DE2403647A1

DE2403647A1 - Steuerung fuer eine vorrichtung zum mischen und austeilen von mehrkomponentenmaterial

Info

Publication number: DE2403647A1
Application number: DE2403647A
Authority: DE
Inventors: Robert John Duncan
Original assignee: USM Corp
Current assignee: USM Corp
Priority date: 1973-02-26
Filing date: 1974-01-25
Publication date: 1974-09-05
Also published as: US3843099A; BR7401402D0; IT1003607B; FR2219461A1; CA1009732A; AU6593374A; GB1458701A; JPS5040983A; ES424007A1; FR2219461B3; ZA741202B

Description

Dipl.-Ing. Heinz Bördehle

Patentanwalt

8 Mönchen 22, Herrnsir. 15, Tel. 29 25 55 Postanschrift Mönchen 26, Postfach 4

, den 25, Jan, 1

München

Mein Zeichen: P 1874

Anmelder : USM Corporation, Flemington, New Jersey

Zustelladresse: 140 Federal Street

Boston, Massa. 02107 US A

Steuerung für eine Vorrichtung zum Mischen und Aus-

Die Erfindung betrifft die Steuerung für eine Vorrichtung zum Mischen und Austeilen von Mehrkomponentenmaterial, bei der die flüssigen Grundbestandteile entsprechend einem vorgegebenen Mengenverhältnis einer Mischkammer zugeführt werden, und bei der gleichzeitig mit der Komponentenzufuhr gemischtes Material ausgeteilt wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform bilden

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die flüssigen Grundbestandteile wenn sie zusammengebracht werden, eine reagierende Mischung, die sich auch dann noch in gesteuertem reagierendem Zustand befindet, wenn sie aus dem Mischer ausgeteilt werden. Ein derartiges Verfahren zum Mischen und Austeilen und die Vorrichtung zu dessen Durchführung sind in der US-Patentanmeldung, Serial Nr. 297 382, angemeldet am 13.Oktober 1972, beschrieben.

Wie in der vorstehend erwähnten Patentanmeldung erläutert ist, erfordert das gleichzeitige Mischen und Austeilen der Mischungsbestandteile eine sehr genaue Steuerung beim Dosieren der Komponentenmenge. Dies gilt vor allem bei solchen Anwendungsfällen, bei denen die Komponenten zusammengegeben werden, um eine reagierende Mischung zu bilden, die ebenfalls sorgfältig überwacht sein muß. Eine Steuervorrichtung für das Mischen von Bestandteilen, wie sie in der erwähnten Patentanmeldung erläutert ist, findet Anwendung auf eine Mischvorrichtung, die nach dem Schichtmisch- und Austeilprinzip arbeitet, und ist nicht brauchbar, wenn eine kontinuierlich arbeitende Misch- und Austeilvorrichtung gesteuert werden soll. Hierzu ist die Steuerung gemäß der Erfindung geeignet.

Durch die Erfindung wird also eine Vorrichtung angegeben, ■it deren Hilfe mit größerer Genauigkeit als dies bisher bei bekannten Mischvorrichtungen möglich war, die Verhältnissteuerung insbesondere bei einem kontinuierlichen Misch- und Austeilbetrieb realisiert werden soll. Die Erfindung betrifft daher insbesondere die Steuerung einer kontinuierlich gelieferten variablen Größe, die das Mischungsprodukt aus wenigstens zwei variablen Komponenten ist, wobei die steuernde Beeinflussung der Komponenten zu einer gesteuerten Beeinflussung der gesamten Mischung führt.

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Erfindungsgemäß werden die Ergebnisse der relativen Mengenmessungen der einzelnen Komponenten verglichen und die Dosierung wird so gesteuert, daß sich die Komponenten in der Mischung in vorgegebenem Verhältnis befinden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Steuervorrichtung Mittel zur Zufuhr einer ersten Komponente, Mittel zum Dosieren der zugeführten ersten Komponente, Mittel zum Erzeugen eines der dosierten ersten Komponentenmenge direkt proportionalen Signals, Mittel zur Zufuhr einer zweiten Komponentenmenge, Mittel zum Dosieren der zweiten zugeführten Komponentenmenge, Mittel zum Erzeugen eines dem Produkt aus dem vorgegebenen angestrebten Verhältnis und der Menge der zweiten Komponente proportionalen Signals, Mittel zum Vergleichen der Dosiersignale für die erste und die zweite Komponente und zum Erzeugen eines Fehlersignals, das der Differenz der verglichenen Signale direkt proportional ist und schließlich Mittel auf, die dazu dienen ein Antriebssignal zu erzeugen, mit dem die der Zufuhr für die zweite Materialkomponente dienenden Mittel in Abhängigkeit von dem Fehlersignal gesteuert werden. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung ist es auch möglich., ein vorgegebenes gewünschtes Mengenverhältnis aufrecht zu erhalten, indem die in derselben Größenordnung liegenden, den dosierten Komponentenmengen entsprechenden Signale direkt verglichen werden.

