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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausbringen von wenigstens zwei in Gebinden befindlichen flüssigen oder pastösen Komponenten einer Mehrkomponentenrezeptur nach dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.
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Vorrichtungen der vorgenannten Art werden eingesetzt, um Komponenten einer Rezeptur in einem bestimmten Mengenverhältnis aus Gebinden zu fördern, um sie einer Mischvorrichtung zuzuführen. Zur Förderung der Komponenten aus den Gebinden werden sogenannte Folgeplattenpumpen eingesetzt. Diese umfassen eine Pumpeneinrichtung, die auf einer Folgeplatte angeordnet ist. Hierbei kommt regelmäßig eine Schöpfkolbenpumpe zum Einsatz. Die Pumpe wird über einen pneumatischen Antrieb betrieben, der durch einen Konstanten Luftdruck eine konstante Taktung der Pumpe gewährleistet.
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Derartige Vorrichtungen kommen beispielsweise beim Spritzgießen von Flüssigsilikonkautschuk auf LSR = Liquidsilikonrubber zum Einsatz. Hierbei handelt sich regelmäßig um Zwei-Komponentenmischungen aus niedrigviskosen Komponenten, die nach dem Prinzip der Additionsvernetzung reagieren. Die Komponenten werden dabei im Verhältnis von 1:1 vermischt.
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Bedingt durch eine unterschiedliche Viskosität der einzelnen Komponenten können hier jedoch Abweichungen in dem jeweils geförderten Komponentenmengen auftreten. Dies kann zu erheblichen Dosierschwankungen führen, welche zu Qualitätsproblemen führen können. Zur Vermeidung derartiger Abweichungen wird in der
DE 20 2011 108 222 U1 eine Vorrichtung zum Ausbringen von wenigstens zwei in Gebinden befindlichen flüssigen oder pastösen Komponenten einer Mehrkomponenten-Rezeptur vorgeschlagen, bei der die Pumpeneinrichtungen jeweils über einen elektrischen Antrieb betrieben sind, wodurch die Pumpen sehr genau und ohne Verzögerung steuerbar sind. Zur Erfassung der Füllhöhe jedes der beiden Gebinde ist an den Fördereinrichtungen jeweils ein lineares Messsystem angeordnet, welches als magnetisches Wegsystem ausgebildet ist. Dieses lineare Messsystem besteht jeweils aus einem an dem Gehäuse der Vorrichtung befestigten magnetisch kodierten Messkörper sowie einem an der jeweiligen Fördereinrichtung befestigten Wegsensor. Die jeweils kontinuierlich gemessenen Füllhöhen der beiden Gebinde werden in Echtzeit an eine Steuer- und Regeleinrichtung geleitet, welche die jeweilige Abweichung der beiden Füllhöhen zueinander ermittelt. Im Falle einer Abweichung kann über die Steuer- und Regeleinrichtung, die mit den elektrischen Antrieben der Pumpen verbunden ist, eine Anpassung der Förderleistung der Pumpen erfolgen, wodurch eine simultane Ausbringung der Komponenten aus den Gebinden erzielt wird.
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Diese vorbekannte Vorrichtung hat sich in der Praxis bewährt. Die Restmengen der Gebinde können durch diese Vorrichtung erstmalig auf ein Minimum reduziert werden. Nachteilig an der vorbekannten Vorrichtung ist jedoch, dass die beiden Wegmesssysteme äußeren Einflüssen wie Schmutz, Schwingungen und gegebenenfalls mechanischen Beeinträchtigungen unterliegen, wodurch die Standzeit vermindert und eine erhöhte Fehlerhäufigkeit über die Zeit bewirkt sein kann. Die mechanischen Beeinträchtigungen können insbesondere durch Kollisionen mit einem Gebinde bei der Bestückung der Vorrichtung mit Gebinden beziehungsweise auch der Entnahme entleerter Gebinde bedingt sein.
