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Steuereinrichtung für Dosiergeräte Insbesondere in der chemischen,
pharmazeutischen und Nahrungsmittelindustrie werden heute Vorrichtungen eingesetzt,
die beim Abfüllen von Produkten die gewünschte Menge in kürzester Frist automatisch
bestimmen und aussondern. Diese Geräte sind als sog.
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»Dosiergeräte« bekannt. Sie enthalten in vielen Fällen eine Schnecke,
mit deren Hilfe das abzumessende, beispielsweise pulverförmige Material ständig
nachgeführt und einer Öffnung zugeführt wird. Eine Umdrehung der Schnecke entspricht
dann einer ganz bestimmten Dosis, d. h. einer bestimmten Menge bzw. einem bestimmten
Gewicht.
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Die gewünschte Dosis entspricht zumeist Bruchteilen einer oder mehrerer
Schneckenumdrehungen.
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Nach Vorschieben dieser Dosis muß der Nachschub des Abfüllproduktes,
d. h. die Schneckenumdrehung, durch einen Schaltvorgang so lange unterbrochen sein,
bis ein neuer Karton, ein neues Gefäß od. dgl. zum Abfüllen nachgeführt ist. Entscheidend
für die Genauigkeit der abgefüllten Menge ist im wesentlichen die Exaktheit des
Schaltvorgangs, nach dem die gewünschte Dosis gefördert ist. Der Schaltvorgang wird
durch eine mit der Dosierschnecke verbundene Steuereinrichtung geregelt.
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Bekannte Einrichtungen dieser Art benutzen ein zeitabhängiges Schaltglied.
Bei ihnen wird durch eine vorherige Eichung, beispielsweise mittels einer Waage,
bestimmt, nach welcher Zeit aus der Öffnung der Dosiermaschine - konstante Drehzahl
der Schnecke vorausgesetzt - die gewünschte Menge ausgetreten ist. Der sich ergebende
Zeitwert wird hernach auf der Steuereinrichtung eingestellt und diese bewirkt nun
ihrerseits immer nach der gleichen Zeit den erforderlichen Schaltvorgang, vor allem
zum Stoppen der Schnecke.
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Der Nachteil solcher Einrichtungen besteht darin, daß die Dosis,
die primär allein von der Umdrehung der Schnecke - einwandfreie Füllung der Schnecke
vorausgesetzt - abhängig ist, unabhängig von der Schneckendrehung, nämlich durch
eine rein zeitabhängige Einrichtung bestimmt wird. Bei Unregelmäßigkeiten an der
Dosiermaschine, beispielsweise bei Schwankungen der Schneckendrehzahl, muß demnach
auch die Dosierung ungenau werden.
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Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist bei einer anderen bekannten
Schneckendosiermaschine eine Steuervorrichtung vorgesehen, durch die nach einer
entsprechenden Anzahl von Umdrehungen der Förderschnecke deren Antrieb selbständig
abgeschaltet wird.
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Die Konstruktion ist dabei derart, daß über die Schnecke die eine
Kupplungshälfte einer Freilaufkupplung gedreht wird, deren zweite Kupplungshälfte
mit einer Hubstange verbunden ist, die über eine Kurve rückstellbar ist und einen
Kontakt trägt, der mit einem
stationären einstellbaren Kontakt zusammenwirkt.
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Wenn nun die Schnecke über eine Magnetkupplung angetrieben wird, wird
über die Kupplung die Hubstange geradlinig bewegt, bis ihr Kontakt auf den stationären
Kontakt auftrifft, worauf die Magnetkupplung gelöst und die Schnecke stillgesetzt
wird.
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Anschließend wird dann die Hubstange über eine Kurve in Freilaufrichtung
der Kupplung in die Ausgangsstellung zurückbewegt. Bei einer verbesserten Ausführungsform
dieser Einrichtung ist es bekannt, nach der Kontaktgabe der Hubstange den Antriebsmotor
der Schnecke abzuschalten und eine Bremse einzuschalten. Außerdem erfolgt über eine
relaisgesteuerte Magnetspule das Zurückziehen der Hubstange in ihre Ausgangsstellung.
Diese Einrichtungen sind umständlich und sperrig. Außerdem ist durch die Vielzahl
der tibertragungsglieder eine gewisse Ungenauigkeit gar nicht zu vermeiden. Außerdem
ergibt sich durch den unmittelbaren Aufprall der Kontakte an der Hubstange eine
weitere Fehlerquelle, da diese Kontakte durch den Stoß in ihrer Lage geändert werden.
