DE20204134U1 - Temperierter Zwischenspeicher mit Fluidpumpe - Google Patents

Description

Temperierter Zwischenspeicher mit Fluidpumpe Beschreibung

Der erfindungsgemäß beschriebene Temperierte Zwischenspeicher mit Fluidpumpe bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufnehmen, Zwischenspeichern und Ablegen flüssiger und viskoser Substanzen, wie sie als Dicht- oder Klebstoffe, als Pasten, Fette oder Öle vorwiegend im Automobilbau Anwendung finden. Dabei werden sowohl heiß- als auch bei unter Raumtemperatur zu verarbeitende Medien berücksichtigt.

Im Gegensatz zu erfindungsgemäßen Verfahren, die sich mit der Abgabe genau dosierter Mengen befassen, betreffen die nachfolgenden Ausführungen Anlagen, die flüssige oder viskose Substanzen verarbeiten und bei denen das abzugebende Volumen bei gleichbleibenden Umgebungsbedingungen im wesentlichen von der Austragsstation selbst und dabei von der Zeitspanne der Entnahme bestimmt wird. Eine solche Situation findet man häufig bei Robotern zur Herstellung von Dichtnähten und Verklebungen. Um ein gleichbleibendes Arbeitsergebnis zu gewährleisten, werden deshalb besonders hohe Anforderungen an die Temperaturstabilität, die in hohem Maße die Viskosität des Mediums beeinflusst, und an die Konstanz des Auspressdruckes gestellt.

Viskose Materialien der besprochenen Art werden meistens in fassähnlichen Gebinden geliefert und gelagert. Darüber hinaus verwendet man auch Kartuschen, wenn es sich um kleinere Mengen handelt, für die verschiedenartige Ausdrückvorrichtungen in Gebrauch sind. In beiden Fällen besteht die Aufgabe, das Material aus diesen Behältnissen verarbeitungsgerecht zur Austragsstation, die vorzugsweise ein Roboter sein wird, weiterzuleiten. Zum Abführen der Substanzen aus größeren Behältnissen haben sich weitgehend sogenannte Fasspumpen durchgesetzt, die nach dem Stand der Technik als Doppelkolbenpumpen, wie in DE 196 49 461 beschrieben, ausgeführt sind. Daneben finden auch Schneckenpumpen Anwendung, deren schützenswerte Merkmale in DE 1999 38 760 niedergelegt sind. Zum Ausdrücken von Kartuschen ist eine Spindelauspressvorrichtung, wie sie DE 440 27 92 beschreibt, bekannt geworden.

Pumpen zum Entleeren von fassartigen Behältern eignen sich zwar zum Ausbringen der eingelagerten Substanzen, jedoch sind diese nicht in der Lage, dieselben mit einem konstanten Druck weiterzufordern. Ebenso wird die Verarbeitungstemperatur selten mit der am Entleerungsort übereinstimmen. Eine direkte Kopplung mit einer Verarbeitungsstation,

beispielsweise einem Roboter, ist unter diesen Umständen nicht möglich, insbesondere, wenn mehrere Abnehmer von der Entleerungsstation versorgt werden müssen.

Für eine bedarfs- und verarbeitungsgerechte Aufbereitung vor allem höherviskoser Medien ist deshalb eine Zwischenstation erforderlich, die mit den Mitteln der notwendigen Einflussnahme ausgerüstet ist. Vorteilhaft haben sich deshalb im allgemeinen Zwischenspeicher, meist in der Art eines Zylinder-Kolben-Systemes aufgebaut, eingeführt. Sie werden vorwiegend unter dem Begriff „Dosierpumpen" in der Patentliteratur geführt. Ein ausführliches Beispiel findet man in DE 43 40 235 beschrieben. Umfangreiche Anwendungen findet dieses Prinzip in der Dichtungsund Klebetechnik, Farbspritztechnik, Nahrungs- und Getränkeindustrie, Pharmazie und Kosmetik.

Es sind auch kleinere Schneckenpumpen bekannt, die einer Fasspumpe nachgeschaltet sind und zumindest gleichbleibende Druckverhältnisse herstellen können. Da sie unmittelbar den Dosiermechanismus darstellen, müssen diese direkt am Roboterarm angebracht sein. Wegen ihres hohen Gewichtes sind sie aber meistens in der Kombination mit kleineren Robotern, z.B. Tischrobotern, nicht einsetzbar.

Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, auf der Basis bekannter Vorschläge, wie u.a. in OS 39 13 000 dargestellt, unter Benutzung einer Fasspumpe eine kostengünstige Lösung für einen Zwischenspeicher zu finden, der mit der Verarbeitungsstation direkt gekoppelt ist und sowohl Druck als auch Temperatur des auszubringenden Mediums auf einem gleichbleibenden Niveau zu halten vermag. Abweichend von bekannten Lösungen wird dabei ein doppelt wirkendendes Zylinder-Kolben-System verwendet, dessen unterer Teil erfindungsgemäß als Zwischenspeicher für das Verarbeitungsmedium dient und dem im oberen Teil Luft konstanten Druckes zugeführt wird. Das Verfahren verzichtet somit auf ein zweites Zylinder-Kolben-System oder einen anderen Antriebsmechanismus, der in bekannten Lösungen als Antrieb für dieses erste Zylinder-Kolben-System zwingend vorgeschrieben ist und bei dem der Füllvorgang durch Ansaugen ausgeführt wird. Diese Möglichkeit besteht bei niedrigviskosen Medien und wird beispielsweise in DE 198 00 709 dargelegt. Bei höherviskosen Medien sind zum Transport allerdings erheblich höhere Drücke vonnöten, die nicht immer durch Ansaugen zu erreichen sind. Deshalb nutzt die vorgeschlagenen Lösung für den Füllprozess die ohnehin vorhandene Fasspumpe.

Die Steuerung der Funktionen Füllen/Leeren wird mit zwei Ventilen vorgenommen, von denen je eines den oberen bzw. unteren Teil des Zylinderraumes mit den Zu- und Abgängen verbindet. Das am unteren Zylindereingang angeordnete Ventil mit der Funktion eines

Rückschlagventils ist beim Füllen des Speichers geöffnet. In dieser Phase steht das am oberen Auslass befindliche pneumatische 3-Wege-Ventil in der Stellung „Entlüften", so dass die Restluft aus dem Bereich dieses Zylinderraumes entweichen kann. Wenn der Kolben seinen höchsten Stand erreicht hat, werden beide Ventile in die entgegengesetzte Position geschaltet und die Fasspumpe außer Betrieb gesetzt. In dieser Stellung ist dem viskosen Medium der Weg zurück zur Fasspumpe verwehrt, während gleichzeitig die zur Konstantdruckerzeugung erforderliche Luft durch das obere Ventil einströmen kann. Am Auslassstutzen steht nunmehr die druckkonstante und gegebenenfalls temperierte Masse zur Abnahme bereit.

Erfindungsgemäß ist der Außenmantel des Vorratszylinders mit einer Ummantelung versehen, die entweder als Heiz- oder Kühlsystem ausgeführt ist. Zur Ermittlung des Temperatur-Istwertes dient ein Temperatursensor, der in engem Kontakt mit der Außenfläche des Zylinders steht und in bekannter Weise in ein Regelnetzwerk zur Herstellung der erforderlichen thermischen Konstanz einwirkt.

Der beschriebene Zwischenspeicher kann erfindungsgemäß in mehrfacher Ausführung mit mehreren Austragsstationen an das Entleerungssystem angeschlossenen und betrieben werden.

Als besonderer Vorteil der beschriebenen Lösung ist die Tatsache festzuhalten, dass wegen der autarken Betriebsweise des Zwischenspeichers ein Wechsel des fassähnlichen Gebindes, wenn dessen Inhalt aufgebraucht ist, ohne Unterbrechung des Produktionsprozesses stattfinden kann.

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedanken anhand eines Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf Figur 1 exemplarisch dargestellt.

Der erfindungsgemäß beschriebene temperierte Zwischenspeicher ist in mehrfacher Ausführung in eine Anlage, eingebunden, die sich zur Versorgung mit einer höherviskosen kaltvulkanisierenden Silikon-Dichtmasse eines Gebindeentleerungssystems mit einer Fasspumpe 14 bedient und die mit den Zwischenspeichern verbundene Verarbeitungsstation 13 mit dieser Dichtmasse versorgt. Das viskose Medium wird von der Fasspumpe 14 kommend über die Zuleitung 12 bei geöffnetem Rückschlagventil 11 über den unteren Einlassstutzen 10 in den unteren Zylinderraum 9 des Zylindersi geleitet. Die Verarbeitungsstation 13, die in diesem Falle durch einen Vergießroboter repräsentiert wird, ist während des Füllvorganges durch ein geschlossenes internes Dosierventil gegen den Zwischenspeicher abgesperrt. Mit wachsender Füllhöhe des Zylinders 1 bewegt sich der Kolben 2 allmählich gegen die obere

Endstellung. Während dieses Vorganges ist das Drei-Wege-Ventil 6 in der gezeichneten Stellung positioniert, so dass die noch vorhandene Luft aus dem oberen Bereich des Zylinders durch den Einlassstutzen 5 in die Atmosphäre entweichen kann. Mit Erreichen einer gewissen, durch einen Endlagenschalter detektierten Füllhöhe, schalten die Ventile 6 und 11 in die entgegengesetzte Lage. Gleichzeitig wird die Fasspumpe 14 außer Betrieb gesetzt. In der so beschriebenen Konstellation der Ventile dringt nunmehr die mit einem Druckregler 8 auf einem konstanten Druckniveau gehaltene Luft über den oberen Einlassstutzen 4 in den oberen Zylinderraum 3 des Zylinders 1. Da bei einem doppelt wirkenden Zylinder-Kolben-System die Kolbenflächen im oberen und unterem Teil die gleiche Größe besitzen, pflanzt sich der Druck im oberen Teil mit annähernd gleicher Größe im unteren Teil fort und komprimiert die Silikon-Dichtmasse in gleichem Maße. Das voraussetzungsgemäß geschlossene Rückschlagventil 11 verhindert ein Zurückfließen des Mediums in Richtung der Fasspumpe 14. Unter den so hergestellten Bedingungen konstanter Druckverhältnisse kann nunmehr die Verarbeitungsstation 13 in Funktion treten, die erfindungsgemäß das zu verarbeitende Volumen allein nach der Zeit des Öffnens der Dosierventile selbst bestimmt.

