DE102010003814B4 - Method for automatic dosing and dosing device - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur automatischen Dosierung einer von einer Dosiervorrichtung (V) bereitgestellten mindestens einen Komponente (H), wobei das Verfahren wenigstens die folgenden Schritte aufweist: – Bereitstellung der mindestens einen Komponente (H) mittels der Dosiervorrichtung (V) in einer Sollmenge, – Messung einer durch die Dosiervorrichtung (V) tatsächlich bereitgestellten ersten Istmenge (Hist) der mindestens einen Komponente (H) und Speicherung einer Messgröße für diese gemessene erste Istmenge (Hist) der mindestens einen Komponente (H) als ein Messwert, – Messung mindestens einer zweiten Istmenge (Hist) nach oder während weiterer Bereitstellungen der mindestens einen Komponente (H) und Speicherung weiterer Messgrößen für diese zweite Istmengen (Hist) als weitere Messwerte, – Berechnung einer Verlaufskennlinie (L) aus den gespeicherten Messwerten und Steuerung der Dosierung in Abhängigkeit von der Verlaufskennlinie (L), dadurch gekennzeichnet, dass die Verlaufskennlinie (L) für die mindestens eine Komponente (H) in Abhängigkeit der Behälterform für die mindestens eine Komponente (H) bestimmt wird.Method for the automatic metering of at least one component (H) provided by a metering device (V), the method comprising at least the following steps: - providing the at least one component (H) by means of the metering device (V) in a desired quantity, - measuring a by the dosing device (V) actually provided first actual quantity (Hist) of the at least one component (H) and storage of a measured variable for this measured first actual quantity (Hist) of the at least one component (H) as a measured value, - measurement of at least one second actual quantity ( Hist) after or during further provision of the at least one component (H) and storage of further measured quantities for these second actual quantities (Hist) as further measured values, - calculation of a characteristic curve (L) from the stored measured values and control of the dosage as a function of the characteristic curve ( L), characterized in that the characteristic curve e (L) for which at least one component (H) is determined as a function of the container shape for the at least one component (H).
Description
Die Erfindung betrifft Verfahren zur automatischen Dosierung mindestens einer von einer Dosiervorrichtung bereitgestellten Komponente, insbesondere zur automatischen Dosierung einer Hauptkomponente und/oder eines Additivs eines Gemisches, und eine Dosiervorrichtung, mit der ein solches Gemisch einer das Gemisch verarbeitenden Verarbeitungsmaschine zugeführt werden kann.The invention relates to methods for automatically metering at least one component provided by a metering device, in particular for the automatic metering of a main component and / or an additive of a mixture, and to a metering device with which such a mixture can be fed to a processing machine processing the mixture.
Aus dem Dokument
Insbesondere bei der Versorgung von (Kunststoff-)Spritzmaschinen mit einem Granulatgemenge, das als Gemisch aus einer Hauptkomponente und einem oder mehreren Additiven der Spritzmaschine in einer vorgegebenen Zusammensetzung bzw. Rezeptur zugeführt werden muss, besteht regelmäßig das Problem, dass die der Spritzmaschine als Verarbeitungsmaschine zuzuführenden Gemischanteile der Hauptkomponente und des wenigstens einen Additivs jeweils manuell in eine Dosiervorrichtung eingegeben werden müssen und daher anfällig für Fehleingaben sind.In particular, in the supply of (plastic) spraying machines with a granulate mixture, which must be supplied as a mixture of a main component and one or more additives of the spraying machine in a predetermined composition or recipe, there is regularly the problem that the injection molding machine to be supplied as a processing machine Mixture portions of the main component and the at least one additive must each be manually entered into a metering device and therefore prone to erroneous entries.
Auch kann durch die feste Vorgabe der einzudosierenden Menge der Komponenten und der sich daraus ergebenden Menge des wenigstens einen Additivs auf Basis der vorgegebenen und in der Dosiervorrichtung hinterlegten Zusammensetzung bzw. Rezeptur des zuzuführenden Gemisches keine automatische Anpassung der zugeführten Gemischmenge erfolgen. Dies bedeutet beispielsweise, dass bei einer Abschaltung von Kavitäten einer mit der Spritzmaschine betriebenen Spritzgussform zwar weniger Gemisch nötig wäre, die Dosiervorrichtung hierfür jedoch manuell angepasst werden müsste.Also can be done by the fixed specification of the amount to be dosed of the components and the resulting amount of at least one additive based on the predetermined and stored in the metering composition or recipe of the supplied mixture no automatic adjustment of the amount of mixture supplied. This means, for example, that with a shutdown of cavities of an injection mold operated with the injection molding machine, less mixture would be necessary, but the metering device would have to be adjusted manually for this purpose.
Die
Eine automatische Anpassung der Dosierung an geänderte Betriebsbedingungen der Verarbeitungsmaschine ist der
Weitere Dosiervorrichtungen sind beispielsweise in den Dokumenten
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur automatischen Dosierung, eine verbesserte Dosiervorrichtungen und eine verbesserte Spritzmaschine bereitzustellen.It is an object of the present invention to provide an improved method for automatic metering, improved metering devices and an improved spraying machine.
Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren des Anspruchs 1, der Dosiervorrichtung gemäß Anspruch 24 und der Spritzmaschine gemäß Anspruch 27 gelöst.This object is achieved by the method of
Das Verfahren gemäß Anspruch 1 weist wenigstens die folgenden Schritte auf:
- – Bereitstellung der mindestens einen Komponente (H) mittels der Dosiervorrichtung (V) in einer Sollmenge, insbesondere in einer von einer mit der Dosiervorrichtung gekoppelten Verarbeitungsmaschine angeforderten Bedarfsmenge,
- – Messung einer durch die Dosiervorrichtung (V) tatsächlich bereitgestellten ersten Istmenge (Hist) der mindestens einen Komponente (H) und Speicherung einer Messgröße für diese gemessene erste Istmenge (Hist) der mindestens einen Komponente (H) als ein Messwert,
- – Messung mindestens einer zweiten Istmenge (Hist) nach oder während weiterer Bereitstellungen der mindestens einen Komponente (H) und Speicherung weiterer Messgrößen für diese zweite Istmengen (Hist) als weitere Messwerte,
- – Berechnung einer Verlaufskennlinie (L) aus den gespeicherten Messwerten und Steuerung der Dosierung in Abhängigkeit von der Verlaufskennlinie (L).
- - Providing the at least one component (H) by means of the metering device (V) in a desired amount, in particular in a demanded by a coupled with the metering processing machine demand quantity,
- Measuring a first actual quantity (H ist ) of the at least one component (H) actually provided by the dosing device (V) and storing a measured variable for this measured first actual quantity (H ist ) of the at least one component (H) as a measured value,
- Measuring at least one second actual quantity (H ist ) after or during further provision of the at least one component (H) and storing further measured quantities for these second actual quantities (H ist ) as further measured values,
- - Calculation of a characteristic curve (L) from the stored measured values and control of the dosage as a function of the characteristic curve (L).
Erfindungsgemäß wird die berechnete Verlaufskennlinie für die mindestens eine Komponente in Abhängigkeit der Behälterform für die mindestens eine Komponente bestimmt.According to the invention, the calculated characteristic curve for the at least one component is determined as a function of the container shape for the at least one component.
Die Messung der ersten und der mindestens einen zweiten Istmenge kann auf unterschiedliche Arten erfolgen. Wie später noch erläutert wird, können diese Istmengen z. B. durch die Wiegungen des Behälterinhaltes und die Errechnung entsprechender Differenzen bestimmt werden. Grundsätzlich sind aber auch andere Bestimmungsmöglichkeiten (z. B. volumetrische) für die Istmenge oder Kombinationen von Bestimmungsmöglichkeiten verwendbar.The measurement of the first and the at least one second actual quantity can take place in different ways. As will be explained later, these actual quantities z. B. be determined by the weighings of the container contents and the calculation of corresponding differences. In principle, however, other possibilities of determination are also possible (eg volumetric) for the actual quantity or combinations of determination possibilities.
Dabei wird insbesondere eine Verlaufskennlinie aus Messwerten berechnet (d. h. es liegt eine idealisierte Verlaufskennlinie vor), die bei der Dosierung verwendbar ist. Eine solche statistische Methode dämpft Messfehler besser als z. B. gleitende Mittelwerte.In particular, a characteristic curve is calculated from measured values (that is, there is an idealized characteristic curve) that can be used for the metering. Such a statistical method dampens measurement errors better than z. B. moving averages.
Die berechnete Kennlinie erlaubt die Berechnung eines Erwartungswertes für eine definierte Eintrittswahrscheinlichkeit bei störungsfreiem Betrieb. Liegt ein neu gemessener Messwert außerhalb des Konfidenzintervalls, so kann mit einiger Sicherheit von einer Störung ausgegangen werden und Gegenmaßnahmen können ergriffen werden.The calculated characteristic allows the calculation of an expected value for a defined probability of occurrence in trouble-free operation. If a newly measured value lies outside the confidence interval, it can be assumed with some certainty that a fault will occur and countermeasures can be taken.
Zyklisch auftretende Störungen, wie zum Beispiel Maschinenstöße einer Spritzgussmaschine, werden durch die statistische Auswertung der Messwerte weitgehend eliminiert. Da sie bei jeder Messung in gleichem Maße auftreten verändern sie die Steigung der gemessenen idealisierten Kennlinie nur geringfügig, wenn eine lineare Regression zur Berechnung der Verlaufskennlinie verwendet wird.Cyclic disturbances, such as machine impacts of an injection molding machine, are largely eliminated by the statistical evaluation of the measured values. Since they occur to the same degree with each measurement, they change the slope of the measured idealized characteristic only slightly when a linear regression is used to calculate the characteristic curve.
Vorteilhafterweise werden zur Berechnung der Verlaufskennlinie eine feste und/oder eine einstellbare Anzahl vorhergehender gespeicherter Messwerte herangezogen.Advantageously, a fixed and / or an adjustable number of previously stored measured values are used to calculate the characteristic curve.
Mit Vorteil wird die berechnete Verlaufskennlinie für die mindestens eine Komponente in Form einer quadratischen Abhängigkeit bei Behältern mit konischen Abschnitten bestimmt. Die Verwendung einer quadratischen Abhängigkeit ist ein Beispiel für eine nicht-lineare Regression zur Bestimmung der Verlaufskennlinie.Advantageously, the calculated characteristic curve for the at least one component is determined in the form of a quadratic dependence for containers with conical sections. The use of a quadratic dependence is an example of a non-linear regression for determining the characteristic curve.
Ein anderes mathematisches Verfahren sieht beispielsweise vor, eine Verlaufskennlinie, insbesondere mittels linearer Regression, und daraus einen gültigen Mittelwert aus einer Mehrzahl von gespeicherten Messwerten für Istmengen der Hauptkomponente zu bestimmen. Ein sich durch diese berechnete Verlaufskennlinie ergebender Mittelwert, der bei Messwerten für die zudosierte Hauptkomponenten zur Berechnung einer Additiv-Sollmenge und/oder für eine Plausibilitätsprüfung nachfolgender erster Messwerte genutzt werden kann, ist somit deutlich stabiler und weniger anfällig für Messfehler.Another mathematical method provides, for example, to determine a characteristic curve, in particular by means of linear regression, and from this a valid average value of a plurality of stored measured values for actual quantities of the main component. A mean value resulting from this calculated characteristic curve, which can be used for measured values for the dosed main components for calculating a desired additive quantity and / or for a plausibility check of subsequent first measured values, is thus significantly more stable and less susceptible to measurement errors.
Mit Vorteil werden Regelparameter einer Dosierung mittels mindestens einer Testdosierung gewonnen, die Ausgangswerte für weitere Dosierung bilden. So kann z. B. beim Einstellen eines neuen Rezept-Sollwertes oder nach einer Störung die Chargengröße auf ein Minimum eingestellt werden (z. B. 4 Zyklen) um ein schnelles Einschwingen der Regelung zu erreichen. Wenn die Regelung dann eingeschwungen ist, kann die Chargengröße angehoben werden, um eine genauere Messung zu erhalten. Eine sukzessive Anhebung der Chargen-Zyklenzahl um einen Zyklus nach jeder Charge bis die maximale Chargengröße erreicht ist, ist sinnvoll. Auch bei der Testdosierung kann eine Verlaufskennlinie, berechnet mit einer linearen oder nicht-linearen Regression, angewendet werden.Advantageously, control parameters of a dosage are obtained by means of at least one test dosage, which form initial values for further dosage. So z. For example, when setting a new recipe setpoint or after a disturbance, set the batch size to a minimum (
Durch lineare oder nicht-lineare Regression berechnete Verlaufskennlinien können auch zur Ermittlung eines Massedurchflusses verwendet werden, wenn kein Dosierorgan angesteuert wird. Der so gemessene Durchsatz einer Hauptkomponente kann dann als Grundlage zur Zudosierung einer Nebenkomponente dienen.Trajectories calculated by linear or non-linear regression can also be used to determine a mass flow if no dosing device is activated. The thus measured throughput of a main component can then serve as the basis for the addition of a secondary component.
Die mindestens eine Komponente kann ein fließfähiger Stoff, insbesondere ein Granulat, eine Flüssigkeit, ein Pulver, ein rieselfähiger Stoff, eine pastöse Masse oder eine Mischung dieser Stoffe sein.The at least one component may be a flowable substance, in particular a granulate, a liquid, a powder, a free-flowing substance, a pasty mass or a mixture of these substances.
Neben dem Gewicht, können auch der Füllstandsverlauf oder der Druckverlauf als Messgröße verwendet werden. Auch ist es möglich, Kombinationen der Messwerte zu verwenden.In addition to the weight, the level profile or the pressure profile can also be used as a measured variable. It is also possible to use combinations of the measured values.