Es sind schon eine Reihe von Vorrichtungen zur gesteuerten Dosierung bekannt. Diese erfordern jedoch teure und komplexe Ausführungsformen wenn hohe Genauigkeiten gefordert werden. Die dargestellte erfindungsgemäße Steuervorrichtung gewährt im Gegensatz hierzu hohe Genauigkeit bei der Dosierungssteuerung bei vergleichsweise wenig komplexen und billigen Steuerelementen.

Nachstehend wird anhand einer Figur, die in Blockbildform eine erfindungsgemäße Steuervorrichtung darstellt, die

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Erfindung näher erläutert.

In der Figur ist mit dem Bezugszeichen 10 ein Mischer bezeichnet, wie er in der US-Patentanmeldung Serial Nr. 297 382, angemeldet am 13.Oktober 1972 auf den Namen von Robert C.Simmonds, beschrieben ist. Wie dort angegeben ist weist ein typischer Mischer dieser Art eine Kammer 12 sowie Mittel, wie z.B. einen Kolben 14 auf, die zum Verändern des Volumens des Mischers 10 dienen. Der Kolben 14 ist von der Kammer 12 aufgenommen und in derselben gleitbar gelagert. Er ist mit einer Kolbenstange 16 verbunden. Die Kolbenstange ist mit einem Betätigungselement 18 verbunden, das der Bewegung des Kolbens 14 und damit der Einstellung des Volumens der Kammer 12 dient.

In der Kammer 12 münden eine erste bzw. eine zweite Einlaßöffnung 22 bzw. 24. Innerhalb dieser Einlaßöffnungen 22 und 24 sind Ventile 23 und 25 angeordnet, die dazu dienen, die Aufeinanderfolge des Eintretens des Komponentenmaterials in die Kammer 12 bzw. dessen Unterbrechung zu bestimmen. Vorzugsweise von der Mitte des Endes der Mischkammer 12, das dem Kolben 14 gegenüberliegt, geht eine Auslaßöffnung 26 aus, die mit Hilfe eines Auslaßventils 28 beeinflußt werden kann. Innerhalb der Kammer 12 und im wesentlichen den Einlaßöffnungen 22 und 24 und der Auslaßöffnung 26 benachbart ist ein Rührelement 30 angeordnet. Dieses Rührelement kann in üblicher Weise in Form eines Propellers ausgebildet sein, der dazu dient, die der Kammer 12 durch die Einlaßöffnungen 22, 24 zugeführten Komponenten durchzumischen.

Die Auslaßöffnung 26 ist über eine Förderleitung 32 mit einem Behälter 34 für das Mischprodukt der Kammer 12 ver-

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bunden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Behälter 34 eine Form 36 mit einer darin befindlichen Formmulde 38 auf. Es wird in diesem Zusammenhang auf die US-Patente 3 409 174 und 3 632 022 verwiesen, die zusammen ein Ausführungsbeispiel eher Schichtmischvorrichtung mit den zugeordneten Elementen für das Formen von Polyurethanmaterial darstellen, das der hier beschriebenen Vorrichtung entspricht.

Die Einlaßöffnungen 22, 24 sind über Förderleitungen 42 bzw. 44 mit ersten und zweiten Komponentendosiereinrichtungen 46 bzw. 48 verbunden. Es sei darauf hingewiesen, daß verschiedene Einrichtungen wie z.B. kontinuierlich oder intermittierend arbeitende Pumpen verwendet werden können, um die Mischungsbestandteile von einer Versorgungsstelle her zuzuführen. Zum Zwecke der Veranschaulichung sind jedoch Dosiereinrichtungen 46₉ 48 mit Zylindern 50, 52 beschrieben, die gleitbar gelagert Dosierkolben 54, 56 aufnehmen. Die Dosierkolben können über Kolbenstangen 58, 60 mit Hilfe von Antriebsmotoren 62, 64 betätigt werden.

