EP1149196A1 - Mischen von faserkomponenten - Google Patents

Mischen von faserkomponenten

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EP1149196A1
EP1149196A1 EP99966838A EP99966838A EP1149196A1 EP 1149196 A1 EP1149196 A1 EP 1149196A1 EP 99966838 A EP99966838 A EP 99966838A EP 99966838 A EP99966838 A EP 99966838A EP 1149196 A1 EP1149196 A1 EP 1149196A1
Authority
EP
European Patent Office
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weighing
filling
conveying speed
weighing container
container
Prior art date
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EP99966838A
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English (en)
French (fr)
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EP1149196B1 (de
EP1149196B2 (de
Inventor
Erich Scholz
Franz Höck
Peter Engelhardt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Temafa Maschinenfabrik GmbH
Original Assignee
Temafa Maschinenfabrik GmbH
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Publication date
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Publication of EP1149196B1 publication Critical patent/EP1149196B1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1149196B2 publication Critical patent/EP1149196B2/de
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01G—PRELIMINARY TREATMENT OF FIBRES, e.g. FOR SPINNING
    • D01G13/00—Mixing, e.g. blending, fibres; Mixing non-fibrous materials with fibres
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01G—PRELIMINARY TREATMENT OF FIBRES, e.g. FOR SPINNING
    • D01G23/00—Feeding fibres to machines; Conveying fibres between machines
    • D01G23/02—Hoppers; Delivery shoots
    • D01G23/04—Hoppers; Delivery shoots with means for controlling the feed

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for mixing fiber components by means of weighing box feed, which is equipped with a weighing container and a prefilling space, the weighing container being separated from the upstream prefilling space by a controllable flap, and after weighing, the material from the weighing container onto Mixing belt is dropped.
  • weighing box feeders are used for dosing the individual fiber components, in which fiber bales are fed via a feed table and a subsequent conveyor belt to a rising needle belt, from which the needle belt loosens fiber material in pies and conveys it upwards against a stripping roller.
  • a subsequent knock-off roller feeds the material loosened in this way to a weighing container.
  • the weighing of the fibers according to this known discontinuous method is usually carried out in such a way that the weighing container is loaded with two different material feed speeds, the feed performance being determined by the needle belt speed.
  • a rough dosing is carried out at high needle belt speed in order to fill the weighing container in the shortest possible time.
  • the desired weighing weight can only be achieved inexactly with this high needle belt speed. That is why this rapid filling is only carried out to a certain degree.
  • the needle band is switched to low speed, and it
  • the fine dosing follows at this low speed until the desired final weight is reached. When this second limit is reached, the needle band is stopped. The exact weight is then determined by the scale. For exact weight determination, it is necessary that the scale is at a standstill, ie that it no longer carries out vibrations caused by the filling. This process can take up to 2 or 3 seconds.
  • the weighing container is then emptied onto a so-called mixing belt and tared, ie the weighing device is set exactly to the zero point. The weighing device is thus prepared for the next weighing, and the needle belt is switched on again in order first to carry out the rough filling for the next weighing process at high speed.
  • the material-specific properties also play an important role in the weighing of fibers. All speeds and limit values must therefore be set to these material-specific properties.
  • the loading of the filling space in front of the needle belt also has an influence on the parameters to be set.
  • Fiber mixing plants are usually operated with several weighing containers and with different raw materials. The slowest weighing determines the throughput of the entire production plant. In order to achieve the desired accuracies and throughputs in the weighing process described, it is necessary that the system is set up by operating personnel with good process knowledge and experience. The setting values have to be determined empirically for each fiber type, which is complex.
  • a device for dosing filling material for filling packs is known.
  • the weighing container is filled in two stages with a coarse and a fine dosage.
  • the filling material is fed via a first feed line into a prechamber, which is provided with a shut-off device to the weighing container, a volumetric dimension of the filling material being provided in the prechamber.
  • the pre-chamber is filled and its contents are emptied into the weighing container.
  • the fine metering takes place via a second conveyor line.
  • the pre-chamber can already be refilled via the first conveyor section, so that the filling speed for the weighing container is reduced.
  • a disadvantage of this known device is that two separate filling sections are required for the fine filling and for the pre-filling, so that a corresponding flap control and a corresponding feed device are required for each filling section. The device is therefore relatively complex.
  • a method for continuously measuring the bulk density of granular, fibrous or sheet-like material, in particular tobacco is also known, in which the material is delivered in a steady stream by means of a first conveying means to a second conveying means and is subsequently processed in a mass-constant flow of material is supplied (DE 28 41 494).
  • the conveying speed of the first conveying means is controlled as a function of the mass of the goods delivered to the second conveying means.
  • the problem of nonetheless achieving continuous material conveyance and opening of the same with discontinuous weighing for mixing fiber components does not exist with this known device.
  • the known method and the device provided for its implementation are also not suitable for assembling different fiber components according to predetermined weight fractions for further processing.
  • an electronic control program is known from US Pat. No.
  • the object of the present invention is to remedy the shortcomings indicated and to create a method and a weighing device in order to considerably simplify the setting and dosing of the individual components.
  • Another object of the invention is to achieve high production output and still achieve good opening and great weighing accuracy.
  • Figure 1 shows a weighing feeder in a schematic representation
  • Figure 2 shows a mixing plant with three weighing feeders
  • FIG. 6 shows a comparison of the delivery rate with and without interruption of the delivery
  • FIG. 7 a weighing feeder with an enlarged prefilling space.
  • FIG. 1 shows a weighing feeder schematically in its structure.
  • the bales 1 ', l 1 1 , l 1 ' 1 are fed via the feed table 2 and its conveyor belt 3 to the needle belt 4, which releases patties from the supplied bales and conveys them upwards against the stripping roller 5.
  • the stripping roller 5 is adjustably mounted in its distance from the needle belt 4 and rotates in the opposite direction to the conveying direction of the needle belt 4. Too large amounts of fiber that rise with the needle belt 4 are not let through by this distance of the stripping roller 5, but are held back by it.
  • the conveyor belt 3 of the feed table 2 and the needle belt 4 are connected to one another in terms of drive.
  • An infinitely variable drive 41 is provided for the needle belt 4, so that the needle belt can run at any conveying speed predetermined by a control device 41.
  • the fibers or fiber flakes released by the knock-off roller 6 are conveyed into a pre-filling space 8, which can be closed by flaps 9 and locked against the weighing container 10.
  • a fan 7 provides for dust extraction.
  • a mixing belt 12 is guided under the weighing container 10, onto which the fibers weighed in the weighing container 10 are thrown off.
  • a pressure roller 11 is arranged in order to compress the fiber material into a uniform cotton wool for feeding into a mixing opener 13.
  • FIG. 7 shows a weighing feeder with an enlarged pre-filling space 80. Parts of this weighing feeder with the same function are also designated in the same way as in FIG. 1, so that the description of the weighing feeder according to FIG. 1 also applies to FIG.
  • a large prefilling space 80 is arranged above the weighing container 10, which has up to about 80% of the capacity of the weighing container 10. This enlarged prefilling space serves to accommodate the material supplied to the conveyor belt 12 during the settling time of the balance and the throwing of the contents of the weighing container 10, so that the needle belt 4 can convey fiber material without standstill.
  • Measuring devices 13 are arranged on both sides to monitor the filling level of the prefilling space. These measuring devices preferably consist of light barriers.
  • FIG. 2 shows a system with three weighing box feeders I, II and III, which each drop a component onto the mixing belt 12.
  • the dropping out of the weighing containers 10 takes place in such a way that the parts to be mixed are layered one on top of the other and at the same time enter the mixing opener 13. That first, the weighing feeder III throws its component portion onto the mixing belt 12, which transports this layer to the weighing feeder II. There, the next component is placed on the position of the weighing feeder III from the weighing container 10 and both are transported further to the weighing feeder I, which then applies the third component to the two layers. All three layers run at the end of the conveyor belt 12 under a pressure roller 11 and are fed to the mixer opener 13, which continuously mixes the layer packages and delivers them through the pipeline 14 to a mixing chamber.
