Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Produktspeiseautomatik für einen Müllerei-Walzenstuhl mit einemmechanischen Sensor, einer Produktspeise-Einrichtung mit einstellbaren Antriebsmitteln für die Speisewalzen sowie einer Mahlwalzenein- und Ausrückung, sowie ein Verfahren zur Steuerung der Vermahlung eines Müllereiwalzenstuhles.

Stand der Technik

Für die Regelung der Produktzufuhr in einem Müllereiwalzenstuhl müssen die fest vorgegebenen Rahmenbedingungen eingehalten werden. Es sind dies

- eine gleichmässige Produktverteilung auf die ganze Länge der Mahlwalzen

- innerhalb einer Bandbreite muss die jeweils dem Walzenstuhl zufliessende Produktmenge verarbeitet bzw. nach Möglichkeit kurzfristige Zuführschwankungen etwas ausgeglichen den Mahlwalzen zudosiert werden

- Bei Unterbruch der Produktzufuhr an den Walzenstuhl

muss mit minimaler Verzögerung der Produktspeisung an die Mahlwalzen gestoppt und gleichzeitig die Mahl¬ walzen auseinandergerückt werden.

Seit Jahrzehnten haben sich in Bezug auf die Vorrichtung verschiedene Grundelemente wie Verteilwalze und Speise¬ walzen und auch eine mechanische Sonde als Sensor für die Feinregelung des Zulaufes an die Mahlwalzen bewährt. Die momentane Einstellung der an die Mahlwalzen zu¬ laufende Produktmenge kann grundsätzlich auf zwei Arten erfolgen, durch Regelung der Drehzahl der Speisewalzen, oder durch Regelung des Dosierspaltes zwischen einem Dosierschieber und der Speisewalze, welche auch als Segmentverstellung bezeichnet wird.

In der Praxis findet man heute beide Ausführungen, also die Drehzahlregelung wie auch die Segmentverstellung.

Ein Beispiel für die Drehzahlregelung ist in dem DE-GM Nr. 86 14 505 beschrieben und hat sich für etliche Anwendungen sehr gut bewährt. Allerdings hat sich die Drehzahlregelung im Verhältnis zu der Segmentverstellung in geringerem Ausmass durchgesetzt. In der EP-PS 38 054 ist ebenfalls von der Anmelderin eine Regelung des Dosierspaltes veröffentlicht. Hat das zu dosierende Produkt eine mehlige oder griessige Beschaffenheit, wird in der Praxis die Segmentverstellungvonder Mehrzahl der Müller bevorzugt. Dagegen hat sich bei flockigen Produk¬ ten wie die Dosierung von Schrot, z.Bsp. vor der zweiten Mahlpassage in der Mühle, die Drehzahlregelung oft als der Segmentverstellung überlegen erwiesen.

Das Problem, das hierbei nun entsteht liegt darin, dass im voraus grundsätzlich für jeden Walzenstuhl festgelegt

werden muss, welches Konzept für die Speiseregelung ein¬ gebaut werden muss. Ein späterer Umbau wird of nicht durchgeführt, sodass es immer wieder vorkommen kann, dass einzelne Mahlpassagen nicht eine optimale Speisere¬ gelung haben.

Die Vermahlung wird als das Herz jeder Mühle anerkannt. Eine Anzahl Parameter beeinflussen daher Qualität der Mahlarbeit. Einen besonderen Stellenwert hat die Rege¬ lung der Produktspeisung zu den Mahlwalzen, ferner der störungsfreie Betrieb der dazu erforderlichen Elemente. Der Automatisierungsgrad in einer modernen Mühle hat heute bereits ein beachtlich hohes Niveau erreicht. Nicht zuletzt auch im Sinne einer Qualitätssicherung wird eine weitere Erhöhung der Automatisierung gefor¬ dert, zumindest soweit , als die schon heute geräte¬ technisch beeinflussten Parameter für eine noch höhere Perfektion ausnutzbar sind, sodass durch menschlichen Eingriff bzw. der Führung des Prozesses leichterer Zugang entsteht.