Bei der dargestellten Ausführungsform dient der Dosierzylinder 50 der Zufuhr der Polyhydroxylkomponente der in der Kammer 12 herzustellenden Polyurethanmischung. Der Zylinder 52 dient der Zufuhr der Polyisocyanatkomponente des herzustellenden Polyurethans. Die Komponentendosiereinrichtungen 46, 48 sind mit Fühlern versehen, die dazu dienen ein Steuersignal zu erzeugen, das der an die Kammer 12 gegebenen abgemessenen Komponentenmenge proportional ist. Im Falle der Verwendung der dargestellten Dosierzylinder 50, 52 erzeugen Lageumsetzer 66, 68, die mit den Kolbenstangen 58 bzw. 60 für die Polyhydroxyl- bzw. Polyisocyanatkomponente in Wirkverbindung stehen, ein Anzeigesignal bezüglich der Lage der Kolben 54, 56 und damit über das Verhältnis der Volumen der Material-

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komponenten, die jeweils durch die Dosiereinrichtungen 46, 48 zugeführt werden.

Bei den Antriebselementen 62, 64 kann es sich um hydraulische oder elektrische Einrichtungen wie z.B. hydraulische Motoren oder Elektromotoren handeln, (die sich kontinuierlich oder alternierend bewegen) und die durch eine Hauptsteuerung 20, wie sie in der vorstehend erwähnten US-Patentanmeldung, Serial Nr. 297 382 beschrieben ist, gesteuert werden. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere auf die Verhältnissteuereinrichtung dieser Patentanmeldung gerichtet.

Die Hauptsteuereinrichtung kann funktionsmäßig unterteilt sein. Sie weist dann einen logischen Bereich 20^f auf, der die Aufeinanderfolge der Arbeitsgänge des Mischers 10 angibt und steuert, ausserdem einen Meßsteuerbereich 20'', der dazu dient, die Dosiereinrichtungen 46, 48 mit Hilfe der Betätigungselemente 62, 64 steuernd zu beeinflussen. Der Meßsteuerbereich 20^l! ist in diesem Falle in einen ersten Komponentensteuerbereich 21' (Polyhydroxyl) und in einen zweiten Komponentensteuerbereich 21·· (Polyisocyanate unterteilt.

Die Verhältnissteuereinrichtung dient dazu, die Hauptsteuerung 20 Informationen über die voreingestellten Mengenverhältnisse des zuzuführenden Komponentenmaterials zu informieren und dafür zu sorgen, daß dieses vorgegebexie Verhältnis während des Misch- und Austeilzyklus beibehalten wird. Die Elemente und die Arbeitsweise dieser Verhältnissteuereinrichtung 70 werden nachstehend näher erläutert.

Bei einem typischen Arbeitszyklus liefert die Mischkammer 12 eine Portion Polyurethanformmaterial an die Form 34 und verbleibt dann solange im Ruhezustand, bis ein

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weiterer Formvorgang durchgeführt werden kann. Während dieser Ruhephase muß die angefüllte Form geöffnet, geleert und für die nachfolgende Eingabe einer neuen Portion vorbereitet werden. Die Formvorrichtung kann auch mit einer Mehrzahl von Formstationen versehen sein, in welchem Falle eine vorausgehend vorbereitete Station jeweils zyklisch mit der Mischkammer in Wirkverbindung gebracht wird. Es sei die Vorrichtung gemäß dem US-Patent 3 632 022 als Ausführungsbeispiel für eine derartige Vorrichtung genannt. Es ist auch möglich, die Vorrichtung in einem verlängerten Arbeitszyklus arbeiten zu lassen, um gemischtes Material kontinuierlich extrudieren zu können.

Während der aufeinanderfolgenden Arbeitsgänge des Mischers 10, durch die nacheinander Formen mit einer Polyurethanformmischung gefüllt werden, beginnen die Vorgänge bei der Kammer aus einer "Ruhe"-Stellung heraus. Bei einer normalen Arbeitsfolge enthält die Kammer 12 in der Ruhestellung einen Restbestand von Material, der, wie nachfolgend beschrieben wird, bei einem vorangegangenen Mischzyklus übriggeblieben ist. Zweckmässigerweise ist dieser Restbestandteil reich an der Polyhydroxylkomponente, so daß die Mischung in der Kammer praktisch nicht reagierend ist.