  • the loading of the weighing container 10 takes place in a known device in such a way that in a first phase the material transport runs quickly without weight control, ie the shut-off flaps 9 are closed and the material collects in the prefilling space 8. During this time the bottom flap of the Weighing container 10 after throwing off the last weighing, and there is a balance when the bottom flap is closed. In a second phase, the material transport is still running quickly and without weight control. le, but the butterfly valve 9 opens and throws the accumulated material into the weighing container 10, the bottom flap of which is closed.
  • the weighing container 10 is filled until a signal is triggered at a certain filling quantity that is less than the target weight, which switches the material transport to a low speed at which the remaining filling takes place to the final weight .
  • the material transport is switched off and the butterfly valves 9 are closed. There is a calming time of about 2 seconds for the final weight measurement.
  • the bottom flap is opened and the weighing is thrown onto the mixing belt 12.
  • the pre-filling serves to increase the production output by reducing the downtimes of the material transport, since with the shut-off valve 9 closed, the material transport can start again in the first two phases.
  • the pre-filling function cannot be used according to the known method if the material transport speed is subject to strong fluctuations.
  • the desired course of a weighing cycle is recorded in a so-called unit curve.
  • This cycle has arisen from the sum of many empirical values and also represents the material supply as a percentage over the time of a weighing cycle, which is divided into time segments. Since the needle conveyor speed of the weigh feeder is approximately proportional to the material flow rate, this unit curve represents the percentage of the course of the needle belt speed and thus the material feed or flow rate per unit of time. It was surprisingly found that the optimal flow of the material feed speed was found in all Cases behaves approximately the same, so that this curve can be easily transferred to all concrete values in the percentage representation.
  • control device 40 is entered with the unit curve, the sequence of the weighing cycle and thus an essential parameter, so that for the specific individual case only the weighing time and the final target weight to be maintained have to be entered.
  • a computer integrated in the control device 40 can also determine these two values directly from the desired production output. Since the filling capacity of the weighing container 10 is predetermined, the computer calculates the necessary number of weighing cycles and their time span, as well as the target weight to be specified for each weighing cycle. Based on the specified target weight, the computer calculates the target weight curve (FIG. 4) via the unit curve (FIG.
  • the filling of the weighing container 10 is controlled by a corresponding variation of the fiber delivery into the weighing container 10 via a target / actual value comparison.
  • the needle belt speed is expediently regulated by the drive 41 such that the needle belt 4 does not come to a standstill or only in exceptional cases, so that the material conveyance extends over the entire weighing cycle.
  • This is made possible by the largest possible pre-filling space 80 (FIG. 7), which is at least half the size, ideally about 2/3 to the same size as the weighing container 10, and is therefore able to accommodate a continuous supply of material, too during the settling phase of the scale and the throwing off of the final weight from the weighing container 10.
  • the weighing cycle is essentially divided into three phases, namely (Fig. 6) in pre-filling (zone A), main filling (zone B) and fine filling (zone C).
  • zone D the downtime
  • the main filling can be dispensed with entirely, so that the weighing cycle is only subdivided into pre-filling (zone A + B + C) and fine filling (zone D).
  • the pre-filling takes place with the flaps 9 closed in the pre-filling space 8 or 80.
  • the settling time of the balance and the final weight measurement as well as the opening and throwing off of the final weight on the mixing belt 12 including the possibly necessary taring of the balance takes place.
  • FIG. 3 shows the unit curve, specifically for a weighing cycle without material supply downtime.
  • the delivery rate at the beginning of the cycle is approximately 100%. This flow rate is maintained for approximately 60% of the weighing cycle time. Then the delivery rate is reduced to about 20% and for the remaining 20 to 25% of the weighing cycle time with the decrease of the delivery rate the fine dosing is carried out up to the final weight.
  • the area under the unit curve represents the total delivery quantity that is to be reached during the weighing cycle and is to be dropped onto the mixing belt 12 as the final weight.
  • the target weight curve is obtained by integrating this unit curve (FIG. 5).
  • the unit curve is set for each mixing component I, II and III, where 100% is the delivery rate that is required to reach the target weight of the corresponding component during the weighing cycle time. After all three components have the same time for the weighing cycle, the required target speed curve is based on the target weight to be achieved.
  • Component I thus has the highest target speed, here in the example at 60 m per minute, component II at 30 m per minute and component III at approximately 10 m per minute. This corresponds approximately to the mixing ratio of the components of 60: 30: 10.
  • FIG. 6 shows in a comparison the enormous advantages of eliminating downtimes in favor of a continuous supply of material.
  • the heavily drawn unit curve represents the weighing cycle with the usual downtime.
  • Zone A indicates the usual prefilling time
  • zone B the main filling
  • zone C the fine dosage
  • zone D the downtime of the feed.
  • the percentages give a normal process of the weighing cycle. It does not matter whether the weighing cycle lasts 12 seconds or 16 seconds. In the present case, the example was taken from a weighing cycle of 14.5 seconds.
  • FIG. 6 shows in a comparison the enormous advantages of eliminating downtimes in favor of a continuous supply of material.
  • Zone A indicates the usual prefilling time
  • zone B the main filling
  • zone C the fine dosage
  • zone D the downtime of the feed.
  • the percentages give a normal process of the weighing cycle. It does not matter whether the weighing cycle lasts 12 seconds or 16 seconds. In the present case, the example was taken from a weighing cycle of 14.5 seconds.
  • the downtime is at least 25 to just under 30%.
  • the conveying speed can be reduced to approximately 60%, or a reduction in the weighing cycle by 25% can be achieved using the full conveying speed. Since the areas under the respective curves represent the target weight quantity, it becomes clear what advantage the method according to the invention offers.
  • the pre-filling is carried out at a material conveying speed which is coordinated in such a way that the existing pre-filling space 8 or 80 is used well and optimally loaded in the predetermined or available time. If the size of the pre-fill space 80 (FIG. 7) is approximately 60 to 80% of the weighing container 10, the essential filling takes place in this pre-fill time. After opening the flaps 9, this pre-fill quantity reaches the weighing container 10, and only a fine filling with a low conveying speed is required in order to achieve the desired final weight exactly.
  • the material conveyance begins with the conveying speed (Fig. 4) caused by the target weight curve (Fig. 5).
  • a target / actual value comparison with the predetermined target weight curve determines how much still has to be filled up to the final weight. If the difference is very large, the material conveying speed can first increase again to 100% and can only be reduced to the fine conveying for the last 10 or 20%.
  • the aim is to carry out the filling with the most uniform possible conveying speed, so that the conveying speed in the following cycle is already adjusted overall for this prefilling time.
  • the flaps 9 close and cut off a further material supply.
  • the material transport does not switch off, however, but immediately begins to fill the pre-filling space 8 or 80 again, while the scale carries out its settling time and weighing and throws off the weighed material.
  • the weighing device In order to optimally use the pre-filling chamber 8 or 80, it is necessary to determine the correct speed of the material feed during this pre-filling period, because this can deviate from the target speed determined from the target weight curve (FIG. 4) due to the special nature of the material. In principle, this can also be done manually and by entering empirical values. However, it is also possible for the weighing device to optimize itself here. This is done in the following way:
  • material transport begins at a transport speed of approximately 50% in the first weighing cycle. Depending on the size of the pre-filling room 8 or 80, it is then checked after a weighing time of approx. 60% of the weighing cycle which amount of material has reached the pre-filling room 8 or 80 at the pre-set filling speed. Of course, this depends on the material, but this material dependency is automatically included in this measurement, since the actual quantity is measured as a function of the conveying speed during this pre-filling.
  • This control can be done in different ways.
  • One method is, for example, that by opening the shut-off flaps 9, the pre-filled quantity filled up to that point is thrown into the weighing container 10, so that the latter can determine an intermediate weight which is passed on to the computer, which compares it with the target weight. If this actual value is below the nominal value, this means that the 50% filling speed is too slow and corresponding to the difference between actual value and setpoint must be increased.
  • the computer specifies the correct conveying speed for the next weighing cycle so that the pre-filling space 8 or 80 is optimally used. If the pre-fill quantity is too high, the speed is reduced accordingly. This eliminates the usual adjustment measures. This process can also be repeated for refinement.
