Abfülleinrichtung für feste, fliessfähige Schüttgüter an Verpackungsmaschinen
Die Erfindung betrifft eine mit selbsttätigen Abmessvorrichtungen versehene Abfülleinrichtung, die dazu dient, die in einer Verpackungsmaschine vorbereiteten leeren Verpackungsbehälter der Reihe nach mit bestimmten Schüttgutmengen zu füllen.
Die verhältnismässig niedrige Leistungsgrenze von als Waagen ausgebildeten Abmessvorrichtungen macht es erforderlich, eine Mehrzahl solcher Waagen auf der Verpackungsmaschine anzuordnen, wenn die an sich mögliche Leistung der Maschine voll ausgenützt werden soll. Da das Füllen der Behälter an einer verhältnismässig eng begrenzten Stelle der Förderbahn der Maschine erfolgen muss und andererseits die Wände der Schütttrichter eine gewisse Steilheit aufweisen sollen, damit das Schüttgut restfrei und rasch durch die Fülltrichter fällt, ergeben sich verhältnismässig grosse Abschütthöhen zwischen den Waagen und den Verpackungsbehältem und damit natürlich auch lange Fallzeiten, die den Abfüllvorgang als solchen wesentlich verlängern.
Man ging daher schon dazu über, die Waagen mit Voreilung abschütten zu lassen, d.h. also die Schalen der einzelnen Waagen zu öffnen, bevor noch die zugeordneten Verpakkungsgefässe die Füllstelle erreicht haben. Bei richtiger Einstellung gelangt dann die Spitze der Schüttgutsäule bereits im gleichen Augenblick in das Gefäss, wenn dieses unter die Trichtermündung gelangt.
Diese Massnahme hat jedoch den Nachteil, dass Drehzahländerungen der Maschine, insbesondere Drehzahlverminderungen zu Fehlabschüttungen führen.
Zur Behebung dieses Nachteils wird bei einer Abfülleinrichtung für feste, fliessfähige Schüttgüter an Verpakkungsmaschinen mit selbsttätigen Abmessvorrichtungen wie Abfüllwaagen u.dgl., deren Arbeits- oder Abschüttbeginn von der Verpackungsmaschine mit vorbestimmter Voreilung gesteuert wird, und mit Schütt- oder Zwischentrichtern, welche die Abmessvorrichtungen jeweils mit den fortlaufend der Füllstelle der Maschine zugeführten Verpackungsbehältern verbinden, nunmehr erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass der Steuereinrichtung für die Abmessvorrichtungen eine Verstelleinrichtung zugeordnet ist, welche die Grösse der Voreilung der Steuerimpulse für die Abmessvorrichtungen in bezug auf die in die Füllstelle einlaufenden Verpackungsbehälter selbsttätig der Maschinendrehzahl anpasst.
Ein besonderes zweckmässiges Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Abfülleinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung einen mit einer durch die Verpackungsmaschine angetriebenen Hauptsteuerwelle verbundenen Tachogenerator, einen über eine Messbrücke mit letzterem in Verbindung stehenden Winkellagengeber und eine doppelt wirkende umsteuerbare Magnetkupplung umfasst, die von der Messbrücke gesteuert wird, und dass ein Planetenradgetriebe verwendet wird, für dessen Antrieb einerseits unmittelbar die Hauptsteuerwelle und andererseits eines von zwei durch die Magnetkupplung gesteuerten Vorgelegen vorgesehen ist und das eine die Abmessvorrichtungen steuernde, mit Schaltkontakten zusammenwirkende Schaltnockenwelle relativ zur Hauptsteuerwelle entsprechend dem jeweiligen Messwert des Tachogenerators in Drehung versetzt,
sowie ferner durch einen unterhalb jeder Abmessvorrichtung angeordneten Trichter, welche entweder zur Deckung mit je einem Zwischenbehälter oder mit je einem nach ausserhalb der Maschine führenden Auffangtrichter verschwenkbar sind, sowie durch mehrere auf konzentrischen Kreisen angeordnete, unter den Zwischenbehältern umlaufende Schüttrichter, deren Mündung durch Klappen verschliessbar eingerichtet ist, welche mittels einer ortsfesten Weiche gesteuert werden.