Wenn die Form 34 für die Aufnahme einer Portion bereit ist, wird von dem Formbetätigungsorgan 40 eine Meldung an die Hauptsteuerung 20 gegeben, die die Formbereitschaft anzeigt. Die Hauptsteuerung 20 veranlaßt dann die Öffnung des Ventils 25 und die Betätigung der Dosiereinrichtung sowie des Antriebselementes 64, so daß über die Leitung 44 und die Eintrittsöffnung 24 eine bestimmte Menge der Polyisöcyanatkomponente in den Zylinder 12 gelangt. Diese Komponente wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Menge zugegeben, die so bemessen ist, daß sie

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den mit Polyhydroxyl angereicherten Rückstand wieder auf das normale vorherbestimmte, für eine gesteuerte Reaktion erforderliche Mengenverhältnis bringt. Gleichzeitig mit der Zugabe der Polyisocyanatkomponente veranlaßt die Hauptsteuerung 20 die Kammer 12 ihr Volumen in entsprechender Weise zu vergrößern, indem sie eine Bewegung des Kolbens 40 unter dem Druck des eintretenden Materials ermöglicht, bis dieser eine vorgegebene Stellung erreicht hat. Der Stellungsumsetzer 17 liefert Angaben über die Bewegung der Kolbenstange 16 und die Hauptsteuerung 20 unterbricht die Tätigkeit der Betätigungselemente 18 und 64 wenn die Mischung in der Kammer 12 das gewünschte Mischungsverhältnis erreicht hat, wenn dies durch die erfindungsgemäße Vorrichtung angezeigt wird.

Die Hauptsteuerung 20 aktiviert dann die Verhältnissteuereinrichtung 70 gemäß der Erfindung, die die gleichzeitige Zugabe von Komponenten an die Kammer 10 auslöst, indem sie die abgemessene Zugabe von Komponentenmaterial durch die Dosiereinrichtungen 46, 48 über die Leitungen 42, und die Einlaßöffnungen 22, 24 veranlaßt. Gleichzeitig veranlaßt die Hauptsteuerung 20 ein Öffnen der Ventile 23, (25 kann schon vom vorangegangenen Arbeitsschritt her offen sein) und bewirkt eine abgestimmte Steuerung des Volumenzuwachses der Kammer 10, die sich dem wachsenden Volumen des Mischproduktes anpaßt, solange das Auslaßventil 28 noch geschlossen ist.

Die Verhältnissteuereinrichtung 70 empfängt von der Aktivierung durch die Hauptsteuerung 20 an Rückkopplungssignale, die die gerade durch die Umsetzer 66, 68 abgemessenen Komponentenmengen betreffen. Die Verhältnissteuereinrichtung 70 ermittelt auch eine Verhältnisinformation, wie nachstehend noch beschrieben wird. Alle diese Informationen werden der Hauptsteuerung 20 zugeleitet. Hierdurch werden die Dosiereinrichtungen 46, 48 in die

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Lage versetzt, die Mischung "auf Verhältnis" zu bringen, (wenn ein vorgegebener Wert nicht schon erreicht ist) und an die Hauptsteuereinrichtung 20 ein Signal abzugeben, wenn dieses Verhältnis erreicht ist.(Nullabweichungsanzeige). In der Praxis kann die Mischung dadurch "auf Verhältnis" gebracht worden sein, daß in dem vorangegangenen Schritt wieder von der Polyisocyanatkomponente zugegeben wurde, ohne daß ein zusätzliches Abmessen notwendig ist.

Wenn die Hauptsteuerung 20 einmal die "auf Verhältnis"- oder die Nullabweichungsanzeige erhalten hat, ist die Mischung in der Kammer 10 soweit fertiggestellt, daß sie in die Formmulde 38 ausgeteilt werden kann. Das Ventil 28 wird, aktiviert durch die Hauptsteuerung 20, geöffnet und die reagierende Polyurethanmischung wird in die Formmulde 38 hineingedrückt. Die Dosiereinrichtungen 46 und fahren fort Komponentenmasse in geeignetem Verhältnis unter der Steuerwirkung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 70 zuzuführen. Die Hauptsteuerung 20 veranlaßt die Einstellung des Volumens der Kammer 12 auf ein optimales Misch- und Austeilvolumen für das reagierende Material.

Die Volumensteuerung 22 überwacht die in der Kammer 12 befindliche Gesamtmenge der Komponenten. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Bewegung der Kolben 54, 56 durch Lageumsetzer 67, 68 angezeigt„ die durch die Kolbenstangen 58, 60 beeinflußt werden. Bei der vorliegenden Erfindung wird ein getrennter Umsetzer zur Ermittlung der Polyhydroxylkomponentenmenge wegen der besonderen Funktion des Umsetzers 66 benötigt, was nachfolgend näher beschrieben wird. Die ermittelte Gesamtmenge der der Kammer 12 zugeführten Komponenten wird mit der voreingestellten gewünschten gesamten Menge (Portionsgröße) verglichen und wenn dieser Wert erreicht ist, wird dies von der Hauptsteuerung 20 registriert. Die Hauptsteuerung 20 gibt dann ein die Unterbrechung der Komponentenzufuhr bewirkendes

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Signal ab, (was durch Schliessen der Ventile 23 und 25 und durch Beendigung der Komponentendosierung durch die Dosiereinrichtungen 46, 48 geschieht).

