DE102011077782A1 - Apparatus for dispensing powdery product e.g. coffee powder, has sensor that is connected to control unit for controlling metering device, based on detected density of powdered product - Google Patents

Apparatus for dispensing powdery product e.g. coffee powder, has sensor that is connected to control unit for controlling metering device, based on detected density of powdered product Download PDF

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Abstract

The apparatus (1) has a metering device (4), a control unit (8) for controlling the metering device and sensors (11-13) such as microwave sensor or ultra-wideband sensor for detecting electromagnetic waves, to determine a density of powdered product (2). The sensor is connected to the control unit for controlling metering device, based on detected density of the powdered product. The sensors (11,12) is arranged at inlet and outlet regions of metering device. The sensor (13) is arranged between the sensors in the conveying direction. An independent claim is included for method for dispensing powdery product.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Dosieren eines pulverförmigen Produkts, insbesondere eines Lebensmittels.The present invention relates to an apparatus and a method for dosing a powdery product, in particular a foodstuff.

Bei der Dosierung von rieselfähigen, pulverförmigen Produkten ist ein wichtiges Ziel, eine gewünschte Gewichtsmenge des zu dosierenden Produkts möglichst exakt zu dosieren. Insbesondere bei Lebensmitteln muss eine Unterfüllung einer Verpackung aufgrund gesetzlicher Bestimmungen unbedingt vermieden werden. Von daher wird bei der Dosierung üblicherweise ein geringes Übergewicht eingestellt, um eine Unterfüllung sicher zu vermeiden. Diese Überfüllung bedeutet jedoch einen unnötigen Verlust für ein verpackendes Unternehmen. Aus der DE 197 43 057 A1 ist eine Dosierungsvorrichtung für pulverförmige Produkte bekannt, bei der ein flexibler Dosierrohrstutzen und ein Verformungssensor verwendet wird, welcher Dehnungen des Dosierrohrstutzens erfasst. Eine Steuereinheit steuert dann basierend auf den erfassten Dehnungen einen Gesamtdrehwinkel der Dosierschnecke, um die Füllgutmenge zu bestimmen. Diese Vorrichtung ist jedoch relativ aufwendig und mit gewissen Ungenauigkeiten behaftet.In the dosage of free-flowing, powdery products is an important goal to dose a desired amount by weight of the product to be dosed as accurately as possible. In the case of food in particular, underfilling a packaging must be strictly avoided due to legal regulations. Therefore, when dosing usually a slight overweight is set to avoid underfilling safely. However, this overcrowding means an unnecessary loss for a packaging company. From the DE 197 43 057 A1 For example, a metering device for powdery products is known in which a flexible metering pipe socket and a deformation sensor is used, which detects expansions of the metering pipe socket. A control unit then controls based on the detected strains a total rotation angle of the metering screw to determine the amount of product. However, this device is relatively expensive and fraught with certain inaccuracies.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Dosieren eines pulverförmigen Produkts weist demgegenüber den Vorteil eines sehr einfachen und kostengünstigen Aufbaus auf. Ferner kann mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Füllmenge sehr exakt bestimmt werden, so dass eine Überfüllung wie im Stand der Technik nicht mehr notwendig ist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Vorrichtung eine Dosiereinrichtung, eine Steuereinheit zum Steuern der Dosiereinrichtung sowie wenigstens einen Sensor zur Erfassung elektromagnetischer Wellen umfasst, wobei der Sensor eine Dichte des pulverförmigen Produkts bestimmt. Basierend auf dem vom Sensor, vorzugsweise mehrfach, ermittelten Dichtewert, steuert die Steuereinheit die Dosiereinrichtung, wodurch eine sehr genaue Befüllung möglich ist.In contrast, the device according to the invention for metering a pulverulent product has the advantage of a very simple and cost-effective construction. Furthermore, by means of the device according to the invention, a filling amount can be determined very accurately, so that overfilling, as in the prior art, is no longer necessary. This is inventively achieved in that the device comprises a metering device, a control unit for controlling the metering device and at least one sensor for detecting electromagnetic waves, wherein the sensor determines a density of the powdery product. Based on the density value determined by the sensor, preferably several times, the control unit controls the metering device, whereby a very accurate filling is possible.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims show preferred developments of the invention.

