DE4336233A1 - Process and apparatus for the metering and decanting of quantities of bulk material in packaging containers - Google Patents
Process and apparatus for the metering and decanting of quantities of bulk material in packaging containersInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Abmessen und Abfüllen von Schüttgutmengen, insbesondere von gemahlenem Kaffee, in Verpackungsbehälter. Bei einem aus der DE-PS 22 16 143 bekannten Verfahren dieser Art wird die Füllmenge mittels einer Dosiereinrichtung volumetrisch vordosiert, anschließend das Gewicht des teilweise gefüllten Behälters erfaßt und einem Steuergerät zugeführt, das den Gewichtswert der vordosierten Menge ermittelt und eine Nachdosiereinrichtung zum Zugeben der Fehlmenge entsprechend ansteuert. Nach dem Nachdosieren wird das Packungsgewicht nochmals gemessen und dem Steuergerät als Regelgröße zugeführt. Bei einer Abweichung des Packungsgewichts vom Sollgewicht wird das Nachdosiervolumen vom Steuergerät entsprechend angepaßt.The invention relates to a method and an apparatus for Measuring and filling bulk quantities, especially of ground coffee, in packaging container. With one from the DE-PS 22 16 143 known methods of this type, the filling amount pre-metered volumetrically by means of a metering device, then the weight of the partially filled container is detected and fed to a control unit that determines the weight value of the predosed amount determined and a Nachdosiereinrichtung to Admit the shortage is controlled accordingly. After dosing the package weight is measured again and the control unit as Controlled variable supplied. If the package weight differs from The control unit will adjust the dosing volume accordingly customized.
Das bekannte Verfahren stellt zwar sicher, daß das Gewicht der Packung stets innerhalb eines gewünschten Toleranzbandes liegt, hat jedoch den Nachteil, daß sich die Füllhöhe der Packungen bei Dichteschwankungen des Schüttguts ändert, wie sie zum Beispiel während dessen Lagerung oder bei Chargenwechseln auftreten können. Dies ist besonders bei kompakten Beutelpackungen mit konstantem Querschnitt von Nachteil, bei denen der Verschluß direkt über dem Füllspiegel gefaltet wird, so daß die Packungshöhe mit der Füllhöhe des Schüttguts identisch ist. Unterschiedliche Packungshöhen sind jedoch bei der Lagerung und Verteilung der Packungen in Sammelpackungen und Paletten unerwünscht.The known method ensures that the weight of the Pack is always within a desired tolerance band however, the disadvantage that the filling height of the packs Density fluctuations in the bulk material change, such as, for example during storage or when changing batches. This is particularly the case with compact bag packs with constant Cross section of disadvantage, in which the closure directly above the Filling level is folded so that the package height with the level of the bulk goods is identical. There are different pack heights however in the storage and distribution of the packs in Cardboard boxes and pallets undesirable.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Abmessen und Abfüllen von Schüttgutmengen in Verpackungsbehälter mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß stets Packungen mit gleicher Höhe und gleichem Gewicht erzeugt werden, so daß deren Handhabung vereinfacht wird.The method according to the invention for measuring and filling Bulk quantities in packaging containers with the characteristic Features of claim 1 has the advantage that always Packs with the same height and weight are produced, so that their handling is simplified.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Durch gesteuertes Rütteln der gefüllten Behälter kann die Regelgüte des Verfahrens insofern verbessert werden, wie bei plötzlich auftretenden Dichteschwankungen des Schüttguts die Totzeit für eine Anpassung reduziert wird. Eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich aus Anspruch 5 und weitere Ausgestaltungen der Vorrichtung ergeben sich aus den Ansprüchen 6 bis 8.Further advantages and advantageous further developments result from the subclaims. By controlled shaking of the filled Containers can thus improve the control quality of the process be, as with suddenly occurring density fluctuations of the The dead time for an adjustment is reduced. A Device for performing the method according to the invention results themselves from claim 5 and further refinements of the device result from claims 6 to 8.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigenAn embodiment of the invention is in the drawing shown and is described in more detail in the following description explained. Show it
Fig. 1 eine Vorrichtung zum Abmessen und Abfüllen von Schüttgutmengen in Verpackungsbehälter vereinfacht in Seitenansicht und Fig. 2 eine Dosiereinrichtung nach Fig. 1 vereinfacht im Querschnitt. Fig. 1 shows a device for measuring and filling bulk quantities in packaging containers simplified in side view and Fig. 2 shows a metering device according to Fig. 1 simplified in cross section.
