DE3020563C2

DE3020563C2 - Vorrichtung zum Regeln des Antriebes einer Buttertransporteinrichtung

Info

Publication number: DE3020563C2
Application number: DE19803020563
Authority: DE
Inventors: Ing.(grad.) Arnold 4740 Oelde Uphus
Original assignee: Westfalia Separator AG
Current assignee: GEA Westfalia Separator Group GmbH
Priority date: 1980-05-30
Filing date: 1980-05-30
Publication date: 1981-08-27
Also published as: JPS5768723A; DE3020563B1; JPS5835652B2; FR2483171A1; IE51052B1; DK150721C; FR2483171B1; DK208381A; GB2076998A; DK150721B; GB2076998B; IE811108L; NZ197208A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln des Antriebes einer Buttertransporteinrichtung für eine Butterform- und Verpackungsmaschine, bei welcher die Butter aus einem Vorratsbehälter oder Butterwagen mittels einer motorgetriebenen Transportschnecke gefördert und einer drehzahlregelbaren Butterpumpe mit direkter Einspeisung in den Ausgleichskolben der Butterformmaschine zugeführt wird.

Bedingt durch höhere Qualitätsansprüche sowie größere Haltbarkeitszeiträume ist jede Reinfektion der Butter beim Transport von der Butterungsmaschine oder einem Vorrats- bzw. Pufferbehälter oder dgl. zu der Packmaschine zu vermeiden. Es werden daher komplett geschlossene Systeme angetrebt, welche eine Berührung der unverpackten Butter mit der umgebenden Raumluft vermeiden.

Aus diesem Grunde sind von den Packmaschinenherstellern sogenannte Ausgleichskolben entwickelt und eingesetzt worden, welche die bisher üblichen offenen Buttertröge der Butterform- und Verpackungsmaschinen ersetzen.

Ein solcher Ausgleichskolben kann eine gewisse Menge Butter aufnehmen, wenn der Formteller der Formmaschine eine Drehbewegung ausführt. Nach der Drehbewegung preßt ein druckluftbelasteter Kolben die Butter in die Formstücke.

Die Befüllung des Ausgleichskolbens besorgt eine Butterpumpe, welchem die aus dem Vorratsbehälter entnommene Butter mittels einer motorgetriebenen Transportschnecke zugeführt wird. Die Förderleistung der Butterpumpe ist dabei auf die tatsächliche Abnahme-Leistung der Packmaschine einzustellen, um eine kontinuierliche Füllung des Ausgleichskolbens zu gewährleisten. Geringe Konsistenzschwankungen der Butter können jedoch schon zu beträchtlichen Schwankungen in der Zuführleistung führen.

Zur Beseitigung dieses Nachteils ist es bekannt, polumschaltbare Motoren als Antrieb für die Butterpumpen einzusetzen, die in ihrer Drehzahl durch zwei am Ausgleichskolben befindliche Endschalter gesteuert werden. Diese Maßnahme hat jedoch eine ständige abrupte Änderung der Drehzahl und dadurch bedingte Gewichtsschwankungen in den Butterpäckchen zur Folge. Ferner ist eine Geschwindigkeitsveränderung, hervorgerufen durch einen polumschaltbaren Motor, mit zusätzlich aufzubringender Energie verbunden.