Besonders bevorzugt umfasst die Dosiereinrichtung einen Schneckendosierer. Mittels des Schneckendosierers kann eine sehr genaue Dosierung erfolgen.Particularly preferably, the metering device comprises a screw feeder. By means of the screw feeder, a very accurate dosage can be done.

Weiter bevorzugt ist der Sensor ein Ultrabreitbandsensor oder ein Mikrowellensensor. Hierdurch kann ein besonders kostengünstiger und exakte Ergebnisse liefernder Sensor ermöglicht werden.More preferably, the sensor is an ultra wide band sensor or a microwave sensor. As a result, a particularly cost-effective and accurate results delivering sensor can be made possible.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Vorrichtung einen ersten Sensor, welcher an einem Einlaufbereich der Dosiereinrichtung angeordnet ist, und einen zweiten Sensor, welcher nahe an einem Auslaufbereich der Dosiereinrichtung angeordnet ist. Hierdurch kann eine redundante Dichtebestimmung an der Dosiereinrichtung ermöglicht werden, wodurch eine noch genauere Dosierung erreicht werden kann.According to a further preferred embodiment of the invention, the device comprises a first sensor, which is arranged at an inlet region of the metering device, and a second sensor, which is arranged close to an outlet region of the metering device. In this way, a redundant density determination on the metering device can be made possible, whereby an even more accurate metering can be achieved.

Die Vorrichtung umfasst ferner einen Trichter, welcher zur Speicherung des pulverförmigen Produkts vor der Dosiereinrichtung angeordnet ist. Ein erster Sensor ist dabei an einem Übergangsbereich zwischen dem Trichter und der Dosiereinrichtung angeordnet und ein zweiter Sensor ist an einem Ende der Dosiereinrichtung, d.h. nahe an einem Austrittsbereich des pulverförmigen Produkts aus der Dosiereinrichtung angeordnet. The device further comprises a funnel, which is arranged to store the powdery product in front of the metering device. A first sensor is arranged at a transition region between the hopper and the metering device and a second sensor is located at one end of the metering device, i. arranged close to an exit region of the powdery product from the metering device.

Weiter bevorzugt umfasst die Vorrichtung einen dritten Sensor, welcher an der Dosiereinrichtung in Förderrichtung zwischen dem ersten und zweiten Sensor angeordnet ist. Hierdurch kann die Genauigkeit der Dosierung weiter erhöht werden. More preferably, the device comprises a third sensor, which is arranged on the metering device in the conveying direction between the first and second sensor. As a result, the accuracy of the dosage can be further increased.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Dosieren eines pulverförmigen Produkts, wobei vor und/oder während des Dosiervorgangs eine Dichte des pulverförmigen Produkts mittels eines Sensors zur Erfassung elektromagnetischer Wellen ermittelt wird. Eine Dosierung des pulverförmigen Produkts wird dann in Abhängigkeit von den ermittelten Dichtewerten vorgenommen, wodurch eine verbesserte Genauigkeit der Dosierung erreichbar ist. Die Dosierung erfolgt dabei vorzugsweise mittels eines Schneckendosierers, wobei die Dichte des pulverförmigen Produkts vor dem Schneckendosierer und/oder im Schneckendosierer ermittelt werden kann. Eine Steuereinheit, welche die Dosiereinrichtung, basierend auf den Dichtewerten steuert, steuert dabei vorzugsweise eine Anzahl von Umdrehungen des Schneckendosierers und/oder eine Drehzahl des Schneckendosierers und/oder eine Laufdauer des Schneckendosierers. Besonders kostengünstig kann als Sensor dabei ein Ultrabreitbandsensor oder ein Mikrowellensensor verwendet werden.The invention further relates to a method for dosing a powdery product, wherein before and / or during the dosing process, a density of the powdery product is determined by means of a sensor for detecting electromagnetic waves. A dosage of the powdered product is then made in dependence on the determined density values, whereby an improved accuracy of the dosage can be achieved. The dosage is preferably carried out by means of a screw feeder, wherein the density of the powdery product before the screw feeder and / or in the screw feeder can be determined. A control unit, which controls the metering device based on the density values, preferably controls a number of revolutions of the screw feeder and / or a rotational speed of the screw feeder and / or a running time of the screw feeder. Particularly cost-effective can be used as a sensor while an ultra-wideband sensor or a microwave sensor.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner die Verwendung von elektromagnetischen Wellen zur Bestimmung einer Dichte eines zu dosierenden pulverförmigen Produkts, um eine exakte Dosierung des pulverförmigen Produkts zu ermöglichen.The present invention further relates to the use of electromagnetic waves for determining a density of a powdery product to be metered in order to allow an exact metering of the powdery product.