Als Verstelleinrichtung kann auch ein von der Hauptsteuerwelle der Maschine angetriebener Fliehkraftregler zur Verdrehung einer die Abmessvorrichtungen steuernden Schaltnockenwelle relativ zur Hauptsteuerwelle verwendet werden.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand schematischer Zeichnungen erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 die Abfülleinrichtung des Ausführungsbeispiels mit mehreren Abfüllwaagen und darunter angebrachten Schwenktrichtern und Zwischenbehältern,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Abfülleinrichtung ge mässFig. 1,
Fig. 3 und 4 den elektrischen Schaltplan der Steuereinrichtung,
Fig. 5 das Schaltbild für die elektrische Verstelleinrichtung,
Fig. 6 ein Schema des Verstellgetriebes.
Die in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigte Abfülleinrichtung besteht im wesentlichen aus einem Förderband 1 mit Transportbehältern 2 für die Packungen 3, umlaufenden Trichtern 4 und einem oberhalb der Trichter 4 befindlichen Gestell 6, auf dem vier selbsttätige Waagen 5, vier Zwischenbehälter 7, vier Auffangtrichter 8 und vier Schwenktrichter 9 angeordnet sind.
Zur Steuerung der Abfüllwaagen 5 dient eine elektrische Anlage, die im wesentlichen folgende Teile umfasst:
Eine beispielsweise mit einer Fotodiode 10 versehene Lichtschranke mit zugeordnetem Verstärker 11 (Fig. 4), mehrere Speicher 12, 13, 14, 15, die über eine Leitung 16 mit dem Verstärker 11 verbunden sind (Fig. 3), Steuernocken 17, 18, 19, 20 und von ihnen betätigte Kontakte 21, 22, 23, 24 zum Auslösen der Startimpulse für die Waagen (Fig. 3), einen weiteren Satz Steuernocken 25, 26, 27, 28 mit Kontakten 29, 30, 31, 32 zur Beeinflussung der Speicher 12, 13, 14, 15 (Fig. 3 und 6), gemäss Fig. 5 eine Messbrücke 33 mit daran angeschlossenem Tachogenerator 34, einen Winkellagengeber in Form eines Potentiometers 35, einen Messwertverstärker 36 und mit ihm verbunden einen Schaltkasten 37 mit daran angeschlossenen Magnetkupplungen 38, 39 und einer Bremse 40, gemäss Fig.
3 und 6 einen weiteren Satz Steuernocken 41, 42, 43, 44 und diesen zugeordnete Kontakte 45 46, 47, 48 die mit vier Zeitrelais 49, 50, 51, 52 in Verbindung stehen, ferner vier Leistungstransistoren 53, 54, 55, 56 mit daran angeschlossenen Magnetventilen 57, 58, 59, 60, vier Impulsweichen 61, 62, 63, 64 und mit ihnen verbundene Leistungstransistoren 65, 66, 67, 68 und Magnetventile 69, 70, 71, 72 sowie eine Schaltsperre 73 (Fig. 4).
Die elektrische Steuerung bestimmt nicht nur den zeitgerechten Ablauf des Abwiegevorgangs, sondern sorgt auch beim Fehlen von leeren Paketen dafür, dass kein Füllgut abgeschüttet wird. Ausserdem bewirkt diese Steuerung, dass Fehlwiegungen durch Verschwenken der Trichter 9 nicht in die Packungen gelangen, sondern durch die Auffangtrichter 8 aus der Maschine herausgeleitet werden.
Im einzelnen soll dieser Vorgang anhand des Weges beschrieben werden, den das Füllgut bis zur Packung zurüddegt.
Eine leere Packung 3, die gemäss Fig. 1 mittels des Förderbandes 1 und eines daran befestigten Bechers 2 an der Diode 10 vorbeigeführt wird, bewirkt, dass die Diode 10 über den elektrischen Verstärker 11 bekannter Art einen Impuls in die Leitung 16 gibt, an welche die Speicher 12, 13, 14, 15 angeschlossen sind. Je nachdem, welche Waage 5 in den nachher mit der Packung 3 zur Deckung kommenden umlaufenden Trichter 4 abschüttet, schliesst einer der Nocken 25, 26, 27 oder 28 einen der zugehörigen Kontakte 29, 30, 31 oder 32.