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Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Ausbringen von zwei in Gebinden befindlichen flüssigen oder pastösen Komponenten einer Zwei-Komponenten-Rezeptur bereit zu stellen, bei der die vorgenannten Nachteile vermieden sind. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des gekennzeichneten Teils des Schutzanspruchs 1 gelöst.
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Mit der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Ausbringen von zwei in Gebinden befindlichen flüssigen oder pastösen Komponenten einer Zwei-Komponenten-Rezeptur bereit gestellt, bei der die vorgenannten Nachteile vermieden sind. Durch die Anordnung von Mitteln zur kontinuierlichen Erfassung der Füllhöhendifferenz der beiden Gebinde ist eine Minimierung von Messfehlern bewirkt, welche durch die Addition von Messfehlern der einzelnen kontinuierlichen Messsysteme im Stand der Technik verursacht sind.
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In Weiterbildung der Erfindung umfassen die Mittel zur kontinuierlichen Erfassung der Füllhöhendifferenz einen an einer ersten Fördereinrichtung oder an einem fest mit der ersten Fördereinrichtung verbundenen Bauteil befestigten Positionsgeber sowie ein dem Positionsgeber gegenüberliegend an der zweiten Fördereinrichtung oder an einem fest mit der zweiten Fördereinrichtung verbundenen Bauteil angeordnetes Sensorelement, wobei das Sensorelement derart ausgebildet ist, dass der Abstand zwischen einem definierten Punkt des Sensorelements und dem Punkt des Sensorelements, der dem Positionsgeber jeweils gegenüber liegt, detektierbar ist. Hierdurch ist eine direkte Abweichung der Fördereinrichtungen von einer simultanen Entleerung detektierbar. Zudem beansprucht eine solche Anordnung einen geringen Bauraum, der zudem außerhalb der Be- und Entladungszone der Vorrichtung angeordnet ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Positionsgeber ein Laserstrahlemitter und das Sensorelement ein Fotozellenraster, wobei das Fotozellenraster derart ausgebildet ist, dass der Abstand zwischen einem definierten Punkt des Rasters und dem Punkt des Rasters, auf den der Laserstrahl auftrifft, detektierbar ist. Hierdurch ist eine einfache und zudem sehr genaue Messung von Abweichungen der geförderten Komponentenmengen ermöglicht. Darüber hinaus ist eine einfache Nachrüstung bestehender Vorrichtungen nach dem Stand der Technik ermöglicht.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Fotozellenraster als Folie ausgebildet. Hierdurch ist eine einfache Montage dieses Sensorelementes ermöglicht. Dabei kann die Folie sowohl mit einer Klebeschicht zur dauerhaften Befestigung oder auch mit einer Magnetschicht zur lösbaren Befestigung versehen sein.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Positionsgeber ein Permanentmagnet und das Sensorelement eine Planarspule eines magnetoinduktiven Wegsensorsystems. Auch hierbei handelt es sich um standardisierte und somit kostengünstige Bauteile, wodurch die Wirtschaftlichkeit der Vorrichtung erhöht ist. Diese Komponenten sind auch in rauen Umgebungen robust und unempfindlich gegenüber Verschmutzungen.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Positionsgeber ein inkrementell kodierter Maßkörper und das Sensorelement ist ein wenigstens einen Hallsensor aufweisender Sensorkopf, durch den die Magnetfelder des Maßkörpers abtastbar sind. Durch den Hallsensor im Sensorkopf werden die Magnetfelder des Maßkörpers abgetastet und es wird daraus ein entsprechendes Ausgangssignal erzeugt. Bevorzugt weist der Sensorkopf zwei um 0,5 Polbreite versetzt angeordnete Hallsensoren auf. Hierdurch ist die Bewegungsrichtung des Sensorkopfs zusätzlich detektierbar.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Positionsgeber durch wenigsten ein Messseil wenigstens eines Seilzuggebers und das Sensorelement durch wenigstens einen Seilzugencoder des wenigstens einen Seilzuggebers gebildet. Hierdurch ist eine weitgehend mechanische, von äußeren Bedingungen weitgehend unabhängige Erfassung der Füllhöhendifferenz der beiden Fördereinrichtungen ermöglicht.
