DE4033582A1 - Vorrichtung zum portionsweise dosieren von schuettfaehigen waren - Google Patents

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum portionsweise Do­ sieren von schüttfähigen Waren. Die einzelnen Waren-Portionen sollen dabei ein möglichst gleichgroßes, vorbestimmbares Ge­ wicht aufweisen. Jede der Portionen kann sowohl aus einem einzelnen Produkt oder aus mehreren unterschiedlichen Produk­ ten bestehen. Diese Produkte können beispielsweise getrockne­ tes Gemüse, Teigwaren, Reis, Hülsenfrüchte oder sonstige mehr oder weniger schüttfähige Warenteilchen sein.

Stand der Technik

Bekannt sind sogenannte Gewichtsdosierer. Diese Dosierer be­ sitzen einen Vorratsbehälter, in dem eine größere Warenmenge vorrätig gehalten wird. Es wird nun versucht, diese Ware mit einem möglichst konstanten Produktstrom aus dem Vorratsbehäl­ ter zu entnehmen. In Abhängigkeit von der Warenart und von der angestrebten Genauigkeit sind verschiedene Arten von Ge­ wichtsdosierern auf dem Markt. So kann die aus dem Vorratsbe­ hälter heraustretende Ware über ein Prallblech, eine Rutsche oder ein Förderband kontinuierlich weggeführt werden. An dem betreffenden Fördergerät ist ein Wiegesystem angeschlossen, mit der das über die Fördereinrichtung ausgetragene Produkt gewogen wird. Die Austraggeschwindigkeit kann mit Hilfe die­ ses ermittelten Gewichts nachgestellt bzw. gesteuert werden. Bei einem anderen derartigen Gewichtsdosierer ist an dessen Vorratsbehälter ein Austragsorgan als Dosierorgan in Form einer Schnecke vorhanden. Sowohl der Vorratsbehälter als auch das Dosierorgan werden gewogen. Aus der bei dem kontinuierli­ chen Warenausfluß in dem Vorratsbehälter gemessenen Gewichts­ abnahme pro Zeiteinheit kann die ausgetragene Warenmenge pro Zeiteinheit festgestellt werden. Die Umdrehungsgeschwindig­ keit der Dosierschnecke kann nun so eingestellt werden, daß die Entnahmemenge pro Zeiteinheit genau der gewünschten Wa­ renmenge entspricht. Derartige Gewichtsdosierer mit nachge­ schalteter Wiegeeinrichtung haben den Vorteil, daß das Do­ siersystem sich selbst steuern kann, so daß das jeweilige Ab­ füllgewicht ermittelt werden kann, bevor die Dosiermenge in den vorbestimmten Sammelbehälter eingefüllt wird. Dieses Sy­ stem eignet sich daher sowohl dann, wenn nur ein einzelnes Produkt als auch dann, wenn mehrere unterschiedliche Produkte jeweils abgefüllt werden sollen. Von Vorteil ist außerdem, daß die Ist-Gewichtswerte aller Waren-Portionen im Mittel sehr gut dem vorgegebenen Soll-Wert entsprechen. Dies schließt allerdings nicht aus, daß sich bei einzelnen Waren- Portionen im Gewicht relativ große Abweichungen nach oben oder unten ergeben können. Außerdem gibt es Synchronisations­ schwierigkeiten in der Start-Stop-Betriebsphase, da in diesen Zeitabschnitten der Förderstrom nicht konstant gehalten wer­ den kann.

Darstellung der Erfindung

Ausgehend von diesem vorbekannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum por­ tionsweise Dosieren von schüttfähigen Waren der eingangs ge­ nannten Art anzugeben, die eine möglichst hohe Genauigkeit in jeder Betriebsphase gewährt und die dazu wirtschaftlich gün­ stig in Herstellung und Betrieb ist, unabhänig davon, ob nur eine einzige oder ob mehrere unterschiedliche Produkte porti­ onsweise abgefüllt werden sollen.