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Diese Nachteile werden bei einer Steuereinrichtung für Dosiergeräte,
insbesondere für Schneckendosiereinrichtungen, mit einem periodisch angetriebenen
Fördermittel für das Zuführen und Abmessen des zuzuteilenden Gutes, und mit einem,
zum EinsteIlen der zu dosierenden Menge dienenden und vom Fördermittel während der
Dauer eines Dosiervorgangs über eine Magnetkupplung mitgenommenen elektrischen Schaltglied,
das auf einer sich immer selbsttätig am Ende der Dosierung in die Ausgangslage zurückstellenden
Steuerwelle befestigt ist, dadurch beseitigt, daß das Schaltglied als der bewegliche
Teil eines Regelgliedes einer an sich bekannten elektrischen Brückenschaltung ausgebildet
ist, und daß die das Regelglied und den Anker der Magnetkupplung tragende Steuerwelle,
wie
an sich bekannt, koaxial zur Antriebswelle des Fördermittels,
d. h. der Dosierschnecke, ohne Zwischenschaltung eines Unter- oder Übersetzungsgetriebes
angeordnet ist.
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Durch diese erfindungsgemäße Anordnung ergibt sich eine überaus gedrängte
Anordnung, da alle Teile koaxial zueinander und unmittelbar angetrieben sind.
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Durch die Brückenschaltung werden Kontakte, die sich schließen und
öffnen, ganz vermieden. Ferner geht das Ausschalten mit größter Genauigkeit vor
sich. Außerdem ist es nun möglich, die Einstellung der Dosierung an beliebiger Stelle
vorzunehmen. Zu diesem Zweck muß lediglich das einstellbare Brückenglied an der
gewünschten, gegebenenfalls von der Schnecke weit entfernten Stelle angebracht und
durch Leitungen mit der Brücke verbunden werden.
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Die Rückstellung des Regelgliedes geschieht in einfachster Weise
durch eine Feder, die vorzugsweise als Torsionsfeder ausgebildet ist.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigen Fig. f einen Längsschnitt durch ein Dosiergerät mit einer Steuereinrichtung
gemäß der Erfindung, Fig. 2 ein Schaltschema der Steuereinrichtung.
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Die in Fig. 1 schematisch dargestellte erfindungsgemäße Anlage weist
eine in einem Gehäuse 7 laufende Dosierschnecke 6 auf, die über ihre Welle 9, beispielsweise
mittels eines Elektromotors, in Pfeilrichtung angetrieben wird. Dabei wird ein von
der Maschine etwa abzufüllendes Produkt von links nach rechts bis zur Abfüllöffnung
8 fortbewegt, wo es austritt. Mit der Welle 9 ist der eine Teil der Magnetkupplung
30 mit der Wicklung 31 sowie zwei Schleifringe 10, denen die Schleifer 11 und 12
den Strom für die Wicklung 31 zuführen, starr verbunden. Am Gestell 16 ist ein Regelglied
Rl befestigt, dessen drehbare, als Steuerwelle bezeichnete Welle 14 jedoch nicht
mit der Schneckenwelle 9 verbunden ist. Die Steuerwelle 14 trägt den in axialer
Richtung verschiebbaren Anker 35 der Magnetkupplung 30, der von dem auf der Welle
9 sitzenden Teil der Kupplung 30 angezogen wird, sobald die Wicklung 31 stromführend
wird. In diesem Fall sind die Wellen 9 und 14 so lange fest miteinander verbunden,
wie die Wicklung 31 stromführend bleibt. Eine Drehfeder 15 ist mit ihrem einen Ende
an der Steuerwelle 14, mit ihrem anderen Ende am Gestell 16 befestigt, und zwar
so, daß sie bei Drehung der Steuerwelle 14 im gleichen Drehsinn wie demjenigen der
Schneckenwelle 9 gespannt wird. Wird die Welle 14 freigegeben, so bewirkt die Feder
15 eine Rückstellung des Regelgliedes Rt in die Ruhestellung.
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Fig. 2 stellt den Prinzipschaltplan der erfindungsgemäßen Einrichtung
dar. Das Regelglied R1, beispielsweise ein Potentiometer, befindet sich zusammen
mit einem vorzugsweise gleichartigen Regel- oder Stellglied R2 und zwei komplementären
Bauelementen R3 und R4, beispielsweise konstanten ohmschen Widerständen, in einer
Brückenschaltung an sich bekannter Art. An die Brücke ist an den Klemmen 1 und 2
eine Spannungsquelle26 angelegt. Im sogenannten » Nullzweig« der Brücke befindet
sich das Eichinstrument37, beispielsweise ein Galvanometer, außerdem über dem Schalter
46 das Relais 39, durch welches die Kontakte 40, 41, 42 betätigt werden. Eine weitere
Spannungsquelle 28 wird an den Klemmen 3 und 4 angeschlossen und speist den Stromkreis
für den Motor 44, der die Schnecke 6 antreibt, und die Magnetkupplung 30.