  • Another type of optimization of the pre-filling speed is to equip the pre-filling chamber 8 with a measuring device for the degree of filling (measuring probe, light barrier, etc.).
  • the prefilling space 8 is filled until the transmitter responds and indicates the filling of the space, whereby the flaps 9 open.
  • the required time is determined and the optimal filling speed is calculated and set in the computer by increasing or decreasing the basic setting. With this method, the pre-fill quantity can then be brought to the final weight and used as the first weighing.
  • the optimum starting speed of the needle belt 4 or the conveying speed is determined by comparing the actual weight with the target weight, as already described above.
  • the optimal conveying speed is determined after the optimization.
  • the control switches to the filling speed specified by the target weight curve.
  • the speed along this curve is controlled by a controller which expediently acts on the delivery speed of the needle belt 4, so that a corresponding decrease in the filling speed takes place in order to carry out the fine metering when the final weight is reached.
  • the cycle for the material supply has already ended and the speed of the conveyor belt 4 is switched to the optimized conveying speed after the flaps 9 are closed, with which the pre-filling process and thus the new weighing cycle begins.
  • the weighing device with the weighing container 10 remains in the settling time, and after the same has expired, the weighed material is thrown onto the mixing belt 12 by opening the weighing container 10.
  • the deviation of the actual weight from the target drop weight is determined at the end of the weighing cycle and taken into account in the subsequent weighing cycles.
  • this can be done by weight, but the conveying speed can also be influenced in order to optimize the process. This is done in such a way that the course of the weighing cycle remains the same according to the standard curve, but the calculated correction speed is set equal to 100% of the delivery quantity and thus the specification of the target weight and the target speed curve derived therefrom. ve corrected itself. In this way, a very precise weighing is achieved.
  • a weighing feeder I, II or III is provided for each component.
  • three components can be mixed. Since the individual proportions of the components are of different sizes, the filling of the weighing containers 10 takes different lengths in the usual known filling methods, so that the component which determines the largest proportion also takes the longest time, so that the other two weighing feeders tend to start their weighing process have ended and have to wait for the weight feeder with the largest amount to drop their weight. According to the invention, these three weighing feeders are so coordinated in their filling speed that all three weighings are finished at the same time.
  • the speed curve for the filling speed is reduced accordingly.
  • the pre-filling is slower, but the filling to the final weight can also be maintained regardless of the pre-filling speed, so that the same period is filled as for the largest component.
  • the specified target weight curve is derived from the unit curve, the weighing cycle takes place as a percentage in the same way as for the largest component. A special setting for this is not necessary.
  • the unit curve is specified in each control unit or in the control unit of the overall system. It is therefore only necessary to enter the desired production output or the weighing cycle and the desired final weights for the individual components. Everything else, including the optimization of the process, is carried out by the computer of the controller.
  • the control can also be programmed so that the discharge of the weighed fiber quantities begins and ends one after the other, so that complete mixing packages always result.
  • the weighing feeder III will drop its last weighing onto the mixing belt 12 and then already stop its work.
  • the last discharge quantity then reaches the weighing feeder II, which throws its component onto this last weighing of the weighing feeder III and then also ceases to operate.
  • the mixing system is only switched off when this mixing package has also passed the last weighing feeder I.
  • the start takes place in exactly the same way by starting the weighing feeder III and switching on the weighing feeders II and I one after the other.
  • the process control was described by specifying a desired target weight curve, according to which the material feed into the weighing container 10 is controlled.
  • This target weight curve can also be determined empirically, but it is advantageous to determine this according to the invention using the unit curve.
  • the optimization of the conveying speed, in particular for the pre-filling, is not only important in connection with the larger pre-filling space 80, which can hold practically the entire filling quantity except for the remaining filling for fine metering. Even with the conventional, known weighing methods, the enlarged prefilling space 80 can be used successfully and can shorten the process considerably or reduce the required conveying speed.

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Description

Mischen von Faserkomponenten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Mischen von Faserkomponenten mittels Wiegekastenspeisung, die mit einem Wiegebehälter und einem Vorfüllraum ausgestattet ist, wobei der Wiegebehälter von dem vorgeschalteten Vorfüllraum durch eine steuerbare Klappe getrennt ist, und nach erfolgter Wägung das Material aus dem Wiegebehälter auf ein Mischband abgeworfen wird.
Zum Mischen von Faserkomponenten werden zum Dosieren der einzelnen Faserkomponenten Wiegekastenspeiservorrichtungen verwendet, bei denen Faserballen über einen Zuführtisch und ein anschließendes Förderband einem ansteigenden Nadelband zugeführt werden, aus denen das Nadelband Fasermaterial in Fladen herauslöst und nach oben gegen eine Rückstreifwalze fördert. Eine sich anschließende Abschlagwalze führt das auf diese Weise aufgelockerte Material einem Wiegebehälter zu.
Die Verwiegung der Fasern nach diesem bekannten diskontinuierlichen Verfahren erfolgt in der Regel so, daß der Wiegebehälter mit zwei unterschiedlichen Materialzuführgeschwindigkeiten beschickt wird, wobei die Zuführleistung von der Nadelbandgeschwindigkeit bestimmt ist. Zunächst erfolgt eine Grobdosierung mit hoher Nadelbandgeschwindigkeit, um den Wiegebehälter in möglichst kurzer Zeit zu füllen. Allerdings ist mit dieser hohen Nadelbandgeschwindigkeit nur unexakt das gewünschte Wiegegewicht zu erreichen. Deshalb wird diese Schnellfüllung nur bis zu einem gewissen Füllungsgrad durchgeführt. Sobald dieser erste Grenzwert der Grobfüllung erreicht ist, wird das Nadelband auf niedrige Geschwindigkeit umgeschaltet, und es
ERSATZBLÄTT (REGEL26) folgt mit dieser niederen Geschwindigkeit die Feindosierung, bis das gewünschte Endgewicht erreicht ist. Beim Erreichen dieses zweiten Grenzwertes wird das Nadelband stillgesetzt. Anschließend wird von der Waage das genaue Gewicht ermittelt. Zur genauen Gewichtsermittlung ist es notwendig, daß sich die Waage im Stillstand befindet, d.h. daß sie keine durch das Füllen verursachte Schwingungen mehr ausführt. Dieser Vorgang kann bis zu 2 oder 3 Sekunden benötigen. Danach wird der Wiegebehälter auf ein sogenanntes Mischband entleert und tariert, d.h. die Wiegeeinrichtung wird genau auf den Nullpunkt eingestellt. Damit ist die Wiegevorrichtung für die nächste Verwiegung vorbereitet, und das Nadelband wird erneut eingeschaltet, um zunächst mit hoher Geschwindigkeit die Grobfüllung für den nächsten Wiegevorgang durchzuführen.
Trotz genauer Einstellung der Wiegevorrichtung und sofortigem Stillsetzen des Nadelbandes fallen nach dem Erreichen des zweiten Grenzwertes noch Fasern in den Wiegebehälter, so daß der gewünschte Wiegewert überschritten, bisweilen auch unterschritten wird. Dies ist besonders dann der Fall, wenn das Fasermaterial nur wenig geöffnet ist. Zum Ausgleich dieser Ungenauigkeit wird dieser Gewichtswert ermittelt und bei den weiteren Verwiegungen gewichtsmäßig berücksichtigt. Außerdem sind über dem Wiegebehälter Klappen vorgesehen, die sofort bei Erreichen des Endgewichtes schließen, um ein Nachfüllen von Fasermaterial in den Wiegebehälter zu vermeiden.
Zur Beschleunigung des Wiegezyklusses ist ein schnelles Befül- len des Wiegebehälters wünschenswert, jedoch führt eine hohe Nadelbandgeschwindigkeit zwar zu einem hohen Durchsatz, jedoch ist infolge der schlechteren Öffnung des Fasermaterials die Wiegegenauigkeit gering, da es zum Mitreißen von Material und dergleichen kommt. Eine niedrige Nadelbandgeschwindigkeit bewirkt zwar eine bessere Öffnung und damit auch eine hohe Verwiegegenauigkeit, jedoch ist der Durchsatz und damit die Befüllgeschwindigkeit des Wiegebehälters gering. Es ist des- halb das Ziel, bei der Befüllung einen möglichst hohen Durchsatz und trotzdem eine gute Öffnung und hohe Genauigkeit bei der Verwiegung zu erreichen.