Diese Erfindung ist durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gegeben. Die eingangs genannte Vorrichtung zum portionsweise Beschicken von schüttfähigen Waren, die zumindest eine Ge­ wichtsdosiereinrichtung aufweist, zeichnet sich dementspre­ chend dadurch aus, daß in Beschickungsrichtung nach der Ge­ wichtsdosiereinrichtung eine Volumendosiereinrichtung vorhan­ den ist.

Volumendosiereinrichtungen sind ebenfalls an sich bekannt. Derartige sogenannte Volumendosierer geben in einer vorgege­ benen Taktfolge einzelne Waren-Portionen ab. In Abhängigkeit von der speziellen Abgabeeinrichtung gibt es Schneckendosie­ rer, Tellerdosierer, Kammerdosierer, Schieberdosierer, Kol­ bendosierer und beispielsweise Rohrdosierer. Diese Dosierer können durch nachgeschaltete Wiegeeinrichtungen, über die die einzelne abgegebene Waren-Portion gewogen wird, in der Ten­ denz gesteuert werden.

Mit Volumendosierern lassen sich konstant große Warenvolumen abgeben. Mit einer Wiegeeinrichtung kann allerdings die je­ weilige Waren-Portion erst im Verpackungs- oder in einem Zwi­ schenbehälter gewogen werden. Sollen nacheinander mehrere, verschiedene Waren-Portionen abgefüllt werden, ist die Steue­ rung der Volumendosierer sehr aufwendig; so müßten die Ver­ packungs- oder Zwischenbehälter für jede Wiegung freigestellt werden, und es müßten die einzelnen Waagen mit der vorherge­ henden Waage kommunizieren. Sofern die Freistellung der Be­ hälter nicht möglich ist, können Volumendosierer mit vertret­ barem Aufwand nicht eingesetzt werden. In diesen Fällen kann nur durch eine aufwendige Stichprobenkontrolle der Abfüllvor­ gang gesteuert werden. Ein Ermitteln des Gewichts der jewei­ ligen Waren-Portion auf dem Weg vom Volumendosierer in den Verpackungs- bzw. Zwischenbehälter durch Prallblech, Bandwaa­ ge usw. ist wegen der hohen Taktleistung des Volumendosierers schwer durchführbar. Die Taktfolge von Volumendosierern ist in aller Regel für ein solches Wiegesystem nämlich zu hoch, als daß jede einzelne Waren-Portion mit vertretbarem Aufwand gewogen werden könnte. Somit ergeben sich nur noch Stichpro­ benkontrollen z. B. durch Ausschleusen einzelner Waren-Porti­ onen zwischen Dosierer und Verpackungs- bzw. Zwischenbehäl­ ter. Sofern dieses Stichprobenwiegen vor dem Verpacken statt­ finden soll, bedeutet dies eine entsprechende Leistungsabnah­ me des Volumendosierers. So würde eine stichprobenartige Ent­ nahme jeder zehnten Portion einen zehnprozentigen Leistungs­ abfall mit sich bringen.

Durch Hintereinanderschalten einer Gewichtsdosiereinrichtung und einer Volumendosiereinrichtung können die eingangs bei den Gewichtsdosierern aufgeführten Nachteile vermieden wer­ den. So geben die Volumendosierer die einzelnen Portionen taktmäßig ab, so daß keine Synchronisationsprobleme in der Start- und Stoppbetriebsphase entstehen. Infolge der konstan­ ten Entnahmemenge ist die Standardabweichung von einem Mit­ telwert äußerst gering. Dadurch, daß dem Volumendosierer im Mittel eine konstante Warenmenge über den Gewichtsdosierer zugeführt wird, sind die vom Volumendosierer entnommenen Por­ tionen sowohl im Hinblick auf das Portionsvolumen als auch auf das Portionsgewicht äußerst genau und gleichbleibend. Die bei den Gewichtsdosieren auftretenden Wellen im Warenstrom werden durch den Volumendosierer gleichsam geglättet. Sofern in dem Volumendosierer die bevorratete Warenmenge eine be­ stimmte Höhe beibehält, ist dies ein Zeichen dafür, daß die über den Gewichtsdosierer im Mittel zugeführte Warenmenge über den Volumendosierer im Mittel auch wieder abgegeben wird. Die abgegebenen Volumen der einzelnen Portionen ent­ sprechen dann einem vom Gewichtsdosierer jeweils vorbestimm­ ten Gewicht. Die Erfindung geht daher von der Erkenntnis aus, daß das Warenprodukt der Dosiervorrichtung im Mittel kontinu­ ierlich zugeführt und daß diese zugeführte Menge gewogen wer­ den soll. Das Wiegesystem wird der Dosiereinrichtung daher nicht, wie im Stand der Technik bekannt, nachgeschaltet son­ dern vorgeschaltet. Das vorgeschaltete Wiegesystem arbeitet dabei nach der für dieses System an sich bekannten Technik, wobei die Abgabemenge durch den Takt der gesamten Be­ schickungsvorrichtung gesteuert wird.

