstufung der Gewichtsabweichung erzielt werden soll, mehr oder weniger als drei Relaiseinheiten E in jeder Gruppe vorgesehen sein, denen entsprechend eingestellte Zeitrelais R nachgeschaltet sind.
Zweckmässigerweise sind die Relais 30 der Re laiseinheiten E so ausgebildet t und geschaltet, dass beim Durchschalten einer Relaiseinheit höherer Ansprechspannung jeweils diejenigen mit niedrigerer Ansprechspannung ausgeschaltet werden. Selbstverständlich werden die auf die Relaiseinheiten E gegebenen Impulse regelmässig nach jeder Wiegung durch Unterbrecher wieder gelöscht. Ebenso erfolgt eine Löschung der Impulse des Summierspeichers SS, wenn bei Erreichen einer bestimmten Anzahl von Impulsen eine Verstellung der Abmessvorrichtungen erfolgt ist.