Eine Ausführungsform des Verfahrens zur automatischen Dosierung und Zuführung eines Gemischs aus einer Hauptkomponente und wenigstens einem Additiv in einer vorgebbaren Zusammensetzung sieht vor, dass das Gemisch mittels einer Dosiervorrichtung an eine das Gemisch verarbeitende Verarbeitungsmaschine zugeführt wird. Hierbei weist das Verfahren wenigstens die folgenden Schritte auf:
- – Bereitstellung der Hauptkomponente mittels der Dosiervorrichtung in einer von der Verarbeitungsmaschine angeforderten Bedarfsmenge, wobei die Größe der Bedarfsmenge von einem Bedarfssignal abhängt, das die Verarbeitungsmaschine an die Dosiervorrichtung übermittelt,
- – Messung einer tatsächlich durch die Dosiervorrichtung bereitgestellten Istmenge der Hauptkomponente und Speicherung mindestens einer Messgröße für diese gemessene Istmenge der Hauptkomponente als mindestens ein erster Messwert,
- – Bestimmung einer Additiv-Sollmenge für das wenigstens eine Additiv auf Basis einer vorgegebenen Zusammensetzung für das zuzuführende Gemisch aus der Hauptkomponente und dem wenigstens einem Additiv, wobei zur Bestimmung der Additiv-Sollmenge mindestens einer der ersten Messwerte für die tatsächlich bereitgestellte Istmenge der Hauptkomponente verwendet wird,
- – Bereitstellung des Additivs mittels der Dosiervorrichtung in der Additiv-Sollmenge und
- – Zuführung des Gemisches aus bereitgestellter Hauptkomponente und bereitgestelltem Additiv an die Verarbeitungsmaschine.
- Provision of the main component by means of the dosing device in a demand quantity requested by the processing machine, the size of the requirement quantity depending on a demand signal which transmits the processing machine to the dosing device,
- Measuring an actual quantity of the main component provided by the metering device and storing at least one measured variable for this measured actual quantity of the main component as at least one first measured value,
- - Determining an additive setpoint for the at least one additive based on a predetermined composition for the mixture to be supplied from the main component and the at least one additive, wherein at least one of the first measured values for the actually provided actual amount of the main component is used to determine the additive setpoint .
- - Providing the additive by means of the metering device in the additive set amount and
- - Supplying the mixture of provided main component and provided additive to the processing machine.
Bei der Durchführung des Verfahrens wird somit zunächst eine Bedarfsmenge der Hauptkomponente über die Dosiervorrichtung zur Verfügung gestellt, wobei diese Bedarfsmenge zunächst ausschließlich von einem Bedarfssignal der nachgeschalteten Verarbeitungsmaschine abhängt. Unter einem Bedarfssignal der Verarbeitungsmaschine an die Dosiervorrichtung wird in diesem Zusammenhang jedwede aktive oder passive Informationsübermittlung der Verarbeitungsmaschine an die Dosiervorrichtung verstanden, auf Basis derer die Dosiervorrichtung die Bereitstellung und/oder Zugabe der Hauptkomponente feststellt oder auslöst.In carrying out the method, a requirement quantity of the main component is thus initially made available via the metering device, wherein this requirement quantity initially depends exclusively on a demand signal of the downstream processing machine. In this context, a demand signal from the processing machine to the metering device is understood to mean any active or passive information transmission of the processing machine to the metering device, on the basis of which the metering device detects or triggers the provision and / or addition of the main component.
Dies bedeutet beispielsweise, dass die Öffnungsdauer eines den Zulauf für die Hauptkomponente des Gemisches regelnden Schiebers von einem (elektronischen) Bedarfssignal abhängt, das von der Verarbeitungsmaschine, insbesondere von einer Förderschnecke der Verarbeitungsmaschine, an die Dosiervorrichtung übermittelt wird. Erst im Anschluss an die Bereitstellung der von der Verarbeitungsmaschine angeforderten Bedarfsmenge wird die tatsächlich bereitgestellte Menge der Hauptkomponente gemessen. In Abhängigkeit von dieser festgestellten Istmenge wird nun das wenigstens eine Additiv in einer Additiv-Sollmenge beigemischt, um ein Gemisch in der in der Dosiervorrichtung vorgegebenen, manuell hinterlegten Gemischzusammensetzung aus Hauptkomponente und wenigstens einem Additiv der Verarbeitungsmaschine zur Verfügung zu stellen.This means, for example, that the opening duration of a slider controlling the feed for the main component of the mixture depends on an (electronic) demand signal which is transmitted from the processing machine, in particular from a conveyor screw of the processing machine, to the metering device. Only after the provision of the demand quantity requested by the processing machine is the actually provided amount of the main component measured. Depending on this determined actual quantity, the at least one additive is then admixed in a desired additive quantity in order to provide a mixture in the manually deposited mixture composition of main component and at least one additive of the processing machine specified in the metering device.
Die Bedarfsmenge der Hauptkomponente kann sowohl in Form eines kontinuierlichen Massenstroms als auch portionsweise bereitgestellt werden, wobei die Bereitstellung und Zuführung der Hauptkomponente über eine dafür ausgebildete (erste) Fördereinheit der Dosiervorrichtung erfolgt.The requirement quantity of the main component can be provided both in the form of a continuous mass flow and in portions, wherein the supply and supply of the main component takes place via a (first) delivery unit of the metering device designed for this purpose.
Im erstgenannten Fall einer kontinuierlichen Beschickung der Verarbeitungsmaschine mit der Hauptkomponente kann ein Bedarfssignal der Verarbeitungsmaschine beispielsweise ein ”START”-Signal sein, das zur erstmaligen Öffnung eines Zulaufs für die Hauptkomponente an der Dosiervorrichtung führt oder den Betrieb der bis dahin inaktiven Dosiervorrichtung auslöst.In the former case of continuous feeding of the processing machine with the main component, a demand signal from the processing machine may be, for example, a "START" signal leading to initial opening of a feed to the main component at the metering device or triggering operation of the hitherto inactive metering device.
Soll die Bereitstellung und Zugabe der Additiv-Sollmenge in einer solchen Ausführungsvariante weiterhin ebenfalls ausschließlich von diesem einzelnen Bedarfsignal abhängen, kann z. B. vorgesehen sein, dass ein Zeitpunkt für den Beginn der Zuführung der Additiv-Sollmenge jeweils durch ein manuell vorgebbares Zeitintervall nach dem Bedarfssignal bzw. ”START”-Signal festgelegt ist.If the provision and addition of the desired additive quantity in such an embodiment variant also continue to depend exclusively on this individual demand signal, z. B. be provided that a time for the beginning of the supply of the additive target amount is determined in each case by a manually specifiable time interval according to the demand signal or "START" signal.
In einem Ausführungsbeispiel ist eine Freigabeöffnung der Dosiervorrichtung dauerhaft geöffnet und gestattet damit die Zugabe der Hauptkomponente in eine Fördereinrichtung der Verarbeitungsmaschine, beispielsweise eine Förderschnecke einer Spritzmaschine. Solange die Fördereinrichtung bzw. die Verarbeitungsmaschine inaktiv ist, wird der Dosiervorrichtung hierbei keine Hauptkomponente durch die Verarbeitungsmaschine entzogen. Erst im Betrieb der Verarbeitungsmaschine wird die Hauptkomponente mittels der Fördereinrichtung weiterbewegt und schafft damit die Möglichkeit, dass aus der geöffneten Freigabeöffnung der Dosiervorrichtung weiteres Material in die Verarbeitungsmaschine nachfließen kann. Dieses Nachfließen der Hauptkomponente bzw. diese Information, dass die Verarbeitungsmaschine ihren Betrieb (wieder) aufgenommen hat und neuer oder weiterer Mengen der Hauptkomponente und somit des Gemisches bedarf, wird von der Dosiervorrichtung als „Bedarfssignal” der Verarbeitungsmaschine detektiert und ausgewertet.In one embodiment, a release opening of the metering device is permanently opened and thus allows the addition of the main component in a conveyor of the processing machine, such as a screw conveyor of a spraying machine. As long as the conveyor or the processing machine is inactive, the dosing device in this case no main component is withdrawn by the processing machine. Only during operation of the processing machine, the main component is moved by means of the conveyor and thus creates the possibility that from the open release opening of the metering further material can flow into the processing machine. This subsequent flow of the main component or this information that the processing machine has resumed its operation and requires new or further amounts of the main component and thus the mixture is detected and evaluated by the metering device as a "demand signal" of the processing machine.
In einer bevorzugten, alternativen Ausführungsvariante generiert die Verarbeitungsmaschine weitere (elektronische) Bedarfssignale und übermittelt diese an die Dosiervorrichtung, um damit den Zeitpunkt der Zuführung des wenigstens einen Additivs oder auch mehrerer Additive in einen kontinuierlichen Massenstrom der Hauptkomponente festzulegen. Bei einer solchen Eindosierung wenigstens einen Additivs in einen Hauptkomponenten-Massenstrom, der in Richtung der Verarbeitungsmaschine läuft, werden die weiteren Bedarfssignale der Verarbeitungsmaschine auch regelmäßig als ”Schusssignale” bezeichnet.In a preferred, alternative embodiment variant, the processing machine generates further (electronic) demand signals and transmits them to the dosing device in order to determine the time of delivery of the at least one additive or else several additives into a continuous mass flow of the main component. With such a metering of at least one additive into a main component mass flow which runs in the direction of the processing machine, the further demand signals of the processing machine are also regularly referred to as "picking signals".
Vorzugsweise erfolgt die Messung der Istmengen für eine tatsächlich zugeführten Menge der Hauptkomponente im Differential- bzw. Differenzenwiegeverfahren, wobei zum Zeitpunkt der Übermittlung der weiteren Bedarfssignale bzw. Schusssignale für das wenigstens eine Additiv ein Gesamtgewicht für die aktuell in der Dosiervorrichtung (noch) befindliche Hauptkomponente gemessen wird. Beispielsweise wir das Gesamtgewicht eines Wiegebehälters der Dosiervorrichtung, in dem die Hauptkomponente vorgehalten wird, als Messgröße gemessen und gespeichert. Durch die Messung des Gesamtgewichts dieses Wiegebehälters bei der Feststellung eines Bedarfssignals für die Eindosierung bzw. Zuführung des wenigstens einen Additivs kann durch Subtraktion aufeinander folgender Messwerte die jeweils tatsächlich zugegebene Istmenge der Hauptkomponente bestimmt werden.Preferably, the measurement of the actual quantities for an actually supplied amount of the main component in the differential or difference weighing method, wherein at the time of transmission of the further demand signals or shot signals for the at least one additive, a total weight for the currently in the metering device (still) located main component measured becomes. For example, we measured and stored the total weight of a weighing container of the metering device, in which the main component is held, as a measured variable. By measuring the total weight of this weighing container in determining a demand signal for the metering or feeding of the at least one additive, the actual amount of the main component actually added can be determined by subtracting successive measured values.
Alternativ kann auch eine volumetrische Messung der Istmengen der Hauptkomponente mittels einer geeigneten (ersten) Messeinrichtung der Dosiervorrichtung erfolgen. Alternatively, a volumetric measurement of the actual quantities of the main component can be carried out by means of a suitable (first) measuring device of the metering device.
Anstelle der Vorgabe eines Zeitpunktes für die Zugabe des Additivs über ein (weiteres) Bedarfssignal bzw. ”Schusssignal” der Verarbeitungsmaschine kann das Verfahren und ein danach arbeitende Dosiervorrichtung weiter automatisiert werden, indem ein Zeitpunkt für die Bereitstellung der Additiv-Sollmenge und/oder eine Zeitdauer für die Zuführung der Additiv-Sollmenge an die Verarbeitungsmaschine in Abhängigkeit von der gemessenen, tatsächlich durch die Dosiervorrichtung bereitgestellten Istmenge der Hauptkomponente bestimmt wird.Instead of specifying a time for the addition of the additive via a (further) demand signal or "shot signal" of the processing machine, the method and a subsequent dosing device can be further automated by a time for the provision of the additive target amount and / or a period of time for the supply of the additive target quantity to the processing machine in dependence on the measured, actually provided by the metering device actual amount of the main component is determined.
So kann beispielsweise die Hauptkomponente in einem kontinuierlichen Massenstrom der Verarbeitungsmaschine zugeführt werden und zu diskreten, zeitlich aufeinanderfolgenden Messzeitpunkten die innerhalb eines Messintervalls der Verarbeitungsmaschine tatsächlich zugeführte Istmenge der Hauptkomponente durch Bildung von Gewichts- und/oder Volumendifferenzen bestimmt werden. Überschreitet die gemessene Istmenge einen gespeicherten Schwellwert oder liegt innerhalb eines hinterlegten Auslöseintervalls für die Hauptkomponente, wird die entsprechende Additiv-Sollmenge bereitgestellt und zugeführt. Derart wird anhand einer gemessenen Istmenge geprüft, ob bzw. wann die Additiv-Sollmenge einem kontinuierlichen Massenstrom der Hauptkomponente zugeführt werden soll. Eine nach einem solchen Verfahren arbeitende Dosiervorrichtung ist damit nahezu unabhängig von einer nachgeschalteten Verarbeitungsmaschine und erfasst alle notwendigen Daten für den Zeitpunkt der Zugabe des Additivs und damit des bereitzustellenden Gemisches selbstständig.Thus, for example, the main component can be supplied to the processing machine in a continuous mass flow, and the actual amount of the main component actually supplied within a measuring interval of the processing machine can be determined by forming weight and / or volume differences at discrete, temporally successive measuring times. If the measured actual quantity exceeds a stored threshold value or lies within a stored triggering interval for the main component, the corresponding desired additive quantity is provided and supplied. In this way, it is checked on the basis of a measured actual quantity whether or when the additive target quantity is to be supplied to a continuous mass flow of the main component. A dosing device operating according to such a method is thus almost independent of a downstream processing machine and detects all necessary data for the time of addition of the additive and thus of the mixture to be provided independently.
Hierbei wird somit beispielsweise überprüft, ob die Summe der gemessenen Istmengen seit einer letztmaligen Zuführung des Additiv einen gespeicherten Schwellwert überschreitet, sodass die Zugabe des Additivs erfolgen muss, um der Verarbeitungsmaschine ein Gemisch in der vorgegebenen Zusammensetzung zuzuführen.In this case, it is thus checked, for example, whether the sum of the measured actual quantities has exceeded a stored threshold value since a last supply of the additive, so that the addition of the additive must take place in order to supply the processing machine with a mixture in the predetermined composition.
Grundsätzlich können die einzudosierenden Additiv-Sollmengen jeweils direkt mit der zuletzt gemessenen, aktuellen Istmenge der Hauptkomponente berechnet werden.In principle, the desired additive quantities to be metered can each be calculated directly with the last measured actual quantity of the main component.