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel läßt die Hauptsteuerung 20 die Beendigung der Materialzugabe an die Formmulde 38 dem Ende des Austeilzyklus kurz vorhergehen. Unter dieser Bedingung veranlaßt sie eine Reduzierung des noch im Zylinder 12 verbliebenen Materialvolumens auf einen vorgegebenen Nominalwert, um die Polyurethanmischungskomponenten aus diesem Zylinder zu entfernen. Hierzu veranlaßt sie mit Hilfe des Betätigungselementes 18 eine Bewegung des Kolbens 14 zur Auslaßöffnung 26 hin. Wenn dieser Kolben 14 unten angelangt ist (eine dem vorgegebenen Minimalvolumen entsprechende Stellung erreicht hat), ist der Einspritzvorgang in die Form 36 abgeschlossen.

Da in der Kammer 12 noch ein Rest von reagierendem, Polyurethan bildendem Material verbleibt, ist die Steuerung 20 so programmiert, daß sie eine Verdünnung dieser Restmischung veranlaßt, um die Polyurethanbildung zu unterbrechen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird nach Beendigung des Einspritzvorganges eine vorgegebene Menge der Polyhydroxylkomponente durch die Dosiereinrichtung 46 über das geöffnete Ventil 23 und die Einlaßöffnung 22 zugeführt. Gleichzeitig veranlaßt die Steuerung 20 eine Vergrößerung des Volumens der Kammer 12, um die Verdünnung des Restes zu erleichtern. Das Mischverfahren und die Vorrichtung zu dessen Durchführung gemäß der US-Patentanmeldung, Serial Nr. 297 kann durch die hier beschriebene und beanspruchte besondere Verhältnissteuereinrichtung verbessert werden. Die Verhältnissteuereinrichtung 70 ist aus Zweckmässigkeitsgründen in elektrischer Blockschaltbildform dargestellt. Es sei jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen, daß

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einzelne der Bestandteile auch durch bekannte äquivalentwirkende fluidtechnische oder mechanische Elemente ersetzt werden können.

Die unabhängigen Umsetzer 66 und 67 stehen mit der Dosiereinrichtung 46 in Wirkverbindung, um ein elektrisches Signal zu erzeugen, das von der Relativlage der Kolbenstange 58 und von der diesen Umsetzern 66, 67 zugeführten elektrischen Energie abhängig ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Umsetzer 67 voll mit Energie versorgt, um ein Anzeigesignal bezüglich der durch die Bewegung der Kolbenstange 58 abgemessenen Komponentenmenge abzugeben. Der Umsetzer 66 wird nur mit verringerter Energie versorgt da er, wie nachstehend noch beschrieben werden wird von einer Vorspannung beeinflußt ist, um eine automatisch verhältniskompensierte Information zu liefern.

Der Umsetzer 68 steht mit der Dosiereinrichtung 48 bzw. mit der Kolbenstange 60 in Wirkverbindung. Er erzeugt ein elektrisches Signal, das der durch die Dosiereinrichtung 48 abgemessenen Komponentenmenge direkt proportional ist. Die elektrischen Signale der Umsetzer 67 und 68 werden einem Summierglied 72 zugeführt, welches daraufhin ein elektrisches Signal erzeugt, das der Gesamtvolumenmenge der durch die Dosiereinrichtungen 46, 48 abgemessenen Materialmengen entspricht, wie sie durch die Umsetzer 67, 68 angezeigt worden ist. Bei dem bevorzugten dargestellten Ausführungsbeispiel wird die gewünschte Menge des durch die Vorrichtung 10 auszuteilenden Materials mit Hilfe eines geeichten Potentiometers der Steuereinrichtung 72 eingegeben. Die Steuereinrichtung 72 ist so ausgelegt, daß sie, wenn die Summe der von den Umsetzern 67, 68,gelieferten Eingangsgrößen dem gewünschten Eingangswert von 73 her gleicht, ein Ausgangssignal erzeugt. Dieses Ausgangssignal wird dann der Hauptsteuerung 20 als eine positive Aussage über das Abmessen

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der erforderlichen Komponentenmengen zugeführt, so daß diese Steuerung mit Hilfe ihrer Logikeinheit den nächsten Arbeitsschritt veranlassen kann.

Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung weist eine Stromversorgung 71 auf, die konstante Steuerspannungen erzeugt. Die Stromversorgung 71 steht mit den Umsetzern 66, 68 und mit den Potentiometern 73, 76 und 84 in Verbindung, von denen alle Spannungen erzeugen, die der Stellung ihrer beweglichen Schieber direkt proportional sind. Das Potentiometer 73 erzeugt eine Eingangsspannung für die Volumensteuerung 72, die ein gewünschtes vorgegebenes Volumen von durch die Vorrichtung 10 auszuteilendem Material anzeigt.