Interessant ist, dass sich dabei gerade in Bezug auf den Walzenstuhl ein eigentlicher Zielkonflikt abzeichnet, wobei dieser teilweise von beinahe ideologischen Vorur¬ teilen, auch in der Fachwelt, verursacht wird. Die Mechanik sei heute veraltet. Moderne Techniken, wie Elektronik oder Sensortechnik, z.Bsp. optische, kapa¬ zitive, Infrarot-Messtechnik seien überlegen, und vorteilhafter, weil dabei unmittelbar elektrisch-elek¬ tronische Signale erzeugt werden. Die Computertechnik hat immer noch bei vielen Fachleuten einen fast mysti¬ schen Stellenwert, bei starker Ablehnung resp. eupho¬ rischer Annahme. Das Ergebnis ist, dass eine Vielzahl von Lösungen angeboten werden, wobei jede, ohne Aus-

nähme, nur begrenzt akzeptiert wird.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung wird nun die Aufgabe gestellt, diese Nachteile zumindest teilweise zu mildern, dass mit oder ohne übergeordnete Steuerung die Aufgabe lösbar, und insbesondere die Möglichkeit einer sofortigen oder späteren Iπtegrierung in eine übergeordnete Rechnersteuerung möglich ist, ohne dass aufwendige Umbauarbeiten erforderlich sind.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie einen ersten mechanischen Signalgeber für ein Digitalsignal sowie einen zweiten mechanischen Signalgeber für ein Analogsignal aufweist.

Entgegen anfänglichen Bedenken, dass der neue Erfindungsgedanke auch nicht viel mehr bringe, zeigte sich aber bald zur Überraschung aller Beteiligten, dass mit der Wahl von zwei unterschiedlichen Signalgebern, ausgehend von einem mechanischen Sensor gleichzeitig wenigstens drei positive Effekte entstehen:

Eine Mechanik ist nach wie vor die preisgünstigste Ausführung gegenüber allen anderen Sensortechniken.

Eine Mechanik ist betriebssicher, benötigt keine spezialisierte Fachausbildung für die Betreuung.

Eine Mechanik weist immer Reibkräfte bei jeder Bewegung auf.

Es hat sich nun aber gezeigt, dass mit der Reibung eine natürliche Dämpfung, insbesondere für das Analogsignal, entsteht und ohne Kosten (wie für entsprechende elek¬ tronische Dämpfungen) ein ausgezeichneter Stabilisie¬ rungseffekt für die Regelung der Produktspeisung sich ergibt. Der grösste unerwartete Vorteil, gleichsam der Kern der neuen Erfindung, ergab sich mit der dadurch geschaffenen Möglichkeit einer grossen Zahl von ver¬ schiedenen Lösungswegen zu realisieren, sei es, dass darauf aufbauend Teile von an sich bekannten Ausfüh¬ rungen steuer- bzw. regelbar sind, oder dass bis zum höchsten Grad alle Automatisierungsstufen ebenfalls realisierbar oder sogar später einbaubar sind. Gerade der letzte Punkt erweist sich als für die absehbare Zukunft immer wichtiger, denn von einer Mühlenanlage wird nach wie vor erwartet, dass sie bei guter Wartung bis zu mehreren Jahrzehnten ökonomisch verwendbar ist. Wohingegen für viele Teile der modernen Computertechnik eine Lebensdauer von 7 bis 10 Jahren Tatsache ist.

Die neue Erfindung erlaubt nun eine ganze Anzahl beson¬ ders bevorzugter Ausgestaltungen. So kann über das Ana¬ logsignal die Drehzahl der Speisewalze geregelt und über das Digitalsignal die Ein- und Ausrückung gesteuert werden. Diese Trennung hat den besonderen Vorteil, dass die Praxiseinstellung sowohl der Produktspeiseregelung, wie der Ein- und Ausrückung unabhängig durchführbar ist. Jede Funktion ist für sich verständlich und überschau¬ bar. Dabei können die Antriebsmittel bzw. ein Antriebs¬ motor für die Speisewalze durch das Analogsignal über eine elektrische Wandlereinheit stufenlos geregelt wer¬ den.