Um jedoch zu verhindern, dass die Additiv-Sollmenge nach jeder Zuführung einer bestimmten Gemischmenge unter Umständen von Neuem auf eine geänderte gemessene Istmenge der Hauptkomponente eingestellt wird, kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass zur Bestimmung der Additiv-Sollmenge des wenigstens einen Additivs eine Mehrzahl von weiteren gespeicherten ersten Messwerten für die Istmengen der zugegebenen Hauptkomponente verwendet wird.However, in order to prevent the additive target quantity from being set anew to a changed measured actual quantity of the main component after each delivery of a specific mixture quantity, it can advantageously be provided that a plurality of further ones are used to determine the additive target quantity of the at least one additive stored first measured values for the actual amounts of the added main component is used.
Diese weiteren ersten Messwerte wurden für zuvor gemessene Istmengen der Hauptkomponente gespeichert, wobei diese zuvor gemessenen Istmengen gegebenenfalls auf vorangegangene Bedarfssignale der Verarbeitungsmaschine hin von der Dosiervorrichtung bereitgestellt wurden, um der Verarbeitungsmaschine ein Gemisch mit derselben Zusammensetzung zuzuführen. So können die Vorgabe einer Additiv-Sollmenge und deren Zuführung beispielsweise erst dann geändert bzw. nachjustiert werden, wenn anhand aufeinanderfolgender erster Messwerte für die tatsächlich bereitgestellten Istmengen der Hauptkomponente festgestellt wird, dass sich die an die Verarbeitungsmaschine zur Verfügung gestellten Mengen der Hauptkomponente und damit des zuzuführenden Gemischs (maßgeblich) geändert haben.These further first measured values were stored for previously measured actual quantities of the main component, wherein these previously measured actual quantities were optionally provided on previous demand signals of the processing machine from the metering device in order to supply the processing machine with a mixture having the same composition. Thus, the specification of an additive target quantity and its supply, for example, can only be changed or readjusted if it is ascertained on the basis of successive first measured values for the actually provided actual quantities of the main component that the quantities of the main component, and thus of the quantity provided to the processing machine have been changed (relevant).
Hierfür kann insbesondere vorgesehen sein, dass ein Mittelwert der ersten Messwerte für tatsächlich bereitgestellte Istmengen der Hauptkomponente zur Bestimmung der Additiv-Sollmenge verwendet wird. So kann in einem Ausführungsbeispiel die jeweils aktuell zugeführte bzw. bereitgestellte Istmenge der Hauptkomponente ermittelt und in einer Liste gespeichert werden, wenn die Dosiervorrichtung die Übermittlung eines Bedarfssignals durch die Verarbeitungsmaschine festgestellt hat. Durch Bildung der Summe der gespeicherten Messwerte für die Istmengen der Hauptkomponente über mehrere Zyklen und Division dieser (Gesamt-)Summe durch die Anzahl der Zyklen kann eine mittlere Istmenge der bereitgestellten Hauptkomponente errechnet werden. Diese mittlere Istmenge kann für die Bestimmung bzw. Berechnung der Additiv-Sollmenge herangezogen werden.For this purpose, provision can be made, in particular, for an average of the first measured values to be used for actually provided actual quantities of the main component for determining the desired additive quantity. Thus, in one exemplary embodiment, the respectively currently supplied or provided actual quantity of the main component can be determined and stored in a list if the dosing device has detected the transmission of a demand signal by the processing machine. By forming the sum of the stored measured values for the actual quantities of the main component over several cycles and dividing this (total) sum by the number of cycles, an average actual quantity of the main component provided can be calculated. This mean actual quantity can be used for the determination or calculation of the additive setpoint.
Es ist selbstverständlich nicht ausgeschlossen, dass ein Mittelwert der Istmengen der Hauptkomponente (wie auch der später erläuterte Mittelwert der Additiv-Istmengen) nicht arithmetisch, sondern über ein alternatives mathematisches Verfahren bestimmt wird.It is of course not excluded that an average value of the actual quantities of the main component (as well as the mean value of the additive actual amounts explained later) is not determined arithmetically, but via an alternative mathematical method.
In einer bevorzugten Weiterbildung werden Fehlmessungen bei Berechnung der Verlaufskennlinie nicht berücksichtigt, die außerhalb eines vorgegebenen Bereichs um eine berechneten Verlaufskennlinie und somit außerhalb eines bestimmten Intervalls um einen über die Verlaufskennlinie berechneten Mittelwerts liegen. Eine entsprechende Dosiervorrichtung wäre demnach in der Lage, einen erster Messwert für eine zuletzt gemessene Istmenge, der außerhalb eines als zulässig erachteten Intervalls um den Mittelwert und/oder außerhalb des vorgegebenen Bereichs um die berechnete Verlaufskennlinie liegt, als Fehlmessung zu klassieren.In a preferred refinement, erroneous measurements are not taken into account in the calculation of the characteristic curve, which lie outside a predetermined range around a calculated characteristic curve and thus outside of a specific interval by an average calculated over the characteristic curve. A corresponding metering device would therefore be able to obtain a first measured value for a last measured actual quantity which is outside an interval considered to be permissible around the mean value and / or outside the range predetermined range around the calculated characteristic curve, to classify as false measurement.
Alternativ oder ergänzend wird in einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens eine berechnete Verlaufskennlinie erneut bestimmt, sobald eine Neubefüllung der Dosiervorrichtung mit einer Hauptkomponente und/oder einem Additiv erfolgt. Auf diese Weise erfolgt eine Rückstellung dieses Systems, um beispielsweise nach einem Neustart der Dosiervorrichtung zu verhindern, dass für eine Zulässigkeitsüberprüfung auf alte und nicht mehr gültige Messwerte zurückgegriffen wird.Alternatively or additionally, in a preferred embodiment of the method, a calculated characteristic curve is determined again as soon as the metering device is refilled with a main component and / or an additive. In this way, a reset of this system, in order to prevent, for example, after a restart of the dosing that is used for a legitimacy check on old and no longer valid measurements.
Um einerseits die durchzuführenden Rechenoperationen nicht übermäßig ansteigen zu lassen und andererseits eine dauerhafte Änderung der eindosierten Hauptkomponente nach relativ kurzer Zeit feststellen zu können, werden zur Bestimmung einer berechneten Verlaufskennlinie vorzugsweise eine feste und/oder einstellbare Anzahl vorhergehender gespeicherter Messwerte herangezogen. So werden beispielsweise ausschließlich die Messgrößen zehn oder zwanzig vorangegangener Messungen für die Istmengen ausgewertet.In order not to allow the arithmetic operations to be performed to increase excessively on the one hand and to detect a permanent change in the metered main component after a relatively short time, a fixed and / or adjustable number of previously stored stored measured values are preferably used to determine a calculated characteristic curve. For example, only the measured quantities of ten or twenty previous measurements are evaluated for the actual quantities.
Um sicherzustellen, dass die zuletzt gemessene Istmenge der bereitgestellten Hauptkomponente für die zuvor beschriebene(n) Berechnungsmethode(n) genutzt werden kann und es sich hierbei beispielsweise nicht um eine Fehlmessung handelt, wird in einer bevorzugten Ausführungsvariante des Verfahrens vorgesehen, dass der zuletzt gespeicherte erste Messwert für eine Istmenge der Hauptkomponente durch ein hinterlegtes Qualitätsmerkmal auf seine Verwendbarkeit hin überprüft wird. So kann vor der Bestimmung und Bereitstellung des wenigstens einen Additivs überprüft werden, ob die zuletzt gemessene Messgröße für eine Istmenge der Hauptkomponente in einem vorgebbaren, zulässigen Intervall um den Mittelwert der gespeicherten ersten Messwerte und/oder in einem vorgegebenen Bereich um eine berechnete Verlaufskennlinie (und damit analog um einen sich daraus ergebenden gemittelten Wert bzw. „Mittelwert” der ersten Messwerte) liegt. Beide Varianten können sowohl für eine Bestimmung einer Additiv-Sollmenge in Abhängigkeit von einer einzelnen, zuletzt gemessenen Istmenge der Hauptkomponente als auch bei einer Bestimmung einer zuzugebenden Additiv-Sollmenge in Abhängigkeit von einem errechneten Mittelwert der Istmengen eingesetzt werden.To ensure that the last measured actual quantity of the provided main component can be used for the above-described (n) calculation method (s) and this is not an erroneous measurement, for example, it is provided in a preferred embodiment of the method that the last stored first The measured value for an actual quantity of the main component is checked for its usability by a stored quality characteristic. Thus, before determining and providing the at least one additive, it is possible to check whether the last measured variable for an actual quantity of the main component is within a predefinable, permissible interval around the mean of the stored first measured values and / or within a predetermined range about a calculated characteristic curve (and analogously to a resulting averaged value or "mean" of the first measured values). Both variants can be used both for a determination of an additive setpoint quantity as a function of a single, last measured actual quantity of the main component and also for a determination of an additive setpoint quantity to be added as a function of a calculated mean value of the actual quantities.
Vorzugsweise werden die Grenzen eines solchen Intervalls bzw. Bereichs einerseits durch einen Mittelwert minus die errechnete Standardabweichung für die gespeicherten ersten Messwerte und andererseits durch den Mittelwert plus die Standardabweichung für die gespeicherten ersten Messwerte der gemessenen Istmengen vorgegeben.The limits of such an interval or range are preferably specified on the one hand by an average minus the calculated standard deviation for the stored first measured values and on the other hand by the mean value plus the standard deviation for the stored first measured values of the measured actual quantities.
Um zu gewährleisten, dass eine dauerhafte Änderung der Verarbeitungsgeschwindigkeit der Verarbeitungsmaschine bzw. der angeforderten Gemischmengen sicher detektiert wird, kann weiterhin vorgesehen sein, dass bei einer dauerhaften, d. h. sich über mehrere Messzyklen erstreckenden, und in etwa gleich bleibenden Vergrößerung oder Verringerung der gemessenen Istmengen relativ zu einem Mittelwert ein neuer Mittelwert und/oder eine neue berechnete Verlaufskennlinie unter Ausschluss vorangegangener erster Messwerte berechnet wird.In order to ensure that a permanent change in the processing speed of the processing machine or of the requested mixture quantities is reliably detected, it can furthermore be provided that in the case of a permanent, d. H. A new average and / or a new calculated characteristic curve, excluding previous first measured values, is calculated over several measuring cycles and approximately constant enlargement or reduction of the measured actual quantities relative to an average value.
Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass der Mittelwert aus den gemessenen Istmengen der bereitgestellten Hauptkomponente bzw. aus den zugehörigen gespeicherten ersten Messwerten jeweils nur für eine voreingestellte Anzahl von Messzyklen und damit nur aus einer vorgegebenen Anzahl von vorangegangenen gespeicherten ersten Messwerten errechnet wird.Alternatively or additionally, it can be provided that the average value is calculated from the measured actual quantities of the main component provided or from the associated first measured values only for a preset number of measuring cycles and thus only from a predetermined number of previously stored first measured values.
Für den Fall, dass ein einzelner erster Messwert und damit eine zuletzt gemessene Istmenge der Hauptkomponente nicht innerhalb eines um den Mittelwert herum definierten Intervalls und/oder innerhalb eines um die Verlaufskennlinie definierten Bereichs liegt und damit nicht als zulässig erachtet wird, kann weiterhin vorgesehen sein, dass für die Bestimmung der Additiv-Sollmenge zunächst ein vorangegangener, als zulässig bewerteter erster Messwert verwendet wird.In the event that a single first measured value and thus a last measured actual quantity of the main component is not within an interval defined around the mean value and / or within a range defined around the characteristic curve and is therefore not considered permissible, it can continue to be provided, that for the determination of the additive setpoint initially a previous, as measured permissible first measured value is used.
Alternativ kann auch ein vordefinierter, fester Sollwert oder der errechnete Mittelwert für die Menge der Hauptkomponente verwendet werden, um auf Basis der vorgegebenen Zusammensetzung bzw. Rezeptur des zuzuführenden Gemischs die Additiv-Sollmenge zu bestimmen und anschließend einzudosieren. Ein solcher fester Sollwert kann beispielsweise manuell in einer entsprechend ausgebildeten Auswerteeinheit der Dosiervorrichtung hinterlegt worden sein.Alternatively, a predefined, fixed desired value or the calculated mean value for the amount of the main component can also be used in order to determine the desired additive quantity on the basis of the prescribed composition or formulation of the mixture to be supplied and then meter it in. Such a fixed desired value can, for example, have been stored manually in a correspondingly designed evaluation unit of the metering device.
In beiden Fällen wird sichergestellt, dass eine einmalige Fehlmessung der Istmenge der Hauptkomponente oder eine einmalige Fehldosierung, insbesondere bei einem Start der Verarbeitungsmaschine, nicht zu einer dauerhaften Neueinstellung der Additiv-Sollmenge führt. Vielmehr kann eine voreingestellte Additiv-Sollmenge zunächst beibehalten werden und beispielsweise bei einem Start der Verarbeitungsmaschine über mehrere Messzyklen hinweg verlässlich festgestellt werden, welche Istmengen der Hauptkomponente tatsächlich angefordert werden. Nach wenigen Messzyklen steht die tatsächlich angeforderte Gemischmenge bzw. angeforderte Istmenge der Hauptkomponente fest, sodass dann eine automatische Anpassung der Additiv-Sollmenge erfolgt.In both cases, it is ensured that a single faulty measurement of the actual amount of the main component or a single incorrect dosage, especially at a start of the processing machine, does not lead to a permanent readjustment of the additive setpoint. Rather, a preset additive target quantity can initially be maintained and, for example, reliably determined at a start of the processing machine over several measuring cycles, which actual quantities of the main component are actually requested. After a few measuring cycles, the actually requested mixture quantity or requested actual quantity of the main component is fixed, so that then an automatic adaptation of the additive target quantity takes place.
Auf diese Weise lassen sich auch etwaige Farbschwankungen bei Spritzmaschinen aufgrund von Änderungen der angeforderten Istmenge der Hauptkomponente vermeiden. So ist für die Farbgebung eines durch eine Spritzmaschine zu verarbeitenden (Kunststoffgranulat-)Gemisches gerade die Zusammensetzung des Gemisches aus einer Hauptkomponente und mindestens einem Additiv entscheidend. Mit dem Verfahren (wie auch mit einer Dosiervorrichtung und einer Spritzmaschine) wird sichergestellt, dass eine durch die vorgegebene Gemischzusammensetzung definierte Farbgebung auch bei einer Änderung der durch die Verarbeitungsmaschine angeforderten Gemischmenge erhalten bleibt, indem die Additiv-Sollmenge automatisch angepasst wird. In this way, any color variations in spraying machines due to changes in the requested actual amount of the main component can be avoided. For example, the composition of the mixture of a main component and at least one additive is decisive for the coloring of a (plastic granulate) mixture to be processed by an injection molding machine. The method (as well as with a metering device and a spraying machine) ensures that a coloration defined by the given mixture composition is maintained even if the mixture quantity requested by the processing machine changes by automatically adjusting the additive target quantity.