Ferner spielen beim Verwiegen von Fasern die materialspezifischen Eigenschaften eine große Rolle. Es müssen deshalb alle Drehzahlen und Grenzwerte auf diese materialspezifischen Eigenschaften eingestellt werden. Die Beladung des Füllraumes vor dem Nadelband hat dabei ebenfalls einen Einfluß auf die einzustellenden Parameter.
Fasermischanlagen werden in der Regel mit mehreren Wiegebehältern und mit unterschiedlichen Rohstoffen betrieben. Die langsamste Verwiegung bestimmt den Durchsatz der gesamten Produktionsanlage. Um bei dem beschriebenen Verwiegeverfahren die gewünschten Genauigkeiten und Durchsätze zu erreichen, ist es notwendig, daß die Anlage von Bedienungspersonal mit guten Verfahrenskenntnissen und Erfahrungen eingestellt wird. Die Einstellwerte müssen für jeden Fasertyp empirisch ermittelt werden, was aufwendig ist.
Es sind zwar schon elektronisch gesteuerre Verwiegeeinrichtungen bekannt, die die Bedienung und Überwachung derartiger Mischanlagen erheblich erleichtern, dennoch ist es notwendig, die entsprechenden Daten und Erfahrungswerte für jede zu mischende Komponente in die Steuervorrichtung einzugeben und zu speichern und für die jeweils zur Verarbeitung anstehenden Materialien und gewünschten Mischungen für das Steuerprogramm abzurufen. Dies ist zeitaufwendig und erfordert erfahrenes Fachpersonal. Außerdem besteht stets die Gefahr von Fehleinstellungen. Bei neuen Mischungen und Materialien müssen die Erfahrungswerte erst ausprobiert und ermittelt werden.
Durch die DE 34 12 920 ist eine Vorrichtung zum Dosieren von Füllgut zum Abfüllen von Packungen bekannt. Das Füllen des Wiegebehälters erfolgt über zwei Stufen mit einer Grobdosie- rung und einer Feindosierung. Für die Grobdosierung wird das Füllgut über eine erste Zuleitung in eine Vorkammer geleitet, die mit einer Absperreinrichtung zum Wiegebehälter versehen ist, wobei eine volumetrische Abmessung des Füllgutes in der Vorkammer vorgesehen ist. Bei Erreichen des vorgegebenen Volumens wird die Befüllung der Vorkammer beendet und deren Inhalt in den Wiegebehälter entleert. Nach Schließen des Absperroganges zwischen Vorkammer und Wiegebehälter erfolgt die Feindosierung über eine zweite Förderstrecke. Während dieser Zeit kann bereits die Vorkammer über die erste Förderstrecke wieder befüllt werden, so daß eine Verkürzung der Füllgeschwindigkeit für den Wiegebehälter eintritt. Nachteilig bei dieser bekannten Vorrichtung ist, daß zwei getrennte Füllstrecken notwendig sind für das Feinfüllen und für das Vorfüllen, so daß für jede Füllstrecke eine entsprechende Klappensteuerung und eine entsprechende Zuführvorrichtung erforderlich ist. Die Vorrichtung ist daher relativ aufwendig.
Es ist ferner ein Verfahren zum kontinuierlichen Erfassen des Schüttgewichtes von körnigem, faserigem oder blattartigem Gut, insbesondere von Tabak, bekannt, bei dem das Gut in einem stetigen Strom mittels eines ersten Fördermittels an ein zweites Fördermittel abgegeben und von diesem in einem massenkonstanten Gutstrom nachfolgenden Aufbereitungsarbeiten zugeführt wird (DE 28 41 494). Die Fördergeschwindigkeit des ersten Fördermittels wird in Abhängigkeit von der Masse des an das zweite Fördermittel abgegebenen Gutes gesteuert. Das Problem, bei einer diskontinuierlichen Verwiegung zum Mischen von Faserkomponenten dennoch eine kontinuierliche Materialförderung und Öffnung desselben zu erreichen, liegt bei dieser bekannten Vorrichtung nicht vor. Das bekannte Verfahren und die zu seiner Durchführung vorgesehene Vorrichtung ist auch nicht geeignet, verschiedene Faserkomponenten nach vorgegebenen Gewichtsanteilen für die Weiterverarbeitung zusammenzustellen. Schließlich ist durch die US-PS 4.766.966 ein elektronisches Steuerprogramm bekannt, um einen Wiegebehälter über einen Vorfüllraum in möglichst kurzer Zeit zu füllen, jedoch unter Vermeidung von durch das schnelle Füllen bedingten Gewichtsüberschreitungen. Die Zufuhr des zu wiegenden Materials in den Wiegebehälter wird deshalb durch eine unterschiedliche Öffnungsweite der Auslaßklappen aus dem Vorfüllbehälter gesteuert. Über das Mischen von Faserkomponenten und die Materialzufuhr in den Vorfüllraum ist der bekannten Vorrichtung nichts zu entnehmen. Durch die Steuerung der Abwurfklappenöff ung besteht bei Fasermaterial die Gefahr, daß dieses an den nicht vollständig geöffneten Klappen hängenbleibt und es somit zu Unregelmäßigkeiten und unvollständiger Befüllung des Wiege- behälters kommt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die aufgezeigten Mängel zu beseitigen und ein Verfahren und eine Verwiegeeinrichtung zu schaffen, um das Einstellen und Dosieren der einzelnen Komponenten erheblich zu vereinfachen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine hohe Produktionsleistung zu erzielen und dennoch eine gute Öffnung und große Wiegegenauigkeit zu erreichen. Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der Ansprüche 1, 15 und 17 in Kombination als auch jeweils für sich gelöst. Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen
Figur 1 einen Wiegespeiser in schematischer Darstellung
Figur 2 eine Mischanlage mit drei Wiegespeisern
die Figuren verschiedene Kurven, gemäß welchen die Ein- 3, 4 und 5 Stellung bzw. Steuerung der Anlage erfolgt
Figur 6 einen Vergleich der Fördermenge mit und ohne Unterbrechung der Förderung Figur 7 einen Wiegespeiser mit vergrößertem Vorfüllraum.
Figur 1 zeigt einen Wiegespeiser schematisch in seinem Aufbau. Die Ballen 1', l1 1, l1'1 werden über den Zuführtisch 2 und dessen Förderband 3 dem Nadelband 4 zugeführt, das aus den zugeführten Ballen Fladen löst und nach oben gegen die Rückstreifwalze 5 fördert. Die Rückstreifwalze 5 ist in ihrem Abstand zum Nadelband 4 einstellbar gelagert und dreht sich im Gegensinn zu der Förderrichtung des Nadelbandes 4. Zu große Fasermengen, die mit dem Nadelband 4 aufsteigen, werden durch diesen Abstand der Rückstreifwalze 5 nicht hindurchgelassen, sondern von dieser zurückgehalten. In der Regel sind das Förderband 3 des Zuführtisches 2 und das Nadelband 4 antriebsmäßig miteinander verbunden. Für das Nadelband 4 ist ein stufenlos regelbarer Antrieb 41 vorgesehen, so daß das Nadelband mit jeder durch eine Steuereinrichtung 41 vorgegebenen Fördergeschwindigkeit laufen kann. An das Nadelband 4 schließt sich die mit hoher Geschwindigkeit umlaufende Abschlagwalze 6 an, welche das Fasermaterial aus dem Nadelband 4 herausschlägt und dabei öffnet. Die durch die Abschlagwalze 6 herausgelösten Fasern oder Faserflocken werden in einen Vorfüllraum 8 gefördert, welcher durch Klappen 9 verschlossen und gegen den Wiegebehälter 10 abgesperrt werden kann. Ein Ventilator 7 sorgt für die Staubabsaugung. Unter dem Wiegebehälter 10 ist ein Mischband 12 entlanggeführt, auf das die in dem Wiegebehälter 10 gewogenen Fasern abgeworfen werden. Am Ende des Mischbandes 12 ist eine Druckwalze 11 angeordnet, um das Fasermaterial zu einer gleichmäßigen Watte für die Speisung in einen Mischöffner 13 zu verdichten.