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Die Funktion der Anordnung ist nun folgende: Zunächst wird bei offenem
Schalter 46 die Eichung vorgenommen. Durch Schließen des Schalters 47 wird
der Motor
44 eingeschaltet und damit die Dosierschnecke 6 in Drehung versetzt. Damit zum Eichen
die Schneckendrehung genügend langsam erfolgt, kann in den Stromkreis 3-47-44-4
beispielsweise ein Widerstand Rs gelegt werden. Gleichzeitig mit dem Motor 44 wird
auch die Wicklung 31 mit dem Schalter 48 eingeschaltet, so daß das Regelglied Rt
mit der Dosierschnecke 6 gekuppelt wird. Das aus der Öffnung 8 austretende Abfüllgut
wird auf eine nicht dargestellte Waage geleitet. Bei Erreichen eines bestimmten
Gewichtes, d. h. der gewünschten Dosis, wird von Hand oder automatisch der Schalter
47 geöffnet, wodurch der Motor 44 und damit die Dosierschnecke 6 stehenbleiben.
Dieser Stellung, bezogen auf die Stellung bei der Dosis »Null«, entspricht ein ganz
bestimmter elektrischer Wert, vorzugsweise ein Widerstandswert des Regelgliedes
Rl. Mit Hilfe des Stellgliedes R2 wird nun die Brücke abgeglichen, und zwar derart,
daß das Instrument 37 im Nullzweig stromlos wird. Durch Öffnen des Schalters 48
wird die Magnetkupplung 31 stromlos, und das Regelglied R1 springt mittels der Feder
15 in seine Nullstellung zurück.
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Die richtige Dosierung erfolgt nun automatisch.
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Nach Schließen des Schalters 46 zieht das Relais 39 an, da bei der
Nullstellung von Rl die Brücke verstimmt ist und somit an 39 eine Spannung auftritt.
Das Relais 39 schließt die Kontakte 40 und 41, wodurch Rl mit der Dosierschnecke
6 gekuppelt und die Schnecke in Drehung versetzt wird. Hat nach einer bestimmten
Drehung Rl den Wert, der der gewünschten Dosis entspricht, erreicht, so wird das
Relais 39 stromlos, da bei dieser Einstellung die Brücke gemäß der Eichung abgeglichen
ist. Die Kontakte 40 und 41 öffnen sich, wodurch die Kupplung 30 gelöst und der
Motor 44 abgeschaltet wird. Damit das Öffnen der Kontakte stets exakt beim Nullabgleich
der Brücke erfolgt, kann es durch Maßnahmen an sich bekannter Art, beispielsweise
durch Verwendung eines spannungsempfindlichen elektronischen Relais, erreicht werden.
Ein oder mehrere weitere vom Relais 39 betätigte Kontakte 42 schließen beim Abfallen
vom Relais 39 und können beispielsweise zur Einschaltung einer Einrichtung, die
zum Nachführen eines neuen Gefäßes unter die Abfüllöffnung 8, zum Schließen eines
Schiebers vor der Öffnung 8 oder für ähnliche Zwecke dient, verwendet werden. Die
genannten Einrichtungen wären an den Klemmen 4 und 5 anzuschließen.
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Das Regelglied Rl springt vermöge der Feder 15 in die Nullstellung
zurück, wodurch das Relais 39 wieder anspricht und der neue Dosiervorgang beginnt.
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Durch Einbau von Vorrichtungen an sich bekannter Art, beispielsweise
eines RC-Gliedes, kann eine Ansprechverzögerung vom Relais 39 und damit eine etwa
erforderliche Pause zwischen zwei aufeinanderfolgenden Dosierungen erreicht werden.
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Das Regelglied Rl ist über die in den Fig. 1 und 2 gezeigten Anschluß
klemmen 17 und 18 in der Brücke angeordnet. Damit ist es beispielsweise möglich,
die anderen elektrischen Elemente, vorzugsweise das Stellglieds2, gegebenenfalls
an einer anderen bequem zugänglichen Stelle anzuordnen.