Anstelle auf Basis eines Mittelwerts zu überprüfen, ob eine gemessene Istmenge der Hauptkomponente (wie auch eine nachfolgend noch erläuterte Additiv-Istmenge) als zulässig erachtet wird und für die Bestimmung (Kontrolle) einer oder mehrerer Additiv-Sollmengen herangezogen werden kann, kann auch ein alternativer mathematischer Vergleichswert und/oder ein alternatives mathematisches Verfahren unter Verwendung vorangegangener erster Messwerte für gemessene Istmengen herangezogen werden.Instead of checking on the basis of a mean value, whether a measured actual quantity of the main component (as well as an additive actual quantity explained below) is considered permissible and can be used for the determination (control) of one or more additive target quantities, an alternative mathematical comparison value and / or an alternative mathematical method using previous first measured values for measured actual quantities are used.
In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auch eine tatsächlich durch die Dosiervorrichtung bereitgestellte Additiv-Istmenge des wenigstens einen Additivs gemessen und als ein zweiter Messwert gespeichert. Dies gestattet nicht nur eine Protokollierung der tatsächlich zugegebenen Additiv-Istmenge, sondern auch eine Kontrolle der Einstellungen für die Zudosierung der Additiv-Sollmenge.In a development of the method according to the invention, an actual amount of additive of the at least one additive actually provided by the metering device is also measured and stored as a second measured value. This not only allows a logging of the actually added additive actual amount, but also a control of the settings for the addition of the additive target amount.
So ist es beispielsweise möglich, dass eine (zweite) Fördereinheit der Dosiervorrichtung aufgrund von Füllgewichtsschwankungen oder Dichteschwankungen des Additivs eine vorgegebene Additiv-Sollmenge nicht bereitstellt und die tatsächlich bereitgestellte Additiv-Istmenge von der gewünschten Additiv-Sollmenge abweicht.It is thus possible, for example, for a (second) delivery unit of the metering device not to provide a predefined additive setpoint due to fluctuations in the filling weight or density of the additive and for the actually provided additive actual quantity to deviate from the desired additive setpoint.
In einem Ausführungsbeispiel wird zur Dosierung und Zuführung des wenigstens einen Additivs eine Dosierschnecke verwendet, deren Laufzeit bzw. deren Anzahl an Winkelschritten direkt mit der bereitgestellten Additivmenge korreliert wird. So ist in einer Auswerteeinheit der Dosiervorrichtung beispielsweise hinterlegt, wie viele Umdrehungen der Dosierschnecke bzw. welche Laufzeit der Dosierschnecke bei einer bestimmten Drehzahl eine bestimmte Additivmenge bereitstellt und so dem herzustellenden Gemisch zuführt. Folglich wird die Dosierschnecke in Abhängigkeit der Additiv-Sollmenge, die auf Basis der gemessenen Istmenge der bereitgestellten Hauptkomponente berechnet wurde, mit einer bestimmten Förderrate, das heißt einer bestimmten Laufzeit oder einer bestimmten Drehzahl, betrieben. Weicht nun die gemessene Additiv-Istmenge (erheblich) von der Additiv-Sollmenge ab, so kann eine Anpassung der Förderrate der Dosierschnecke erfolgen. Die Förderrate wird also in Abhängigkeit von dem zweiten Messwert für die gemessene Additiv-Istmenge gesteuert.In one exemplary embodiment, a metering screw is used for metering and feeding the at least one additive, the duration of which or its number of angular steps is correlated directly with the amount of additive provided. For example, in an evaluation unit of the metering device, it is stored how many revolutions of the metering screw or which transit time of the metering screw at a certain speed provides a certain amount of additive and thus supplies it to the mixture to be produced. Consequently, the metering screw is operated at a specific delivery rate, that is to say a specific transit time or a specific rotational speed, as a function of the additive target quantity which was calculated on the basis of the measured actual quantity of the main component provided. If the measured actual quantity of additive deviates (considerably) from the desired additive quantity, then an adaptation of the delivery rate of the metering screw can take place. The delivery rate is thus controlled as a function of the second measured value for the measured additive actual amount.
Auch für diese Steuerung der Forderrate der Dosierschnecke für das Additiv können mehrere zweite Messwerte für gemessene Additiv-Istmengen herangezogen und bewertet werden. Insbesondere kann ein Mittelwert aus mehreren vorangegangenen zweiten Messwerten bestimmt bzw. errechnet werden, auf dessen Basis dann eine Anpassung bzw. Justierung der Förderrate erfolgt, um sich der gewünschten Additiv-Sollmenge anzunähern.For this control of the feed rate of the metering screw for the additive, a plurality of second measured values for measured additive actual quantities can also be used and evaluated. In particular, an average value can be determined or calculated from a plurality of preceding second measured values, on the basis of which an adjustment or adjustment of the delivery rate takes place in order to approach the desired additive setpoint.
Gleichfalls kann auch hier für die Bestimmung eines Mittelwerts mehrerer zweiter Messwerte für Additiv-Istmengen eine berechnete Verlaufskennlinie beispielsweise mittels linearer Regression bestimmt werden. So kann auf Basis mehrerer zweiter Messgrößen in Analogie zu den oben bereits vorgestellten Ausführungsformen für die Verwendung einer berechneten Verlaufskennlinie für erste Messwerte eine sichere Überprüfung dahin gehend erfolgen, ob ein neuer zweiter Messwert verwertbar ist oder ob es sich um eine Fehlmessung handelt. Durch die mathematische Ermittlung einer Näherungsfunktion auf Basis vorangegangener zweiter (wie auch erster) Messwerte ist eine einfache Filterung von Schwankungen in den Messgrößen möglich.Likewise, for the determination of an average value of a plurality of second measured values for additive actual quantities, a calculated characteristic curve can also be determined here for example by means of linear regression. Thus, on the basis of a plurality of second measured variables analogous to the embodiments already presented above, for the use of a calculated characteristic curve for first measured values, a reliable check can be made as to whether a new second measured value can be utilized or if it is a faulty measurement. The mathematical determination of an approximation function on the basis of previous second (as well as first) measured values allows a simple filtering of fluctuations in the measured variables.
Weiterhin können auch in diesem Fall ein Qualitätsmerkmal bzw. eine Qualitätsgröße oder mehrere Qualitätsgrößen vergleichbar mit dem zulässigen Intervall für eine gemessene Istmenge der Hauptkomponente hinterlegt sein, sodass eine Anpassung bzw. Justierung der Förderrate der Dosierschnecke erst dann erfolgt, wenn ein zuletzt gemessener zweiter Messwert oder eine Mehrzahl von gemessenen zweiten Messwerten die Qualitätsgröße(n) für eine Additiv-Sollmenge überschreitet oder unterschreitet. Eine zuletzt gemessene Additiv-Istmenge muss hierfür z. B. innerhalb eines vorgebbaren Intervalls für eine zulässige Additivmenge liegen, wobei die Grenzen dieses Intervalls bzw. Bereichs durch die Additiv-Sollmenge +/– eine als zulässig erachtete (prozentuale) Abweichung definiert sein können.Furthermore, in this case as well, a quality feature or a quality variable or several quality variables can be stored comparable to the permissible interval for a measured actual quantity of the main component, so that adaptation or adjustment of the delivery rate of the metering screw takes place only when a last measured second measured value or a plurality of measured second measured values exceeds or falls below the quality variable (s) for a desired additive quantity. A last measured actual additive quantity must be z. B. within a predetermined interval for an allowable amount of additive, the limits of this interval or range by the additive target amount +/- a permissible (percentage) deviation can be defined.
Das Überschreiten oder Unterschreiten einer „Qualitätsgröße” ist dann dem Überschreiten oder Unterschreiten einer Grenze bzw. eines Grenzwertes dieses Intervalls gleichgesetzt.Exceeding or falling below a "quality quantity" is then equated with exceeding or falling below a limit or a limit value of this interval.
Selbstverständlich ist es im Rahmen des Verfahrens möglich, die oben beschriebene Dosierschnecke für die Dosierung und Zuführung eines Additivs durch eine alternative Fördereinheit zu ersetzen. Dies kann zum Beispiel eine Vibrorinne, ein Teller- oder Sterndosierer oder ein getakteter Dosierschieber sein.Of course, it is possible in the context of the method, the metering screw described above for the metering and feeding a Additive replaced by an alternative feed unit. This can be, for example, a vibrating chute, a plate or star feeder or a clocked metering slide.
Im Zusammenhang mit einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Abhängigkeit der gemessenen, tatsächlich durch die Dosiervorrichtung bereitgestellten Istmengen der Hauptkomponente eine Verarbeitungsgeschwindigkeit der Verarbeitungsmaschine geregelt. Insbesondere werden hierunter die Regelung einer Förderrate des an die Verarbeitungsmaschine zugeführten Gemisches und/oder eine Variation des Bedarfssignals (z. B. hinsichtlich Zeitpunkt, Dauer) der Verarbeitungsmaschine verstanden. So kann bei einer Spritzmaschine beispielsweise eine Schneckendrehzahl für eine Förderschnecke, in die das Gemisch über die Dosiervorrichtung zugegeben wird, oder eine Einzugszeit, in der das Gemisch zugeben wird, hierdurch geregelt werden.In connection with a further development of the method according to the invention, a processing speed of the processing machine is regulated as a function of the measured actual quantities of the main component actually provided by the metering device. In particular, this is understood to mean the regulation of a delivery rate of the mixture supplied to the processing machine and / or a variation of the demand signal (eg with respect to time, duration) of the processing machine. Thus, in a spraying machine, for example, a screw speed for a screw conveyor into which the mixture is added via the metering device or a drawing time in which the mixture is to be added can be regulated thereby.
Alternativ oder ergänzend kann auch in Abhängigkeit eines Mittelwerts der gespeicherten ersten Messwerte für tatsächlich bereitgestellte Istmengen der Hauptkomponente und/oder in Abhängigkeit einer berechnete Verlaufskennlinie für die gespeicherten ersten Messwerte eine Verarbeitungsgeschwindigkeit der Verarbeitungsmaschine geregelt werden. Hierzu wird vorzugsweise ein gemittelter Wert für über die letzten Zyklen zugegebenen Istmengen der Hauptkomponente als Referenzwert in einem Regelalgorithmus verwendet. Über diesen Regelalgorithmus wird z. B. eine Schneckendrehzahl einer Förderschnecke der Verarbeitungsmaschine vorgeben. Der gemittelte Werte wiederum wird vorzugsweise auf Basis einer berechneten Verlaufskennlinie bestimmt.Alternatively or additionally, a processing speed of the processing machine can also be regulated as a function of an average of the stored first measured values for actually provided actual quantities of the main component and / or as a function of a calculated characteristic curve for the stored first measured values. For this purpose, an average value for actual quantities of the main component added over the last cycles is preferably used as the reference value in a control algorithm. About this control algorithm is z. B. specify a screw speed of a screw conveyor of the processing machine. The averaged values, in turn, are preferably determined on the basis of a calculated characteristic curve.
Alternativ oder ergänzend kann in Abhängigkeit der über die Dosiervorrichtung vorgegebene Zusammensetzung des zuzuführenden Gemischs, insbesondere in Abhängigkeit der Anteile der Hauptkomponente und des wenigstens einen Additivs an dem zuzuführenden Gemisch, eine Verarbeitungsgeschwindigkeit der Verarbeitungsmaschine automatisch geregelt werden.Alternatively or additionally, a processing speed of the processing machine can be automatically regulated as a function of the predetermined via the metering composition of the mixture to be supplied, in particular depending on the proportions of the main component and the at least one additive to the supplied mixture.
Sowohl bei der Regelung der Verarbeitungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Istmenge der Hauptkomponente als auch in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Gemischs, die in der Dosiervorrichtung hinterlegt ist, erfolgt eine Kopplung der in der Dosiervorrichtung erfassten Messwerte bzw. in der Dosiervorrichtung hinterlegter Werte, zum Beispiel für die Gemischzusammensetzung, mit der nachgeschalteten Verarbeitungsmaschine.Both in the regulation of the processing speed as a function of the actual quantity of the main component and also as a function of the composition of the mixture deposited in the dosing device, the measured values recorded in the dosing device or values stored in the dosing device are coupled, for example the mixture composition, with the downstream processing machine.
So kann insbesondere bei einer Spritzmaschine als Verarbeitungsmaschine eine Verstellung einer Schneckendrehzahl einer das zugeführte Gemisch fördernden Förderschnecke der Spritzmaschine oder die Einzugszeit der Spritzmaschine für die Aufnahme des zugeführten Gemischs in Abhängigkeit von an die Spritzmaschine durch die Dosiervorrichtung übermittelter Steuersignale geregelt werden. Liegt das Gemisch beispielsweise granulatförmig vor, können Schüttdichteschwankungen auftreten, die mit der beschriebenen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens automatisch bzw. selbständig, das heißt ohne manuellen Eingriff eines Benutzers, ausgeglichen werden. Somit kann eine Spritzmaschine über durch die Dosiervorrichtung bereitgestellte Informationen geregelt werden. Eine solche Regelung ist dabei grundsätzlich unabhängig davon möglich, ob die Dosiervorrichtung und die Spritzmaschine als Baueinheit oder als separate Vorrichtungen ausgelegt sind, die erst nachträglich miteinander verbunden und über eine Datenverbindung miteinander gekoppelt werden.Thus, in particular in an injection molding machine as a processing machine, an adjustment of a screw speed of the feed mixture conveying conveyor screw of the spraying machine or the collection time of the injection machine for receiving the supplied mixture in response to be transmitted to the injection machine by the metering control signals. If the mixture is in the form of a granule, for example, bulk density fluctuations can occur which are compensated automatically or independently with the described further development of the method according to the invention, that is to say without manual intervention by a user. Thus, a spraying machine can be controlled via information provided by the metering device. In principle, such a regulation is possible irrespective of whether the metering device and the spraying machine are designed as a structural unit or as separate devices which are subsequently connected to one another and coupled to one another via a data connection.