Die Vorrichtung zum Abmessen und Abfüllen von Schüttgutmengen, insbesondere von gemahlenem Kaffee, in Verpackungsbehälter, vorzugsweise Beutel 10 hat eine Fördereinrichtung 11, mit der die Beutel 10 auf einer geradlinigen Strecke Behandlungsstationen zugeführt werden. Die Fördereinrichtung 11 weist eine Förderkette 12 mit Mitnehmern 15 auf, die jeweils paarweise die Beutel 10 seitlich umschließen. Die Beutel 10 stehen und gleiten auf Schienenstücken 16 bis 18, von denen die in Förderrichtung vorderen Schienenstücke 16 und 17 mit jeweils einer Rütteleinrichtung 19 gekoppelt sind. Die Rütteleinrichtungen 19 sind mit einer Regeleinrichtung 20 verbunden. Zwischen den Schienenstücken 16 und 17 beziehungsweise 17 und 18 ist jeweils eine Wägeeinrichtung 22, 23 angeordnet, die ebenfalls mit der Regeleinrichtung 20 verbunden sind. Im Bereich der Wägeeinrichtungen 22, 23 schwenken die Mitnehmer 15 der Förderkette 13 von den Beuteln 10 ab, so daß diese auf den Wägeeinrichtungen 22, 23 freigestellt werden.The device for measuring and filling bulk quantities, in particular ground coffee, into packaging containers, preferably bags 10, has a conveying device 11 with which the bags 10 are fed to treatment stations on a straight line. The conveyor 11 has a conveyor chain 12 with drivers 15 , each of which laterally encloses the bags 10 in pairs. The bags 10 stand and slide on rail sections 16 to 18 , of which the front rail sections 16 and 17 in the conveying direction are each coupled to a vibrating device 19 . The vibrating devices 19 are connected to a control device 20 . Between the rail sections 16 and 17 or 17 and 18 , a weighing device 22 , 23 is arranged, which are also connected to the control device 20 . In the area of the weighing devices 22 , 23, the drivers 15 of the conveyor chain 13 pivot from the bags 10 , so that these are released on the weighing devices 22 , 23 .
Der Regeleinrichtung 20 ist eine Ein-/Ausgabeeinheit 25 zugeordnet, die beispielsweise eine Eingabetastatur und einen Kontrollmonitor umfaßt.The control device 20 is assigned an input / output unit 25 , which comprises, for example, an input keyboard and a control monitor.
Oberhalb des Schienenstücks 16 sind am Eingang der Förderstrecke drei Hauptdosierer 30, und oberhalb des nachfolgenden Schienenstücks 17 ein Nachdosierer 31 angeordnet, die alle ebenfalls mit der Regeleinrichtung 20 verbunden sind.Above the rail section 16 , three main metering devices 30 are arranged at the entrance of the conveying path, and a secondary metering device 31 is arranged above the following rail section 17 , all of which are also connected to the control device 20 .
Die Hauptdosierer 30 (Fig. 2) haben einen im wesentlichen waagerecht ausgerichteten Zuförderbereich 33 der in einem Stauraum 34 mündet. Eine von einem Motor 35 angetriebene erste Dosierschnecke 36 weist im Zuförderbereich 33 einen Dosierabschnitt 38 auf, an den sich in Richtung des Stauraums 34 ein Verdichtungsabschnitt 39 anschließt. Im Verdichtungsabschnitt 39 sind an der Welle 40 der Dosierschnecke 36 plattenförmige Bleche 42 angeordnet. Im Stauraum 34 ist auf der Welle 40 eine Scheibe 43 mit einem Abstreifer 44 befestigt. Im Bodenbereich des zylindrischen Stauraums 34 ist in dessen Wand im Bereich unmittelbar vor der Scheibe 43 ein sich entlang des Umfangs keilförmig erweiternder Verdichtungsschlitz 45 ausgebildet. Der Verdichtungsschlitz 45 wirkt mit einem flanschformigen Abschnitt 48 einer drehbaren Regelscheibe 49 zusammen, die von einem Stellantrieb 47 ansteuerbar ist, so daß sich je nach Stellung der Regelscheibe 49 bzw. des Abschnittes 48 zum Verdichtungsschlitz 45 ein bestimmter Öffnungsquerschnitt des Verdichtungsschlitzes 45 im Bodenbereich des Stauraums 38 einstellt. An den Stauraum 34 schließt sich ein vertikal angeordneter Abschüttkanal 50 an, in dessen Bereich zwei Füllstandssensoren 52, 53 zum Erfassen