Störgrößen können jedoch auch im Butterwagen oder Pufferbehälter beim Zutransport der Butter zu den Butterpumpen auftreten. Eine zu hohe Drehzahl der Transportschnecken kann Gefügeveränderungen hervorrufen, die wiederum Qualitätseinbußen hervorrufen können. Ebenso sind Lufteinschlüsse die Folge.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Antrieb der Buttertransporteinrichtung für eine Butterform- und Verpackungsmaschine zur Vermeidung von Gewichtsschwankungen bei den abgepackten Butterpaketen und zur Vermeidung negativer mechanischer Belastungen des Gefüges der Butter vollautomatisch zu regeln, wobei die Butterförderung stufenlos einstellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile sind insbesondere darin zu sehen, daß durch eine gleichmäßige Zuführleistung der Butter zu der Form- und Verpackungsmaschine eine hohe Gewichtsgenauigkeit der abgepackten Butterpäckchen erzielt wird und geringe mechanische Belastungen auf das Gefüge der Butter ausgeübt werden. Ferner wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ein hoher Grad an Automation erreicht Ein weiterer Vorteil wird beim Transport der Butter durch die Rohrleitungen sichtbar. Bedingt durch eine gleichmäßige Transportgeschwindigkeit der Butter wird der bei der chemischen Reinigung des Rohrleitungssystems aufgebaute Si'ikatfilm an den Rohrleitungsinnenwänden geschont, so daß kein Kleben der Butter an diesen auftritt.

Die nachstehende Beschreibung dient der Erläuterung des Gegenstandes gemäß der Erfindung, von dem eine Ausführungsform in den Zeichnungen dargestellt ist Es zeigt

F i g. 1 eine Butterpumpen- und Buttertransport-Regeleinrichtung :n schematischer Darstellung,

F i g. 2 ein Prinzipschaltbild der Antriebsregelung.

Die in der F i g. 1 dargestellte Butterpumpen- und Buttertransport-Regeleinrichtung zeigt einen Butterwagen 1, in welchem sich die bevorratete Butter in Form einer Butterrolle 2 befindet. Von der Butterrolle 2 wird die Butter mittels einer über einen elektronisch stufenlos regelbaren Antriebsmotor 3 angetriebenen Transportschnecke 4 zu einer Butterpumpe 5 gefördert. Die Butterpumpe 5 ist als Drehkolbenpumpe mit einem ebenfalls stufenlos regelbaren Antriebsmotor 6 ausgebildet Statt einer Butterpumpe 5 können auch zwei oder mehrere derselben vorgesehen sein.

Von der Butterpumpe 5 führt eine Rohrleitung 7 zu einer teilweise dargestellten Butterform- und Verpakkungsmaschine 8, die zur Aufnahme der durch die Rohrleitung 7 geförderten Butter einen Ausgleichskolben 9 besitzt. In diesem Ausgleichskolben 9 kann eine gewisse Menge Butter aufgenommen werden, wenn der nicht gezeigte Formteller der Butterform- und Verpakkungsmaschine 8 eine Drehbewegung ausführt. Ein druckluftbelasteter Kolben 10 preßt nach der Drehbewegung des Formtellers die Butter exakt dosiert zu Formstücken, die anschließend verpackt werden.

Zur Füllstandsüberwachung des Ausgleichskolbens 9 ist ein regelbarer Widerstand in Form eines Drehpotentiometers 11 vorgesehen, das vom Füllungsgrad des Ausgleichskolbens 9 über eine mit dem Kolben 10 in Verbindung stellende Zahnstange 12 gesteuert ist und

entsprechende Korrekturwerte an die spater beschriebene Antriebsregeleinrichtung liefert Sowohl der oberen als auch der unteren Hubstellung des Kolbens 10 ist jeweils ein Endschalter 13 bzw. 14 zugeordnet, wobei der obere Endschalter 13 die Butterpumpe 5 und der untere Endschalter 14 die Butterform- und Verpackungsmaschine 8 abschaltet Zwischen den beiden Endstellungen des Kolbens 10 des Ausgleichskolbens 9 übernimmt das Drehpotentiometer 11, das aus der Mittellage heraus ins Positive (+) oder ins Negative (—) mittels der Zahnstange 12 verstellt wird, die günstigste Regelung der Butterpumpe 5.

