DE3510110A1

DE3510110A1 - Praezisionsdosiergeraet und verfahren zur praezisionsdosierung fluessiger medien

Info

Publication number: DE3510110A1
Application number: DE19853510110
Authority: DE
Inventors: Manfred 6980 Wertheim Rieger
Original assignee: WALTER GRAF U CO GmbH AND Co
Current assignee: WALTER GRAF U CO GmbH AND Co
Priority date: 1985-03-20
Filing date: 1985-03-20
Publication date: 1986-10-02

Description

Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Präzisionsdosiergerät der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Präzisionsdosieren flüssiger Medien.
Präzisionsdosiergeräte der hier in Rede stehenden Art sind Laboratoriumsgeräte zum hochgenauen Dosieren flüssiger Medien mit Volumen vom Mikroliterbereich bis zu einigen 100 ml oder in den beginnenden Literbereich hinein. Von Dosiergeräten dieser Art wird eine Präzision gemäß DIN 126503.2.3 von mindestens 0,10% und einer Richtigkeit gemäß DIN 12650 3.2.2 von mindestens 0,50% gefordert.
Es ist bekannt, beispielsweise aus dem Firmenprospekt "FORTUNA OPTIMAT MP" der Anmelderin, Präzisionsdosiergeräte der in Rede stehenden Art ausgehend von einer Kolbenschieber-Dosierpumpe mit einem rechnergesteuerten elektrischen Pumpenantrieb auszurüsten. Diese Geräte sind nach entsprechender Einstellung durch den Benutzer ohne weiteres in der Lage, die geforderte Präzision und Richtigkeit der Dosierung zu erbringen. Dic Istwerte der Dosiervolumina können dann jedoch aus der geforderten Präzision und Richtigkeit auswandern, wenn sich die auf das Gerät einwirkenden Umgebungseinflüsse, insbesondere Temperatur und relative Luftfeuchtigkeit, seit der vom Benutzer vorgenommenen Einstellung des Gerätes merklich verändert haben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Präzisionsdosiergerät der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß Präzision und Richtigkeit des Dosiergerätes beispielsweise nach Veränderung der Umgebungseinflüsse, mit nur geringem Arbeitsaufwand für den Benutzer bei unverändertem Sollwert des Dosiervolumens nachjustierbar sind.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einem Präzisionsdosiergerät der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale vorgesehen.
Das Wesen der Erfindung liegt also in der Schaffung eines je nach Auslegung offenen oder geschlossenen Regelkreises, bei dem die Präzisionswaage als Meßort der Regelgröße, also des Istwertes des Dosiervolumens, dient, der den Antrieb der Kolbenschieber-Dosierpumpe stellende Rechner als Regler und der Antrieb und die Kolbenschieber-Dosierpumpe als Regelstrecke sowie schließlich der Sollwert des Dosiervolumens als Führungsgröße dienen. Während bei normalem Dosierbetrieb der Rechner, der Pumpenantrieb und die Kolbenschieber-Dosierpumpe als offene Steuerkette wirken, kann gemäß der Erfindung diese offene Steuerkette zum Zwecke der Nachjustierung der Richtigkeit und Präzision der Dosierung unter Zuschalten der Präzisionswaage unter Bildung eines Regelkreises geschlossen werden.
Die Erfindung ist im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur, nämlich die Fig. 1 in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel des Präzisionsdosiergerätes.
Das in der Fig. 1 gezeigte Blockschaltbild für ein Präzisionsdosiergerät gemäß der Erfindung besteht aus einer von einem Antrieb 1 beaufschlagbaren Kolbenschieber-Dosierpumpe 2, einem über ein Eingabe/Ausgabc-Gerät 3 steuerbaren und programmierbarcn Rechner 4 sowie einer Präzisionswaage 5.
Zum Dosieren saugt die vom Antrieb 1, einem Elektromotor oder einem von einem Fluid beaufschlagten Motor beaufschlagte Kolbenschieber-Dosierpumpe 2 aus einem Vorratsgefäß 11 das zu dosierende flüssige Medium 12 zunächst an und stößt dieses dann über eine Ausstoßkanüle 7 in einen Behälter 13 aus, der zur Aufnahme des Dosiervolumens bestimmt ist. Nach in der Regel automatischem Vorlagenwechsel wird unter Steuerung durch den Rechner 4 automatisch der nächste Dosiertakt ausgeführt.
Zum Überprüfen und erforderlichenfalls zum automatischen Nachjustieren der Präzision und Richtigkeit der geförderten Dosiervolumina wird entweder nach Umstellen von Hand über die Ausstoßkanüle 7 oder nach Umstellung über den Rechner über eine zweite Ausstoßkanüle 8 für einen Dosiertakt das jeweils geförderte Dosiervolumen in einen entsprechend bemessenen Wägebehälter 6 eingefüllt, der auf einer elektronisch datenerfassenden Präzisionswaage 5 angeordnet ist. Das von der Waage ermittelte Gewicht wird über einen gebräuchlichen Meßwertwandler 10 in elektrische Signale umgewandelt, die über eine Informationsübertragungsleitung 9 auf den Rechner 4 übertragen wer- den. Der in üblicher Weise entsprechend programmierte Rechner 4 ermittelt aus den über die Informationsiibertragungsleitung 9 übermittelten elektrischen Signalen, ob der Istwert der Dosierung, also der Meßwert der Regelgröße, von dem über das Eingabe/Ausgabe-Gerät 3 in den Rechner eingespeicherten Sollwert des Dosiervolumens abweicht. Wird keine Abweichung festgestellt, erfolgt entweder automatisch eine Rückstellung auf den normalen Dosierbetrieb und Ausstoß des Dosiervolumens über die Ausstoßkanüle 7 in die Vorlage 13, wobei gleichzeitig eine entsprechende Ausgabe des ermittelten Ergebnisses über das Eingabe/Ausgabe-Gerät 3 erfolgen kann, oder erfolgt lediglich eine Anzeige oder anderweitige Ausgabe über das Eingabe/Ausgabe-Gerät an den Benutzer, so daß dieser dann von Hand die Umschaltung auf den normalen Dosierbetrieb vornehmen kann. Diese Umschaltvorgänge beinhalten in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ein Umstellen der Ventile 14 und 15 in den Ausstoßkanülen 7 und 8 sowie ein Übergang des Rechners vom Regel auf das Steuerprogramm bzw. umgekehrt.
Wird im Rechner 4 eine Regeldifferenz festgestellt, die größer als ein vorgegebener Toleranzwert ist, so wird unter Steuerung durch den Rechner 4 der Antrieb 1 entsprechend einer äquivalenten Vergrößerung oder Verkleinerung des Hubvolumens der Kolbenschieberdosierpumpe 2 verstellt. Regeltechnisch gesprochen wirkt also der Rechner 4 als Regler, der die im wesentlichen aus dem Antrieb 1 und der Kolbenschieberdosierpumpe 2 bestehende Regelstrecke so beeinflusst, daß der die Regelgröße darstellende Istwert des Dosiervolumens dem im Rechner unverändert gespeicherten Sollwert des Dosiervolumens, der als Führungsgröße dient, angeglichen wird. Je nach der vom Benutzer geforderten Dosiergenauigkeit kann dieser Regelkreis auch mehrfach solange durchlaufen werden, bis der tatsächliche Istwert des Dosiervolumens praktisch gleich dem Sollwert des Dosiervolumens ist, bis also die Regeldifferenz innerhalb des vorgegebenen Toleranzbereiches praktisch gleich Null ist.
Die dieser Beschreibung beigefügte Zusammenfassung ist Bestandteil der ursprünglichen Offenbarung der vorliegenden Anmeldung.