Das Potentiometer 76 liefert das Verhältniseingangssignal für die Verhältnissteuereinrichtung 70 und stellt damit das Element zur Vorspannungserzeugung für den Umsetzer dar. Es wird im Zusammenhang mit der Fehlersteuerung mehr ins einzelne gehend erläutert. Das Potentiometer 84 liefert ein geeichtes Spannungssignal an die Verhältnisantriebssteuerung 82, die daraufhin eine Antwort an die Fehlersteuerung liefert, um die Komponententeile im geeigneten Verhältnis zu halten. Der Umsetzer 68 steht mit der Stromversorgung 71 in Wirkverbindung und mit der Kolbenstange 58 in mechanischer Verbindung, so daß er ein Spannungssignal erzeugt, das der Stellung der Kolbenstange 60 und damit des Kolbens 56 direkt proportional ist (und damit auch der Menge des betreffenden Bestandteils). Das Ausgangssignal des Umsetzers 66 wird dem Verhältnisfehler-Summierglied 74 zugeführt. Durch die Kopplung des Umsetzers 66 mit dem Verhältniseinstellpotentiometer 76 kann die Erregung des Umsetzers direkt beeinflußt werden. Da das Ausgangssignal des Umsetzers 66 sowohl von der Bewegung der Kolbenstange 58 als auch

von der durch die Erregungssteuerung bewirkten Erregung direkt abhängig ist, läßt sich eine direkte Steuerung der Vorrichtung pro Bewegungseinheit erzielen. Das ist für die Genauigkeit der Dosierungssteuerung und für die Wirtschaftlichkeit der Vorrichtung von großer Bedeutung.

Wie vorstehend erwähnt werden die Ausgangssignale der Umsetzer 66, 68 direkt als Eingangssignale des Verhältnisfehlersummiergliedes 74 verwendet. Innerhalb dieses Summiergliedes werden die beiden Signale miteinander verglichen und eine gegebenenfalls vorhandene Differenz wird registriert. Aufgrund der für den Umsetzer 66 erzeugten Vorspannung weisen diese Eingangssignale dieselbe Größenordnung auf. Das Summierglied 74 erzeugt ein Ausgangssignal, das der Differenz seiner Eingangssignale direkt proportional ist. Dieses Ausgangssignal des Summiergliedes 74 wird dann der Verhältnisantriebssteuerung zugeführt, um ein Steuersignal für den Dosiervorgang der Komponenten zu bilden. Die Verhältnissteuereinrichtung 82 kann ein Summierverstärker sein und erhält als Eingangssignal das Fehlersignal von dem Verhältnisfehlersummierglied 74. Der Steuerung 82 wird ausserdem als Eingangssignal ein Nominalsignal (Menge) zugeführt, das dazu dient, eine der Dosiervorrichtungen 46, 48 {im dargestellten Ausführungsbeispiel ist es die Dosiervorrichtung 46) in einem Maße zu betätigen, das ausreicht, die Komponenten im richtigen Verhältnis zu halten, wenn dieses sich ursprünglich eingestellt hatte und durch übliche systembedingte oder umgebungsbedingte Instabilitäten nicht gestört ist. Dieses Verhältnisbetätigungssignal wird über das Verhältnisbetragspotentiometer 84 geliefert, das mit der Stromversorgung 71 in Wirkverbindung steht. Die Verhältnisantriebssteuerung 82 summiert das Verhältnisfehlereingangssignal (das von 74 kommt) und das Verhältnisbetragssignal, (das von 84 kommt), und

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erzeugt ein Ausgangssignal, das bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel dazu verwendet wird,,die Tätigkeit der Dosiereinrichtung 46 während des Mischvorganges direkt zu steuern (was unter Mitwirkung der Hauptsteuerung und des Dosierzylinderbetätigungsorgans geschieht).

Auf zwei hauptsächliche Vorteile, die durch die erfindungsgemäße Steuerung erzielt werden, sei besonders hingewiesen. Dadurch, daß ein genau stimmendes Fehlersignal erzeugt wird, das dem Wert des Verhältnisfehlers proportional ist, gestattet die vorliegende Erfindung eine direkte augenblickliche Messung der Komponentenmengen während der Messung der physikalischen Bewegung der Dosiereinrichtungen 46, 48. Ausserdem werden Steuersignale erzeugt, die dieser physikalischen Bewegung entsprechen und in direktem Vergleich zur Erzeugung eines Fehlersignals geeignet sind. Durch die Erzeugung einer Vorspannung für eine der Komponentenmeßeinrichtungen (Umsetzer 66) ist es möglich, die Signalniveaus für die Steuerung (die von den Umsetzern 66, 68 gelieferten Eingangssignale für das Verhältnisfehlersummierglied 74) im Eins zu Eins-Verhältnis zu vergleichen. Dieser Eins zu Eins-Vergleich ermöglicht die größte Genauigkeit bei geringsten Kosten für die Erzeugung eines Fehlersignals in der Verhältnissteuereinrichtung 70.