Zur selbsttätigen Antriebsregelung der vorstehend beschriebenen Einrichtung ist eine Regeleinheit 15 vorgesehen, die zwei separate Regelkreise 16 und 17 umfaßt Hierbei ist der Regelkreis 16 dem Antriebsmotor 6 der Butterpumpe 5 und der zweite Regelkreis 17 dem Transportschneckenantrieb (Antriebsmotor 3) vorgeschaltet. Die Regelung erfolgt durch einen ständigen Istwert/Sollwert-Vergleich der den Antrieb beeinflussenden Größen unter Berücksichtigung des durch die Stellung des Ausgieichskolbens 9 vom Drehpotentiometer 11 vorgegebenen Korrekturwertes K. Dabei ist der Transportschneckenantrieb in Abhängigkeit von der augenblicklichen Förderleistung der Butterpumpe 5 und die Förderleistung der Butterpumpe 5 wiederum in Abhängigkeit von der augenblicklichen Füllung des Ausgleichskolbens 9 bzw. der Abpackleistung der Butterform- und Verpackungsmaschine 8 stufenlos geregelt

Die Wirkungsweise der Regeleinrichtung ist nachstehend anhand der F i g. 2 in Verbindung mit F i g. 1 näher erläutert.

Über einen Sollwertsteller 18 des Regelkreises 16 wird die Drehzahl des Antriebsmotors 6 der Butterpumpe 5 vorgewählt und dem Antriebsmotor 6 über eine Leitung 19 als Sollwert Sp aufgeschaltet. Ein dem Antriebsmotor 6 zugeordneter Antrieb 20 des Regelkreises 16 gibt über einen Impulsgeber 21 (Istwertgeber) an sich bekannter Bauart elektrische Impulse über eine Leitung 22 an die Elektronik zurück. Die Impulse entsprechen der tatsächlichen Drehzahl des Antriebsmotors 6 der Butterpumpe 5 oder dem Istwert Ip. Dieser Istwert Ip wird nun elektronisch mit dem Sollwert Sp verglichen. Abhängig von dem Vergleichsergebnis wird gegebenenfalls selbsttätig die Drehzahl des Antriebes 20 des Antriebsmotors 6 stufenlos verändert bzw. dem Sollwert Sp angeglichen, so daß eine gleichbleibende vorbestimmte Drehzahl bzw. Förderleistung des Butterpumpe 5 erreicht wird.

Durch die Vorwahl am Sollwertsteller 18 wird der Ausgleichskolben 9 über die Rohrleitung 7 von der Butterpumpe 5 gefüllt. Je nach der Leistung der Butterform- und Verpackungsmaschine 8 befindet sich im Ausgleichskolben 9 nun immer eine gewisse Menge Butter. Wird die Abpackleistung reduziert, so steigt der Füllungsgrad des Ausgleichskolbens 9. Das Drehpotentiometer 11 beeinflußt nun negativ den Sollwert Sp, so daß selbsttätig die Drehzahl der Butterpumpe 5 verringert wird. Mit einer Steigerung der Abpackleistung wird der Sollwert Sp positiv verändert und die Pumpenförderleistung steigt entsprechend. Unter Berücksichtigung des Korrekturwertes K stellt sich nunmehr der totale Sollwert Sp to ein.

Nach einer Betriebsunterbrechung der Butterformund Verpackungsmaschine 8, bedingt durch Papierwechsel usw., befindet sich der Kolben 10 in der oberen Stellung und die Butterpumpe 5 ist über den Endschalter

13 abgeschaltet worden. Nachdem nach der Inbetriebnahme der Butterform- und Verpackungsmaschine 8 der Endschalter 13 für den Stop der Butterpumpe 5 frei wird, läuft die Butterpumpe 5 mit einer verringerten Drehzahl an. Diese Drehzahl entspricht einem niedrigen totalen Sollwert Sp to, also dem Sollwert Sp des Sollwertsteller' 18 minus dem von der Mittelstellung des Drehpotenuometers 11 aus gerechneten negativen Korrekturwert K des Drehpotentiometers 11. Die Drehzahl des Antriebsmotors 6 der Butterpumpe 5 gleicht sich nach einer gewissen Zeit selbsttätig an die Packleistung der Butterform- und Verpackungsmaschine an. Ist die Verpackungsmaschine zusätzlich mit einer selbsttätigen Gewichtskontrolleinrichtung ausgerüstet, so werden dadurch bedingte Packleistungskorrekturen sofort durchgeführt. Da die Verpackungsmaschine selbst nur volumenmäßig abpacken, so sind Gewichtsschwankungen, z. B. durch unterschiedliche Luftgehalte und Lufteinschlüsse Störgrößen, die eine Nachregelung der Butterpumpe 5 erfordern. Diese Nachregelung erfolgt selbsttätig mit Hilfe des Drehpotentiometers 11.