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Bevorzugt sind zwei Seilzuggeber angeordnet, wobei jeweils ein Messseil eines Seilzuggebers und ein Seilzugencoder des jeweils anderen Seilzuggebers an jeder der beiden Fördereinrichtungen befestigt ist. Hierdurch ist zusätzlich die Bewegungsrichtung der Fördereinrichtung relativ zu der anderen detektierbar. Alternativ kann das Messseil auch über eine ortsfest angeordnete Rolle geführt sein, die mit einem Winkelgeber verbunden ist.
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In Weiterbildung der Erfindung sind die Fördereinrichtungen jeweils fest mit einem horizontalen Träger verbunden, der über beidseitig angeordnete Zylinder vertikal verschiebbar gelagert ist, wobei die beiden Träger bei identischer vertikaler Position der Fördereinrichtungen parallel zueinander angeordnet sind und wobei Sensorelement und Positionsgeber einander gegenüber liegend an jeweils einem horizontalen Träger angeordnet sind. Hierdurch ist eine stabile Führung der Fördereinrichtungen bewirkt, welche über die beidseitig des horizontalen Trägers angeordneten Zylinder vertikal nach oben bewegt werden können, wodurch die Folgeplatten der Fördereinrichtungen aus den Gebinden herausbewegt werden. Durch eine relative Verschiebung der parallel angeordneten Träger kann unmittelbar auf eine Füllhöhendifferenz der beiden Gebinde geschlossen werden, weshalb eine Erfassung der Füllhöhendifferenz einfach über die Anordnung von Sensorelement und Positionsgeber an diesen horizontalen Trägern erfolgen kann.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfassen die Mittel zur kontinuierlichen Erfassung der Füllhöhendifferenz der beiden Gebinde einen Neigungssensor, der an einem geraden Balken angeordnet ist, über den die beiden Fördereinrichtungen direkt oder über ein fest mit diesem verbundenes Bauteil miteinander verbunden sind. Hierdurch ist eine direkte, von äußeren Einflüssen unabhängige, wirtschaftliche Möglichkeit zur kontinuierlichen Erfassung der Füllhöhendifferenz der beiden Gebinde erzielt. Eine Abweichung des Gleichlaufs der beiden Fördereinrichtungen bewirkt unmittelbar eine Winkeländerung des geraden Balkens, der durch das Winkelvorzeichen gleichzeitig auch die abweichende Fördereinrichtung detektiert.
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Vorzugsweise ist der gerade Balken auf den beiden parallel zueinander angeordneten horizontalen Träger angeordnet und mit diesen gelenkig verbunden. Dabei kann die gelenkige Verbindung beispielsweise über Aufnahmen erfolgen, welche über eine Magnetverbindung mit dem jeweiligen Träger verbunden ist. Hierdurch ist eine Entkopplung nach Entleerung der Gebinde möglich, wenn die Fördereinrichtungen über die Zylinder aus den Gebinden herausbewegt werden.
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In Weiterbildung der Erfindung sind die Fördereinrichtungen jeweils endseitig mit einem Endschalter, vorzugsweise mit einem mechanischen Endschalter versehen, über den eine definierte Restmenge in den Gebinden detektierbar ist. Hierdurch ist die Ermittlung und Ausgabe einer definierten Zeitangabe ermöglicht, nach der ein Wechsel der Gebinde erfolgen muss.
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Andere Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben. Es zeigen:
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1 die schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Ausbringen von zwei in Gebinden befindlichen flüssigen oder pastösen Komponenten einer Zwei-Komponenten-Silikonkautschukrezeptur;
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2 die Seitenansicht der Vorrichtung aus 1 in Schnittdarstellung;
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3 die Darstellung einer Fördereinrichtung der Vorrichtung aus 1;
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4 die Darstellung der Fördereinrichtung aus 3 im Längsschnitt und
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5 die schematische Darstellung des Materialflussschemas einer Anlage zum Spritzgießen von Flüssigsilikonkautschuk (LSR).