Nachfolgend soll der Nocken 25 der Waage 5/I bei der Erläuterung der Steuervorgänge herangezogen werden.
Durch Schliessen des Kontakts 29 verbleibt der vom Verstärker 11 herkommende Impuls zunächst im Speicher 12. Dieser Impuls wird, da er aufgrund der im Ausführungsbeispiel gewählten Anordnung der Waage 5/I über der Maschine länger als die Zeitspanne, die ein Wiegespiel beansprucht, gespeichert werden muss, beim Schliessen des Zuordnerkontakts 32 einer anderen Waage 5 im als Schiebespeicher ausgebildeten Speicher 12 derart verschoben, dass der Impuls vom Eingangsteil des Speichers 12 in den Ausgangsteil desselben verschoben wird und der Eingangsteil wieder für einen neuen Impuls zur Verfügung steht.
Die Auslösung des gespeicherten Impulses, den eine Leitung 98 der Waage 5/1 zuführt, wird mittels des von dem Steuernocken 17, der auf einer Welle 81 festgeklemmt ist, betätigten Kontakts 21 in Abhängigkeit von der jeweiligen Maschinenleistung vorgenommen in der Weise, dass dem Steuernocken 17 über ein Planetengetriebe 80 zu jeweils derselben Stellung der Hauptsteuerwelle 114 der Verpackungsmaschine eine entsprechende Winkellage zugeordnet wird. Die Verstellung des Planetengetriebes 80 erfolgt dabei über die elektromagnetischen Kupplungen 38 oder 39, die über Relais im Schaltkasten 37 den Erregerstrom zugeführt bekommen und je nachdem, welche Kupplung erregt wird, den Steg 106 des Planetenradgetriebes 80 über die Vorgelege 107/108 oder 109/110/111 und das Vorgelege 112/113 drehen. Die Drehung des Stegs 106 bewirkt dann eine entsprechende Drehung der genannten Welle 81.
Ist der Verstellvorgang beendet, so fällt die elektromagnetische Bremse 40 ein.
Die Steuerströme für die Relais im Schaltkasten 37 kommen von einem Regler, der aus den an sich bereits bekannten Baugruppen Tachogenerator 34, Winkellagengeber 35, Messbrücke 33 und Verstärker 36 besteht. In der Messbrücke 33 wird dabei eine vom Tachogenerator 34 erzeugte und proportional mit der Maschinenleistung ansteigende Spannung mit einer am Winkellagengeber 35 abgegriffenen Spannung verglichen. Die sich ergebende Differenzspannung wird dem Verstärker 36 zugeleitet, der dann dem Vorzeichen entsprechend die Relais für die Vorlaufkupplung 38 oder Rücklaufkupplung 39 und für die Bremse 40 schaltet.
Wenn der Wiegevorgang der Waage 5/T beendet ist, wird die Waagschale geöffnet und das Füllgut fällt gleichzeitig mit einer aus einem Nachdosiermechanismus kommenden Ergänzungsmenge in den Schwenktrichter 9. Der Schwenktrichter 9 hat die Aufgabe, nur die richtigen Wiegungen zur Zwischenschale 7, die unrichtigen jedoch aus der Maschine heraus in den Auffangtrichter 8 zu leiten. Die Schwenkung des Trichters 9 erfolgt mittels einer durch Druckluft betriebenen Zylinder Kolben-Einheit 115, die durch das Magnetventil 69 gesteuert wird. Dieses Magnetventil 69 steht mit der Impulsweiche 61, die einen bistabilen Multivibrator an sich bekannter Art als Speicher enthält, in Verbindung.
Die Impulsweiche 61 erhält gleichzeitig mit jeder Entleerung der Schale der zugeordneten Waage 5 einen Impuls, der bei richtigem Abfüllgewicht den Speicher der Weiche als Gutimpuls erreicht und diesen entsprechend schaltet.