Die erfindungsgemäß vorhandene Volumendosiereinrichtung be­ sitzt in vorteilhafter Weise eine erste Füllmengenüberwa­ chungseinrichtung, die insbesondere ein Sensor ist. Sobald der Sensor ein Unterschreiten der ihm vorgegebenen Füllmenge feststellt, werden die von der Volumendosiereinrichtung takt­ mäßig jeweils abgegebenen Waren-Portionen volumenmäßig und damit auch gewichtsmäßig verkleinert und somit an das Soll- Gewicht angepaßt.

Als sinnvoll hat es sich herausgestellt, eine zweite Füllmen­ genüberwachungseinrichtung oberhalb der ersten Füllmengen­ überwachungseinrichtung vorzusehen. Sobald diese Füllmengen­ überwachungseinrichtung, die insbesondere einen entsprechen­ den Sensor aufweisen kann, ein Überschreiten der Füllmenge feststellt, die dieser zweiten Füllmengenüberwachungseinrich­ tung entspricht, werden die von der Volumendosiereinrichtung jeweils abgegebenen Waren-Protionen volumenmäßig und damit ebenfalls gewichtsmäßig vergrößert. Durch Zusammenspiel die­ ser beiden ersten und zweiten Überwachungseinrichtungen kann die erfindungsgemäße Vorrichtung sich selbst steuern.

Über eine zusätzliche dritte Füllmengenüberwachungseinrich­ tung, die oberhalb der zweiten Füllmengenüberwachungseinrich­ tung vorhanden ist, und die bei einer entsprechenden hohen Füllmenge anspricht, kann darüberhinaus festgestellt werden, daß eine Störung in der gesamten Vorrichtung vorhanden ist. Darauf kann durch ein entsprechendes Warnsignal oder auch durch ein den ganzen Beschickungsvorgang unterbrechendes Steuersignal verfahrensmäßig reagiert werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich durch die in den Ansprüchen ferner angegebenen Merkmale so­ wie durch das nachfolgende Ausführungsbeispiel.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und er­ läutert. Die einzige Figur zeigt die teilweise geschnitten dargestellte Seitenansicht einer Ausführungsform der Erfin­ dung.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Die in der Zeichnung dargestellte Dosiervorrichtung 10 ent­ hält einen Gewichtsdosierer 12 in der beispielhaft gewählten Ausführung als Dosierbandwaage und einen nachgeschalteten Vo­ lumendosierer in Gestalt eines Rohrdosierers 14. Die Dosier­ bandwaage stellt lediglich eine beispielhafte Variante eines Gewichtsdosierers 12 dar und soll keine Einschränkung der Er­ findung beinhalten. So können alle Arten von Gewichtsdosie­ rern und damit auch die eingangs genannten Dosierwaagen mit differentialer Gewichtsmessung der in ihrem Vorratsbehälter enthaltenen Warenmenge verwendet werden. Wichtig bei allen diesen Gewichtsdosierern ist, daß aus ihrem Vorratsbehälter 16 eine über die Zeit im Mittel kontinuierliche Warenmenge 18 entnommen wird. Im vorliegenden Fall wird die auf einem unter dem Vorratsbehälter 16 angeordneten Förderband 20 ausgetrage­ ne Warenmenge 18 auf dem Förderband 20 gewogen, und über einen Soll-Ist-Vergleich wird die Geschwindigkeit des Förder­ bandes 20 bzw. das Ausströmen von Ware aus dem Vorratsbehäl­ ter 16 gesteuert.