Besonders im Zusammenhang mit Spritzmaschinen als ein Beispiel für eine Verarbeitungsmaschine, die mit einer nach dem Verfahren arbeitenden Dosiervorrichtung gekoppelt wird, können auf diese Weise in stärkerem Maße als bisher Mahlgüter verarbeitet werden, da die Spritzmaschine durch Messen der tatsächlich dosierten Istmengen und Aufbau einer Datenverbindung von der Dosiervorrichtung zu der Spritzmaschine auf etwaige Schüttdichteschwankungen unmittelbar reagieren kann.Particularly in connection with injection molding machines as an example of a processing machine which is coupled to a dosing device operating according to the method, millbases can be processed to a greater extent than before, since the injection molding machine can be measured by measuring the actually metered actual quantities and establishing a data connection of the metering device to the spraying machine can react immediately to any bulk density fluctuations.
So werden üblicherweise lediglich feste Dosierzeiten und Drehzahlen an der Spritzmaschine eingestellt. Bei Schwankungen der Schüttdichte oder des Mahlgutanteils bzw. Anteils einer Komponente des zuzuführenden Gemischs, wodurch die Gesamtschüttdichte verändert wird, wird durch eine Fördereinheit der Spritzmaschine weniger Material gefördert. Dies führt zu Ausschuss. Aus diesem Grund wird üblicherweise darauf geachtet, dass sich die Anteile der Hauptkomponente und des wenigstens einen Additivs bzw. auch mehrerer Additive für das herzustellende Gemisch nicht ändern und in wesentlich geringerem Ausmaß Mahlgut verarbeitet wird, als dies zum Beispiel bei Hohlkörperblasen der Fall ist. Mit der vorgestellten Ausführungsvariante lassen sich aber auch relativ problemlos Mahlgüter verarbeiten bzw. der Anteil von Mahlgütern an dem zuzuführenden Gemisch erhöhen, wodurch Kostenvorteile entstehen.Thus, usually only fixed metering times and speeds are set on the spraying machine. In the event of fluctuations in the bulk density or the proportion of millbase or proportion of a component of the mixture to be supplied, as a result of which the total bulk density is changed, less material is conveyed by a conveying unit of the injection molding machine. This leads to rejects. For this reason, it is usually ensured that the proportions of the main component and of the at least one additive or even more additives for the mixture to be produced do not change and mill material are processed to a much lesser extent than is the case, for example, with hollow-body bubbles. With the presented embodiment, however, grinding materials can be processed relatively easily or the proportion of grinding stock in the mixture to be supplied can be increased, which results in cost advantages.
Zur Messung der tatsächlich durch die Dosiervorrichtung bereitgestellten Istmengen der Hauptkomponente und/oder der tatsächlich durch Dosiervorrichtung bereitgestellten Additiv-Istmenge ist vorzugsweise die Messung eines Gewichts und/oder eines Volumens der bereitgestellten Menge der Hauptkomponente bzw. des Additivs vorgesehen.In order to measure the actual quantities of the main component actually provided by the metering device and / or the actual amount of additive actually provided by the metering device, it is preferable to measure a weight and / or a volume of the provided quantity of the main component or of the additive.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur automatischen Dosierung einer von einer Dosiervorrichtung bereitgestellten Komponente, insbesondere zur automatischen Dosierung einer Hauptkomponente und/oder eines Additivs eines Gemisches, wobei das Verfahren wenigstens die folgenden Schritte aufweist:
- – Bereitstellung der Komponente mittels der Dosiervorrichtung in einer Sollmenge, insbesondere in einer von einer mit der Dosiervorrichtung gekoppelten Verarbeitungsmaschine angeforderten Bedarfsmenge,
- – Messung einer durch die Dosiervorrichtung tatsächlich bereitgestellten Istmenge der Komponente und Speicherung einer Messgröße für diese gemessene Istmenge der Komponente als ein Messwert,
- – Messung weiterer Istmengen nach oder während weiterer Bereitstellungen der Komponente und Speicherung weiterer Messgrößen für diese Istmengen als weitere Messwerte,
- – Bestimmung einer berechneten Verlaufskennlinie, insbesondere mittels linearer Regression, aus den gespeicherten Messwerten,
- Provision of the component by means of the metering device in a desired quantity, in particular in a demand quantity requested by a processing machine coupled to the metering device,
- Measuring an actual quantity of the component actually provided by the metering device and storing a measured variable for this measured actual quantity of the component as a measured value,
- Measuring further actual quantities after or during further provision of the component and storing further measured quantities for these actual quantities as further measured values,
- Determination of a calculated characteristic curve, in particular by means of linear regression, from the stored measured values,
Auch hier kann die Komponente sowohl in Form eines kontinuierlichen Massenstroms als auch portionsweise bereitgestellt werden.Again, the component can be provided both in the form of a continuous mass flow and in portions.
Messungen können insbesondere auf ein Bedarfssignal hin erfolgen oder im Falle eines kontinuierlichen Massestromes in einstellbaren zeitlichen, z. B. äquidistanten Abständen. Die Bestimmung der berechneten Verlaufskennlinie kann z. B. durch eine interne oder externe Recheneinheit erfolgen, die auf die gespeicherten Messwerte zugreifen kann.Measurements can be made in particular on a demand signal out or in the case of a continuous mass flow in adjustable temporal, z. B. equidistant distances. The determination of the calculated characteristic curve can, for. B. by an internal or external processing unit that can access the stored readings.
In einem Ausführungsbeispiel kann eine gemessene und gespeicherte Messgröße, die außerhalb eines vorgegebenen Bereichs um die berechnete Verlaufskennlinie liegt, als Fehlmessung klassiert werden. In diesem Fall ist ein Rückgriff auf eine der vorhergehenden gemessenen und gespeicherten Messgrößen oder einen vorher ermittelten Wert (Mittelwert) der berechneten Verlaufskennlinie möglich.In one exemplary embodiment, a measured variable stored and stored that lies outside a predefined range around the calculated characteristic curve can be classified as an erroneous measurement. In this case, it is possible to use one of the preceding measured and stored measured variables or a previously determined value (mean value) of the calculated characteristic curve.
In einer Weiterentwicklung der Erfindung können die Messungen, die außerhalb eines vorgegebenen Bereichs um die berechneten Verlaufskennlinie liegen (Fehlmessungen) bei weiterer Berechnung dieser Kennlinie nicht berücksichtigt werden. Eine Kennlinie, die durch Fehlmessungen in ihrem Verlauf beeinflusst wird, kann somit verhindert werden.In a further development of the invention, the measurements which are outside a predetermined range around the calculated characteristic curve (incorrect measurements) can not be taken into account in further calculation of this characteristic. A characteristic that is influenced by incorrect measurements in its course can thus be prevented.
Weiterhin ist es möglich, dass zur Ermittlung der berechneten Verlaufskennlinie nach statistischen Methoden, wie z. B. linearer Regression, nur eine feste aber einstellbare Anzahl vorhergehender gemessener Gesamtgewichtswerte herangezogen werden. Somit kann eine gleitende Regression der Messwerte stattfinden.Furthermore, it is possible that for determining the calculated characteristic curve according to statistical methods, such. B. linear regression, only a fixed but adjustable number of previous measured total weight values are used. Thus, a sliding regression of the measured values can take place.
Wie bereits zuvor erläutert, kann dieser Erfindungsaspekt auch in dem zuvor erläuterten Verfahrensablauf sowohl hinsichtlich gespeicherter (erster) Messwerte für zugegebene Istmengen einer Hauptkomponente als auch hinsichtlich gespeicherter (zweiter) Messwerte für zugegebene Istmengen eines Additivs integriert werden.As already explained above, this aspect of the invention can also be integrated in the previously explained method sequence with regard to stored (first) measured values for added actual quantities of a main component as well as stored (second) measured values for added actual quantities of an additive.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Dosiervorrichtung nach dem Anspruch 24 ausgebildet zur Durchführung eines Verfahrens zur automatischen Dosierung und Zuführung eines Gemisches aus einer Hauptkomponente und wenigstens einem Additiv in einer vorgebbaren Zusammensetzung. Dabei wird diese Dosiervorrichtung dazu verwendet, das in der vorgegebenen Zusammensetzung bereitgestellte Gemisch einer das Gemisch verarbeitenden Verarbeitungsmaschine zuzuführen. Die erfindungsgemäße Dosiervorrichtung weist hierfür wenigstens Folgendes auf:
- – eine erste Fördereinheit zur Bereitstellung der Hauptkomponente in einer von der Verarbeitungsmaschine angeforderten Bedarfsmenge, wobei die Größe der Bedarfsmenge von einem Bedarfssignal abhängt, das die Verarbeitungsmaschine an die Dosiervorrichtung übermittelt,
- – eine erste Messeinrichtung zur Messung mindestens einer Messgröße für eine tatsächlich durch die Dosiervorrichtung bereitgestellten Istmenge der Hauptkomponente,
- – eine Auswerteeinheit zur Speicherung der Messgröße für die gemessene Istmenge der Hauptkomponente als mindestens ein erster Messwert und zur Bestimmung einer Additiv-Sollmenge für das wenigstens eine Additiv auf Basis einer vorgegebenen Zusammensetzung für das zuzuführende Gemisch aus der Hauptkomponente und dem wenigstens einem Additiv, wobei die Auswerteeinheit zur Bestimmung der Additiv-Sollmenge den ersten Messwert für die tatsächlich bereitgestellte Istmenge der Hauptkomponente auswertet,
- – eine zweite Fördereinheit zur Bereitstellung des Additivs in der von der Auswerteeinheit bestimmten Additiv-Sollmenge und
- – eine Freigabeöffnung, über die eine Zuführung des Gemisches aus bereitgestellter Hauptkomponente und bereitgestelltem Additiv von der Dosiervorrichtung an die Verarbeitungsmaschine erfolgt.
- A first conveyor unit for providing the main component in a demand quantity requested by the processing machine, wherein the size of the requirement quantity depends on a demand signal which transmits the processing machine to the dosing device,
- A first measuring device for measuring at least one measured variable for an actual quantity of the main component provided by the metering device,
- - An evaluation unit for storing the measured variable for the measured actual amount of the main component as at least a first measured value and for determining a desired additive amount for the at least one additive based on a predetermined composition for the supplied mixture of the main component and the at least one additive, wherein the Evaluating unit for determining the additive setpoint evaluates the first measured value for the actually provided actual amount of the main component,
- - A second conveyor unit for providing the additive in the determined by the evaluation unit additive target amount and
- - A release opening, via which a supply of the mixture of provided main component and provided additive from the metering device to the processing machine takes place.
Mit einer derartigen Dosiervorrichtung lassen sich insbesondere die oben beschriebenen Verfahren durchführen, wobei für die einzelnen bereits erläuterten Ausführungsvarianten die Auswerteeinheit der Dosiervorrichtung um entsprechende Funktionalitäten erweitert wird und/oder eine weitere (zweite) Messeinrichtung zur Messung der Additiv-Istmenge vorgesehen wird. So kann die Auswerteeinheit z. B. weiterhin für die Errechnung der Mittelwerte der gemessenen Istmenge der Hauptkomponente bzw. der gemessenen Additiv-Istmenge, die Überprüfung der Zulässigkeit der zuletzt gemessenen Istmengen der Hauptkomponente bzw. der Additiv-Istmenge sowie die Generierung eines entsprechenden Steuersignals für die Verarbeitungsmaschine in Abhängigkeit von gemessenen Istmengen der Hauptkomponente und/oder der Zusammensetzung des über die Dosiervorrichtung zuzuführenden Gemischs ausgelegt sein.With such a metering device, in particular, the above-described methods can be carried out, the evaluation unit of the metering device being expanded by appropriate functionalities for the individual variants already explained, and / or a further (second) measuring device being provided for measuring the additive actual quantity. Thus, the evaluation z. B. further for the calculation of the average values of the measured actual amount of the main component or the measured additive actual amount, checking the permissibility of the last measured actual quantities of the main component or the additive actual amount and the generation of a corresponding control signal for the processing machine as a function of measured Actual quantities of the main component and / or the composition of the supplied via the metering mixture be designed.
Die im Folgenden angeführten vorteilhaften Ausgestaltungen der Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur automatischen Dosierung und Zuführung eines Gemisches sind somit in analoger Weise auch als vorteilhafte Ausgestaltungen der Verfahren anzuwenden und umgekehrt.The below-mentioned advantageous embodiments of the device for carrying out a method for automatic metering and supply of a mixture are thus to be used in an analogous manner as advantageous embodiments of the method and vice versa.
Vorteilhafterweise ist die Dosiervorrichtung weiterhin dazu vorgesehen und eingerichtet, mit einer Spritzmaschine als Verarbeitungsmaschine gekoppelt zu werden. insbesondere kann die Dosiervorrichtung vorzugsweise als modulare Einheit ausgeführt werden, die nachträglich mit einer bestehenden Spritzmaschine als Verarbeitungsmaschine zu koppeln ist.Advantageously, the metering device is further provided and adapted to be coupled with a spraying machine as a processing machine. In particular, the metering device can preferably be designed as a modular unit which is subsequently to be coupled with an existing spraying machine as a processing machine.
Dabei wird unter einer Kopplung der Dosiervorrichtung mit der Verarbeitungsmaschine sowohl einerseits die mechanische Verbindung der Dosiervorrichtung mit der Verarbeitungsmaschine verstanden, sodass die Dosiervorrichtung der Verarbeitungsmaschine über die Freigabeöffnung das Gemisch zuführen kann. Andererseits wird darunter auch verstanden, dass die Dosiervorrichtung und die Spritzmaschine über eine Datenverbindung miteinander elektronisch verbunden sind, sodass beispielsweise nicht nur ein Bedarfssignal der Verarbeitungsmaschine an die Dosiervorrichtung übermittelt werden kann, sondern dass auch eventuelle Steuersignale zur Steuerung einer Förderrate der Verarbeitungsmaschine von der Dosiervorrichtung an die Verarbeitungsmaschine übermittelt werden können.In this case, a coupling of the metering device with the processing machine both on the one hand understood the mechanical connection of the metering device with the processing machine, so that the metering device of the processing machine can supply the mixture via the release opening. On the other hand, this also means that the metering device and the injection molding machine are electronically connected to each other via a data connection, so that, for example, not only a demand signal of the processing machine can be transmitted to the metering device, but also possible control signals for controlling a delivery rate of the processing machine from the metering device the processing machine can be transmitted.
Dementsprechend ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Spritz(guss)maschine mit einer Dosiervorrichtung der oben beschriebenen Art nach dem Anspruch 27.Accordingly, another aspect of the present invention is an injection molding machine having a metering device of the type described above according to claim 27.