Ein weiterer Lösungsansatz liegt darin, das Analogsignal der Regelung eines Produktspeiseschiebers und das Digi¬ talsignal der Ein- und Ausrückung zuzuordnen, dabei kann die Regelung des Produktspeiseschiebers (Segment¬ verstellung) entsprechend der EP-PS Nr. 38 054 erfolgen. Dabei wird bevorzugt auf an sich bekannte Weise der me¬ chanisch bewegbare Sensor als eine unter Federspannung in Richtung des zu bewegenden Produktstromes sich er¬ streckender Sonde (z. Bsp. Christbaum oder Lochblech) und der Signalgeber als ein von dem Sensor bewegte Kontaktelement ausgebildet. Der Sonde wird je ein Kontaktelement als Signalgeber für das Analogsignal resp. für das Digitalsignal, bevorzugt je an einer äusseren Endseite des Walzenstuhles zugeordnet. Dem Signalgeber für das Analogsignal wird ein Nähe¬ rungsschalter für die Umwandlung des mechanischen Signa¬ les in ein analoges elektrisches Signal zugeordnet, und dem Signalgeber für das Digitalsignal kann ein Kontakt¬ schalter eines elektrischen Ventiles die Ein- und Aus¬ rückung s euern.

Bei einem weiteren Ausgestaltungsgedanken wird dem Sig¬ nalgeber für das Analogsignal eine Spannungswandlerein¬ heit und eine Stromwandlereinheit unmittelbar zugeord¬ net, bzw. in den Walzenstuhl integriert. Bevorzugt ord¬ net man in Abstand zu dem Walzenstuhl eine Frequenz¬ wandlereinheit für die Regelung von wenigstens zwei oder einer Vielzahl von Speisewalzen an. Bei einem weiteren Ausgestaltungsgedanken wird der Antriebsmotor direkt an ein Drehrichtungssinn-Umkehrgetriebe angeflanscht, so¬ wohl für die Speisewalze wie für eine parallel angeord¬ nete Verteilwalze. Das Drehrichtungssinn-Umkehrgetriebe

weist hierzu ein Untersetzungsverhältnis von 1 : 5 bis 1 : 20, bevorzugt etwa 1 : 10 auf, wobei das Reduktions¬ und Umkehrgetriebe aus nur drei Zahnradpaaren gebildet sein kann.

Bei einem weiteren ganz besonders vorteilhaften Ausge¬ staltungsgedanken wird dem Antriebsmotor ein Einstell¬ getriebe sowie eine Steuereinheit für die Wahl verschie¬ dener Drehzahlstufen der Speisewalzen, und das Analogsignal für die Regelung eines Produktspeiseschiebers zugeordnet und über das Digitalsignal die Ein- und Ausrückung gesteuert.

Die Erfindung betrifft ferner eine Produktspeiseauto¬ matik für einen Müllereiwalzenstuhl mit einem mecha¬ nischen Sensor, einer Produktspeiseeinrichtung sowie Mitteln für die Regelung der ProduktSpeisung, wobei über den Sensor und einen mechanischen Signalgeber ein Analossignal erzeugbar ist, wobei ferner der Produkt¬ speiseautomatik eine Steuer- und Speichereinheit zugeordnet ist für verschiedene Positionen einer Ein¬ steilvorrichtung.

Bevorzugt wird dabei entweder über das Analogsignal entsprechend der dem Walzenstuhl zugeführten Produkt¬ menge die Oeffnungsstellung eines Speisesegmentes geregelt, und über die Steuer- und Speichereinheit verschiedene Drehzahlstufen der Speisewalze eingestellt, oder es wird über das Analogsignal entsprechend der dem Walzenstuhl zugeführten Produktmenge die Drehzahl der Speisewalzen geregelt und über die Steuer- und Speicher¬ einheit verschiedene Positionen eines Speisesegmentes eingestellt. In diesen beiden Fällen kann von dem Analogsignal z.Bsp.

über Grenzwertschalter ein Digitalsignal erzeugt, und damit die Ein- und Ausrückung gesteuert werden.

In allen Fällen ist es möglich, ein elektrisches Signal durch zwei in Serie geschaltete digitale Schaltelemente zu leiten, und erst danach als analoges Signal zu verwerten. Die neue Erfindung erlaubt einer Steuer¬ einheit, Speicher und Rechnermittel und diese koordi¬ niert mit einem Steuersignal für die Mahlspaltein¬ stellung nach zuvor festlegbarem Programm einzusetzen.