Die vorliegende Erfindung wird dabei besonders bevorzugt bei Abfüllanlagen für schüttfähige Lebensmittel, beispielsweise Kaffeepulver, Milchpulver, Mehl, Zucker, Salz, usw., verwendet. The present invention is particularly preferably used in bottling plants for pourable foodstuffs, for example coffee powder, milk powder, flour, sugar, salt, etc.

Zeichnungdrawing

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:Hereinafter, a preferred embodiment of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawing is:

1 eine schematische Schnittansicht einer Dosiervorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 1 a schematic sectional view of a metering device according to a preferred embodiment of the invention.

Bevorzugte Ausführungsformen der ErfindungPreferred embodiments of the invention

1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Vorrichtung 1 zum Dosieren eines pulverförmigen Produkts 2. Das pulverförmige Produkt 2 ist in einem Trichter 3 gespeichert, wobei der Trichter 3 über einer Dosiereinrichtung 4, welche als Schneckendosierer ausgebildet ist, angeordnet ist. Die Dosiereinrichtung 4 umfasst dabei eine Förderschnecke 5, welche in einem rohrförmigen Gehäuse 6 angeordnet ist. Die Förderschnecke 5 wird dabei mittels eines Antriebs 7 angetrieben. 1 shows a schematic sectional view of a device 1 for dosing a powdered product 2 , The powdered product 2 is in a funnel 3 stored, with the funnel 3 over a metering device 4 , which is designed as a screw feeder, is arranged. The metering device 4 includes a screw conveyor 5 , which in a tubular housing 6 is arranged. The screw conveyor 5 is doing this by means of a drive 7 driven.

Die Vorrichtung 1 umfasst ferner einen ersten Sensor 11, einen zweiten Sensor 12 und einen dritten Sensor 13, welche als Mikrowellensensor ausgebildet sind. Die Mikrowellensensoren senden dabei Mikrowellen aus und erfassen die reflektierten Mikrowellen wieder. Die drei Sensoren 11, 12, 13 sind dabei mit einer Steuereinheit 8 verbunden, welche den Antrieb 7 steuert.The device 1 further comprises a first sensor 11 , a second sensor 12 and a third sensor 13 , which are formed as a microwave sensor. The microwave sensors emit microwaves and capture the reflected microwaves again. The three sensors 11 . 12 . 13 are with a control unit 8th connected to the drive 7 controls.

Wie aus 1 ersichtlich ist, ist der erste Sensor 11 dabei an einem Übergangsbereich zwischen dem Trichter 3 und der Dosiereinrichtung 4 angeordnet. Der zweite Sensor 12 ist an einem Ende der Dosiereinrichtung 4 angeordnet und der dritte Sensor 13 ist in Förderrichtung der Förderschnecke 5 zwischen dem ersten und zweiten Sensor angeordnet. Die Sensoren 11, 12, 13 senden dabei Mikrowellen in den Transportbereich der Förderschnecke 5 aus, welche vom darin befindlichen pulverförmigen Produkt in Abhängigkeit von einer Dichte des pulverförmigen Produkts reflektiert werden. Je nach Dichte des pulverförmigen Produkts ergeben sich bestimmte Werte für die reflektierten Mikrowellen, welche als Maß für die Dichte des pulverförmigen Produkts herangezogen werden können. Die Steuereinheit 8 ist dabei derart ausgelegt, dass sie, basierend auf den von den Sensoren 11, 12, 13 erfassten Werten, den Antrieb 7 der Dosiereinrichtung 4 steuert. Die Dichte wird dabei vorzugsweise mehrfach während eines Abfüllvorgangs bestimmt, um eine möglichst exakte Dosierung des pulverförmigen Produkts 2 sicherzustellen. In 1 deutet der Pfeil A die Abgabe des pulverförmigen Produkts 2, beispielsweise in eine Verpackung, an.How out 1 is apparent, is the first sensor 11 doing so at a transition area between the funnel 3 and the metering device 4 arranged. The second sensor 12 is at one end of the metering device 4 arranged and the third sensor 13 is in the conveying direction of the screw conveyor 5 arranged between the first and second sensor. The sensors 11 . 12 . 13 In doing so, microwaves send into the transport area of the conveyor screw 5 which are reflected by the powdery product contained therein depending on a density of the powdery product. Depending on the density of the powdery product, certain values for the reflected microwaves, which can be used as a measure of the density of the powdery product. The control unit 8th is designed so that it, based on the of the sensors 11 . 12 . 13 recorded values, the drive 7 the metering device 4 controls. The density is preferably determined several times during a filling process in order to dose the powdery product as accurately as possible 2 sure. In 1 the arrow A indicates the delivery of the powdered product 2 For example, in a packaging.