der Füllstandshöhe F angeordnet sind, wovon ersterer 52 eine minimale Füllstandshöhe, und letzterer 53 eine maximale Füllstandshöhe erkennt. Die Füllstandssensoren 52, 53 sind mittels der Regeleinrichtung 20 derart geschaltet, daß beim Unterschreiten der minimalen Füllstandshöhe der Motor 35 der Dosierschnecke 36 eingeschaltet wird. Sobald die maximale Füllstandshöhe erreicht ist, wird der Motor 35 der Dosierschnecke 36 wieder ausgeschaltet. Unterhalb des Abschüttkanals 50 schließt sich ein Speicherraum 55 an, in dem eine von einem Motor 56 angetriebene zweite Dosierschnecke 58 zur volumetrischen Dosierung und Abgabe des Kaffees an die Beutel 10 angeordnet ist.The main dosing devices 30 ( FIG. 2) have an essentially horizontally oriented feed area 33 which opens into a storage space 34 . A first metering screw 36 driven by a motor 35 has a metering section 38 in the feed region 33 , which is followed by a compression section 39 in the direction of the storage space 34 . In the compression section 39 , plate-shaped plates 42 are arranged on the shaft 40 of the metering screw 36 . In the storage space 34 , a disk 43 is fastened on the shaft 40 with a wiper 44 . In the bottom area of the cylindrical storage space 34 , a compression slot 45 that widens in a wedge shape along the circumference is formed in the wall thereof in the area directly in front of the disk 43 . The compression slot 45 interacts with a flange-shaped section 48 of a rotatable regulating disk 49 , which can be controlled by an actuator 47 , so that depending on the position of the regulating disk 49 or the section 48 for the compressing slot 45, a certain opening cross section of the compressing slot 45 in the floor area of the storage space 38 sets. The storage space 34 is followed by a vertically arranged discharge channel 50 , in the area of which two fill level sensors 52 , 53 are arranged for detecting the fill level F, of which the first 52 detects a minimum fill level and the latter 53 a maximum fill level. The fill level sensors 52 , 53 are switched by means of the control device 20 such that the motor 35 of the metering screw 36 is switched on when the fill level falls below the minimum. As soon as the maximum fill level is reached, the motor 35 of the dosing screw 36 is switched off again. A storage space 55 adjoins the discharge channel 50 , in which a second metering screw 58 driven by a motor 56 is arranged for volumetric metering and dispensing the coffee to the bags 10 .
Der Aufbau des Nachdosierers 31 ist prinzipiell identisch mit dem Aufbau der Hauptdosierer 30. Dadurch, daß der Nachdosierer 31 nur kleine Schüttgutmengen zumißt, sind dessen Abmessungen jedoch geringer.The structure of the secondary metering device 31 is in principle identical to the structure of the main metering device 30 . Due to the fact that the replenisher 31 only measures small quantities of bulk material, its dimensions are smaller.
In Förderrichtung hinter der zweiten Wägeeinrichtung 23 ist oberhalb des Schienenstücks 18 ein auf- und abbewegbarer Stempel 59 angeordnet, dessen Stempelfläche dem Öffnungsquerschnitt der Beutel 10 angepaßt ist. An den Stempel 59 schließt sich in Förderrichtung ein Füllhöhentaster 60 zum Erfassen der Füllhöhe H gefüllter Beutel 10 an. Der beispielsweise mittels eines optischen Verfahrens arbeitende Füllhöhentaster 60 ist ebenfalls mit der Regeleinrichtung 20 verbunden.In the conveying direction behind the second weighing device 23 , an up and down movable stamp 59 is arranged above the rail piece 18 , the stamp surface of which is adapted to the opening cross section of the bag 10 . A filling level button 60 for detecting the filling level H of filled bags 10 is connected to the stamp 59 in the conveying direction. The fill level button 60 , which works for example by means of an optical method, is also connected to the control device 20 .
Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet wie folgt:
Über die Ein-/Ausgabeeinheit 25 werden der Regeleinrichtung 20
Festwerte K eingegeben. Dazu zählen insbesondere das Soll-Gewicht
und die Soll-Füllhöhe der Packung, des weiteren auch Werte für
beispielsweise das Leerpackungsgewicht, die Leimzugabe und
dergleichen. In die in die Abfüllstationen von der Fördereinrichtung
11 nacheinander gebrachten Beutel 10 wird von den Hauptdosierern 30
jeweils ein von der Regeleinrichtung 20 berechnetes Dosiervolumen M
abgefüllt, beispielsweise jeweils 30% von der gewünschten
Gesamtsollmenge. Dies erfolgt dadurch, daß die Dosierschnecke 58 vom
Motor 56 jeweils um einen entsprechenden Drehwinkelbetrag gedreht
wird. Anschließend wird von der Wägeeinrichtung 22 das Gewicht G1
der vorgefüllten Beutel 10 gemessen. Das zum Soll-Gewicht fehlende
Fehlgewicht bzw. dessen Nachdosiervolumen M wird von der
Regeleinrichtung 20 errechnet, die den Nachdosierer 31 entsprechend
ansteuert. Nach dem Einbringen der Fehlmenge in den jeweiligen
Beutel 10 wird dessen Gewicht G2 von der Wägeeinrichtung 23
kontrolliert. Beutel 10 mit einem Gewicht G2 außerhalb eines
vorgegebenen Toleranzbandes werden aus der Fördereinrichtung 11
ausgeschleust. Anhand des Gewichts G2 kann die Regeleinrichtung 20
das Nachdosiervolumen M für die nachfolgenden Beutel 10 anpassen
und/oder je nach Auslegung der Regeleinrichtung 20 Einfluß auf das
Dosiervolumen M der Hauptdosierer 30 nehmen. Es ergibt sich somit
ein geschlossener Regelkreis für das Füllgewicht der Packungen.
Nach dem Erfassen des Gewichts G2 der gefüllten Beutel 10 wird die
Oberfläche des Schüttguts in dem Beutel 10 vom Stempel 59 durch
Druck mit einer entsprechenden Kraft eingeebnet. Die darauf vom
Füllhöhentaster 60 ermittelte Füllhöhe H wird von der
Regeleinrichtung 20 mit der Soll-Füllhöhe verglichen. Ergibt der
Vergleich, daß sich die gemessene Füllhöhe H innerhalb eines
vorgegebenen Toleranzbandes im oberen Bereich befindet, so bedeutet
dies, daß das Schüttgut einer höheren Verdichtung bedarf, um näher
an die optimale Soll-Füllhöhe zu gelangen. Dies wird dadurch
erzielt, daß die Regeleinrichtung 20 ein entsprechendes Signal V an
den Stellantrieb 47 der Regelscheibe 49 gibt, so daß deren
flanschförmiger Abschnitt 48 den vorher auf einen vorgegebenen
(mittleren) Verdichtungsgrad eingestellten Öffnungsquerschnitt des
Verdichtungsschlitzes 45 entsprechend verringert. Der verkleinerte
Öffnungsquerschnitt bewirkt, daß das Schüttgut bei eingeschalteter
Dosierschnecke 36 vor dem Austritt in den Abschüttkanal 50 stärker
verdichtet wird. Bei einer Füllhöhe H im unteren Bereich des
Toleranzbandes wird der Öffnungsquerschnitt des
Verdichtungsschlitzes 45 durch den flanschförmigen Abschnitt 48
entsprechend vergrößert, so daß sich eine geringere Verdichtung des
Schüttgutes einstellt. Aufgrund des beschriebenen Vorgehens wird das
abzufüllende Schüttgut entsprechend der gemessenen Füllhöhe H
füllhöhenspezifisch verdichtet, und so Dichteschwankungen, wie sie
beispielsweise während der Lagerung oder bei Chargenwechseln des
Schüttguts auftreten können, ausgeregelt.The device according to the invention works as follows:
Fixed values K are input to the control device 20 via the input / output unit 25 . These include, in particular, the target weight and the target filling height of the package, and also values for, for example, the empty package weight, the addition of glue and the like. In the sequentially into the filling station by the conveyor 11 accommodated bag 10 a calculated by the control device 20 is of the dosing M Hauptdosierern 30 are respectively filled, for example in each case 30% of the desired total target amount. This is done in that the dosing screw 58 is rotated by the motor 56 by a corresponding amount of rotation angle. The weight G1 of the pre-filled bags 10 is then measured by the weighing device 22 . The missing weight or the replenishment volume M missing from the nominal weight is calculated by the control device 20 , which controls the replenisher 31 accordingly. After the shortage has been introduced into the respective bag 10 , its weight G2 is checked by the weighing device 23 . Bags 10 with a weight G2 outside a predetermined tolerance band are removed from the conveyor 11 . Based on the weight G2, the control device 20 can adapt the replenishment volume M for the subsequent bags 10 and / or, depending on the design of the control device 20, can influence the dosage volume M of the main feeder 30 . This results