Figur 7 zeigt einen Wiegespeiser mit vergrößertem Vorfüllraum 80. Teile dieses Wiegespeisers mit der gleichen Funktion sind auch gleich bezeichnet wie in Figur 1, so daß die Beschreibung des Wiegespeisers gemäß Figur 1 auch für Figur 7 gilt. Über dem Wiegebehälter 10 ist ein großer Vorfüllraum 80 angeordnet, der bis etwa 80 % des Fassungsvermögens des Wiegebehälters 10 hat. Dieser vergrößerte Vorfüllraum dient dazu, das während der Beruhigungszeit der Waage und dem Abwerfen des Inhaltes des Wiegebehälters 10 auf das Förderband 12 gelieferte Material aufzunehmen, so daß das Nadelband 4 ohne Stillstand Fasermaterial fördern kann. Zur Überwachung des Füllstandes des Vorfüllraumes sind zu beiden Seiten Meßvorrichtungen 13 angeordnet. Vorzugsweise bestehen diese Meßvorrichtungen aus Lichtschranken .
Figur 2 zeigt eine Anlage mit drei Wiegekastenspeisern I, II und III, die jeweils eine Komponente auf das Mischband 12 abwerfen. Das Abwerfen aus den Wiegebehältern 10 erfolgt jeweils so, daß die zu mischenden Anteile übereinander geschichtet werden und gleichzeitig zum Einzug in den Mischöffner 13 gelangen. D.h. zuerst wirft der Wiegespeiser III seinen Komponentenanteil auf das Mischband 12, welches diese Lage zum Wiegespeiser II transportiert. Dort wird aus dem Wiegebehälter 10 die nächste Komponente auf die Lage des Wiegespeisers III aufgelegt und beides weiter zum Wiegespeiser I transportiert, der dann die dritte Komponente auf die beiden Lagen aufbringt. Alle drei Lagen laufen am Ende des Transportbandes 12 unter einer Druckwalze 11 hindurch und werden dem Mischöffner 13 zugeführt, der die Lagenpakete kontinuierlich vermischt und durch die Rohrleitung 14 an eine Mischkammer abgibt.
Das Beschicken des Wiegebehälters 10 erfolgt bei einer bekannten Vorrichtung in der Weise, daß in einer ersten Phase der Materialtransport schnell läuft ohne Gewichtskontrolle, d.h. die Absperrklappen 9 sind geschlossen, und das Material sammelt sich in dem Vorfüllraum 8. Während dieser Zeit schließt die Bodenklappe des Wiegebehälters 10 nach Abwerfen der letzten Wägung, und es erfolgt eine Austarierung, wenn die Bodenklappe geschlossen ist. In einer zweiten Phase läuft der Materialtransport noch immer schnell und ohne Gewichtskontrol- le, aber die Absperrklappe 9 öffnet und wirft das angesammelte Material in den Wiegebehälter 10, dessen Bodenklappe geschlossen ist. In einer dritten Phase folgt nun bei schnellem Materialtransport ein Auffüllen des Wiegebehälters 10, bis bei einer bestimmten Füllmenge, die geringer ist als das Sollgewicht ein Signal ausgelöst wird, das den Materialtransport auf eine geringe Geschwindigkeit umschaltet, mit dem die restliche Füllung auf das Endgewicht erfolgt. Ist das Endgewicht erreicht, wird der Materialtransport abgeschaltet und die Absperrklappen 9 geschlossen. Es erfolgt eine Beruhigungszeit von etwa 2 Sekunden zur Endgewichtsmessung. Schließlich wird bei noch immer abgeschaltetem Materialtransport und geschlossener Klappen 9 die Bodenklappe geöffnet und die Wägung auf das Mischband 12 abgeworfen.
Das Vorfüllen dient zur Erhöhung der Produktionsleistung durch Reduzierung der Stillstandszeiten des Materialtransportes, da bei geschlossener Absperrklappe 9 in den ersten beiden Phasen bereits der Materialtransport wieder einsetzen kann. Allerdings ist die Vorfüllfunktion nach dem bekannten Verfahren nicht anwendbar, wenn die Materialtransportgeschwindigkeit starken Schwankungen unterliegt.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden diese Nachteile beseitigt. Die Materialzuführung erfolgt zwar mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, sie ist jedoch dauernd in Betrieb, so daß keine Stillstandszeiten entstehen. Dies hat den großen Vorteil, daß durch die Verteilung der Materialzuführung auf einen größeren Zeitraum, der sonst durch die Stillstandszeiten belegt war, mit niedrigeren Materialtransportgeschwindigkeiten gearbeitet werden kann, die zu einer wesentlich besseren Öffnung und genaueren Dosierung führen. Als weiterer Gegenstand der Erfindung erübrigt sich ein Einstellen der einzelnen Parameter, da sich die einzelnen Geschwindigkeiten für Materialtransport und Befüllung einschließlich der Zeitabstände innerhalb des Wiegezyklus von selbst optimieren und dabei gleichzeitig auf die unterschiedlichen Materialien einstellen. Die erfindungsgemäße Arbeitsweise ist folgende:
Zunächst wird der gewünschte Ablauf eines Wiegezyklusses in einer sog. Einheitskurve festgehalten. Dieser Zyklus ist aus der Summe vieler Erfahrungswerte hervorgegangen und stellt die Materialzufuhr prozentual über der Zeit eines Wiegezyklusses ebenfalls prozentual dar, der in Zeitabschnitte unterteilt ist. Nachdem die Nadelbandgeschwindigkeit des Wiegespeisers mit der Materialfördermenge annähernd proportional ist, stellt diese Einheitskurve in Prozent in etwa den Verlauf der Nadel- bandgeschwindigkeit und somit der Materialzufuhr bzw. Fördermenge pro Zeiteinheit dar. Es wurde überraschend festgestellt, daß sich der optimale Ablauf der Materialzufuhrgeschwindigkeit in allen Fällen in etwa gleich verhält, so daß diese Kurve in der Prozentdarstellung auf alle konkreten Werte ohne weiteres übertragen werden kann. Das hat den großen Vorteil, daß der Steuereinrichtung 40 mit der Einheitskurve der Ablauf des Wiegezyklus und damit ein wesentlicher Parameter eingegeben ist, so daß für den konkreten Einzelfall nur noch die Verwiegezeit und das einzuhaltende End-Sollgewicht einzugeben sind. Natürlich kann ein in die Steuereinrichtung 40 integrierter Rechner auch diese beiden Werte direkt aus der gewünschten Produktionsleistung ermitteln. Da die Füllkapazität des Wiegebehälters 10 vorgegeben ist, errechnet der Rechner die notwendige Anzahl der Wiegezyklen und deren Zeitspanne, sowie das jedem Wiegezyklus vorzugebende Sollgewicht. Anhand des vorgegebenen Sollgewichtes errechnet über die Einheitskurve (Fig. 3) der Rechner die Sollgewichtskurve (Fig. 4), nach welcher über einen Soll/Ist-Wertvergleich die Füllung des Wiegebehälters 10 durch entsprechende Variation der Faserlieferung in den Wiegebehälter 10 gesteuert wird. Zweckmäßig wird dabei die Nadelbandgeschwindigkeit durch den Antrieb 41 jeweils so geregelt, daß ein Stillstand des Nadelbandes 4 nicht erfolgt oder nur in Ausnahmefällen, so daß sich die Materialförderung über den gesamten Wiegezyklus erstreckt. Dies wird durch einen möglichst groß dimensionierten Vorfüllraum 80 (Fig. 7) ermöglicht, der wenigstens halb so groß, am besten etwa 2/3 bis genauso groß wie der Wiegebehälters 10 ist, und somit in der Lage ist, eine dauernde Materialzufuhr aufzunehmen, auch während der Beruhigungsphase der Waage und dem Abwerfen des Endgewichtes aus dem Wiegebehälter 10. Lediglich die Feinfüllmenge braucht der Vorfüllraum nicht aufzunehmen, da diese bei geöffneten Klappen 9 direkt in den Wiegebehälter 10 fällt. Damit wird nicht nur ein wesentlich schnelleres Befüllen und damit auch größere Leistung des Wiegespeisers erreicht, sondern durch die nunmehr mögliche geringere Füllgeschwindigkeit eine bessere Faseröffnung und genauere Füllung erreicht. Natürlich kann die Einsparung der Stillstandszeit der Materialzufuhr auch zur Kürzung der Dauer des Wiegezyklus benutzt und dadurch die Leistung erhöht werden, ohne daß die Qualität der Öffnung darunter leidet.