Die Steuereinheit 8 kann dabei z.B. die Laufdauer der Förderschnecke 3 in Abhängigkeit von der erfassten Dichte steuern, um jeweils eine exakte Dosierung zu ermöglichen.The control unit 8th can, for example, the running time of the screw conveyor 3 depending on the detected density to allow each exact dosage.

Da die Förderschnecke 5 üblicherweise aus einem leitenden Material, insbesondere Edelstahl, hergestellt ist, wird die Förderschnecke 5 während der Signalerfassung durch die Sensoren ebenfalls einen Signalbeitrag beisteuern. Because the auger 5 Usually made of a conductive material, especially stainless steel, is the screw conveyor 5 during the signal acquisition by the sensors also contribute a signal contribution.

Aufgrund seiner Periodizität kann dieser Signalbeitrag jedoch einfach aus dem eigentlichen Signal herausgerechnet werden. Dies kann auch beispielsweise vor Beginn der Dosierung bei nicht gefüllter Förderschnecke erfolgen. Due to its periodicity, however, this signal contribution can simply be deducted from the actual signal. This can also be done, for example, before the start of dosing with unfilled screw conveyor.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es somit, eine genauere Dosierung von pulverförmigen Produkten 2 zu ermöglichen. Beispielsweise bei einer dosierten Menge von 500 g Mahlkaffee, bei der im Stand der Technik zur Sicherheit eine Überfüllung von +2 g eingestellt wird, kann mittels der erfindungsgemäßen Sensorik an der Dosiereinrichtung das Übergewicht auf +0,5 g eingestellt werden. Hierdurch ergibt sich eine Einsparung von ungefähr 75% an Übergewicht pro Verpackung, wodurch sich eine signifikante Reduzierung der Kosten für das verpackende Unternehmen ergibt. The present invention thus enables a more accurate dosage of powdered products 2 to enable. For example, with a metered amount of 500 g of ground coffee, in the prior art for security overcrowding of +2 g is set, can be adjusted to +0.5 g by means of the sensor system according to the invention at the metering device. This results in a savings of approximately 75% overweight per package, resulting in a significant cost reduction for the packaging company.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (11)