Weitere Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung sind ebenfalls durch die Unteransprüche gegeben.Further variants of the method according to the invention and the metering device according to the invention are also given by the subclaims.
Darüber hinaus werden weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung bei der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen deutlich werden.In addition, other features and advantages of the present invention will become apparent in the following description of exemplary embodiments.
Es zeigen:Show it:
Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft ein Dosiersystem für mindestens eine Komponente, wobei diese Komponente flüssig oder ein fließfähiger Stoff, wie. z. B. ein Granulat sein kann. Das Verfahren verwendet dabei Messwerte zur Berechnung einer Verlaufskennlinie L, die dann für die Steuerung und Regelung der Dosierung der mindestens einen Komponente verwendet wird. Die Einzelheiten zur Bestimmung des Kennlinienverlaufs L werden vor allem im Zusammenhang mit den
Zuvor soll aber anhand einer Dosiervorrichtung der technologische Hintergrund erläutert werden. Dabei werden mehrere Komponenten, nämlich eine Hauptkomponente H und die Additive A verwendet. Grundsätzlich lässt sich diese Vorgehensweise auch auf eine einzelne Komponenten übertragen.Before that, however, the technological background will be explained by means of a metering device. In this case, a plurality of components, namely a main component H and the additives A are used. In principle, this procedure can also be applied to a single component.
In der
Die Hauptkomponente H und die einzudosierenden Additive sind vorliegend granulatförmig und bilden somit bei der Zuführung in die nachgeschaltete Verarbeitungsmaschine ein Granulatgemenge nach einer vorgegebenen Zusammensetzung. Dabei ist die Zusammensetzung des zuzugebenden Gemisches in der Dosiervorrichtung V in einer elektronischen Auswerteeinheit hinterlegt (nicht dargestellt).The main component H and the additives to be metered in the present case are granular and thus form a quantity of granules according to a predetermined composition when fed to the downstream processing machine. The composition of the mixture to be added in the metering device V is stored in an electronic evaluation unit (not shown).
In der gezeigten
Um eine gewisse Menge der Hauptkomponente H über den Wiegebehälter
Auch an den beiden Additiv-Wiegebehältern
Um die Dosiervorrichtung leichter umrüsten und reinigen zu können, sind die einzelnen Wiegebehälter
Um den Wiegebehälter
Weiterhin weist die dargestellte Dosiervorrichtung V eine erste Messeinrichtung in Form einer Wiegezelle
So kann vorgesehen werden, dass beispielsweise die Öffnungsdauer des Zulaufs
In einer weiteren Ausführungsform bzw. Verfahrensvariante ist die Freigabeöffnung
Auch könnten einzelne elektronische oder mechanische Bedarfssignale S der Verarbeitungsmaschine ein zyklisches Öffnen und Schließen des Zulaufs
Darüber hinaus können weitere Bedarfssignale S, so genannte ”Schusssignale” z. B. in Form eines Laufsignals einer Spritzmaschinen-Förderschnecke, von der Auswerteeinheit der Dosiervorrichtung V erfasst werden und in Abhängigkeit derartiger weiterer Bedarfssignale S Zeitpunkte für die Eindosierung der beiden Additive in einen Massestrom der Hauptkomponente H bestimmt werden.In addition, further demand signals S, so-called "shot signals" z. B. in the form of a running signal of a spraying machine screw conveyor, are detected by the evaluation of the metering V and depending on such further demand signals S times for the metering of the two additives in a mass flow of the main component H are determined.
In jedem Fall wird eine von der Verarbeitungsmaschine angeforderte Bedarfsmenge der Hauptkomponente H aus dem Wiegebehälter
Dabei ist zu beachten, dass eine aus dem Wiegebehälter
Auf diese Weise hängt die zugeführte Menge der Hauptkomponente H beispielsweise nur unmittelbar von einer Verarbeitungsgeschwindigkeit des zugeführten Gemisches in der nachgeschalteten Verarbeitungsmaschine ab. Erst nach Abschluss der Zuführung der durch die Spritzmaschine angeforderten Bedarfsmenge an der Hauptkomponente H oder auf ein weiteres Bedarfssignal S für die Eindosierung eines oder mehrere Additive hin wird durch die Wiegezelle
Auf Basis dieser gemessenen Istmenge der Hauptkomponente H, die als ein erster Messwert in der Auswerteeinheit der Dosiervorrichtung V gespeichert wird, wird die dem Mischer
Auf Basis dieser nun durch die Auswerteeinheit bestimmten bzw. errechneten Additiv-Sollmenge(n) werden die zweiten Fördereinheiten, bestehend aus Dosiermotor
In der gezeigten Ausführungsform der Dosiervorrichtung V werden die gemessenen Gesamtgewichte Hges des Wiegebehälters
Die einzelnen Messungen des Gesamtgewichts Hges des Wiegebehälters
Um nun nicht ständig und unter Umständen fälschlich die Additiv-Sollmenge Asoll verändern zu müssen und damit beispielsweise die Drehzahl der Dosierschnecken
Erst auf Basis dieses mittleren Gewichts Hm der zugegebenen Hauptkomponente H aus einer Mehrzahl von gespeicherten Gesamtgewichten Hges bzw. Istmengen Hist wird dann die Additiv-Sollmenge Asoll errechnet, sodass die Additiv-Sollmenge Asoll nicht nach jeder Zuführung eines Gemischs an die Verarbeitungsmaschine neu justiert werden muss.Only on the basis of this average weight H m of the added main component H from a plurality of stored total weights H ges or actual quantities H is the additive target quantity A soll calculated, so that the additive target quantity A should not after each supply of a mixture to the Processing machine needs to be readjusted.
Vielmehr ist es derart weiterhin möglich, zu überprüfen, ob eine zuletzt gemessene Istmenge Hist der zugeführten Hauptkomponente H unverhältnismäßig von den bisher ermittelten und tatsächlich zugeführten Istmengen Hist der Hauptkomponente H abweicht. So kann in der Auswerteeinheit der Dosiervorrichtung V ebenfalls die Standardabweichung σH berechnet werden. Damit kann ein Intervall um den errechneten Mittelwert bzw. das mittlere Gewicht Hm der gemessenen Istmengen Hist +/– die Standardabweichung σH definiert werden, innerhalb dessen eine neu gemessene Istmenge Hist der Hauptkomponente H, die dem Mischer
Solange die zuletzt gemessene Istmenge Hist der Hauptkomponente H bzw. deren gespeicherter erster Messwert nicht innerhalb des zulässigen Intervalls [Hm – σH; Hm + σH] liegt und damit noch nicht freigegeben wird, berechnet die Auswerteeinheit der Dosiervorrichtung V die Additiv-Sollmenge Asoll mit einem zuletzt gültigen ersten Messwert für die Istmenge Hist der zugegebenen Hauptkomponente H. Dieser zuletzt gültige erste Messwert wurde dabei zuvor als Speicherwert Halt in der Auswerteeinheit hinterlegt und nach jedem Messzyklus mit dem zuletzt gültigen ersten Messwert für die gemessene Istmenge Hist der zugegebenen Hauptkomponente H überschrieben.As long as the last measured actual quantity H is not the main component H or its stored first measured value within the permissible interval [H m - σ H ; H m + σ H ] and thus is not yet released, the evaluation of the metering device V calculates the additive target amount A soll with a last valid first measured value for the actual amount H is the added main component H. This last valid first measured value was previously old stored as a memory value H in the evaluation unit and after each measuring cycle with the last valid first measured value for the measured actual quantity H of the added main component H is overwritten.
In einer alternativen oder ergänzenden Variante wird zur Vorgabe eines Referenz- oder Mittelwertes Hm eine berechnete Verlaufskennlinie mittels linearer Regression auf Basis mehrerer vorangegangener zweiten Messwerte bestimmt. Durch die Bestimmung einer solchen berechneten Verlaufskennlinie ist eine Plausibilitätsprüfung weniger fehleranfällig, das systembedingte oder messbedingte Schwankungen sicher gefiltert werden.In an alternative or supplementary variant, a calculated characteristic curve is determined by means of linear regression on the basis of a plurality of preceding second measured values to specify a reference or mean value H m . By determining such a calculated characteristic curve, a plausibility check is less susceptible to error, and the system-related or measurement-related fluctuations are reliably filtered.
Für die Berechnung der Verlaufskennlinie können einerseits die errechneten Istmengen Hist genutzt werden oder andererseits unmittelbar die gemessenen Gesamtgewichte Hges des Wiegebehälters
Im erst genanten Fall – der Berechnung einer Verlaufskennlinie auf Basis von errechneten und gespeicherten Istmengen Hist über der Zeit – würde sich eine lineare Näherungsfunktion in einem Hist-über-t – Diagramm im Wesentlichen als beinahe horizontale Gerade darstellen. So sollte die tatsächlich eindosierte Istmenge Hist der Hauptkomponente H im Idealfall dauerhaft konstant bleiben.In the first-mentioned case - the calculation of a characteristic curve based on the calculated and actual quantities stored over time is H - would a linear approximation function in H is -over-t - chart substantially as an almost horizontal line represent. Thus, the actually metered actual quantity H ist of the main component H ideally should remain permanently constant.
Um demgegenüber jeweils eine Rechenoperation auszusparen zu können, werden vorzugsweise unmittelbar die gemessenen Gesamtgewichte Hges des Wiegebehälters
Es ist ersichtlich, dass somit bei der vorliegenden Dosiervorrichtung V wie auch bei den damit durchgeführten und anhand der
Auch ohne vorherige detaillierte, manuelle Einstellung kann die Dosiervorrichtung V über die Berechnung der Mittelwerte Hm dieser Istmengen Hist bereits nach wenigen Messzyklen detektieren, welche Mengen der Hauptkomponente H von der Spritzmaschine angefordert werden. Es kann dabei nicht nur der Materialverbrauch der Hauptkomponente H protokolliert werden, sondern auch eine automatische Anpassung der Additiv-Sollmenge Asoll erst dann erfolgen, wenn ausgeschlossen wurde, dass bei der letzten Messung der Istmenge Hist bzw. bei zuletzt durchgeführten Messungen der Istmenge Hist keine Fehlmessungen vorlagen und die angeforderte Menge der Hauptkomponente H dauerhaft geändert ist.Even without prior, detailed, manual adjustment, the dosing device V can already detect the amounts of the main component H required by the spraying machine via the calculation of the average values H m of these actual quantities H after only a few measuring cycles. Not only can the material consumption of the main component H be recorded, but also an automatic adaptation of the additive target quantity A should only take place if it has been ruled out that the actual quantity H is at the last measurement or if the actual quantity H has been measured is no faulty measurements and the requested quantity of the main component H has been changed permanently.
Wie bereits obig erläutert, werden auch die Additive der Dosiervorrichtung V gravimetrisch dosiert. Hierzu sind die Additiv-Wiegebehälter
Mittels der Additiv-Wiegezellen
So wird die Dosierschnecke
Über die Feststellung der tatsächlich zugeführten Additiv-Istmengen Aist mittels der Bildung von Gewichtsdifferenzen aus den gemessenen Gesamtgewichten Ages der Additiv-Wiegebehälter
Hierzu kann ebenso vorgesehen sein, dass ein Mittelwert Am,ist über die als zweite Messwerte in der Auswerteeinheit jeweils gespeicherten Messgrößen für Additiv-Istmengen Aist gebildet wird. Derart lässt sich feststellen, inwieweit eine zuletzt gemessene Additiv-Istmenge Aist als zulässig bewertet werden kann, oder ob es sich um eine Fehlmessung handeln könnte.For this purpose, may also be provided that an average value A m, is about the respective stored as a second measurement values in the evaluation unit measures of actual quantities additive A is formed. In this way it can be determined to what extent a last measured actual quantity of additive A can be assessed as permissible, or whether it could be a faulty measurement.
Ebenso kann festgestellt werden, ob ein zuletzt gespeicherter zweiter Messwert für eine Additiv-Istmenge Aist wiederholt außerhalb eines zulässigen Intervalls um den errechneten Mittelwert Am,ist liegt und daher von einer Fehleinstellung der Förderrate RA einer zweiten Fördereinheit für das Additiv auszugehen ist, die jeweils durch den zugeordneten Dosiermotor
Auch hier ist somit die Berechnung einer Verlaufskennlinie, insbesondere mittels linearer Regression, möglich, um eine Überprüfung der tatsächlich zugeführten Additity-Istmenge und eine Kontrolle der eingestellten Förderrate RA für eine bestimme Additiv-Sollmenge Asoll zu gestatten.Here, too, the calculation of a characteristic curve, in particular by means of linear regression, is possible in order to allow a check of the actually supplied Additity actual quantity and a check of the set delivery rate R A for a certain additive setpoint A soll .
Mit der
Zu allererst erfolgt die Füllung des Wiegebehälters
Im Betrieb der durch die Dosiervorrichtung V mit Gemisch versorgten Spritzmaschine als einem Beispiel für eine Verarbeitungsmaschine wird in einem Schritt B.1 das Bedarfssignal S einer Förderschnecke der Spritzmaschine an die Dosiervorrichtung V übermittelt. Die Dosiervorrichtung V stellt dann beispielsweise in einem Schritt A.3 durch Öffnen und Schließen des Zulaufs
Wie bereits oben im Zusammenhang mit der
In Abhängigkeit eines Bedarfssignales S der Förderschnecke der Spritzmaschine hin wird vorliegend in jedem Fall in einem Schritt A.4 (erneut) das Gesamtgewicht Hges des Wiegebehälters
Mit einem nachfolgenden Verfahrensschritt A.5 wird dann auf Basis aufeinander folgend gemessener Gesamtgewichte Hges des Wiegebehälters
In dem Schritt A.6 der
Alternativ oder ergänzend kann in einem Verfahrensschritt A.7 der Vergleich der Istmengen Hist mit einer berechneten Verlaufskennlinie bzw. eines sich aus dieser berechneten Verlaufskennlinie ergebenden Mittelwerts erfolgen. Hierfür wird beispielsweise überprüft, ob eine zuletzt gespeicherte Messgröße für die Istmenge Hist innerhalb eines als zulässig erachteten Bereichs um die Verlaufskennlinie liegt. Dabei können sowohl erste Messwerte zum Einsatz kommen, in denen gemessene Gesamtgewichte Hges des Wiegebehälters
In Abhängigkeit vom Ergebnis der Überprüfung in dem Verfahrensschritt A.7 führt die Auswerteeinheit entweder den Verfahrensschritt A.8.1 oder den Verfahrensschritt A.8.2 aus. Falls festgestellt wird, dass der zuletzt gespeicherte erste Messwert für die Istmenge Hist der Hauptkomponente H innerhalb des zulässigen Intervalls liegt, erfolgt die Bemessung einer zuzugebenden Additiv-Sollmenge Asoll weiterhin als Funktion des aktuell errechneten Mittelwerts Hm der Istmengen Hist der Hauptkomponente H. Da ein derartiger Mittelwert Hm nach einer Einlaufzeit der Spritzmaschine und fehlerfreiem Betrieb derselben kaum größeren Schwankungen unterliegt, bleibt damit die Additiv-Sollmenge Asoll zunächst im Wesentlichen erhalten.Depending on the result of the check in method step A.7, the evaluation unit executes either method step A.8.1 or method step A.8.2. If it is determined that the last stored first measured value for the actual quantity H ist of the main component H lies within the permissible interval, the designation of an additive target quantity A soll to be added continues to be carried out as a function of the currently calculated mean value H m of the actual quantities H ist of the main component H . Since such a mean value H m subject after a running time of the molding machine and error-free operation thereof hardly larger fluctuations, which keeps the desired amount of additive a will initially obtained substantially.