Die Erfindung betrifft ferner ein neues Verfahren zur Steuerung der Vermahlung eines Müllereiwalzenstuhles, welches eine Einsteileinrichtung sowie eine Ein- und Ausrückvorrichtung für die Mahlwalzen und eine über einen Produktzulaufsensor geregelte Produktspeisung an den Mahlwalzen aufweist, die dadurch gekennzeichnet ist, dass über einen mechanischen Sensor ein analoges Signal erzeugt wird, über welches in Abhängigkeit von der dem Walzenstuhl zugeführten Produktmenge geregelt, und ferner wenigstens ein unabhängiges einstellbares Digitalsignal erzeugt wird, welches entweder die Ein- und Ausrückung der Mahlwalzen oder in Abhängigkeit von übergeordneten Parametern (Mühlenleistung, Produkt¬ qualität) verschiedene Grundeinstellungen der Produkt¬ speisung steuert.

Die neue Erfindung erst hat die Erkenntnis gebracht, dass die Erzeugung eines analogen und eines davon unabhängig einstellbaren Digitalsignal die grösst mögliche Wahlfreiheit für die Art der Beeinflussung der Vermahlung gestattet und damit erstmals für jeden Anwen¬ dungsfall über die dabei involvierten Parameter optimale Mahlbedingungen ermöglicht werden. Insbesondere kann nun

mit einfachen, kostengünstigen Mitteln jede Funktion auf der tiefstmöglichen Ebene autonom gewährleistet werden.

Einerseits betrifft dies

- die Regelung der Produktmenge

- die Ein- und Ausrückung,

anderseits können mit wenig Aufwand durch Handsteuerung oder durch Rechner- und Speichermittel verschiedene Grundeinstellungen für die Produktspeisung gewählt werden, auf welche dann die Regelung der Produktspeisung erfolgt.

Ganz besonders bevorzugt werden dabei zwei Digitalsig¬ nale erzeugt, wobei ein erstes Digitalsignal von dem mechanischen Sensor in Funktion des Produktzulaufs die Ein- und Ausrückung der Mahlwalzen steuert, und ein zweites von einer unabhängigen Steuereinheit erzeugtes Digitalsignal Grundeinstellungen der Produktspeisung bestimmt.

Es kann auf diese Weise je nach Art des Produktes eine bestimmte Umdrehungszahl für die Speisewalze vorgewählt, oder diese im Falle von Produktwechseln jederzeit ver¬ stellt werden. Oder es können für das Segment bzw. den Dosierspalt Grundeinstellung gewählt bzw. bei Produkt¬ wechseln verstellt werden. Die Produktspeiseregelung erfolgt in jedem Fall autonom bzw. automatisch über den von dem mechanischen Sensor erzeugten, analogen Signal.

Ganz besonders vorteilhaft ist dieser neue Lösungsweg für Anlagen mit hohem Automatisierungsgrad. Dabei kann vorgesehen werden, dass die Steuereinheit Speicher- und

Rechnermittel enthält und koordiniert mit einem Steuersignal für die Mahlspalteinstellung nach zuvor festlegbarem Programm einsetzbar ist.

Es können auf diese Weise die beiden Grundmöglichkeiten nicht nur automatisiert, sondern jede auf ihre Weise optimiert werden.

Bei der Regelung der Produktmenge durch Regelung des Segmentes etwa ge äss der EP-PS 38 054 mit einer pneumatischen Regelung Dosierspaltes kann dazu je nach Mahlbedingungen eine optimale Speisewalzendrehzahl eingestellt werden.

Bei Regelung der Produktmenge durch Regelung der Speisewalzendrehzahl gemäss der DE-GM 8614505 können für den Dosierspalt durch ein Digitalεignal einer Steuereinheit auf einen optimalen Wert eingestellt werden.

Es kann so nicht nur die beste Produktregelung ermittelt werden, wobei die günstigsten Verhältnisse für den Produktauswurf der Speisewalzen in jedem Fall einstellbar sind, sondern damit auch ein Stabilisierungseffekt für die Gesamtvermahlung erzielt werden, denn je gleichmässiger die Produktspeisung für jedenWalzenstuhl, umso stabiler die Vermahlung insgesamt.