Der Speicher erregt nun seinerseits über den Leistungstransistor. 65 das Magnetventil 69, so dass der Schwenktrichter durch die Drucklufteinheit 115 über den Zwischenbehälter 7 geschwenkt wird.
Hat dagegen die betreffende Abfüllwaage 5 unrichtig abgewogen, so gibt die Waage selbst über die Leitung 90 ein Spannungspotential an die Impulsweiche 61, welches bewirkt, dass nun der eingehende Abschüttimpuls als Schlechtimpuls an den Speicher geleitet wird. Der Ausgang des Speichers wird dadurch stromlos, womit das Magnetventil 69 abfällt und so die Drucklufteinheit 115 den Schwenktrichter 9 in die Abschüttstellung über den Auffangtrichter 8 verschwenkt. Die Impulsweiche 61 kann ausserdem noch durch einen Kontrollschalter 94 beeinflusst werden, der an den Schliessklappen 116 des Zwischenbehälters 7 sitzt. Sind diese aus irgendeinem Grunde vorher nicht geöffnet worden, so bleibt auch der Schalter 94 geschlossen.
Dadurch gelangt wiederum ein Spannungspotential an die Impulsweiche 61, so dass der eingehende Abschüttimpuls auch bei an sich richtigem Füllgewicht als Schlechtimpuls zum Speicher geleitet wird. Dadurch wird gewährleistet, dass in den Zwischenbehälter 7 keinesfalls zwei Abschüttmengen gelangen können.
Aus dem Schwenktrichter 9 fällt wie erwähnt das Wiegegut in den Zwischenbehälter 7 und verbleibt dort etwa für die Dauer eines Wiegevorgangs. Das Öffnen des Zwischenbehälters 7 erfolgt dann, wenn sich einer der umlaufenden Fülltrichter 4 unter ihm befindet. Hierfür ist im Steuerwerk 79 der Nocken 41 mit dem Kontakt 45 vorgesehen. Durch den vom Kontakt 45 gegebenen Impuls wird das Zeitrelais 49 ausgelöst, das für eine bestimmte, am Zeitrelais einstellbare Zeit eine Steuerspannung an den Leistungstransistor 53 legt. Der somit durch den Leistungstransistor 53 fliessende Strom erregt das Magnetventil 57, das seinerseits den Weg für die Druckluft freigibt, die vermittels einer Zylinder-Kolben-Einheit am Zwischenbehälter 7 angebrachte Bodenklappen 116 betätigt.
Sobald der Trichter 4 mit einer Packung 3 zur Dekkung gelangt, öffnen sich die Klappen 74, 75 des Trich- ters 4 und das Füllgut strömt in die Packung 3. Diese Klappen werden zeitgerecht durch einen Hebel 78, der mit einer Rolle 77 auf einer Weiche 76 entlangläuft, betätig.
Ebenso wie bei Waage 5/I ist auch bei Waage 5/ist der Speicher 13 als Schiebespeicher ausgelegt, so dass ein gespeicherter Impuls durch den Zuordnerkontakt 31 der Waage 5/111 im Speicher 13 verschoben wird.
Bei beliebiger anderer Anordnung der vier Waagen 5 auf dem Gestell 6 kann es natürlich nötig sein, auch die restlichen Speicher 14, 15 als Schiebespeicher auszubilden und das Verschieben der gespeicherten Impulse nicht durch die Zuordnerkontakte anderer Waagen sondern durch besondere von Steuernocken betätigte Schiebekontakte vorzunehmen.
Im übrigen entsprechen die Steuerungen der Waagen 5/in, 5/III und 5/1V derjenigen der Waage 5/I und damit sinngemäss die vorangehend für die Waage 5/I verwendeten Ziffern
17/21, 25/29, 41/45, 49/53/57, 61/65/69, 86, 90, 94 und 98 den Ziffern,
18/22, 26/30, 42/46, 50/54/58, 62/66/70, 87, 91, 95 und 99 der Waage 5/II,
19/23, 27/31, 43/47, 51/55/59, 63/67/71, 88, 92, 96 und 100 der Waage 5/III, und
20/24, 28/32, 44/48, 52/56/60, 64/68/72, 89, 93, 97 und 101 der Waage 5/IV.