Vorrichtung zum Dosieren eines pulverförmigen Produkts (2), umfassend – eine Dosiereinrichtung (4), – eine Steuereinheit (8) zum Steuern der Dosiereinrichtung (4) und – wenigstens einen Sensor (11, 12, 13) zur Erfassung elektromagnetischer Wellen, um eine Dichte des pulverförmigen Produkts (2) zu bestimmen, – wobei der Sensor mit der Steuereinheit (8) verbunden ist und die Steuereinheit (8) ausgelegt ist, die Dosiereinrichtung (4), basierend auf der mittels des Sensors (11, 12, 13) erfassten Dichte des pulverförmigen Produkts (2) zu steuern.Device for dosing a powdery product ( 2 ), comprising - a metering device ( 4 ), - a control unit ( 8th ) for controlling the metering device ( 4 ) and - at least one sensor ( 11 . 12 . 13 ) for detecting electromagnetic waves to a density of the powdery product ( 2 ), the sensor being connected to the control unit ( 8th ) and the control unit ( 8th ), the metering device ( 4 ), based on the by means of the sensor ( 11 . 12 . 13 ) detected density of the powdery product ( 2 ) to control. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiereinrichtung einen Schneckendosierer (5, 6) umfasst.Apparatus according to claim 1, characterized in that the metering device a screw feeder ( 5 . 6 ). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (11, 12, 13) ein Mikrowellensensor oder ein Ultrabreitbandsensor ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor ( 11 . 12 . 13 ) is a microwave sensor or an ultra wide band sensor. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Sensor (11) an einem Einlaufbereich der Dosiereinrichtung (4) angeordnet ist und ein zweiter Sensor (12) an einem Auslaufbereich der Dosiereinrichtung (4) angeordnet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that a first sensor ( 11 ) at an inlet region of the metering device ( 4 ) and a second sensor ( 12 ) at a discharge area of the metering device ( 4 ) is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 4, ferner umfassend einen Trichter (3), wobei der erste Sensor (11) an einem Übergangsbereich des Trichters (3) zur Dosiereinrichtung (4) angeordnet ist und der zweite Sensor (12) am Ende der Dosiereinrichtung (4) angeordnet ist.Apparatus according to claim 4, further comprising a funnel ( 3 ), the first sensor ( 11 ) at a transition area of the funnel ( 3 ) to the metering device ( 4 ) and the second sensor ( 12 ) at the end of the metering device ( 4 ) is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch einen dritten Sensor (13), welcher in Förderrichtung der Vorrichtung an der Dosiereinrichtung (4) zwischen dem ersten und zweiten Sensor (11, 12) angeordnet ist.Apparatus according to claim 4 or 5, characterized by a third sensor ( 13 ), which in the conveying direction of the device at the metering device ( 4 ) between the first and second sensors ( 11 . 12 ) is arranged. Verfahren zum Dosieren eines pulverförmigen Produkts (2), wobei vor und/oder während des Dosiervorgangs eine Dichte des pulverförmigen Produkts (2) gemessen wird und eine Dosierung des pulverförmigen Produkts (2) in Abhängigkeit von der ermittelten Dichte vorgenommen wird, wobei die Dichte mittels eines Sensors (11, 12, 13) zur Erfassung elektromagnetischer Wellen ermittelt wird.Method for dosing a powdered product ( 2 ), wherein before and / or during the dosing process, a density of the powdery product ( 2 ) and a dosage of the powdery product ( 2 ) is carried out as a function of the determined density, the density being determined by means of a sensor ( 11 . 12 . 13 ) for detecting electromagnetic waves is determined. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Dosieren mittels eines Schneckendosierers (5, 6) erfolgt und die Dichte des pulverförmigen Produkts (2) am Einlass und/oder am Auslass des Schneckendosierers ermittelt wird.A method according to claim 7, characterized in that the dosing by means of a screw feeder ( 5 . 6 ) and the density of the powdery product ( 2 ) is determined at the inlet and / or at the outlet of the screw feeder. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass basierend auf den Dichtewerten des pulverförmigen Produkts (2) eine Anzahl von Umdrehungen des Schneckendosierers und/oder eine Drehzahl des Schneckendosierers und/oder eine Laufdauer des Schneckendosierers in Abhängigkeit von der Dichte bestimmt.A method according to claim 7 or 8, characterized in that based on the density values of the powdery product ( 2 ) determines a number of revolutions of the screw feeder and / or a rotational speed of the screw feeder and / or a running time of the screw feeder as a function of the density. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichte mittels eines Mikrowellensensors oder mittels eines Ultrabreitbandsensors ermittelt wird.Method according to one of claims 7 to 9, characterized in that the density is determined by means of a microwave sensor or by means of an ultra wide band sensor. Verwendung von elektromagnetischen Wellen zur Bestimmung einer Dichte eines pulverförmigen Produkts (2), um das pulverförmige Produkt (2) zu dosieren.Use of electromagnetic waves for determining a density of a pulverulent product ( 2 ) to the powdered product ( 2 ) to dose.
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