Um die oben erwähnte Eins zu Eins Vergleichbarkeit bei der Erzeugung des Fehlersignals herzustellen wird, wie vorstehend erwähnt, der Umsetzer 66 mit Hilfe des Verhältnispotentiometers 76, das eine Verhältnisvorspannung erzeugt, beeinflußt. Im Betrieb wird der Umsetzer 66 durch das Potentiometer 76 mit einer Vorspannung in solcher Höhe beaufschlagt, daß die Bewegung des Dosierkolbens 54 und der Kolbenstange 58 um eine Strecke, die ausreicht, die Zufuhr der einen Komponente (Polyhydroxyl)

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im richtigen Verhältnis zur Kammer 12 zu ermöglichen (verglichen mit der Komponentenmenge, Polyisocyanat, die durch die Dosiereinrichtung 48 geliefert wird), im Umsetzer 66 ein Signal erzeugt, das dem Signal gleicht, das im Umsetzer 68 bei der betreffenden Bewegung erzeugt wird. Aufgrund dieses Steuerkonzepts haben alle der Fehleranzeige und der Steuerung dienenden Signale vergleichbare Signalniveaus und Signalwerte, wodurch sich eine bisher nicht mögliche Einfachheit und Genauigkeit des Steuersystems ergibt.

Die Erzeugung eines Antriebssignals im Zusammenhang mit der einen Komponente, das durch ein absolutes Fehlersignal als Vorspannung beeinflußt wird, wobei letzteres wie vorstehend beschrieben (durch die Verhältnisantriebssteuerung 82) erzeugt wird, macht es möglich, das Dosieren der Komponenten direkter zu steuern, als dies bisher der Fall war. Die direktere Einflußnahme führt zu einer Einfachheit des Steuerkonzeptes, die notwendig ist, um mit der gewünschten großen Genauigkeit zu arbeiten, wie auch um eine angestrebte Kostenverringerung zu erzielen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist vorstehend ihrem grundsätzlichen Aufbau nach beschrieben worden, der insbesondere im Hinblick auf das Formen einer Polyurethanmischung, die aus einer Polyhydroxyl- und aus einer Polyisocyanatkomponente hergestellt ist, ausgebildet ist. Andere Anwendungsgebiete der Erfindung sowie deren Varianten sind das Beschichten zum Zwecke einer Versiegelung.das überziehen, das Aufbringen von Schutzschichten oder Dekorationsschichten, die Herstellung von Laminaten, die wärmehärtende Extrusion oder ähnliche Anwendungsgebiete. D.h. also, daß die Erfindung in vielen Richtungen variiert werden kann, um sie speziellen Bedürfnissen anzupassen, ohne daß ihr Rahmen verlassen wird.

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Claims

Patentansprüche

Vorrichtung zum Austeilen einer durch Mischen von wenigstens zwei in gegebenem Mengenverhältnis vorhandenen Komponenten in einer Mischkammer hergestellten Mehrkomponentenmischung mit Mitteln zur getrennten Zufuhr der ersten und zweiten Komponente zu der Mischkammer sowie mit Mitteln zum getrennten Dosieren der zugeführten Komponentenmengen, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Komponentenverhältnissteuereinrichtung versehen ist, die Mittel (62) aufweist, durch die die Zufuhrmittel (46) für die erste Komponente in vorgegebenem Ausmaß betätigt werden, ferner Mittel (66, 67) zur Erzeugung eines der Dosierung der ersten Komponente direkt proportionalen Signals, ferner Mittel (76) zur Erzeugung eines dem vorgegebenem Verhältnis der Mengen der ersten und zweiten Komponente direkt proportionalen Signals, ferner Mittel (84), durch die die Mittel (64) zum Dosieren der zweiten Komponente mit dem Verhältnissignal als Vorspannung beaufschlagt werden, ferner Mittel (82) zur Erzeugung eines der unter Verhältnis Spannungsbeaufschlagung dosierten Menge der zweiten Komponente direkt proportionalen Signals, ferner Mittel (74) zum direkten Vergleichen des ersten Komponentendosiersignals mit dem zweiten mit Verhältnisvorspannung beaufschlagten Komponentendosiersignals, ferner Mittel (74) zur Erzeugung eines Fehlersignals, das den verglichenen Signalen direkt proportional ist, sowie auf das Fehlersignal ansprechende Mittel (64) aufweist, durch die die Mittel (48) zur Zufuhr der zweiten Komponente betätigt werden, wobei die zweite Komponente in Abhängigkeit von dem Vergleich des Signals für die erste Komponentenmenge mit dem