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Die als Ausführungsbeispiel gewählte Vorrichtung besteht im Wesentlichen aus einem Gehäuse 1, in dem zwei identisch ausgebildete Fördereinrichtungen 2 zur Ausbringung einer ersten Komponente 21 und einer zweiten Komponente 22 angeordnet sind. Die Fördereinrichtungen 2 weisen jeweils eine Schöpfkolbenpumpe 3 auf, welche über einen Antrieb 4 betrieben ist und auf einer Folgeplatte 5 angeordnet ist. Weiterhin ist ein Messsystem 6 zur Erfassung der relativen vertikalen Verschiebung der beiden Fördereinrichtungen 2 zueinander angeordnet, welches mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) 7 verbunden ist. Die SPS 7 ist wiederum mit den Antrieben 4 verbunden.
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Das Gehäuse 1 ist im Ausführungsbeispiel als Rahmenkonstruktion ausgebildet, welche zwei Traversen 11 zur Befestigung der Fördereinrichtungen 2 aufweist, die jeweils endseitig mit zwei Pneumatikzylindern 10 verbunden sind, über die sie vertikal verfahrbar sind. Weiterhin ist eine Schaltsäule 12 angeordnet, welche die SPS 7 aufnimmt und in der die elektrischen Anschlüsse der Vorrichtung geführt sind. Bodenseitig sind an dem Gehäuse 1 Staplerschuhe 13 zum Transport mittels eines Gabelstaplers angebracht.
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Die Fördereinrichtungen 2 bestehen im Wesentlichen aus einer Schöpfkolbenpumpe 3, die jeweils auf einer Folgeplatte 5 angeordnet ist. Die Schöpfkolbenpumpe 3 ist gebildet durch einen in einem Zylinder geführten Schöpfkolben 31, der durch eine mittig in der Folgeplatte 5 eingebrachte Öffnung 51 hineinragt. Seitlich sind an der Schöpfkolbenpumpe 3 ein Anschlussstopfen 32 zur Ausbringung des geförderten Materials sowie eine Entlüftung 33 angeordnet.
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Die Schöpfkolbenpumpe 3 ist über einen Antrieb 4 angetrieben. Der Antrieb 4 umfasst einen elektrischen Servomotor 41, der über ein Motorritzel 42 mit einem Planetengetriebe 43 verbunden ist. Das Planetengetriebe 43 treibt über einen Zahnriemen 44 einen Spindelantrieb 45 an. Der Spindelantrieb 45 ist über eine Kupplung 46 mit der Schöpfkolbenpumpe 3 gekoppelt.
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Die Fördereinrichtungen 2 sind über jeweils zwei parallel zueinander angeordnete und mit der Traverse 11 des Gehäuses 1 verbundene Führungen 15 geführt. An den Führungen 15 ist eine Flanschplatte 16 zur Aufnahme der Antriebseinheit sowie eine Flanschplatte 17 zur Befestigung der Schöpfpumpe 3 angeordnet.
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Die Folgeplatte 5 ist im Ausführungsbeispiel in Form einer kreisrunden Platte ausgebildet, welche in ihrem Zentrum eine flanschartige Öffnung 51 zum Eintritt des Schöpfkolbens 31 der Schöpfpumpe 3 eingebracht ist. Umlaufend ist an der Folgeplatte 5 eine Schlauchdichtung 52 zur Führung und Anlage an der Innenwand eines eine Komponente aufnehmenden Fasses angeordnet. Zur Abdichtung gegenüber dem Fass ist weiterhin umlaufend eine Lippendichtung 53 angeordnet. Außen umlaufend ist an der Folgeplatte 5 ein Steg 54 angeformt, wodurch ein Hohlzylinder gebildet ist, der über eine Verschlussplatte 55 verschlossen ist. In die flanschartige Öffnung 51 hineinragend sind zwei Be- und Entlüftungsöffnungen 56 angeordnet, welche über einen Bedienhebel 57 bedienbar sind.