in a closed control loop for the filling weight of the packs. After detecting the weight G2 of the filled bags 10 , the surface of the bulk material in the bag 10 is leveled by the stamp 59 by pressure with a corresponding force. The level H determined thereon by the level button 60 is compared by the control device 20 with the target level. If the comparison shows that the measured fill level H is within a predetermined tolerance band in the upper range, this means that the bulk material needs a higher compression in order to get closer to the optimal target fill level. This is achieved in that the control device 20 sends a corresponding signal V to the actuator 47 of the control disk 49 , so that its flange-shaped section 48 correspondingly reduces the opening cross section of the compression slot 45 previously set to a predetermined (average) degree of compression. The reduced opening cross section has the effect that the bulk material is compressed more strongly when the dosing screw 36 is switched on before it exits into the discharge channel 50 . At a fill level H in the lower region of the tolerance band, the opening cross section of the compression slot 45 is correspondingly enlarged by the flange-shaped section 48 , so that the bulk material is less compressed. On the basis of the procedure described, the bulk material to be filled is compressed in a fill-level-specific manner in accordance with the measured fill height H, and density fluctuations, such as can occur during storage or during batch changes of the bulk material, are compensated for.
Ergänzend wird darauf hingewiesen, daß eine Änderung des Verdichtungsgrades V durch einen geänderten Öffnungsquerschnitt des Verdichtungsschlitzes 45 die Dichte des Schüttguts und somit auch die Gewichtskraft der einzelnen volumetrisch durch die Dosierer 30, 31 abgemessenen Schüttgutmengen ändert. Dies kann von der Regeleinrichtung 20 durch einen entsprechenden, bei der Ansteuerung der Dosierschnecken 58 einfließenden Korrekturfaktor für den Drehwinkelbetrag korrigiert werden. Weiterhin wird das Fehlgewicht nach dem Erfassen der Gewichtskraft G1 mittels des Nachdosiervolumens M des Nachdosierers 31 korrigiert. Sollte bei der Erfassung der Füllhöhe H festgestellt werden, daß diese außerhalb des vorgegebenen Toleranzbandes ist, so muß die Füllhöhe H möglichst schnell beeinflußt werden. Dazu sind von der Regeleinrichtung 20 die Rütteleinrichtungen 19 ansteuerbar. Diese verdichten das Schüttgut in den Beuteln 10, wenn von der Regeleinrichtung 20 an die Rütteleinrichtungen 19 ein entsprechendes Rüttelsignal R abgegeben wird. Besonders genau und schnell kann die Füllhöhe H des Schüttguts geregelt werden, wenn die Rütteleinrichtungen 19 stets mit einer mittleren Rüttelintensität betrieben werden, so daß bei zu stark oder zu wenig verdichtetem Schüttgut die Füllhöhe H durch eine Verminderung oder Verstärkung der Rüttelintensität schnell der Soll-Füllhöhe angepaßt werden kann.In addition, it is pointed out that a change in the degree of compaction V due to a changed opening cross-section of the compression slot 45 changes the density of the bulk material and thus also the weight of the individual quantities of bulk material measured volumetrically by the dosers 30 , 31 . This can be corrected by the control device 20 by means of a corresponding correction factor for the amount of rotation angle that is incorporated in the control of the dosing screws 58 . Furthermore, the defective weight is corrected after the detection of the weight G1 by means of the replenishment volume M of the replenisher 31 . If it is determined when the fill level H is detected that it is outside the specified tolerance band, the fill height H must be influenced as quickly as possible. For this purpose, the vibrating devices 19 can be controlled by the control device 20 . These compress the bulk material in the bags 10 when a corresponding vibrating signal R is emitted from the control device 20 to the vibrating devices 19 . The filling height H of the bulk material can be regulated particularly precisely and quickly if the vibrating devices 19 are always operated with a medium vibrating intensity, so that if the bulk material is compacted too much or too little, the filling level H quickly becomes the desired filling level by reducing or increasing the vibrating intensity can be adjusted.
Claims (9)
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Also Published As
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