Weiterhin wird in dem Verfahrensschritt A.8.1 ein Speicherwert Halt mit dem für zulässig befundenen ersten Messwert für die zuletzt gemessene Istmenge Hist belegt. Dieser Speicherwert Halt steht dann der Auswerteeinheit in dem Verfahrensschritt A.8.2 zur Verfügung, falls festgestellt wird, dass die zuletzt gemessene Istmenge Hist der Hauptkomponente H, die dem Mischer
Alternativ kann vorgesehen sein, dass in dem Verfahrensschritt A.8.1 die Bestimmung der Additiv-Sollmenge Asoll stets direkt mit der für zulässig befundenen Istmenge Hist korreliert wird und/oder im Verfahrensschritt A.8.2 nur bei einer für unzulässig befundenen Istmenge Hist der aus dem Wiegebehälter
Auch kann der Speicherwert Halt ein manuell hinterlegter fester Wert sein, auf den damit nur im Fall einer als unzulässig bewerteten Istmenge Hist zur Bestimmung einer Additiv-Sollmenge Asoll zurückgegriffen wird.Also, the memory value H alt may be a manually stored fixed value, which is used to determine an additive target quantity A soll only in the case of an actual quantity H being evaluated as inadmissible.
In einer weiteren Ausführungsvariante kann auch vorgesehen sein, dass ausschließlich ein (erstes) Bedarfssignal S von der Verarbeitungsmaschine den Start bzw. Betrieb der Dosiervorrichtung V auslöst und diese dann bis zu einem (zweiten) Bedarfssignal S oder einem durch einen Benutzer ausgelösten ”STOPP”-Signal vollkommen automatisch arbeitet. Hierbei kann auch die eingangs erläuterte Funktionsweise ausgeführt werden, bei der die Dosiervorrichtung V anhand diskret gemessener Istmengen Hist ermittelt, ob bzw. wann ein Additiv oder mehrere Additive dem Mischer
In der in der
Die eigentliche Zugabe des jeweiligen Additivs über die jeweilige Dosierschnecke
Die tatsächlich zugeführte Additiv-Istmenge Aist wird in einem Verfahrensschritt A.10 nach der Messung des Gesamtgewichts Ages bestimmt bzw. errechnet, indem dieses Gesamtgewichts Ages von einem vorangegangenen gemessenen Gesamtgewicht Ages subtrahiert wird.The actual quantity actually supplied to additive-A is determined in a step A.10 after measuring the total weight of A ges or calculated by this total weight of A ges of a previous measured total weight of A ges is subtracted.
In einem weiteren Verfahrensschritt A.11 errechnet die Auswerteeinheit eine mittlere Additiv-Istmenge bzw. mittleres Additiv-Gewicht Am,ist aus den gespeicherten Additiv-Istmengen Aist. So kann auch hier in einem nachfolgenden, nicht dargestellten Verfahrensschritt überprüft werden, ob der zuletzt gespeicherte zweite Messwert für eine gemessene Additiv-Istmenge Aist als zulässig bewertet werden kann. Hierfür müsste der jeweilige zweite Messwert bzw. die zugehörige gemessene Additiv-Istmenge Aist innerhalb eines Intervalls liegen, das auch hier bevorzugt durch den Mittelwert, hier Am,ist, und die zugehörige Standardabweichung der gemessenen Additiv-Istmengen Aist definiert wird.In a further method step A.11, the evaluation unit calculates an average additive actual quantity or average additive weight A m, which is from the stored additive actual amounts A ist . Thus, it is also possible here in a subsequent method step, not shown, to check whether the last stored second measured value for a measured additive actual quantity A can be assessed as permissible. For this purpose, the respective second measured value or the associated measured additive actual quantity A must be within an interval, which is also preferred here by the mean value, here A m , and the associated standard deviation of the measured additive actual amounts A is defined.
Sofern die vorgegebene Additiv-Sollmenge Asoll derart für zulässig befunden wurde, erfolgt eine Bewertung der tatsächlich eindosierten Additiv-Istmenge Aist oder einer Mehrzahl von gemessenen Additiv-Istmengen Aist dahin gehend, ob sie ausreichend genau mit der gewünschten Additiv-Sollmenge Asoll übereingestimmt hat bzw. haben. Hierfür wird ein Intervall [Asoll – xA,1; Asoll + xA,2] um die Additiv-Sollmenge Asoll vorgegeben, innerhalb dessen die zuletzt gemessene Additiv-Istmenge Aist oder – wie in einem Verfahrensschritt A.12 der
Liegt Additiv-Istmenge Aist bzw. Mittelwert Am,ist der Additiv-Istmengen Aist innerhalb des hierfür vorgegebenen Intervalls [Asoll – xA,1; Asoll + xA,2], wird in einem in der
Wird demgegenüber festgestellt, dass die zuletzt gemessenen Additiv-Istmengen Aist dauerhaft außerhalb des als zulässig erachteten Intervalls liegen, so wird ein in der
Anstelle des zuvor erläuterten Verfahrensschritts kann auch ein Vergleich der zuletzt gemessenen Additiv-Istmenge Aist mit einer errechneten berechneten Verlaufskennlinie für gespeicherte zweite Messwerte (vgl.
Werden als Messgrößen, die die tatsächlich zugegebenen Additiv-Istmengen Aist abbilden, z. B. direkt die Gesamtgewichte Ages als zweite Messwerte abgespeichert, kann auch auf Basis dieser Werte direkt mittels linearer Regression eine berechnete Verlaufskennlinie bestimmt werden, mit der ein Überprüfung der Förderrate RA möglich ist.Are as measured variables that represent the actual added additive actual amounts A is , for. If, for example, the total weights A ges are stored directly as second measured values, it is also possible on the basis of these values to determine a calculated characteristic curve directly by means of linear regression, with which a check of the delivery rate R A is possible.
In dem in der
Es sei weiterhin darauf hingewiesen, dass die Grenzen des als zulässig erachteten Intervalls [Asoll – xA,1; Asoll + xA,2] für eine Additiv-Istmenge Aist sowohl symmetrisch als auch asymmetrisch um den Wert für die Additiv-Sollmenge Asoll gewählt sein können. Eine „symmetrische” Wahl des zulässigen Intervalls für eine Additiv-Istmenge Aist würde dementsprechend [Asoll – xA; Asoll + xA] lauten, sodass hier der von der Additiv-Sollmenge Asoll abzuziehende bzw. hinzuzuzählende Betrag xA als zulässig erachtete Abweichung von der Additiv-Sollmenge Asoll jeweils gleich ist.It should also be noted that the limits of the interval considered admissible [A soll - x A, 1 ; A should + x A, 2 ] for an additive actual quantity A is both symmetrical and asymmetric by the value for the additive setpoint A should be selected. Is a "symmetrical" choice of the allowable interval for an additive actual quantity A would accordingly [A is - x A; A is x + A] loud, so that here the additive from the desired amount of A is to be subtracted or hinzuzuzählende amount x A as permitted considered deviation from the desired amount of additive A should in each case the same.
Anstatt die Drehzahl des Dosiermotors
Wie anhand der obigen Ausführungen deutlich wird, kann mit den beschriebenen Verfahren sowie der Dosiervorrichtung V nicht nur ein Materialverbrauch der Hauptkomponente H erfasst und protokolliert werden, sondern auch eine Änderung der von der Verarbeitungsmaschine angeforderten Bedarfsmenge automatisch erfasst und die zuzugebende Additivmenge automatisch angepasst werden.As is clear from the above statements, not only a material consumption of the main component H can be detected and logged with the described method and the metering device V, but also a change in the demanded by the processing machine demand quantity is automatically detected and the amount of additive to be added automatically adjusted.
Besonders im Hinblick auf eine Spritzmaschine als einem Beispiel für eine durch die Dosiervorrichtung V mit einem Gemisch versorgte Verarbeitungsmaschine werden derart Farbschwankungen aufgrund von Änderungen der Bedarfsmenge vermieden. Dabei ergeben sich derartige Farbschwankungen dadurch, dass das (granulatförmige) Gemisch aus Hauptkomponente und Additiv bzw. Additiven zu einem verarbeiteten (Kunststoff-)Produkt führt, dessen Farbgebung unmittelbar von der hinterlegten Gemischzusammensetzung abhängt. Wird die Gemischzusammensetzung aufgrund einer Änderung der angeforderten Bedarfsmenge an Hauptkomponente H bzw. einer Gesamtmenge des zuzuführenden Gemisches nicht eingehalten, weil beispielsweise die zugeführte Additivmenge nicht korrekt ist, treten über einen Produktionszyklus der Spritzmaschine an den hergestellten Endprodukten Farbschwankungen auf. Durch die vorgestellte automatische Messung und Anpassung der durch die Dosiervorrichtung V bereitzustellenden Mengen der Gemischkomponenten (vorliegend eine Hauptkomponente H und zwei Additive) können derartige Farbschwankungen auch bei einem voll automatisierten Betrieb zuverlässig verhindert werden.Especially with regard to a spraying machine as an example of a processing machine supplied with a mixture by the metering device V, such color fluctuations due to changes in the required quantity are avoided. Such color variations result from the fact that the (granular) mixture of main component and additive or additives leads to a processed (plastic) product whose color depends directly on the deposited mixture composition. If the mixture composition is not maintained due to a change in the required amount of main component H or a total amount of the mixture to be supplied, for example, because the amount of additive supplied is not correct, color variations occur over a production cycle of the injection machine on the final products produced. The presented automatic measurement and adaptation of the quantities of the mixture components (in the present case a main component H and two additives) to be provided by the metering device V can reliably prevent such color fluctuations even in fully automated operation.
Weiterhin kann, wie bereits oben dargestellt, die Zugabe des Additivs in den Mischer
Eine Weiterbildung der Dosiervorrichtung V kann überdies vorsehen, dass die einzelnen Additiv-Wiegebehälter
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass eine Verarbeitungsgeschwindigkeit der nachgeschalteten Verarbeitungsmaschine in Abhängigkeit von den gemessenen Istmengen Hist der zugeführten Hauptkomponente H verstellt bzw. geregelt wird. Hierunter wird insbesondere eine Verstellung der Schneckendrehzahl einer Förderschnecke einer Spritzmaschine und/oder der Einzugszeit einer solchen Spritzmaschine verstanden. Auf diese Weise können etwaige Schüttdichteschwankungen der Hauptkomponente H sowie der Additive automatisch korrigiert werden. Gleiches gilt für eine etwaig vorgesehene Verstellung in Abhängigkeit von an der Dosiervorrichtung V eingestellten Gemischzusammensetzung bzw. -rezeptur.Furthermore, it can be provided that a processing speed of the downstream processing machine is adjusted or regulated as a function of the measured actual quantities H ist of the supplied main component H. This is understood to mean in particular an adjustment of the screw speed of a screw conveyor of an injection molding machine and / or the pull-in time of such a spraying machine. In this way, any bulk density fluctuations of the main component H as well as the additives can be automatically corrected. The same applies to a possibly provided adjustment as a function of set on the metering V mixture composition or formulation.
So ist es durch Kopplung einer Dosiervorrichtung mit einer Spritzmaschine bzw. allgemein einer Verarbeitungsmaschine über eine Datenleitung bzw. Datenverbindung möglich, dass durch die Messung der Mengenanteile der einzelnen Gemischkomponenten eine mit Gemisch versorgte Spritzmaschine (Verarbeitungsmaschine) Schüttdichteschwankungen selbständig ausgleicht, indem sie mehr Material einzieht.Thus, by coupling a metering device with a spraying machine or generally a processing machine via a data line or data connection possible that by measuring the proportions of the individual mixture components, a supplied with mixture spraying machine (processing machine) compensates bulk density fluctuations independently by feeding more material.
Darüber hinaus ist es durch die Erfassung des Verbrauchs der Hauptkomponente H möglich, eine Auftragsmenge vorzugeben. Durch Korrelieren der verbrauchten Istmengen Hist über eine gemessene Förderzeit kann die Zuführung des Gemisches bzw. der Hauptkomponente H so gesteuert werden, dass bei einem Auftragsende kein Material mehr in dem Materialförderer
Es sei noch darauf hingewiesen, dass mit der Dosiervorrichtung V und dem Verfahren der
Die
Unter anderem ist in der
Im Anschluss an eine erste Füllung des Wiegebehälters
Alternativ oder ergänzend kann ein neuer Gesamtgewichtswert Hges dahin gehend überprüft werden, ob er in einem vorgegebenen Bereich um die berechnete Verlaufskennlinie L liegt. Ist dies der Fall, so kann aus diesem Gesamtgewichtswert Hges und einem vorhergehenden Gesamtgewichtswert Hges eine Istmenge Hist berechnet werden, der in eine Gleichung bzw. Formel, die die vordefinierte Gemischzusammensetzung bzw. Gemischrezeptur darstellt, eingesetzt werden, um jeweils eine Additiv-Sollmenge Asoll zu berechnen. Bei Fehlmessungen, die nicht in dem vorgegebenen Bereich liegen, kann auf einen der vorhergehenden Gewichtswerten Hist oder den Wert für die mittlere bzw. gemittelte Istmenge Hm zurückgegriffen werden.Alternatively or additionally, a new total weight value Hges To check whether it lies in a predetermined range around the calculated characteristic curve L. If this is the case, then from this total weight value Hges and a previous total weight value Hges an actual quantity His are calculated, which are used in an equation or formula representing the predefined mixture composition or mixture formulation, in each case a desired additive amount Ashould to calculate. For incorrect measurements that are not within the specified range, one of the preceding weight values His or the value for the mean or average actual quantity Hm be resorted to.