In der Folge wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten erläutert.

Kurze Beschreibung der Erfindung

Fig. 1 zeigt schematisch die Grundelemete der Vermahlungeines Müllereiwalzenstuhles;

Fig. 2 zeigt ein Beispiel mit Analogsignalwandler sowie Digitalkontaktschalter;

Fig. 3 zeigt eine besondere Ausführungsform der Fig. 1 mit elektropneumatisehern Ventil für die Ein- und Ausrückung der Mahlwalze;

Fig. 4 zeigt schematisch die Erzeugung einer mechanisch-elektrischen Wandlereinheit mit einem Drehpotentiometer;

Fig. 5 zeigt schematisch ein Getriebe für den Betrieb der Speisewalze;

Fig. 6 zeigt ein Beispiel einer Speiseregelung durch pneumatische Regelung eines Segmet¬ schiebers und der Steuerung verschiedener Drehzahlstufen der Speisewalzen

Fig. 7 zeigt einen Schnitt durch einen 8-Walzenstuhl.

Wege zur Ausführung der Erfindung

In der Folgewirdnun auf die Fig.1 Bezuggenommen, dievon einem Müllereiwalzenstuhl 1 zeigt, welcher normaler¬ weise doppelt gebaut wird, wovon aber nur eine Hälfte dargestellt ist. Der Produktzulauf erfolgt über einen Speisezylinder 2 in einem Produktspeiseraum 3, welcher im unteren Teil eine Verteilwalze 4 sowie eine Speise¬ walze 5 aufweist, welche über ein Getriebe 6 sowie Antriebmitteln 7 in gleichsinnigeUmlaufbewegungbringbar sind.

In dem Speisezylinder 2 befindet sich ein mechanischer Sensor 8, der direkt mit einem mechanischen Signalgeber 9 gelenkig verbunden ist. Der Sensor 8 wird durch ein Spannfeld 10 ohne Produktzulauf in seiner höchsten Stellung gehalten. Das zulaufende Produkt drückt den Sensor 8 nach unten, wobei der Signalgeber 9 eine analoge Bewegung durchführt resp. ein an sich be-

kanntes analoges Signal an eine Wandlereinheit 11 über¬ trägt. Ein Speisespalt 12 wird durch ein Segment 13 gebildet, wobei schematisch dazu eine Seg¬ mentverstelleinrichtung 14 dargestellt ist. In der Figur 1 sind die zwei Grundmöglichkeiten eingezeichnet, indem ausgehend von dem Signal des Sensors 8 und einer Umform¬ einrichtung (S/R) 15 über strichlierte Verbindungen 16, resp. 16' entweder Einfluss auf die Drehzahl der Speise¬ walze 5 oder auf die Stellung des Speisesegmentes 13 genommen wird.

Das in der Speisewalze 6 ausgetragene Gut wird ent¬ sprechend dem Pfeil 17 einem Mahlwalzenpaar 18 zuge¬ führt. Das Mahlwalzenpaar besteht aus einer Festwalze 19 und einer Loswalze 20. Der Loswalze 20 ist eine Ein- und Ausrückvorrichtung 21 zugeordnete, welche in Ab¬ hängigkeit eines Steuersignals von dem Sensor 8 über eine Steuerleitung 22 gesteuert wird. Der Loswalze 20 ist ferner eine Mehlspalteinstelleinrichtung 23 zuge¬ ordnet, welche gegebenenfalls von Hand oder über motorische Mittel 24 sowie einer elektronischen Speicher-Rechnereinheit 25 verstellbar ist, dies in Abhängigkeit, sei es als Funktion der spezifischen Mahl¬ arbeit, oder der Mahlgutqualität, oder dem Gutdurchsatz durch den Walzenstuhl 1.

In der Figur 2 ist eine bevorzugte Ausgestaltung der Fig. 1 mit weiteren Einzelheiten zu den Steuer- und Re¬ gelungselementen, wobei zwei Signalgeber dargestellt sind, ein Signalgeber 9 für das Analogsignal, welches durch die Bewegung resp. die Stellung einer Kurvenschei¬ be 30 erzeugt und über einen Analogsignalwandler 31 als elektrisches analoges Spannungssignal über eine Steuer¬ leitung 32 an eine Auswertelektronik 33 übergebenwird.