Bei der Inbetriebnahme der Verpackungsmaschine befinden sich die Speicher, Zeitrelais, Impulsweichen und Waagen in beliebigen unbekannten Stellungen. Aus diesem Grunde ist eine Schaltsperre 73 vorgesehen, die aus mehreren Relais besteht. Beim Einschalten der Maschinenanlage bringt diese Schaltsperre über die Leitung 105 sämtliche Speicher 12 bis 15 in die vorbestimmte Ausgangsstellung und blockiert vorübergehend die Zeitrelais 49 bis 52. Ausserdem werden ebenfalls über die Leitung 105 die in den Impulsweichen 61 bis 64 eingebauten Speicher auf Schlechtstellung geschaltet, so dass sich in der vorangehend beschriebenen Weise die Schwenktrichter 9 über die Auffangtrichter 8 verschwenken. Die Schaltsperre 73 ist darüberhinaus noch mit einem Steuerschalter 83 verbunden, der gleichzeitig mit dem Starter des Antriebsmotors der Maschine betätigt wird.
Der Schalter 83 öffnet sich beim Einschalten der Maschine und bewirkt, dass über die Leitung 82 die von den Kontakten 45 bis 48 auf die Zeitrelais 49 bis 52 gegebenen Impulse während einer gewissen Zeitspanne unterdrückt werden. Die Länge dieser Zeitspanne wird durch die Zeit bestimmt, die der Antriebsmotor der Maschine benötigt, um von Einschaltbeginn auf die untere Betriebsdrehzahl zu kommen. Diese Zeitspanne beträgt für das vorliegende Beispiel 3 bis 4 Sekunden. Ein in der Schaltsperre eingebautes Zeitrelais ist auf diese Zeitspanne einstellbar.
Wird die Maschine abgeschaltet, so schliesst der Kontakt 83, was über die Leitungen 82 bzw. 105 eine sofortige Unterdrückung der Auslöseimpulse für die Zeitrelais 49 bis 52 und der von der Fotodiode 10 erzeugten Impulse bewirkt. Mit dieser Massnahme bleibt der nicht genau erfassbare Betriebszustand wirkungslos, der sich beim Auslaufen der Maschine einstellt.
Um Einstellarbeiten auch an der laufenden Maschine ausführen zu können, ohne dass Füllgut aus den Waagen 5 abgeschüttet wird, lässt sich das Diodensignal durch einen handbetätigten Schalter 85 unterdrücken.
Die Stromversorgung der einzelnen Steuergeräte erfolgt über die Leitungen 102, 103, 104 mittels eines Netzanschlussgerätes bekannter Art.
Anstelle der vorangehend beschriebenen Verstelleinrichtung für die Voreilung der Auslöseimpulse für die Waagen 5 kann auch eine solche Verstelleinrichtung zur Anwendung gelangen, bei der die Verstellbewegung der Nockenwelle durch einen Fliehkraftregler unmittelbar oder über einen Verstärker vorgenommen wird.
Auch die Verwendung von hydraulisch oder pneumatisch arbeitenden Verstelleinrichtungen liegt im Rahmen der Erfindung. So kann zum Beispiel die von einer durch die Verpackungsmaschine angetriebenen Zahnradpumpe gelieferte ölmenge durch eine Drossel geführt und der vor der Drossel entstehende Druck, der mit höher werdender Maschinendrehzahl ansteigt, zur Beaufschlagung eines geeigneten Stellmotors bekannter Art verwendet werden, wobei derart auf die Verstelleinrichtung für die Voreilung des Auslöseimpulses wirkt, dass die jeweilige Verdrehung der Nockenwelle 81 von der Höhe des anliegenden Öldruckes abhängig ist.
Bezüglich der in der vorstehenden Beschreibung genannten Relais oder Relaisgruppen ist noch darauf zu verweisen, dass dieselben auch elektromagnetischer Art sein können, ebenso wie auch solche, die aus Halbleiterbauteilen aufgebaut sind. Ferner sind natürlich auch Kombinationen dieser Arten möglich.