Der Wiegezyklus ist im wesentlichen in drei Phasen aufgeteilt, und zwar (Fig. 6) in Vorfüllen (Zone A) , Hauptfüllen (Zone B) und Feinfüllen (Zone C) . Dazu kommt noch die Stillstandszeit (Zone D). Bei entsprechender Größe des Vorfullraumes 8 bzw. 80 kann auf das Hauptfüllen ganz verzichtet werden, so daß der Wiegezyklus sich nur noch in Vorfüllen (Zone A + B + C) und Feinfüllen (Zone D) unterteilt. Das Vorfüllen erfolgt bei geschlossenen Klappen 9 in den Vorfüllraum 8 bzw. 80. Während dieses sog. Vorfüllens erfolgt die Beruhigungszeit der Waage und die Endgewichtsmessung sowie das Öffnen und Abwerfen des Endgewichtes auf das Mischband 12 einschließlich der ggf. notwendigen Tarierung der Waage. Das Feinfüllen erfolgt stets nach entleertem Vorfüllraum und bei geöffneten Klappen 9, um die Waage auf das Endgewicht zu bringen. Auf diese Weise können bis zu 2 oder 3 Sekunden eingespart werden, was bei einem üblichen Wiegezyklus von 12-14 Sek. eine Reduzierung der Fördergeschwindigkeit bzw. eine Leistungserhöhung von 15-25 % bedeutet. Figur 3 zeigt die Einheitskurve, und zwar für einen Wiegezyklus ohne Stillstandszeit der Materialzufuhr. Wie aus Figur 3 hervorgeht, ist die Fördermenge am Beginn des Zyklus etwa 100 %. Diese Fördermenge wird über etwa 60 % der Zeit des Wiegezyklusses aufrechterhalten. Dann wird die Fördermenge abgesenkt auf etwa 20 % und für die restlichen 20 bis 25 % der Wiegezykluszeit mit Abnahme der Fördermenge die Feindosierung bis zum Endgewicht vorgenommen. Die Fläche unter der Einheitskurve stellt die Gesamtfördermenge dar, die während des Wiegezyklusses erreicht und als Endgewicht auf das Mischband 12 abgeworfen werden soll. Durch Integration dieser Einheitskurve ergibt sich die Sollgewichtskurve (Figur 5). Die Einheitskurve wird dabei für jede Mischkomponente I, II und III angesetzt, wobei 100 % jeweils die Fördermenge ist, die erforderlich ist, um während der Wiegezykluszeit das Sollgewicht der entsprechenden Komponente zu erreichen. Nachdem alle drei Komponenten für den Wiegezyklus dieselbe Zeit haben, richtet sich die notwendige Sollgeschwindigkeitskurve nach dem zu erreichenden Sollgewicht. Somit hat die Komponente I die höchste Sollgeschwindigkeit, hier im Beispiel mit 60 m pro Minute, die Komponente II mit 30 m pro Minute und die Komponente III mit etwa 10 m pro Minute. Dies entspricht etwa dem Mischungsverhältnis der Komponenten von 60 : 30 : 10.
Die Steuerung des Mischprozesses über einer aus der Einheitskurve abgeleiteten Sollgewichtskurve kann allerdings auch beim dem üblichen Wiegezyklus mit Stillstand der Materialförderung während der Beruhigungszeit und Wiegung durchgeführt werden. Figur 6 zeigt jedoch in einem Vergleich, welche enormen Vorteile die Beseitigung der Stillstandszeiten zugunsten einer durchgehenden Materialzufuhr hat. Die stark gezeichnete Einheitskurve stellt den Wiegezyklus mit der üblichen Stillstandszeit dar. Die Zone A gibt die übliche Vorfüllzeit an, die Zone B die Hauptfüllung, während die Zone C die Feindosie- rung und schließlich die Zone D die Stillstandszeit der Speisung angibt. Die Prozentzahlen geben als Beispiel einen übli- chen Ablauf des Wiegezyklusses an. Dabei ist es unerheblich, ob der Wiegezyklus 12 Sekunden oder 16 Sekunden dauert. Im vorliegenden Falle wurde das Beispiel einem Wiegezyklus von 14,5 Sekunden entnommen. Wie aus Figur 6 ersichtlich, beträgt die Stillstandszeit immerhin 25 bis knapp 30 %. Durch Vermeidung dieser Stillstandszeit für die Materialzufuhr bei entsprechend großem Vorfüllraum 80 kann die Fördergeschwindigkeit etwa auf 60 % abgesenkt werden oder unter Ausnutzung der vollen Fördergeschwindigkeit eine Verkürzung des Wiegezyklus um 25 % erreicht werden. Da die Flächen unter den jeweiligen Kurven die Sollgewichtsmenge darstellen, wird deutlich, welchen Vorteil das erfindungsgemäße Verfahren bietet.
Das Vorfüllen erfolgt mit einer Materialfördergeschwindigkeit, die so abgestimmt ist, daß der vorhandene Vorfüllraum 8 bzw. 80 in der vorgegebenen bzw. zur Verfügung stehenden Zeit gut genutzt und optimal beschickt wird. Beträgt die Größe des Vorfullraumes 80 (Fig. 7) etwa 60 bis 80 % des Wiegebehälters 10, so erfolgt die wesentliche Befüllung in dieser Vorfüll- zeit. Nach Öffnen der Klappen 9 gelangt diese Vorfüllmenge in den Wiegebehälter 10, und es ist lediglich noch eine Feinbe- füllung mit niedriger Fördergeschwindigkeit erforderlich, um das gewünschte Endgewicht genau zu erreichen.
Die Materialförderung beginnt mit der durch die Sollgewichtskurve (Fig. 5) bedingten Fördergeschwindigkeit (Fig. 4). Durch einen Soll/Istwert-Vergleich mit der vorgegebenen Sollgewichtskurve wird festgestellt, welche Menge noch bis zum Endgewicht zu füllen ist. Ist die Differenzmenge sehr groß, so kann die Materialfördergeschwindigkeit auch erst nochmals auf 100 % ansteigen und erst für die letzten 10 oder 20 % auf die Feinförderung herabgeregelt werden. Ziel ist jedoch, mit einer möglichst gleichmäßigen Fördergeschwindigkeit die Befüllung vorzunehmen, so daß die Fördergeschwindigkeit beim folgenden Zyklus für diese Vorfüllzeit bereits insgesamt angepaßt wird. Sobald das Endgewicht erreicht ist, schließen die Klappen 9 und schneiden eine weitere Materialzufuhr ab. Der Materialtransport schaltet jedoch nicht ab, sondern beginnt sogleich den Vorfüllraum 8 bzw. 80 wieder zu füllen, während die Waage ihre Beruhigungszeit und Wägung durchführt und das gewogene Material abwirft.
Um den Vorfüllraum 8 bzw. 80 optimal zu nutzen, ist es notwendig, die richtige Geschwindigkeit der Materialzuführung während dieser Vorfüllperiode zu ermitteln, denn diese kann von der aus der Sollgewichtskurve ermittelten Sollgeschwindigkeit (Fig. 4) durch die Besonderheit des Materials abweichen. Dies kann zwar grundsätzlich auch von Hand und durch Eingabe von Erfahrungswerten erfolgen. Es ist aber auch möglich, daß sich die Wiegeeinrichtung hier selbst optimiert. Dies geschieht auf folgende Weise:
Gemäß einer vorgegebenen Grundeinstellung beginnt beim ersten Wiegezyklus der Materialtransport mit einer Transportgeschwindigkeit von etwa 50 %. Je nach Größe des Vorfullraumes 8 bzw. 80 wird dann nach einer Verwiegezeit von ca. 60 % des Wiegezyklusses kontrolliert, welche Menge Material bei der pauschal eingestellten Vorfüllgeschwindigkeit in den Vorfüllraum 8 bzw. 80 gelangt ist. Dies ist natürlich vom Material abhängig, jedoch wird diese Materialabhängigkeit bei dieser Messung automatisch einbezogen, da die Istmenge in Abhängigkeit der Fördergeschwindigkeit während dieses Vorfüllens gemessen wird.