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Die Fördereinrichtungen 2 sind im Ausführungsbeispiel für identische Fördermengen ausgelegt, weshalb die beiden Komponenten 21, 22 für eine Mischung im Verhältnis 1:1 gefördert werden. Die beiden Traversen 11, welche die beiden Fördereinrichtungen 2 aufnehmen, sind mit einem optischen Messsystem versehen, das einen Laseremitter 61 umfasst, der an einer Traverse 11 an ihrer der anderen Traverse 11 zugewandten Seite angeordnet ist, sowie eine Fotozellenrasterfolie 62, die derart an der anderen Traverse 11 dem Laseremitter 61 gegenüber liegend befestigt ist, dass der von dem Laseremitter 61 emittierte Laser bei vertikal identischer Position der Traversen 11 auf einer definierten Nullposition der Fotozellenrasterfolie 62 auftrifft. Die Fotozellenrasterfolie 62 ist derart ausgebildet, dass über das an ihrem Ausgang in Echtzeit anliegende Signal der Abstand zwischen der Nullposition und der Position des Laserauftreffpunktes detektiert wird. Der Ausgang der Fotozellenrasterfolie 62 ist mit der SPS 7 verbunden.
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Alternativ kann einer Traverse 11 auch eine Planarspule eines magnetoinduktiven Wegsensorsystems angeordnet sein, wobei die gegenüberliegende Traverse 11 mit einem der Planarspule gegenüberliegend angeordneten Permanentmagneten versehen ist. Dabei ist der Permanentmagnet zweckmäßig über einen Ausleger mit der Traverse 11 verbunden, um die erforderliche Spaltbreite Planarspule und Permanentmagnet zu erzielen.
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In 5 ist schematisch der Materialfluss einer Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum LSR-Spritzgießen dargestellt. Jeweils eine Fördereinrichtung 2 ist einem mit einer Komponente 21, 22 befüllten – nicht dargestellten – Fass zugeordnet. Die Folgeplatte 5 der jeweiligen Fördereinrichtung 2 ist in jeweils einem Fass eingebracht, wobei die Schlauchdichtung 52 dicht an der Gebindeinnenseite ansteht. Die Folgeplatte 5 ist auf die Komponente in dem Fass aufgesetzt. Die Folgeplatten 5 der Fördereinrichtungen 2 werden simultan in die Masse gedrückt, die durch die Öffnung 51 der Folgeplatte 5 hochsteigt und durch die Schöpftkolbenpumpe 3 abgepumpt wird. Die simultane Bewegung der Folgeplatten 5 wird über das Messsystem 6 überwacht. Bei Abweichungen, d. h. einen von der Fotozellenrasterfolie 62 detektierten Abstand zwischen Nullposition und Position des Laserauftreffpunktes, erfolgt eine Korrektur der Antriebe 4 über die SPS 7. Unter einer Folgeplatte 5 eingeschlossene Luft kann dabei über die Entlüftung 56 entweichen. Die so aus den Fässern im Verhältnis 1:1 geförderten Komponentenmengen werden der Verarbeitungseinheit 8 zugeführt. Die Verarbeitungseinheit 8 weist ein Farbzuführungsmodul 81 auf, die ein Dosierventil 82 mit dem Mischer 83 verbunden ist. Über das Farbzuführungsmodul 81 kann dem Silikongemisch ein Additiv 85, insbesondere ein Farbadditiv dosiert zugeführt werden. Die über den Mischer 83 erstellte Rezeptur wird nun über ein Auslassventil 84 gesteuert dem Maschinenzylinder 9 einer – nicht dargestellten – Spritzgießmaschine zugeführt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202011108222 U1 [0004]