Weitere Störgrößen können jedoch auch im Butterwagen 1 bei der Förderung der Butter zu der Butterpumpe 5 hin auftreten. Zum Beispiel ruft eine zu hohe Drehzahl der Transportschnecke 4 Gefügeänderungen in der Butter und damit Qualitätseinbußen derselben hervor. Ebenso sind Lufteinschlüsse die Folge.

Auf Grund der vorgenannten Faktoren ist erfindungsgemäß die Drehzahl der Transportschnecke 4 in Abhängigkeit von der augenblicklichen Förderleistung der Butterpumpe 5 geregelt. Der elektronisch stufenlos regelbare Antriebsmotor 3 der Transportschnecke 4 wird mittels eines Sollwertstellers 23 des Regelkreises 17 auf eine Grunddrehzahl eingeregelt, die über eine Leitung 24 als Sollwert St dem Antriebsmotor 3 aufgeschaltet wird. Ein dem Antriebsmotor 3 zugeord- -, neter Antrieb 25 des Regelkreises 17 gibt über einen Impulsgeber 26 (Istwertgeber), welcher beispielsweise dem Impulsgeber 21 des Antriebes 20 in der Wirkungsweise entspricht, elektrische Impulse über eine Leitung 27 an die Elektronik zurück, welche der

ίο Ist-Drehzahl des Antriebsmotors 3, also einem Istwert /r, entsprechen.

Die tatsächliche Drehzahl, der Istwert Ip des Antriebsmotors 6 der Bulterpumpe 5, wird nun auf den Sollwert St der Grunddrehzahl des Antriebsmotors 3 der Transportschnecke 4 aufgeschaltet, wie auch in F i g. 1 durch die Leitung 28 dargestellt ist. Dadurch ergibt sich eine Erhöhung der Drehzahl der Transportschnecke 4 mit dem totalen Sollwert St to. Sind mehrere elektromotorisch angetriebene Butterpumpen 5 mit den zugehörigen Regelkreisen 16 und Antriebsmotoren 6 vorhanden, so erfolgt die Regelung derselben ebenso. Da der Sollwert St bzw. St to für die Drehzahlvorgabe der Transportschnecke 4 in seiner Größe begrenzt ist, werden die Istwerte Ip bei Verwendung mehrerer Butterpumpen 5 addiert, proportional verkleinert und dann erst auf den Sollwert St der Transportschnecke 4 aufgeschaltet (Anschlüsse a, b, c, F i g. 2). Bei einem Stop einer Butterpumpe 5 wird folglich die Drehzahl der Transportschnecke verringert.

Nachstehend sind die die Antriebsregelung beeinflussenden Größen und deren funktioneile Beziehung zueinander noch einmal herausgestellt:

Soll wert ,,_umpc (Sp) + Korrekturgröße (K) = Sollwert _Puirpc total (Sp to) Istwert_Pumpc (Ip) + Sollwertzugabe_{Transportschnn}._kc(S_r) = Sollwert Tmnspor.schnecu total (S_Tto).