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mit Verhältnisvorspannung beaufschlagten Signal für die zweite Komponentenmenge verglichen wird, und wobei diese beiden Signale dieselbe Größenordnung aufweisen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (64) zur Betätigung der Zufuhrmittel (52) für die zweite Komponente Mittel (82, 21'·) aufweisen, die für eine Betätigung in einem Ausmaße sorgen, das von der Summe des Fehlersignals und eines vorgegebenen Nominalantriebssignals abhängig ist.
3. Steuervorrichtung für eine Vorrichtung zum Mischen und Austeilen einer Mehrkomponentenmischung, die durch Zusammenmischen wenigstens zweier Komponenten in einer Mischkammer entstanden ist, und zu der ausser der Mischkammer Mittel zur getrennten Zufuhr der ersten und zweiten Komponente zu der Kammer und Mittel zum getrennten Dosieren der ersten und zweiten der Kammer zugeführten Komponentenmenge gehören, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Umsetzer (67) zum Erzeugen eines der dosierten Menge der ersten Komponente direkt proportionalen Signals, ferner einen Umsetzer (68) zum Erzeugen eines der dosierten Menge der zweiten Komponente proportionalen Signals, ferner Mittel (66, 76) zum Erzeugen eines dem Verhältnis von erster und zweiter Mischungskomponentenmenge proportionalen Signals, ferner Mittel (76) zur Beaufschlagung des zweiten Umsetzers (66) mit einem vorgegebenen Verhältnissignal, ferner Mittel (74) zum Erzeugen eines der Differenz von erstem Umsetzersignal und zweiten Umsetzersignal direkt proportionalen Signals und schließlich Mittel (21^!l) aufweist, die dazu dienen die Mittel (52) für die Zufuhr der zweiten Komponente in Abhängigkeit von den der Differenz von erstem und zweitem Umsetzersignal proportionalen Signal zu steuern.

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4. Steuervorrichtung für ein System, bei dem relative Mengen zweier oder mehrerer Komponenten verglichen und so beeinflußt werden, daß sie ein vorgegebenes Verhältnis annehmen, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel (46, 62) zur Zufuhr einer ersten Komponente, Mittel (21'') zum Dosieren der ersten zugeführten Komponente, Mittel (67) zum Erzeugen eines der dosierten ersten Komponentenmenge direkt proportionalen Signals, Mittel (48, 64) zur Zufuhr einer zweiten Komponentenmenge, Mittel (21^fl) zum Dosieren der zweiten zugeführten Komponentenmenge, Mittel (66,68,76) zur Erzeugung eines dem Produkt des vorgegebenen Verhältnisses und der dosierten Menge der zweiten Komponente proportionalen Signals, Mittel (74) zum Vergleichen des ersten und des zweiten Signals und zum Erzeugen eines Fehlersignals, das der Differenz dieser Signale direkt proportional ist, und schließlich Mittel (82) aufweist, die der Erzeugung eines Antriebssignals dienen, durch das die Mittel zur Zufuhr der zweiten Komponente in Abhängigkeit von dem Fehlersignal gesteuert werden, wobei die Mengen der ersten und zweiten Komponente mit Hilfe von Mitteln konstant gehalten wird, die die den dosierten Komponentenmengen proportionalen Signale direkt vergleichen.
5. Steuervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel, die ein Signal erzeugen, das dem Produkt aus vorgegebenem Verhältnis und aus der Menge der zweiten Komponente proportional ist, Mittel (66) zum Erzeugen eines dem vorgegebenen Verhältnis der Mengen von erster und zweiter Komponente direkt proportionalen Signals, Mittel (68) zur Erzeugung eines der dosierten Menge der zweiten Komponente direkt proportionalen Signals /Mittel (76) zur Beaufschlagung der Mittel (66) zur Erzeugung eines der Menge der zweiten Komponente

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proportionalen Signals mit dem Verhältnissignal als Vorspannung aufweist, wobei das von den Mitteln zur Erzeugung des zweiten Komponentensignals abgegebene Ausgangssignal dem Produkt aus dem Verhältnis und der dosierten Menge der zweiten Komponente proportional ist.

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