Diese Kontrolle kann auf verschiedene Weise erfolgen. Eine Methode besteht beispielsweise darin, daß durch Öffnen der Absperrklappen 9 die bis dahin eingefüllte Vorfüllmenge in den Wiegebehälter 10 abgeworfen wird, so daß dieser ein Zwischengewicht feststellen kann, welches an den Rechner gegeben wird, der dieses mit dem Sollgewicht vergleicht. Liegt dieser Istwert unter dem Sollwert, bedeutet dies, daß die 50 %ige Füllgeschwindigkeit zu gering ist und entsprechend der Differenz zwischen Istwert und Sollwert erhöht werden muß. Bereits für den nächsten Wiegezyklus gibt der Rechner die richtige Förder- geschwindigkeit vor, so daß eine optimale Ausnutzung des Vorfullraumes 8 bzw. 80 erfolgt. Ist die Vorfüllmenge zu hoch, wird die Geschwindigkeit entsprechend herabgesetzt. Damit erübrigen sich die üblichen Einstellmaßnahmen. Zur Verfeinerung kann dieser Vorgang auch wiederholt werden.
Eine andere Art der Optimierung der Vorfüllgeschwindigkeit besteht darin, den Vorfüllraum 8 mit einer Meßvorrichtung für den Füllungsgrad auszustatten (Meßsonde, Lichtschranke usw. ) . Der Vorfüllraum 8 wird gefüllt, bis der Meßgeber anspricht und die Füllung des Raumes anzeigt, wodurch sich die Klappen 9 öffnen. Gleichzeitig wird die benötigte Zeit festgestellt und im Rechner daraus die optimale Füllgeschwindigkeit errechnet und eingestellt, indem die Grundeinstellung erhöht oder auch erniedrigt wird. Bei dieser Methode kann die Vorfüllmenge anschließend auf das Endgewicht gebracht und als erste Wägung verwendet werden.
Um ein Überfüllen des Vorfullraumes 8 zu vermeiden, wird zweckmäßig bei der Optimierung der Fördergeschwindigkeit von einer so niedrigen Fördergeschwindigkeit ausgegangen, bei der mit Sicherheit die vollständige Füllung des Vorfullraumes 8 bzw. 80 noch nicht erreicht wird. In der Regel wird das mit etwa 50 % der Fördergeschwindigkeit erreicht. Beim ersten Wiegezyklus wird dann nach etwa 25 bis 70 % der Wiegezykluszeit durch Vergleich des Istgewichtes mit dem Sollgewicht die optimale Startgeschwindigkeit des Nadelbandes 4 bzw. die Fördergeschwindigkeit ermittelt, wie oben bereits beschrieben.
Natürlich kann auch vorgesehen sein, daß die einmal ermittelten Fördergeschwindigkeiten für bestimmte Materialien und Komponentenzusammensetzungen gespeichert werden und bei Wiederholung desselben Falles abgerufen werden, ohne daß eine entsprechende Optimierung nochmals stattfinden muß. In der Regel ist eine automatische Selbstoptimierung jedoch vorteilhafter, weil Fehleinstellungen vermieden werden und das Personal sich um die Einstellung der richtigen Vorfüllgeschwindig- keit gar nicht kümmern muß.
Bei den nun folgenden Wiegezyklen liegt nach der Optimierung die optimale Fördergeschwindigkeit fest. Sobald die Vorfüllung erreicht ist, schaltet die Steuerung auf die durch die Sollgewichtskurve vorgegebene Füllgeschwindigkeit um. Durch einen Regler, der zweckmäßigerweise auf die Liefergeschwindigkeit des Nadelbandes 4 einwirkt, wird die Geschwindigkeit entlang dieser Kurve gesteuert, so daß auch eine entsprechende Abnahme der Füllgeschwindigkeit erfolgt, um die Feindosierung bei Erreichen des Endgewichtes vorzunehmen. Sobald dieses Endgewicht erreicht ist, ist für die Materialzufuhr der Zyklus bereits beendet und die Geschwindigkeit des Transportbandes 4 wird nach Schließen der Klappen 9 auf die optimierte Fördergeschwindigkeit geschaltet, womit der Vorfüllvorgang und damit der neue Wiegezyklus beginnt. Während also der Vorfüllraum 8 bzw. 80 bereits wieder mit Material gefüllt wird, verharrt die Wiegeeinrichtung mit dem Wiegebehälter 10 in der Beruhigungszeit, und nach Ablauf derselben wird durch Öffnen des Wiegebehälters 10 das gewogene Material auf das Mischband 12 abgeworfen.
Selbstverständlich wird auch bei diesem Wiegeverfahren am Ende des Wiegezyklus die Abweichung des Istgewichtes vom Sollab- wurfgewicht festgestellt und bei den nachfolgenden Wiegezyklen berücksichtigt. Dies kann, wie üblich, gewichtsmäßig erfolgen, es kann aber auch zur Optimierung des Ablaufes die Fördergeschwindigkeit beeinflußt werden. Dies geschieht so, daß gemäß der Einheitskurve der Ablauf des Wiegezyklus gleich bleibt, jedoch die errechnete Korrekturgeschwindigkeit gleich 100 % der Fördermenge gesetzt wird und damit die Vorgabe der Sollgewichts- und der daraus abgeleiteten Sollgeschwindigkeitskur- ve sich korrigiert. Auf diese Weise wird eine sehr genaue Wägung erreicht.
Wie aus Figur 2 hervorgeht, sind für die Mischung meist mehrere Komponenten zusammenzustellen und zu mischen. Für jede Komponente ist ein Wiegespeiser I, II oder III vorgesehen. Im vorliegenden Fall können also drei Komponenten gemischt werden. Da die einzelnen Anteile der Komponenten unterschiedlich groß sind, dauert die Füllung der Wiegebehälter 10 bei den üblichen bekannten Füllverfahren unterschiedlich lang, so daß die Komponente, die den größten Anteil bestimmt, auch die längste Zeit benötigt, so daß die anderen beiden Wiegespeiser ihren Wiegevorgang eher beendet haben und mit dem Abwurf ihrer Gewichtsmenge auf den Wiegespeiser mit der größten Menge warten müssen. Erfindungsgemäß sind diese drei Wiegespeiser in ihrer Füllgeschwindigkeit so aufeinander abgestimmt, daß alle drei Wiegungen zur gleichen Zeit fertig werden. Dadurch, daß die Sollgewichtskurve aus der Einheitskurve für jede Komponente bestimmt und dem betreffenden Wiegespeiser vorgegeben wird, wird die Geschwindigkeitskurve für die Füllgeschwindigkeit entsprechend herabgesetzt. Das Vorfüllen erfolgt langsamer, wobei aber das Füllen auf das Endgewicht unabhängig von der Vorfüllgeschwindigkeit auch beibehalten werden kann, so daß derselbe Zeitraum ausgefüllt ist, wie bei der größten Komponente. Da die vorgegebene Sollgewichtskurve aus der Einheitskurve abgeleitet wird, spielt sich hier der Verwiegezyklus prozentual in der gleichen Weise ab wie bei der größten Komponente. Eine besondere Einstellung dafür ist nicht erforderlich. Die Einheitskurve ist in jedem Steuergerät oder in dem Steuergerät der Gesamtanlage vorgegeben. Es brauchen also nur die gewünschte Produktionsleistung oder der Wiegezyklus und die gewünschten Endgewichte für die einzelnen Komponenten eingegeben werden. Alles andere, einschließlich der Optimierung des Prozesses, wird durch den Rechner der Steuerung durchgeführt. Um am Anfang wie auch am Ende einer Mischpartie stets die gleiche Mischung zu haben, kann die Steuerung auch so programmiert sein, daß der Abwurf der gewogenen Fasermengen nacheinander beginnt und nacheinander endet, so daß stets vollständige Mischungspakete entstehen. Bei dem Beispiel in Figur 2 wird also der Wiegespeiser III seine letzte Wägung auf das Mischband 12 abwerfen und dann bereits seine Arbeit einstellen. Die letzte Abwurfmenge gelangt dann zum Wiegespeiser II, der seine Komponente auf diese letzte Wägung des Wiegespeisers III abwirft und sodann auch seine Tätigkeit einstellt. Erst wenn dieses Mischpaket auch den letzten Wiegespeiser I passiert hat, wird die Mischanlage abgeschaltet. Genauso erfolgt der Start, indem der Wiegespeiser III beginnt und nacheinander die Wiegespeiser II und I zugeschaltet werden.