Eine optische Kontrolle der Regelgrößen, insbeson-Für die beschriebene Antriebsregelung, die im Detail

dere der Istwerte Ip und I_T, kann über zusätzliche 40 in F i g. 2 dargestellt ist, kennzeichnen die Bezugszei-

Me31eistungen 29 und 30 (F i g. 2), die mit entsprechenden Anzeigen 31 und 32 in der Regeleinheit 15 in Verbindung stehen, erfolgen.

chen 33 bis 36 Regelverstärker, elektronische Steuersätze, Universalverstärker bzw. Thyristor-Endstufen üblicher Bauart in Kombination mit Abgleichwiderständen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Regeln des Antriebes einer Buttertransporteinrichtung für eine Butterform- und Verpackungsmaschine, bei welcher die Butter aus einem Vorratsbehälter oder Butterwagen mittels einer motorgetriebenen Transportschnecke gefördert und einer drehzahlregelbaren Butterpumpe mit direkter Einspeisung in den Ausgleichskolben der ι ο Butterformmaschine zugeführt wird, gekennzeichnet durch eine Regeleinlieit (15), die wenigstens zwei separate Regelkreise (16, 17) aufweist, wobei der eine Regelkreis (16) dem Antriebsmotor (6) der Butterpumpe (5) und der is andere Regelkreis (17) dem Antriebsmotor (3) der Transportschnecke (4) vorgeschaltet ist derart, daß der Transportschneckenantrieb in Abhängigkeit von der augenblicklichen Förderleistung der Butterpumpe (5) und die Butterpumpe (5) in Abhängigkeit von der Füllung des Ausgleichskolbens (9) bzw. der Abnahmeleistung der Butterform- und Verpakkungsmaschine (8) stufenlos geregelt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die den Antrieb beeinflussenden Größen jeweils ein Sollwertsteller (18 bzw. 23) und ein Istwertgeber (Impulsgeber 21 bzw. 26) vorgesehen sind und daß der Istwert (Ip) der Drehzahl des A ntriebsmotors (6) der Butterpumpe (5) auf den vorgegebenen Sollwert (Sr, St to) der Drehzahl des Transportschneckenantriebes und die Hubstellung des Ausgleichskolbens (9) als Korrekturgröße (K) dem Drehzahl-Sollwert (Sp, Sp to) des Antriebsmotors (6) der Butterpumpe (5) aufgeschaltet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, mit mehreren elektromotorisch angetriebenen Butterpumpen, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Antriebsmotor (6) einer Butterpumpe (5) ein Regelkreis (16) vorgeschaltet ist und die Istwerte (Ip) der Butterpumpendrehzahlen addiert und proportional verkleinert dem vorgegebenen Sollwert (St) der Drehzahl des Transportschneckenantriebes aufgeschaltet sind.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen der vom Füllungsgrad bzw. Kolbenhub des Ausgleichskolbens (9) abhängigen Korrekturgröße (K) ein vom Kolbenhub (Kolben 10) gesteuertes Drehpotentiometer (11) am Ausgleichskolben (9) vorgesehen ist, das von einer Mittelstellung heraus in Richtung größeren Kolbenhubes gesteuert einen die Förderleistung der Butterpumpe (5) herabsetzenden negativen Korrekturwert (K) und in Richtung kleineren Kolbenhubes gesteuert einen die Förderleistung der Butterpumpe (5) steigernden positiven Korrekturwert (K) an den Regelkreis (16) für den Butterpumpenantrieb liefert.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehpotentiometer (11) durch eine vom Kolben (10) bewegte Zahnstange (12) gesteuert t>o ist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der oberen und der unteren Hubendstellung des Ausgleichskolbens (9) ein Endschalter (13 bzw. h5 14) zugeordnet ist, von denen der obere Endschalter (13) den Antriebsmotor (6) der Butterpumpe (5) und der untere Endschalter (14) der Butterform- und Verpackungsmaschine (8) abschaltet und daß das Drehpotentiometer (11) wirkungsmäßig zwischen beiden Endschaltern (13,14) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmotoren (3,6) für die Transportschnecke (4) und die Butterpumpe (5) über diesen zugeordnete elektronische Antriebe (25 bzw. 20) stufenlos drehzahlregelbar gesteuert sind.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Butterform- und Verpackungsmaschine (8) eine Einrichtung zur Gewichtskontrolle zugeordnet ist

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelkreise (16, 17) Einrichtungen (31, 32) zum optischen Anzeigen der Regelgrößen (I, S, K) aufweisen.