Mit einem zweiten Signalgeber 34 für ein Digitalsignal wird über ein Kontaktschalter 35 und einer Steuerleitung 36 ebenfalls der Auswertelektronik 33 übergeben, von welcher ein Digitalsignal über eine Steuerleitung 37 an die Ein- und Ausrückvorrichtung 21 gegeben wird. Das Analogsignal wird in einem Frequenzumrichter 38 direkt für einen Antriebsmotor 39 umgewandelt, über welchen die Drehzahl der Speisewalze 5 geregelt wird.

Die Figur 3 zeigt eine weitere Ausgestaltungsm glich- keit, in einem etwas vereinfachten Aufbau, dabei kann das Analogsignal vom Analogsignalwandler 31 über das Digitalsignal für besondere Betriebsstellungen über¬ steuert werden. Das Digitalsignal steuert direkt ein elektropneumatisches Ventil 40, welches zwei pneumati¬ sche Zylinder 41 und 42 für die Ein- und Ausrückung der Mahlwalzen steuert. Mit einem Handschalter 43 können vor Ort verschiedene Grundstellungen (Hand-Service-Automatik usw) für jeweils gewünschte Betriebszustände durch Ver¬ sorgung mit Druckluft gewählt werden.

In der Figur 4 ist schematisch noch stärker vereinfacht die Verarbeitung des Analogsignals, hier durch ein Dreh¬ potentiometer gewandelt dargestellt, und zeigt die Umwandlung eines mechanischen in ein elektrisches Analogsignal. Die Spannfeder 10 kann in verschiedene Positionen so gebracht und je nach spezifischer Produkt¬ qualität und Zulaufbedingungen über eine Spannschraube 51 unter verschiedene Zugspannungen eingebracht werden.

In der Figur 5 ist das sehr einfache Untersetzgetriebe mit je einem Zahnradsatz auf der Speisewalze 5 und auf der Verteilwalze 4 und nur einem Satz Uebertriebsrollen 60 bzw. 61. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass

der für den Uebertrieb von der Speisewalze zu der Verteilwalze erforderliche Uebertrieb gleichzeitig Untersetzungsgetriebe ist von einem Antriebsmotor zu der Speisewalze.

In der Figur 6 ist eine weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltung für eine völlige Selbstregelung der Pro¬ duktspeisung über ein Analogsignal sowie der Möglichkeit der motorischen Voreinstellung einer Speisewalzendreh¬ zahlstufe, sei es durch Handeingabe 70 über eine Steue¬ rung 71. Dabei können über ein Stufenschaltgetriebe, ein Schalthebel 73 und automatische Verstellmittel 74 in eine der Drehzahlstufen 1, 2, 3, 4 oder 5 gebracht werden. Es ist aber auch möglich, über Rechner- und Speichermittel 75 und einem zuvor festgelegten Programm im Sinne eines Mehrfachdigitalsignals das Getriebe 72 in die gewünschte Stufe zu bringen.

In der Figur 6 wird das Digitalsignal nach äusseren Parametern über die Steuerung eingebracht. Gleichzeitig wird über einen Analogsignalwandler von dem mechanischen Signalgeber 9 ein Analogsignal an die Steuerung gegeben. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass ein entspre¬ chendes Positionssignal für Ueberwachungsaufgaben in dem Rechner verwertet und verschiedene Steuerungen koordi¬ niert werden können.

Die eigentliche Speisereglung erfolgt über die in der EP-PS 38 054 bekannten Art, der pneumatischen Regelung des Dosiersegmentes resp. des Dosierspaltes 12. Die Ein- und Ausrückung wird durch ein von dem pneumatischen Analogsignal abgebildeten Digitalsignal gesteuert, welches über ein Schwellwertsteuerventil 76 gebildet wird.

In der Figur 7 sind die beiden Hälften eines Müllerei-8- Walzenstuhles dargestellt. Jeder Sensor der hier als senkrecht stehendes Lochblech ausgebildet ist, ist je einer senkrechten Hälfte, also zwei übereinander liegenden Walzenpaaren 19/20, 19'/20 ¹ zugeordnet.