Bei dem beschriebenen Beispiel wurde die Prozeßsteuerung durch Vorgabe einer gewünschten Sollgewichtskurve beschrieben, nach welchem die Materialzufuhr in den Wiegebehälter 10 gesteuert wird. Diese Sollgewichtskurve kann auch empirisch ermittelt werden, jedoch ist es von Vorteil, dies gemäß der Erfindung über die Einheitskurve zu ermitteln.
Die Optimierung der Fördergeschwindigkeit, insbesondere für das Vorfüllen, hat nicht nur Bedeutung im Zusammenhang mit dem größeren Vorfüllraum 80, der praktisch die ganze Füllmenge bis auf die Restfüllung zur Feindosierung aufnehmen kann. Auch bei den herkömmlichen, bekannten Wiegeverfahren kann der vergrößerte Vorfüllraum 80 mit Erfolg eingesetzt werden und den Prozeß erheblich verkürzen bzw. die erforderliche Fördergeschwindigkeit herabsetzen.
Wie aus Figur 6 anhand der durchgehenden, stark gezeichneten Kurve hervorgeht, ist es durchaus möglich, auch für den herkömmlichen Wiegeprozeß mit Stillstand (Bereich D) der Materialförderung eine Einheitskurve vorzugeben und danach den Zyklus zu steuern. Somit kommt diesen Teilen der Erfindung eine selbständige Bedeutung zu, jedoch wird das Optimum durch Anwendung aller dieser beschriebenen Teile zusammen erreicht. Die beschriebenen Ausführungen sind nur beispielhaft und können in verschiedener Weise abgewandelt oder in anderer Weise kombiniert werden, ohne aus dem Erfindungsgedanken herauszuführen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zum Mischen von Faserkomponenten mittels Wiegespeisung, bei welchem das zu dosierende Fasermaterial jeweils von Faserballen abgenommen und von einer Materialzufuhr in einen Wiegebehälter gefördert v/ird, welchem ein Vorfüllraum vorgeschaltet ist, wobei der Wiegebehälter von dem vorgeschalteten Vorfüllraum durch eine steuerbare Klappe getrennt ist, und nach erfolgter Wägung das Material aus dem Wiegebehälter auf ein Mischband abgeworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Faserkomponente der betreffenden Wiegeeinrichtung (I, II, III) eine gewünschte Sollgewichtskurve (Fig. 5) vorgegeben wird, nach welcher die Materialzufuhr für die Füllung des Wiegebehälters (10) durch entsprechende Variation der Fördergeschwindigkeit gesteuert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablauf des Wiegezyklus durch die jeweilige prozentuale Fördermenge über der prozentualen Zeit des Wiegezyklus (Einheitskurve) festgelegt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollgewichtskurve (Fig. 5) für jede Komponente (I, II, III) aus der Einheitskurve (Fig. 3) ermittelt wird, bezogen auf das Sollgewicht der Komponente (I, II, III), das in einem Wiegezyklus erreicht werden soll.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die einzelnen Komponenten (I, II, III) jeweils die gleiche Dauer des Wiegezyklus vorgegeben wird (Fig. 5).
5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wiegezyklus in eine Vorfüllphase, während v/elcher das geförderte Material in einem Vorfüllraum (8; 80) aufgefangen wird, und in eine Feinfüllphase unterteilt ist (Fig. 6), während der das geförderte Material durch den Vorfüllraum (8; 80) unmittelbar in den Wiegebehälter (10) gelangt.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Variation der Materialzufuhr durch Veränderung der Fördergeschwindigkeit des Nadelbandes (4) erfolgt.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassung des Istgewichtes an das durch die Sollgewichtskurve jeweils vorgegebene Sollgewicht durch einen Regler erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler die aktuelle Fördergeschwindigkeit des Nadelbandes (4) beeinflußt.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit des Wiegezyklus durch die Mischbandgeschwindigkeit bestimmt wird.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abwurf der gewogenen Fasermengen auf das Mischband (12) nacheinander beginnt und nacheinander endet, so daß stets vollständige Mischungspakete entstehen.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der optimalen Fördergeschwindigkeit die Fördergeschwindigkeit der Materialzufuhr (4) für den ersten Wiegezyklus nach Vorgabe eines Erfahrungswertes eingestellt wird und nach 25 bis 70 % der Wiegezykluszeit das erreichte Istgewicht mit dem Sollgewicht verglichen wird und die so ermittelte Differenz zur Korrektur der Fördergeschwindigkeit der Materialzufuhr (4) benutzt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Erfahrungswert für die Optimierung der Fördergeschwindigkeit bei etwa 50 % liegt.
13. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördergeschwindigkeit für die Feindosierung unverändert bleibt, unabhängig von der Veränderung der Fördergeschwindigkeit für die Materialförderung während des Vorfüllens und/oder Hauptfüllens.
14. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende des Wiegezyklusses die Abweichung des Istgewichtes vom Sollabwurfgewicht festgestellt und die Differenz zur Korrektur der Fördergeschwindigkeit berücksichtigt wird.
15. Verfahren zum Mischen von Faserkomponenten mittels Wiegespeisung, bei welchem das zu dosierende Fasermaterial jeweils von Faserballen abgenommen und von einer Materialzufuhr in einen Wiegebehälter gefördert wird, welchem ein Vorfüllraum vorgeschaltet ist, wobei der Wiegebehälter von dem vorgeschalteten Vorfüllraum durch eine steu- erbare Klappe getrennt ist, und nach erfolgter Wägung das Material aus dem Wiegebehälter auf ein Mischband abgeworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialzufuhr (4) während des gesamten Wiegezyklus Fasermaterial fördert, während die Beschickung des Wiegebehälters (10) diskontinuierlich erfolgt.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördergeschwindigkeit der Materialzufuhr (4) gegen Ende der Feindosierung gegen Null geht, jedoch unmittelbar nach Schließen der Absperrklappen (9) die volle Fördergeschwindigkeit wieder aufnimmt (Fig. 3, 4 und 6).
17. Wiegespeisevorrichtung, bei welcher das zu dosierende Fasermaterial von einer Materialzuführeinrichtung in einen Wiegebehälter gefördert wird, welchem ein Vorfüllraum vorgeschaltet ist, und der Wiegebehälter von dem vorgeschalteten Vorfüllraum durch eine steuerbare Klappe getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Materialzuführeinrichtung (4) eine Steuereinrichtung (40) zugeordnet ist, die entsprechend einer vorgegebenen Sollge- wichtskurve (Figur 5) die Fördergeschwindigkeit der Materialzufuhr (4) steuert.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialzuführeinrichtung ein Nadelband (4) aufweist, daß aus dem zugeführten Ballen Fasermaterial herauslöst und mit einem stufenlos regelbaren Antrieb (41) versehen ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Fassungsvermögen des Vorfullraumes (8; 80) dem Fassungsvermögen des Wiegebehälters (10) entspricht.
20. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fassungsvermögen des Vorfullraumes (8; 80) etwa 80 % des Fassungsvermögens des Wiegebehälters (10) aufweist.
21. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fassungsvermögen des Vorfullraumes (8; 80) wenigstens das Fassungsvermögen des Wiegebehälters (10) abzüglich der Feinfüllmenge aufweist.
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