Claims

Patentansprüche 1. Präzisionsdosiergerät zum Dosieren flüssiger Medien bestehend aus einer von einem Antrieb (1) beaufschlagbaren Kolbenschieber-Dosierpumpe (2) und einem über ein Eingabe/Ausgabe-Gerät (3) steuerbaren programmierbaren Rechner (4) zur Funktionssteuerung der Dosierpumpe, gekennzeichnet durch eine elektronisch datenerfassende (10) Präzisionswaage (5) mit einem dem jeweiligen Dosiervolumen angepassten Wägebehälter (6), der nach manuellem oder rechnergesteuertem Umschalten über die Ausstoßkanüle der Dosierpumpe (7) oder eine separate Zweitkanüle (8) von der Dosierpumpe füllbar ist, und durch eine unidirektionale oder bidirektionale lnformationsübertragungsleitung (9) von der Waage (5) zum Rechner bzw.

zwischen Waage und Rechner.
2. Verfahren zum Präzisionsdosieren flüssiger Medien mittels des rechnergesteuerten Präzisionsdosiergerätes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Umschalten des Dosiervorganges auf Dosieren in den Wägebehälter der Präzisionswaage das von dieser ermittelte Dosier-Wägeergebnis als Abbildung des Istwertes des Dosiervolumens in den Rechner, der die Funktion der Dosierpumpe steuert übertragen wird, dort mit dem programmierten Sollwert des Dosiervolumens verglichen wird, und daß bei Abweichen des Istwertes vom Sollwert unter Führung durch die Differenz beider Werte der Dosierhub der Kolbenschieber-Dosierpumpe verstellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zyklus Wiegen/Vergleichen/Verstellen unter Rechnersteuerung so oft wiederholt wird, bis die Differenz zwischen Sollwert und Istwert des Dosiervolumens im Rahmen einer vorgegebenen Genauigkeit auf praktisch Null abgeglichen ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dosiergerät nach Abschluß der Kolbenverstellung automatisch durch das Programm des Rechners auf den normalen Arbeitsdosiervorgang umgeschaltet bzw. rückgestellt wird.