DE3820543A1 - Vorrichtung und verfahren zum befestigen eines huelsenfoermigen bauteils an einem biegsamen schlauch - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum befestigen eines huelsenfoermigen bauteils an einem biegsamen schlauch

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Befestigen eines hülsenförmigen Bauteils an einem biegsamen Schlauch.
Unter einem biegsamen Schlauch im Sinne der Erfindung sind ins­ besondere in der Medizintechnik verwendete Infusionsschläuche aus PVC zu verstehen. Bei Infusionsgeräten sind solche Schläu­ che oftmals nahe der in den Körper des Patienten führenden Kanüle oder einem Katheter mit einem sogenannten Y-Stück ver­ sehen. Ein derartiges Y-Stück ist beispielhaft als hülsen­ förmiges Bauteil im Sinne der Erfindung zu verstehen. Das hül­ senförmige Bauteil ist ebenfalls aus einem Kunststoff, vorzugs­ weise einem durchsichtigen Kunststoff, hergestellt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Befestigen eines hülsenförmigen Bauteils an einem biegsamen Schlauch zu schaffen, welche mit einfachen Mit­ teln zuverlässig eine vollautomatische Befestigung der beiden Teile aneinander ermöglichen. Die Fehlerrate bei der Befesti­ gung soll trotz hoher Leistung gering und die Befestigung zwi­ schen den Teilen zuverlässig sein.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich aus durch
  • - eine erste Zange, die in bezug auf den Schlauch in unter­ schiedliche Radial- und Axialstellungen bringbar ist,
  • - eine zweite Zange, die in Eingriff mit dem hülsenförmigen Bauteil bringbar ist und in bezug auf den Schlauch axial verschiebbar ist, und
  • - einen Klebstoff- oder Lösungsmittelspender, der zwischen den Zangen Klebstoff bzw. Lösungsmittel auf den Schlauch aufbringt.
Um mögliche Fehler bei der Montage bzw. Befestigung des hülsen­ förmigen Bauteils auf dem biegsamen Schlauch erkennen zu können, ist in einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung eine Feder im Kraftweg der zweiten Zange angeordnet, und der Verlauf der Federkraft während einer Axial­ bewegung der zweiten Zange wird gemessen und mit einem Soll- Verlauf dieser Kraft verglichen. Tritt nämlich beim Aufschieben des hülsenförmigen Bauteils auf den biegsamen Schlauch eine Ab­ weichung vom Normalfall auf, beispielsweise dadurch, daß die Zentrierung der Teile nicht exakt ist und das hülsenförmige Teil auf den Rand des Schlauches trifft, oder daß überhaupt kein Schlauch vorhanden ist, so ändert sich der Verlauf der Fe­ derkraft während einer Axialbewegung der zweiten Zange im Ver­ gleich zu dem Soll-Verlauf, woraus dann auf einen Fehler ge­ schlossen werden kann.
In einer anderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung wird mittels einer Wegmeßeinrichtung auf eine mögliche Irregularität beim Aufschieben und Befestigen des hülsenförmi­ gen Bauteils geschlossen, wobei die Wegmeßeinrichtung die Bewegung eines im Kraftweg der zweiten Zange angeordneten Bauteiles mißt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Befestigen eines hülsenför­ migen Bauteils an einem biegsamen Schlauch mittels einer vor­ stehend beschriebenen Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß
  • - mit der ersten Zange der Schlauch unter Abstand von seinem Ende erfaßt und auf eine Achse zentriert wird,
  • - mit der zweiten Zange das hülsenförmige Bauteil erfaßt und auf die Achse zentriert wird,
  • - das hülsenförmige Bauteil durch axiale Relativbewegung zwischen den Zangen um eine kurze Strecke auf den Schlauch aufgeschoben wird,
  • - mittels des Klebstoff- oder Lösungsmittelspenders ein Klebstoff- oder Lösungsmittel auf den Schlauch aufgebracht wird,
  • - das hülsenförmige Bauteil um eine weitere Strecke auf den Schlauch geschoben und danach wieder in Richtung auf das Schlauchende rückgezogen wird und
  • - das hülsenförmige Bauteil durch Relativbewegung zwischen den Zangen in seine Befestigungs-Endstellung geschoben wird.
Insbesondere die erfindungsgemäß vorgesehene Hin- und Herbewe­ gung des hülsenförmigen Bauteils auf dem Schlauch hat sich zur Erzielung zuverlässiger Ergebnisse als vorteilhaft erwiesen. Durch diese Hin- und Herbewegung wird der Klebstoff oder das Lösungsmittel gleichmäßig über den Schlauch verteilt, so daß eine zuverlässige Befestigung zwischen den Teilen gewährleistet ist.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung. Es zeigt:
Fig. 1a bis 1n eine Vorrichtung zum Befestigen eines hül­ senförmigen Bauteils auf einem biegsamen Schlauch sowie die einzelnen Verfahrens­ schritte bei der Befestigung und
Fig. 2 eine Ausgestaltung der Vorrichtung gemäß Fig. 1.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Befestigen eines hülsenförmigen Bauteils auf einem Schlauch in verschiedenen Zu­ ständen a) bis n).
Ein elastischer Schlauch 10 aus PVC (oder einem anderen geeigne­ ten Kunststoff) wird zuvor in einer nicht gezeigten Bearbei­ tungsstation zurechtgeschnitten und auf einem Transportband 12 senkrecht zur Zeichnungsebene in die dargestellte Position überführt. Auf dem Transportband 12 sind eine Vielzahl von Schlauchstücken 10 in gleicher Weise angeordnet, die nacheinan­ der in die in den Fig. gezeigte Vorrichtung transportiert wer­ den, um dort in der nachfolgend beschriebenen Weise mit einem hülsenförmigen Bauteil 18 verbunden zu werden.
Auf dem Transportband 12 sind ein Werkstückträger 14 und zwei Halteklammern 16 angeordnet, die den Schlauch 10 halten. Kommt der Schlauch 10 auf dem Transportband 12 in die in den Figuren gezeigte Befestigungsvorrichtung, kann er mittels einer ersten Zange 20 erfaßt, zentriert und gespannt werden. Koaxial mit dem Schlauch 10 ist ein hülsenförmiges Bauteil 18 aus festem Kunst­ stoff angeordnet. Die gemeinsame Achse ist mit A bezeichnet. Wie in den Figuren dargestellt ist, weist das hülsenförmige Bau­ teil 18 eine Verzweigung 18′ auf, die aber für das hier in Rede stehende Verfahren ohne Bedeutung ist. Gemäß den Figuren wird das hülsenförmige Bauteil 18 von einer zweiten Zange 22 erfaßt, zentriert und bewegt.
Die Fig. 1a bis 1n zeigen den Betrieb der Vorrichtung in allen einzelnen Arbeitsschritten.
Fig. 1a zeigt die Ausgangsstellung der Teile. Zunächst schließt gemäß Fig. 1b die erste Zange 20 entfernt vom freien Ende E des Schlauches 10 etwa zur Hälfte, d.h. die erste Zange 20 klemmt den Schlauch 10 noch nicht bis zur Maximalkraft ein. Sodann be­ wegt sich gemäß Fig. 1c die Zange 20 aus der mit 20′ bezeichne­ ten Stellung in Richtung des Pfeiles 24 axial in Richtung auf das Ende E des Schlauches 10, wobei der Schlauch 10 zwischen der Halteklammer 16 und der ersten Zange 20 glatt gestreckt und exakt in bezug auf die Achse A zentriert wird.
Sodann schließt gemäß Fig. 1d die erste Zange 20 vollständig und klemmt somit das Schlauchende fest ein. Danach wird gemäß Fig. 1e die zweite Zange 22 mitsamt dem hülsenförmigen Bauteil 18 in Richtung des Pfeiles 25 eine relativ kurze Strecke S 1 auf das Ende E des Schlauches 10 geschoben. Dabei ist die erste Zange 20 so positioniert, daß ein hinreichendes Ende des Schlauches frei bleibt. Danach öffnet gemäß Fig. 1e die erste Zange 20 wieder, um den Eingriff mit dem Schlauch 10 zu lockern.
Sodann gleitet gemäß Fig. 1f die erste Zange 20 aus der Stel­ lung 20′′ in Richtung des Pfeiles 26 axial in die in Fig. 1f mit durchgezogener Linie gezeichnete neue Stellung. Dabei verbleibt das Schlauchende E um die Strecke S 1 im hülsenförmigen Bauteil 18. Zwischen den Zangen 20, 22 besteht nun ein hinreichender Abstand, so daß gemäß Fig. 1g ein Spender 28 für ein Lösungs­ mittel (oder einen Klebstoff) direkt an das Ende des Schlau­ ches, soweit es aus dem hülsenförmigen Bauteil 18 herausragt, geführt werden kann. In der Stellung gemäß Fig. 1g wird aus dem Spender 28 Lösungsmittel auf den Schlauch 10 aufgebracht. Dabei schließt die erste Zange 20 wieder voll, um ein Verrutschen des Schlauches zu verhindern.
Danach bewegt sich die zweite Zange 22 mit dem hülsenförmigen Bauteil 18 gemäß Fig. 1h in Richtung des Pfeiles 30 nach links und schiebt somit das hülsenförmige Bauteil 18 um die Weg­ strecke S 2 auf den Schlauch 10. Während die obengenannte Wegstrecke S 1 typischerweise etwas weniger als 1 mm beträgt, ist die Wegstrecke S 2 deutlich größer, z.B. 2 mm. Unmittelbar danach bewegt sich die Zange 22 gemäß Fig. 1i in Richtung des Pfeiles 32 rückwärts, beim dargestellten Ausführungsbeispiel z.B. 1,5 mm. Die Hin- und Herbewegung des hülsenförmigen Bauteils 18 auf dem Schlauchende E gemäß den Fig. 1h und 1i bewirkt, daß das Lösungsmittel gleichmäßig auf dem Schlauchende verteilt wird, so daß das Material des Schlauches gleichmäßig angelöst wird, um eine homogene Verklebung mit dem hülsenförmi­ gen Bauteil 18 zu ermöglichen. Die Strecke S 3 gemäß Fig. 1i beträgt also ca. 1 mm. Während des Hin- und Herschiebens des hülsenförmigen Bauteils 18 auf dem Schlauchende ist die erste Zange 20, wie dargestellt, vollständig geschlossen und klemmt das Schlauchende sicher ein.
Wenn das Lösungsmittel den Schlauch hinreichend angelöst hat, aber noch keine Verfestigung und Verklebung der Teile statt­ gefunden hat, wird gemäß Fig. 1j die zweite Zange 22 mit dem hülsenförmigen Bauteil 18 in Richtung des Pfeiles 34 nach links verschoben, bis das hülsenförmige Teil 18 um die Wegstrecke S 4 auf dem Schlauchende aufsitzt. Dies ist die Endlage der Teile, in welcher sie miteinander verkleben.
Danach öffnet gemäß Fig. 1k die zweite Zange 22 und wird vom hülsenförmigen Bauteil 18 nach rechts zurückgezogen. Sodann öffnet gemäß Fig. 1l die erste Zange 20 und gibt den Schlauch 10 frei. Sodann wird die erste Zange 20 in Richtung des Pfeiles 36 nach links bewegt, und das fertige Produkt aus Schlauch 10 mit daran befestigtem hülsenförmigem Bauteil 18 wird senkrecht zur Zeichnungsebene entfernt, so daß ein neuer Schlauch 10 n und ein neues hülsenförmiges Bauteil 18 n gemäß Fig. 1n in die Aus­ gangsstellung gemäß Fig. 1a gebracht werden können.
Fig. 2 zeigt eine Weiterbildung der in den Fig. 1a bis 1n ge­ zeigten Vorrichtung, um mögliche Fehler bei der Befestigung der Teile zu erfassen. Es können bei der Montage der Teile ver­ schiedene Fehler auftreten, z.B. kann das Lösungsmittel auf dem Schlauch fehlen, es kann überhaupt eines der beiden zu montie­ renden Teile (Schlauch 10 oder Hülse 18) fehlen, es können die Abmessungen der Teile fehlerhaft sein, also beispielsweise der Schlauch zu kurz oder zu lang sein oder es kann auch die rela­ tive Ausrichtung der Teile fehlerhaft sein.
Mit den in Fig. 2 gezeigten Mitteln können bei der vollautoma­ tischen Befestigung der Teile Fehler erfaßt werden.
Gemäß Fig. 2 ist mit der zweiten Zange 22 ein Meßarm 40 verbun­ den, der einen Taster 42 beaufschlagt, der wiederum mit einem Wegmesser 44 verbunden ist. Mit dieser Anordnung ist der Weg meßbar, den die zweite Zange 22 in Axialrichtung (Achse A) zu­ rücklegt. Die gemessene Wegstrecke wird über Leitungen 46 in einen Rechner 48 eingegeben, der die Prozeßsteuerung durchführt.
Weiterhin ist im Kraftweg, auf dem die zweite Zange 22 beauf­ schlagt wird, eine Feder 52 angeordnet. Beim dargestellten Aus­ führungsbeispiel handelt es sich bei der Feder 52 um eine Druckfeder, und der Druck in der Kolben/Zylinder-Anordnung wird mittels eines Druckmeßgerätes 50 gemessen. Das Meßergebnis kann über eine Leitung ebenfalls in den Rechner 48 eingegeben wer­ den. Bei einer Betätigung der zweiten Zange 22 in Axialrichtung bewegt sich also der Kolben der pneumatischen Feder 52 in Rich­ tung des Pfeiles 54. Die Krafterzeugung erfolgt über einen He­ bel 56 und einen Abtrieb 58. Der Hebel 56 ist bei 60 verankert.
Die vorstehend beschriebene Anordnung ermöglicht in unter­ schiedlicher Weise eine Überwachung der vollautomatischen Ver­ klebung von Schläuchen 10 mit hülsenförmigen Bauteilen 18.
Unter Normalbedingungen (d.h. ohne Störungen) entsteht beim Aufschieben des hülsenförmigen Bauteils 18 auf das Ende E des Schlauches 10 eine bestimmte Widerstandskraft, die auch we­ sentlich davon abhängt, ob sich Lösungsmittel auf dem Schlauch befindet oder nicht. Bei Störungen ändert sich dieser Reibwi­ derstand. Dies kann dadurch festgestellt werden, daß der Ver­ lauf der Widerstandskraft der Feder 52 beim Aufschieben der Hülse mittels des Druckmeßgerätes 50 verfolgt wird. Im Rechner 48 kann der Verlauf der Widerstandskraft mit einem Soll-Verlauf verglichen werden, und bei Abweichungen über vorgegebene Tole­ ranzen hinaus wird ein Federsignal abgegeben, also entweder die Anlage stillgesetzt oder ein Alarm ausgelöst oder dergleichen.
Es ist auch möglich, mögliche Abweichungen vom gewünschten Ver­ lauf des Klebevorganges mittels der Wegmeßeinrichtung 40, 42, 44 zu ermitteln. Ist die Feder 52 etwa so eingestellt, daß ihre Widerstandskraft dem Reibbeiwert beim Aufschieben des hülsen­ förmigen Bauteils 18 auf das Ende E des Schlauches 10 ent­ spricht, so bewirken Änderungen dieses Reibwertes, daß der Arm 40 um eine kürzere bzw. längere Strecke verschoben wird als im Normalfall. Auch dies "merkt" der Rechner 48 und kann ein ent­ sprechendes Signal abgeben.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Befestigen eines hülsenförmigen Bauteiles (18) an einem biegsamen Schlauch (10), gekennzeichnet durch
  • - eine erste Zange (20), die in bezug auf den Schlauch (10) in unterschiedliche Radial- und Axialstellungen bringbar ist,
  • - eine zweite Zange (22), die in Eingriff mit dem hülsenför­ migen Bauteil bringbar ist und in bezug auf den Schlauch (10) axial verschiebbar ist, und
  • - einen Klebstoff- oder Lösungsmittelspender (28), der zwi­ schen den Zangen (20, 22) Klebstoff bzw. Lösungsmittel auf den Schlauch (10) aufbringt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Feder (52) im Kraftweg angeordnet ist, auf dem die zweite Zange (22) axial verschiebbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlauf der Federkraft während einer Axialbewegung der zweiten Zange gemessen und mit einem Soll-Verlauf der Kraft verglichen wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wegmeßeinrichtung (40, 42, 44) vorgesehen ist, mit der die Bewegung eines im Kraftweg der zweiten Zange (22) angeordne­ ten Bauteiles (40) gemessen wird.
5. Verfahren zum Befestigen eines hülsenförmigen Bauteiles (18) an einem biegsamen Schlauch (10) mittels einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - mit der ersten Zange (20) der Schlauch (10) unter Abstand von seinem Ende erfaßt und auf eine Achse (A) zentriert wird,
  • - mit der zweiten Zange (22) das hülsenförmige Bauteil (18) erfaßt und auf die Achse (A) zentriert wird,
  • - das hülsenförmige Bauteil (18) durch axiale Relativbewe­ gung zwischen den Zangen um eine kurze Strecke (S 1) auf den Schlauch (10) aufgeschoben wird,
  • - mittels des Klebstoff- oder Lösungsmittelspenders (28) ein Klebstoff- oder Lösungsmittel auf den Schlauch aufgebracht wird,
  • - das hülsenförmige Bauteil (18) um eine weitere Strecke (S 2) auf den Schlauch (10) geschoben und danach wieder in Richtung auf das Schlauchende rückgezogen wird und
  • - das hülsenförmige Bauteil (18) durch Relativbewegung zwi­ schen den Zangen in seine Befestigungs-Endstellung ge­ schoben wird.
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