Die zu vergießenden viskosen Substanzen werden nicht ausschließlich bei Raumtemperatur verarbeitet. Im Falle des Ausführungsbeispieles findet eine Temperaturabsenkung statt. Die mit 16 bezeichnete Temperierungsvorrichtung ist als Rohrwendel auf dem Zylindermantel ausgeführt und wird von einer Kühlflüssigkeit durchströmt, die von einem Wasserkühler herkömmlicher Bauart temperiert wird. Um die notwendige Konstanz der Temperatur zu erlangen, ist erfindungsgemäß auf dem Außenmantel ein Temperatursensor 15 angeordnet, der in herkömmlicher Weise in einen Regelkreislauf eingreift. Durch Öffnen oder Schließen eines hier nicht dargestellten Ventiles in der Zuleitung zu den Rohrwendeln kann in einfacher Weise mit der notwendigen Genauigkeit die Forderung nach Temperaturkonstanz erfüllt werden.

Das Fassungsvermögen des Zylinders ist den praktischen Belangen des Produktionsprozesses angepasst, so dass nur einmal pro Arbeitsschicht ein Füllvorgang gestartet werden muss. Bei einem Fassungsvermögen von 1,5 I dauert der Füllvorgang lediglich eine Minute und kann am Ende jeder Arbeitsschicht erfolgen, damit keinerlei Produktionsunterbrechung hingenommen werden muss.

Zum Betätigen von Ventilen, die im Zusammenhang mit höherviskosen Medien betrieben werden, sind erhöhte Stellkräfte erforderlich. Die in diesem Ausführungsbeispiel beschriebene Einrichtung bedient sich deshalb sog. Kugelventile, die mit einem Luftmotor angetrieben werden.

Die Koordination der beschriebenen Abläufe wird von einem Logikmodul ausgeführt und soll, da kein den Stand der Technik überschreitendes Niveau gefordert wird, an dieser Stelle nicht näher erläutert werden.

Liste der Bezugszeichen

1 Zylinder

2 Kolben mit Kolbenstange

3 Oberer Zylinderraum

4 oberer Einlassstutzen 5 Abluftstutzen

6 3-Wege-Ventil

7 Einlassstutzen für Druckluft

8 Druckregler

9 Unterer Zylinderraum

10 Einlassstutzen für viskoses Medium

11 Rückschlagventil

12 Verbindungsleitung zur Fasspumpe

13 Verarbeitungsstation (Roboter)

14 Fasspumpe

15 Temperatursensor

16 Temperierungsvorrichtung

Claims (8)

1. Speicher mit ummanteltem Kühl- oder Heizsystem in der Ausführung als doppelt wirkendes Zylinder- Kolben-System, in dessen unteren Teil über einen Stutzen, ein Sperrventil und eine Zuleitung aus einem fassähnlichem Gebinde mittels einer Pumpe ein flüssiges, insbesondere aber höherviskoses Medium gedrückt wird, bis ein oberer Kolbenstand erreicht ist, in der Folge, dass dieses erste Ventil geschlossen wird und nunmehr in den verbleibenden oberen Zylinderteil über ein zweites Ventil, das während des Füllens mit der Atmosphäre verbunden ist, ein druckkonstantes Luftpolster zugeschaltet wird, so dass das Medium im unteren Teil des Zylinders mit ebendemselben konstanten Druck bis zur vollständigen Entleerung an einem zweiten unteren Stutzen kontinuierlich zur Abnahme und Weiterverarbeitung an einer Abfüll- oder Verarbeitungsstation zur Verfügung steht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfüll- oder Verarbeitungsstation vorzugsweise ein Roboter mit Dosierventil ist und dass das auszubringende Volumen des Mediums bei konstantem Druck und konstanter Temperatur nur von der Öffnungszeit des Dosierventiles abhängt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstanz des Druckes des zu verarbeitenden Mediums durch einen pneumatischen Druckregler hergestellt und kontrolliert wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wechsel des Vorratsgebindes zu keiner Unterbrechung bzw. Beeinträchtigung an den Verarbeitungsstationen führt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe auch in mehrfacher Ausführung gemeinsam mit einer Gebindeentleerung betrieben werden kann, wobei keine Abhängigkeiten der Verarbeitungsstationen untereinander bestehen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fassungsvermögen des Speichers so gewählt wird, dass nur ein Füllvorgang pro Arbeitsschicht erforderlich ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Außenmantel des Kolben-Zylinder-Systems Mittel sowohl für Kühl- als auch für Heizzwecke angeordnet werden können.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das viskose Medium nach dem Verlassen des Vorratsgebindes bis zu seiner Austragung in einem hermetisch abgeschlossenen, diffusionsgeschützten System befindet.