Weiterhin können in einem weiterentwickelten Verfahren Fehlmessungen die außerhalb eines vorgegebenen Bereichs um die berechnete Verlaufskennlinie L liegen bei weiterer Berechnung dieser Kennlinie nicht berücksichtigt werden.Furthermore, in a further developed method, incorrect measurements that lie outside a predetermined range around the calculated characteristic curve L can not be taken into account in further calculation of this characteristic curve.
In einer besonderen Abwandlung des Verfahrens erfolgt die Ermittlung der Verlaufskennlinie L gleitend, d. h., zur Berechnung der Verlaufskennlinie L werden nur eine feste aber einstellbare Anzahl vorhergehender Gesamtgewichtswerte Hges herangezogen.In a particular modification of the method, the determination of the characteristic curve L is carried out in a sliding manner, ie, only a fixed but adjustable number of preceding total weight values H ges is used to calculate the characteristic curve L.
In einer weiteren Ausführungsvariante startet das Verfahren zur Berechnung der Verlaufskennlinie L neu, sobald der Wiegebehälter
In einer weiteren Ausführungsvariante kann alternativ oder zusätzlich anhand einer berechneten Verlaufskennlinie ein mittlerer Messwert für die ausdosierte Additivkomponente aus den Gewichtswerten Ages ermittelt werden. In der
Im Anschluss an eine Füllung des Wiegebehälters
Das in der
Bei einer arithmetischen Bestimmung einer im Mittel, tatsächlich eindosierten Istmenge werden beispielsweise nacheinander mehrere Gesamtgewichte Hges des sich leerenden Wiegebehälters
Demgegenüber werden durch die Bestimmung einer berechneten Verlaufskennlinie für gemessene Istmengen, insbesondere mittels linearer Regression, kurzfristige oder geringfügige Schwankungen in den gemessenen Werten zuverlässig herausgefiltert. Ein sich aus dieser Verlaufskennlinie ergebender Mittelwert, z. B. als Steigung dieser Verlaufskennlinie (siehe Verlaufskennlinie L der
Das Verfahren unter Verwendung einer Verlaufskennlinie L kann sowohl bei Mengenzunahme, als auch bei Mengenabnahme verwendet werden. Bei einer Mengenzunahme kann die berechnete Verlaufskennlinie L verwendet werden, um die verbleibende Dosierzeit zu bestimmen, bis ein gewünschtes Endgewicht erreicht ist. Auch kann bei der Befüllung von Behältern überwacht werden, ob sich die Befüllgeschwindigkeit in einem zulässigen Bereich befindet. Dies ist bei der Befüllung von Silos sinnvoll, um Abrieb und Engelhaarbildung zu vermeiden.The method using a characteristic curve L can be used both in quantity increase and in quantity decrease. With an increase in quantity, the calculated characteristic curve L can be used to determine the remaining dosing time until a desired final weight is reached. It can also be monitored when filling containers, whether the filling speed is within a permissible range. This is useful when filling silos to avoid abrasion and angel hair.
Im Folgenden wird anhand eines zyklischen Prozesses (z. B. Spritzgussverfahren) eine Ausführungsform einer Dosierung angegeben. Dabei erfolgt eine Dosierung mit konstanter Fördergeschwindigkeit.
- 1. Zunächst wird ein Startwert für die Förderrate in Gr./Sek. (GpS-Wert) bzw. Gr./Sek./Dz (GpSD-Wert) festgelegt, wobei die Drehzahl (bzw. eine anderweitige Vorschubgröße) Dz = 100% = 1 ist. Dies kann durch Eingabe empirischer Daten in einer Bildschirmmaske erfolgen oder durch eine Testdosierung.
- 2. Dann wird eine Anzahl an Prozesszyklen (Prozess-Zyklenanzahl) festgelegt, die zusammen eine Charge ergeben. Sinnvoll können dabei 4
bis 20 Prozesszyklen sein. - 3. Warten auf das Start-Signal für einen Prozesszyklus.
- 4. Festlegen der Rezept-Soll-Menge aus der Benutzereingabe von Schlussgewicht und Farbanteil, wenn Farbadditive verwendet werden.
- 5. Erstes Messen des Gewichtes und Speicherung in einem FiFo-Speicher.
- 6. Wenn die Anzahl der Prozesszyklen die Chargen-Zyklenanzahl erreicht hat, dann
- 7. Berechnen einer Kennlinie aus dem im FiFo-Speicher vorhandenen Werten und Ableiten der ausdosierten Ist-Menge. In diesem Fall wird eine lineare Regression durchgeführt, um eine Regressionsgerade zu erhalten. Die Ist-Menge ergibt sich unmittelbar aus der Steigung der Regressionsgeraden.
- 8. Durchführung eines Soll-Ist-Vergleichs und Errechnen einer fortlaufenden Prozess-Sollmenge.
- 9. Errechnen einer Dosierzeit für das Dosierorgan aus der Prozess-Sollmenge.
- 10. Löschen des FiFo-Speichers und Rücksetzen des Prozesszyklus-Zählers.
- 11. Ausdosieren des Materials für die Dauer der festgelegten Dosierzeit.
- 12. Weiter mit Warten auf Start-Signal.
- 1. First, a starting value for the delivery rate in Gr./Sek. (GpS value) or Gr./Sek./Dz (GpSD value), whereby the rotational speed (or another feed amount) Dz = 100% = 1. This can be done by entering empirical data in a screen mask or by a test dosing.
- 2. Then a number of process cycles (process cycle number) are determined, which together result in a batch. 4 to 20 process cycles can make sense here.
- 3. Waiting for the start signal for a process cycle.
- 4. Define the recipe target quantity from the user input of final weight and color content when using color additives.
- 5. First measuring the weight and storing in a FiFo memory.
- 6. If the number of process cycles has reached the batch cycle number, then
- 7. Calculate a characteristic curve from the values available in FiFo memory and derive the metered actual quantity. In this case, a linear regression is performed to obtain a regression line. The actual quantity results directly from the slope of the regression line.
- 8. Carrying out a target / actual comparison and calculating a continuous process target quantity.
- 9. Calculate a dosing time for the dosing device from the process setpoint.
- 10. Clear the FiFo memory and reset the process cycle counter.
- 11. Dosing the material for the duration of the specified dosing time.
- 12. Continue with waiting for start signal.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit in diesen beispielhaften Prozessablauf integriert. Durch die Zusammenfassung mehrerer Prozesszyklen zu einer Charge lassen sich Ist-Mengen mit einer höheren Genauigkeit messen, als das Messmittel für einzelne Messungen zulässt.The inventive method is thus integrated into this exemplary process flow. By combining several process cycles into one batch, actual quantities can be measured with a higher accuracy than the measuring equipment allows for individual measurements.
In Schritt
In dem oben angegebenen Beispiel wird die Laufzeit des Antriebs als Stellgröße für die Dosierung verwendet. Alternativ können auch andere Parameter, wie z. B. die Winkelschritte eines Drehantriebes mit angebauter Dosierschnecke verwendet werden. Auch ist es möglich, die Anzahl der Hübe eines linearen Stößels oder eines Vibroantriebes oder das kammerweise Austragen von Sterndosierem oder Dosierrädern als Stellgröße zu verwenden.In the example given above, the running time of the drive is used as a manipulated variable for the dosage. Alternatively, other parameters, such. B. the angular steps of a rotary drive with attached metering screw can be used. It is also possible to use the number of strokes of a linear plunger or a Vibroantriebes or the chamber-wise discharging Sterndosierem or metering as a manipulated variable.
Im Folgenden wird der Ablauf eines Verfahrens für einen zyklischen Prozess (wie oben) beschrieben, bei dem ein Dosierorgan oder ein Antrieb mit verstellbarer Geschwindigkeit eingesetzt werden.The following describes the sequence of a process for a cyclic process (as above) using a metering device or an adjustable speed drive.
In einer ersten Variante werden die Dosierzeit oder die Fördereinheiten als Stellgröße eingesetzt. Grundsätzlich wird die Regelung so ausgeführt, wie es oben in den 12 Schritten beschrieben ist. Allerdings kommt bei dieser Variante noch die Geschwindigkeit des Antriebs als Stellgröße hinzu. Die Drehzahl des Antriebes wird dabei so eingestellt, dass sich die Dosierzeit möglichst gleichmäßig auf die Zyklusdauer abzüglich eines Verstellbereiches verteilt.In a first variant, the dosing time or the delivery units are used as manipulated variable. Basically, the control is carried out as described above in the 12 steps. However, in this variant, the speed of the drive is added as a manipulated variable. The speed of the drive is adjusted so that the dosing spreads as evenly as possible on the cycle time minus an adjustment.
Die Drehzahl wird während der Regelung konstant gehalten und nur verstellt, wenn sich die Zykluszeit oder die Rezept-Sollmenge ändert. Die Variationen der Stellgröße „Dosierzeit” bewegen sich innerhalb des Verstellbereichs.The speed is kept constant during control and only adjusted when the cycle time or the recipe setpoint changes. The variations of the manipulated variable "dosing time" are within the adjustment range.
Diese erste Variante ist bei Dosierorganen sinnvoll, bei denen die Förderrate mit der Antriebsgeschwindigkeit variiert. Dies ist bei den meisten Dosierschnecken reibungsbedingt der Fall. Die Verstellung der Drehzahl erweitert den möglichen Regelbereich und bewirkt eine bessere Verteilung der Ausdosierung über die Zykluszeit.This first variant makes sense in metering devices in which the delivery rate varies with the drive speed. This is the case with most dosing screws due to friction. The adjustment of the speed increases the possible control range and causes a better distribution of the metering over the cycle time.
In einer zweiten Variante wird die Antriebsgeschwindigkeit als Stellgröße verwendet. Dabei wird die Dosierzeit konstant gehalten und mit jeder neuen Charge wird eine neue Antriebsgeschwindigkeit als Stellgröße des Regelalgorithmus errechnet.In a second variant, the drive speed is used as a manipulated variable. The dosing time is kept constant and with each new batch a new drive speed is calculated as a control variable of the control algorithm.
Bei zyklischen Prozessen kann die erste Variante vorteilhaft sein, da die Dosierzeit feiner aufgelöst werden kann als die Sollgeschwindigkeit eines Antriebs. Auch kann die geschwindigkeitsabhängige Reibung unterschiedliche Änderungen in der Förderrate bewirken und die Regelungsgüte beeinträchtigen.In cyclic processes, the first variant may be advantageous because the dosing time can be finer resolved than the desired speed of a drive. Also, the speed-dependent friction can cause different changes in the delivery rate and affect the quality control.
Bei einem kontinuierlichen Prozess, wie z. B. der Extrusion ist in der Regel auch ein kontinuierlicher Materialaustrag gewünscht. Die Dosierzeit kann nicht als Stellgröße verwendet werden, da zeitliche Lücken im ausdosierten Materialstrom entstehen.In a continuous process, such. As the extrusion is usually desired, a continuous material discharge. The dosing time can not be used as a manipulated variable, as there are time gaps in the dosed material flow.
Beim kontinuierlichen Prozess wird die Dosierzeit auf die volle Zyklusdauer festgelegt und die Antriebsgeschwindigkeit (wie oben in der zweiten Variante) als Stellgröße verwendet. Der kontinuierliche Massestrom wird steuerungsintern in einzelne Chargen aufgeteilt, wobei die Zykluszeit gleich der Dosierzeit ist.In the continuous process, the dosing time is set to the full cycle time and the drive speed (as in the second variant above) is used as the manipulated variable. The continuous mass flow is divided into individual batches within the control, the cycle time being equal to the dosing time.
Die gewählte Zyklusdauer richtet sich vorteilhafterweise nach dem Förderverhalten des Dosierorgans, dem gewünschten Massestrom, dem angestrebten Regelbereich und dem Regelverhalten.The selected cycle time depends advantageously on the delivery behavior of the dosing, the desired mass flow, the desired control range and the control behavior.
Für die Anzeige wird die Istmenge in einen Durchsatzwert umgerechnet.For the display, the actual quantity is converted into a throughput value.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- MaterialfördererMaterialförderer
- 10L, 10R10L, 10R
- AbsperrschieberGate valves
- 11L, 11R11L, 11R
- Schnellverschlussquick release
- 22
- Wiegebehälter (Hauptkomponente)Weighing container (main component)
- 2020
- Zulauf (Hauptkomponente)Inlet (main component)
- 33
- Schieberpusher
- 44
- Wiegezelle (Hauptkomponente)Load cell (main component)
- 5L, 5R5L, 5R
- Additiv-WiegebehälterAdditive weighing container
- 6L, 6R6L, 6R
- Additiv-WiegezelleAdditive weighing cell
- 7L, 7R7L, 7R
- Dosiermotormetering
- 80L, 80R80L, 80R
- Zulauf (Additiv)Feed (additive)
- 8L, 8R8L, 8R
- Dosierschneckedosing screw
- 99
- Mischermixer
- 9090
- Freigabeöffnungrelease access
- Aist A is
- Additiv-IstmengeAdditive actual quantity
- A0, An, H0, Hn A 0 , A n , H 0 , H n
- Messpunktmeasuring point
- Ages A ges
- Gesamtgewicht des Additiv-WiegebehältersTotal weight of the additive weighing container
- Am,ist A m, is
- Mittlere Additiv-IstmengeMean additive actual quantity
- Asoll A should
- Additiv-SollmengeAdditive target amount
- HH
- Hauptkomponentemain component
- Hges H ges
- Gesamtgewicht des WiegebehältersTotal weight of the weighing container
- Hist H is
- Istmenge (Hauptkomponente)Actual quantity (main component)
- Hm H m
- Mittlere Istmenge (Hauptkomponente)Mean actual quantity (main component)
- LL
- VerlaufskennlinieRunning characteristic
- MM
- Mittelliniecenter line
- RA R A
- Förderratedelivery rate
- SS
- Bedarfssignaldemand signal
- VV
- Dosiervorrichtungmetering
- xA, xA,1, xA,2 x A , x A, 1 , x A, 2
- zulässige Abweichungpermissible deviation
- σH σ H
- Standardabweichungstandard deviation
Claims (27)
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Legal Events
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---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |