Schüttgüter, Stäube und viele pulverförmigen Industrieprodukte, ebenso Lebensmittel wie Salz, Mehl, Zucker, Getreide, Futtermittel, aber auch Baustoffe, wie Zement, Sande, Kies, Splitt und Schotter aber auch Dünger weisen eine Verteilung verschiedener Partikelgrößen auf.

Diese Partikelverteilung oder auch Korngrößenverteilung ist in vielen Anwendungsbereichen eine entscheidende Größe, welche das Produkt für eine Verwendung spezifiziert oder klassifiziert. Darüber hinaus ist die Korngrößenverteilung auch ein wichtiges Qualitätsmerkmal. Aus diesen Gründen ist es notwendig, Korngrößenverteilungen zu ermitteln.

Zur Klassifizierung der genannten Produkte existieren Maßstäbe und Normen, wobei für unterschiedliche Schüttgüter, Stäube usw. unterschiedliche Normen anwendbar sind. Eine derartige Klassifizierung, die häufig auch im Zusammenhang mit einer Qualitätsprüfung erfolgt, wird derzeit in Labors manuell von Laboranten durchgeführt. Solche Labors werden entweder von dem Produzenten des Produktes selbst betrieben oder es werden eigenständige Prüflabors beauftragt, derartige Prüfungen durchzuführen.

Bei einem bekannten Verfahren, das insbesondere bei Sanden angewendet wird, erfolgt eine Produktanalyse durch eine Partikelgrößenanalyse mittels Analysesieben auf einer Prüfsiebmaschine. Der Siebdurchgang ist dabei der Maßstab zum

Klassifizieren derartiger Schüttgüter, da zur Teilung eines Schüttgutes bei der Herstellung auch Siebe verwendet werden.

Bei einer solchen Siebanalyse wird das Schüttgut vor der Siebung vorbereitet. Hierzu wird das Material zunächst abgewogen. Durch Probeteilung wird ein repräsentativer Durchschnitt des Schüttgutes erzeugt. Wenn das Material feucht ist, kann die Feuchtigkeit über Sensoren gemessen werden. Das Material wird in diesem Fall vor dem Sieben getrocknet. Dabei besteht wiederum die Möglichkeit, den Feuchtigkeitsgehalt durch Wiegen zu ermitteln. Das Schüttgut wird anschließend von oben in einen Siebsatz mit etwa fünf bis zehn Sieben gegeben. Die Maschenweite der Siebe nimmt dabei nach unten hin ab. Das Schütteln übernimmt die darunter befindliche Prüfsiebmaschine. Nach einer Verweilzeit hat sich das Schüttgut entsprechend der Korngrößen auf den Siebböden verteilt. Durch anschließende Verwiegung des Siebrückstandes wird die Kornverteilung des aufgegebenen Schüttgutes ermittelt und in Tabellen und Graphiken eingetragen. Dieses genormte Analysesiebungsverfahren, wird bisher manuell von einem Laboranten oder Qualitätsbeauftragten durchgeführt. Zusätzlich erfolgt häufig eine Farbbestimmung durch Farbwertanalyse mit geeigneten Sensoren.

Darüber hinaus sind bereits automatisierte Analysesysteme bekannt, die auf optischen Systemen mit Zeilen-oder Matrixkameras beruhen. Diese erzielen jedoch im Vergleich zum tatsächlichen Siebverhalten nur dann gute Ergebnisse, wenn mit zusätzlicher Hilfe mathematischer Verfahren eine Annäherung an die Siebcharakteristik erfolgt.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Analyse von Schüttgütern oder dergleichen zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Eine Kernidee der Erfindung besteht darin, das bisher manuell, beispielsweise von einem Laboranten durchgeführte Analyseverfahren von Schüttgütern mittels Prüfsiebmaschinen zu automatisieren. Hierzu wird eine Vorrichtung mit einem Standard-Industrieroboters oder einem Manipulator eingesetzt.

Teure und unflexible Spezial-Roboter, wie sie üblicherweise in Labors zum Einsatz kommen, werden nicht benötigt. Unter einem Schüttgut wird dabei jedes Produkt verstanden, dessen Korngrößenverteilung mit Hilfe eines Siebes ermittelt werden kann (Mineralgemische, Sande etc. ). Die Erfindung wird vorzugsweise im Laborbetrieb eingesetzt. Aber auch eine Verwendung in einem anderen Einsatzumfeld ist möglich. Mit Hilfe der Erfindung werden vorzugsweise sämtliche Verfahrensschritte automatisiert durchgeführt, so daß eine mannlose, vollautomatische und kontinuierliche Siebanalyse möglich wird, wie sie bisher nicht bekannt war. Monotone Laborarbeiten sind nicht mehr erforderlich.

Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben. Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Vorrichtung derart ausgebildet, daß sie neben der Kornverteilung mittels Aussiebung weitere Ergebnisse im Rahmen einer Probenbeurteilung liefert. Zudem ist auch die Probenvorbereitung und Probenaufbereitung automatisiert.

Vorzugsweise ist die Vorrichtung zur Durchführung der folgenden Messungen und Analysen ausgebildet : Probeteilung, Farbwertmessung, Kornverteilung, Kornformanalyse, Feuchtigkeitsmessung, optische Vermessung und Probenarchivierung.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Hierbei zeigt die einzige Figur eine schematische und stark vereinfachte Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 100. Diese umfaßt vorzugsweise eine Standard-Prüfsiebmaschine 9, die gemeinsam mit einem Standard-Industrieroboter 8 oder Manipulator die Erfindung verwirklicht. Als Roboter 8 kommt im Ausführungsbeispiel ein handelsüblicher Sechs-Achs- Industrieroboter mit einer Wiederholungsgenauigkeit von +/- 0,04 mm zum Einsatz.

Sämtliche Vorrichtungselemente sind in einem Personenschutzgehäuse 1 angeordnet, welches durch eine Eingangstür 105 verschlossen ist. Die Vorrichtung ist in einen Analysebereich 102 und einen Archivbereich 106 unterteilt, wobei der Analysebereich 102 zur Vermeidung einer unnötiger Kontamination wiederum durch eine Zwischentür 107 von dem Archivbereich 106 getrennt ist. Ein Verfahrensablauf wird nachfolgend näher beschrieben : Zur Probenvorbereitung wird das zu analysierende Schüttgut zunächst in geeigneten Behältern 101 in einer Fördereinrichtung 4 mit entsprechenden Behälteraufnehmern 2 bereitgestellt. Die Behälter 101 werden automatisiert zu dem Analysebereich 102 transportiert, dem ein Anzahl von Sensoren zugeordnet sind. Ein Probenteiler 5 teilt das Schüttgut in Referenzmaterial einerseits und Analysematerial andererseits.

Das Referenzmaterial wird anschließend in speziellen Behältern in einem Probenarchiv 11 archiviert. Wenn das Analysematerial eine zu hohe Feuchtigkeit aufweist, beispielsweise aufgrund ungünstiger Umgebungsbedingungen wie Staunässe und Feuchtigkeit, wird es in einer Trockeneinrichtung 6 getrocknet, bevor es in einem nächsten

Schritt analysiert wird. Als Trocknungsvorrichtung 6 werden vorzugsweise ein oder zwei Trocknungstürme verwendet.

Zur Durchführung der Siebanalyse greift der Roboter 8 oder Manipulator die Behälter 101 oder Siebe 103 mit Hilfe eines spezielles Greifsystems. Die Behälter 101 oder Siebe 103 sind zur eindeutigen Identifikation mit einem Transpondersystem 3 oder einem anderen Indentsystem ausgestattet, um jede Probe genau identifizieren zu können. Mittels Wägung, vorzugsweise über eine in dem Greifer des Roboters 8 implementierte Wägezelle, oder aber mittels einer externen Wäge-und Dosiervorrichtung oder über einen Schüttwinkel wird das Schüttgut auf die Prüfsiebmaschine 9 aufgegeben. Die Prüfsiebmaschine (Siebrüttelgerät) 9 weist vorzugsweise ein bis drei Siebanalysetürme mit einem Durchsatz von sechs Siebanalysen pro Siebturm und Stunde auf.