Von dem Förderband 20 wird kontinuierlich Ware 18 über einen Einfülltrichter 22 in das Füllrohr 24 des Rohrdosierers 14 von oben eingefüllt. Das untere Ende 26 dieses Rohres 24 wird von einer Austragvorrichtung 28 abgedeckt. Die becherartig ausgebildete Austragvorrichtung 28 führt die in dem Rohr 24 vorhandene Ware 18 nacheinander in einzelnen Portionen 30 aus dem Rohr 24 heraus. Die Portionen 30 können dann beispiels­ weise in einen Sammelbehälter oder einen Trichter 32 hinein­ gefüllt werden.

Sofern mehrere unterschiedliche Warenportionen 30 in einen Behälter hineingefüllt werden sollen, sind entsprechend meh­ rere Dosiervorrichtungen 10 verfahrensmäßig hintereinander zu schalten. Der betreffende Sammelbehälter läuft dann bei­ spielsweise nacheinander an den einzelnen Rohrdosierern 14 vorbei.

Die Austragvorrichtung 28 läßt sich volumenmäßig vergrößern bzw. verkleinern. Zu diesem Zweck kann ihre Bodenplatte 34 über einen motorischen Antrieb 36 nach unten oder oben, d. h. von dem unteren Ende 26 des Rohres 24 weg oder zu demselben hin verstellt werden. Diese Verstellmöglichkeit ist für sich genommen bekannt.

Im oberen Bereich des Füllrohres 24 sind drei Sensoren 1, 2, 3 übereinander angeordnet. Diese Sensoren 1, 2, 3 reagieren darauf, ob sich in ihrer Höhe in dem Rohr 24 Ware 18 befindet oder nicht befindet. Sofern durch den Sensor 1 festgestellt wird, daß in seiner Höhe Ware 18 vorhanden ist und von dem Sensor 2 gleichzeitig festgestellt wird, daß sich in seiner Höhe keine Ware 18 befindet, bleibt die Bodenplatte 34 in ih­ rer eingestellten Lage. Die Austragvorrichtung 28 wird damit volumenmäßig nicht verändert. Die Ware 18 besitzt dann bei­ spielsweise die in der Zeichnung dargestellte Füllhöhe. So­ fern die aus der Austragvorrichtung 28 ausgegebenen Waren- Portionen 30 in ihrer Summe der Warenmenge 18 entsprechen, die in derselben Zeiteinheit oben durch den Gewichtsdosierer 16 in das Füllrohr 24 eingegeben wird, bleibt die Füllhöhe 38 im Mittel unverändert. Die durch die Schwankungen in der Zu­ führung erfolgenden höhenmäßigen Schwankungen bezüglich der Höhe 38 sind so klein bzw. der Abstand zwischen den Sensoren 1 und 2 so groß, daß der Füllspiegel weder unter den Sensor 1 noch in dem Bereich des Sensors 2 hinein wandert. Die Schwankungen durch die taktweise Entnahme können durch eine taktweise Kontrolle der Höhe 38 zu jeweils gleichen Zeitpunk­ ten kompenisert werden. Die aus dem Rohrdosierer 14 abgegebe­ ne Warenmenge entspricht damit der in denselben hineingegebe­ nen Warenmenge.

Sofern der Füllstand der Ware 18 in dem Bereich des Sensors 2 gelangt, ist dies ein Zeichen dafür, daß mehr Ware in den Rohrdosierer 14 eingefüllt wird, als auch demselben ausgetra­ gen wird. Dies bedeutet, daß die Bodenplatte 34 nach unten verschoben werden muß und damit das Volumen der Austragvor­ richtung 28 vergrößert werden muß. Eine Veränderung am Ge­ wichtsdosierer 16 wird nicht vorgenommen, da der Gewichtsdo­ sierer 16 für eine im Mittel kontinuierliche Förderung der Warenmenge 18 sorgt. Einzelne Schwankungen der Warenmenge 18 werden durch die im Rohr 24 vorhandene zwischengespeicherte Ware abgepuffert bzw. ausgeglichen.

Oberhalb des Sensors 2 ist schließlich noch ein Sensor 3 an­ geordnet. Sofern der Füllstand 38 in dem Bereich dieses Sen­ sors 3 gelangt, ist dies ein Zeichen dafür, daß irgendwo eine Störung vorhanden ist, weil die Dosiervorrichtung 10 nicht mehr einwandfrei arbeitet. Daraufhin kann so reagiert werden, daß durch den Sensor 3 ein Warnsignal aktiviert wird. Es ist auch möglich, über den Sensor 3 ein entsprechendes Steuer­ signal zum Unterbrechen des Förderbetriebs der Dosiervorrich­ tung 10 auszulösen.

So wie der Gewichtsdosierer 12 in unterschiedlichen Variatio­ nen bekannt ist und in der Dosiervorrichtung 10 eingesetzt werden kann, braucht auch der Volumendosierer nicht unbedingt ein Rohrdosierer 14 zu sein. Auch hier wird die Wahl des be­ treffenden Volumendosierers von der jeweiligen Aufgabenstel­ lung abhängen. Wichtig bleibt allerdings, daß ein Volumendo­ sierer in Förderrichtung einem Gewichtsdosierer jeweils nach­ geschaltet angeordnet sein muß.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum portionsweise Dosieren von schüttfähigen Waren, wobei die einzelnen Waren-Portionen ein möglichst gleichgroßes, vorbestimmbares Gewicht aufweisen, mit zu­ mindest einer Gewichtsdosiereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß in Beschickungsrichtung nach der Gewichtsdosiereinrich­ tung (12) eine Volumendosiereinrichtung (14) vorhanden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumendosiereinrichtung (14) eine erste Füllmengen­ überwachungseinrichtung (1) besitzt, durch die bei Un­ terschreiten der dieser entsprechenden Füllmenge (38) in der Volumendosiereinrichtung (14) die von der Volumendo­ siereinrichtung (14) abgegebenen Waren-Portionen (30) verkleinert werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumendosiereinrichtung (14) eine zweite Füllmen­ genüberwachungseinrichtung (2) besitzt, durch die bei Überschreiten der dieser entsprechenden Füllmenge in der Volumendosiereinrichtung (14) die von der Volumendosier­ einrichtung (14) abgegebenen Waren-Portionen (30) ver­ größert werden, wobei durch diese zweite Füllmengenüber­ wachungseinrichtung (2) eine größere Füllmenge als mit der ersten Füllmengenüberwachungseinrichtung festge­ stellt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumendosiereinrichtung (14) eine dritte Füllmen­ genüberwachungseinrichtung (3) besitzt, durch die bei Überschreiten der dieser entsprechenden Füllmenge in der Volumendosiereinrichtung (14) ein Warnsignal oder ein den Beschickungsvorgang unterbrechendes Signal ausgelöst wird, wobei durch diese dritte Füllmengenüberwachungs­ einrichtung (3) eine größere Füllmenge als mit der ersten (1) und/oder zweiten (2) Füllmengenüberwachungs­ einrichtung festgestellt wird.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumendosiereinrichtung ein Rohrdosierer (14) ist und jeweils eine Füllmengenüberwachungseinrichtung einen Sensor (1, 2, 3) enthält, wobei bei mehreren Sensoren diese übereinander im Füllrohr (24) des Rohrdosierers (14) angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der ersten und zweiten Füllmengenü­ berwachungseinrichtung (1, 2) mindestens so groß ist, daß die Füllhöhe (38) der in der Volumendosiereinrich­ tung (14) während des planmäßigen Betriebes derselben jeweils vorhandenen Füllmenge (18) zwischen diesen bei­ den Füllmengenüberwachungseinrichtungen (1, 2) vorhanden ist.