Nach einer bestimmten Verweilzeit auf einem Rüttler der Prüfsiebmaschine 9 werden die Siebe 103 mit unterschiedlichen Maschenweiten von dem Roboter 8 entnommen. Der Roboter 8 entleert die Siebe 103 über einem Austragsband 4 oder Behälter und reinigt diese anschließend durch mechanisches Rütteln oder an einer Ultraschallreinigungsvorrichtung 10 ab.

Alternativ kann auch eine Drucklufreinigungsvorrichtung vorgesehen sein, die vorzugsweise in dem Greifer des Roboters 8 integriert ist. Die Kontrolle über eine vollständige Abreinigung der Siebe 103 kann durch erneute Verwiegung der Siebe 103 oder durch optische Verfahren überwacht werden. Die Ergebnisse der Analyse werden in ein Computersystem 104 mit geeignetem Analyseprogramm übernommen und in einer Datenbank 12 gespeichert. Der Roboter 8 stellt anschließend die gereinigten Siebe 103 wieder in der richtigen Reihefolge auf der Prüfsiebmaschine 9 betriebsbereit zusammen, so daß der

nächste Analysevorgang durchgeführt werden kann. Der leere Behälter 101 wird aus dem Analyseraum 102 ausgeschleust, um diesen erneut befüllt zu befüllen.

In diesen nun mannlosen Siebanalysebetrieb sind vorzugsweise weitere Laborgeräte und Meßverfahren implementiert. Diese werden ebenfalls durch den Roboter 8 bedient und sind an die zentrale Steuerung, den Leitrechner 104, angeschlossen, der auch die Auswertung der weiteren Ergebnisse vornimmt.

Zur Durchführung einer Farbwertmessung fährt der Roboter 8 mit dem Probebehälter 101 einen Farbwertsensor 7 an. Dies ist möglich, da der Probenbehälter 101 einen Boden mit einer Sichtscheibe aufweist.

Zur Durchführung einer Messung der Basisfeuchtigkeit fährt der Roboter 8 mit der Probe einen Feuchtigkeitssensor an. Der Sensor mißt die Feuchtigkeit. Anschließend wird das Meßergebnis im Computer 104 zu der Probe archiviert. Es ist auch möglich, daß der Roboter 8 die Probe naß wiegt, um anschließend, nach dem Trocknen, den Wiegevorgang zu wiederholen. Aus dem Abzugsgewicht wird anschließend die prozentuale Feuchte ermittelt.

Zur Durchführung einer Kornformanalyse wird ein Werkzeugwechsel durchgeführt. Der Roboter 8 bedient nun ein Stangensieb, auf das eine vorher vorbereitete und verwogene Probe aufgegeben wird. Der Roboter 8 bewegt das Sieb mit Schüttelbewegungen. Je nach Stangensiebgröße ergibt sich der Anteil, welcher der gesuchten Kornform entspricht. Diese Kornformanalyse ist zusätzlich auch durch eine optische Analyseeinheit, wie aus DE 198 02 141 Cl oder DE 41 19 240 C2 bekannt, möglich.

Sämtliche Zahlenangaben sind beispielhaft und können entsprechend der gewählten Analyseart, Material und Geschwindigkeit variieren.

Bezugszeichenliste 1 Personenschutzgehäuse 2 Behälteraufnehmer 3 Identsystem 4 Zufördereinheit/Abförderung 5 Probeteiler 6 Trockner 7 Farbwertanalysesensor 8 Roboter/Greifsystem 9 Prüfsiebmaschine 10 Abreinigungsvorrichtung 11 Probenarchiv 12 Datenspeicher 100 Analysevorrichtung 101 Behälter 102 Analysebereich 103 Sieb 104 Computer/Leitrechner 105 Eingangstür 106 Archivbereich