DE602004006425T2

DE602004006425T2 - Steuerung und system zur abgabe von fluidmaterial

Info

Publication number: DE602004006425T2
Application number: DE602004006425T
Authority: DE
Inventors: Akihiro Orion Township YANAGITA; Raymond Fenton GUZOWSKI; Kishore Rochester Hills LANLALAPALLI; Karl F. Lake Orion WIRTH; David Windsor BRUCE
Original assignee: Fanuc Robotics America Corp
Current assignee: Fanuc America Corp
Priority date: 2003-08-26
Filing date: 2004-08-26
Publication date: 2008-02-07
Anticipated expiration: 2024-08-27
Also published as: US20050048195A1; CN1835807A; EP1658145B1; EP1658145A1; JP2007503982A; WO2005018826A1; DE602004006425D1; US20050048196A1; CN100411748C

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Abgabesysteme sind in Industrieanwendungen zur Abgabe von viskosen Werkstoffen, zum Beispiel Dichtmittel, Klebstoffe, Beschichtungen und ähnliches, auf ein Werkstück wohlbekannt. Diese Anwendungen können dazu dienen, das Werkstück abzudichten, das Werkstück mit einer anderen Struktur zu verkleben oder das Werkstück zu beschichten. Änderungen der Viskosität des abgegebenen viskosen Werkstoffs, Komponentenverschleiß des Abgabesystems und Betriebsabweichungen, wie zum Beispiel Luftblasen im Abgabesystem, sind bei derartigen Abgabesystemen häufig. Die Änderung der Betriebscharakteristika des viskosen Werkstoffs und des Abgabesystems haben eine kontinuierliche Auswirkung auf eine tatsächliche Abgaberate des viskosen Werkstoffs. Dem zu Folge hat der Stand der Technik versucht, Verfahren zum Kompensieren der tatsächlichen Abgaberate zu liefern, um derartigen Änderungen Rechnung zu tragen.
Ein derartiges Verfahren ist im United States Patent Nr. 5,054,650 von Price, das am B. Oktober 1991 erteilt wurde, gezeigt. Price offenbart ein Verfahren zum Steuern eines Abgabesystems zum Abgeben eines viskosen Werkstoffs auf ein Werkstück. Insbesondere offenbart Price ein Verfahren zum Kompensieren einer tatsächlichen Abgaberate des viskosen Werkstoffs, um die tatsächliche Abgaberate innerhalb einer minimalen Abweichung von einer Zielabgaberate zu halten. Jedoch offenbart Price ein Verfahren zum Kompensieren der tatsächlichen Abgaberate nur einmal pro Arbeitszyklus. Diese periodische Kompensationshäufigkeit berücksichtigt die dynamischen Charakteristika des viskosen Werkstoffs während jedes Arbeitszyklusses und die Betriebsabweichungen nicht, die während jedes Arbeitszyklusses auftreten können.
Ein weiteres Verfahren des Standes der Technik ist im United States Patent Nr. 5,475,614 von Tofte et al., das am 12. Dezember 1995 erteilt wurde, gezeigt. Tofte et al. offenbart ein Verfahren zum Steuern eines Abgabesystems um Chemi kalien auf ein Feld abzugeben. Insbesondere offenbart Tofte et al. ein Verfahren zum Kompensieren einer tatsächlichen Abgaberate der Chemikalien, um dem Verschleiß von Komponenten des Abgabesystems Rechnung zu tragen, wobei dadurch die tatsächliche Abgaberate innerhalb einer minimalen Abweichung von der Zielabgaberate gehalten wird.
Dieses Verfahren umfasst Abgeben der Chemikalien auf das Feld während einer ersten Zeitdauer und Messen eines Druckes der Chemikalien nach jedem von einer Vielzahl von Zeitinkrementen innerhalb der ersten Zeitdauer, wenn die Chemikalien abgegeben werden. Das Verfahren setzt sich fort, indem das theoretische Volumen der während der ersten Zeitdauer abgegebenen Chemikalien basierend auf den Druckmessungen während der ersten Zeitdauer und einem anfänglichen Kompensationsfaktor bestimmt wird. Ein tatsächliches Volumen der während der ersten Zeitdauer abgegebenen Chemikalien wird gleichzeitig gemessen. Das während der ersten Zeitdauer abgegebene theoretische Volumen wird dann mit dem tatsächlich während der ersten Zeitdauer abgegebenen Volumen verglichen und es wird daraus ein erster neuer Wert für den Kompensationsfaktor abgeleitet.
Das Verfahren von Tofte et al. setzt sich fort durch das Abgeben der Chemikalien auf das Feld während einer zweiten Zeitdauer und Messen eines Druckes der Chemikalien nach jedem von einer Vielzahl von Zeitinkrementen während der zweiten Zeitdauer. Das Verfahren setzt sich fort wie zuvor durch Bestimmen eines theoretischen Volumens der während der zweiten Zeitdauer abgegebenen Chemikalien basierend auf den Druckmessungen während der zweiten Zeitdauer und des ersten neuen Werts für den Kompensationsfaktor. Ein tatsächliches Volumen der während der zweiten Zeitdauer abgegebenen Chemikalien wird gleichzeitig gemessen. Der Kontroller vergleicht dann die theoretischen und tatsächlichen Volumina der während der zweiten Zeitdauer abgegebenen Chemikalien und leitet daraus einen zweiten neuen Wert für den Kompensationsfaktor ab. Tofte et al. offenbart, dass die zweite Zeitdauer periodisch von der ersten Zeitdauer beabstandet ist. Tofte et al. be trifft primär einen Düsenverschleiß, der während der Abgabe von Chemikalien auftritt. Damit sind die von Tofte et al. offenbarten periodisch beabstandeten Zeitdauern ausreichend, um derartigen Verschleiß zu kompensieren, da dieser nicht sofort, d.h. über mehrere Zeitdauern, auftritt. Umgekehrt sind periodisch beabstandete Zeitspannen nicht ausreichend, um Änderungen der Viskosität eines viskosen Werkstoffs während des Abgebens zu kompensieren. In diesem Fall müssen kontinuierlich neue Werte für den Kompensationsfaktor bestimmt werden.
Zusammengefasst offenbart Tofte et al. das Verwenden des Kompensationsfaktors zum Kompensieren der tatsächlichen Abgaberate, um die tatsächliche Abgaberate innerhalb der Minimalabweichung von der Zielabgaberate zu halten. Der Kompensationsfaktor wird während jeder Zeitdauer neu berechnet, wobei zum Beispiel die ersten und zweiten neuen Werte für den Kompensationsfaktor durch Vergleichen der tatsächlichen und theoretischen Volumina der während jeder der Zeitdauern abgegebenen Chemikalien bestimmt werden. Die Zeitdauern sind periodisch voneinander beabstandet.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Steuern eines Fluidabgabesystems bereit, das eine kontrollierbare Druckregelvorrichtung, einen Drucksensor, ein Flussmessgerät und einen Kontroller umfasst. Anfängliche Werte eines Kompensationsfaktors und eines Abreißdrucks werden festgelegt und ein Druck des Fluids bei jedem einer Mehrzahl von Zeitinkrementen wird gemessen, die während Zeitdauern auftreten, während das Fluid abgegeben wird. Ein Volumen des während einer ersten Zeitdauer abgegebenen Fluids, ein mittlerer Druck bei den Zeitintervallen zwischen der ersten Zeitdauer und eine tatsächliche mittlere Flussrate während der ersten Zeitdauer werden bestimmt. Dann werden der mittlere Druckwert, der mittlere Flussratenwert, ein neuer Kompensationsfaktor und ein neuer Abreißdruck dazu verwendet, eine theoretische Flussrate zum Steuern der Druckregelvorrichtung und zum Herstellen eines Druckes, der der Zielflussrate entspricht, zu bestimmen. Der neue Kompensationsfaktor und der neue Abreißdruck sind beide berechnete Werte. Die theoretische Flussrate wird durch Verwenden eines Verfahrens kleinster Quadrate berechnet.
Das Verfahren ist gekennzeichnet durch mindestens einen Teil der zweiten Zeitdauer, die auf die erste Zeitdauer folgend auftritt, um Änderungen von Betriebscharakteristika des viskosen Werkstoffs und des Abgabesystems zu kompensieren, wobei dadurch die tatsächliche Abgaberate innerhalb der minimalen Abweichung von der Zielabgaberate gehalten wird.
Die vorliegende Erfindung liefert einige Vorteile gegenüber dem Stand der Technik einschließlich Tofte et al. Zum Beispiel kann das Abgabesystem durch Bestimmen des zweiten neuen Wertes des Kompensationsfaktors nach dem Bestimmen des ersten neuen Wertes des Kompensationsfaktors schneller die tatsächliche Abgaberate in der zweiten Zeitdauer für die Änderungen der Betriebscharakteristika des Fluids und des Abgabesystems während der ersten Zeitdauer kompensieren. Derartige Änderungen umfassen Viskositätsänderungen, Luftblasen im Abgabesystem, verstopfte Düsen und ähnliches. Wie oben erörtert können diese Änderungen eine direkte Wirkung auf die tatsächliche Abgaberate des viskosen Werkstoffs haben. Zum Beispiel erfordert eine Viskositätsänderung sofortige Kompensation, um sicherzustellen, dass der viskose Werkstoff innerhalb der minimalen Abweichung von der Zielabgaberate abgegeben wird. Das Abgabesystem und das Verfahren zum Steuern des Abgabesystems der vorliegenden Erfindung erreicht dies durch kontinuierliches Bestimmen eines neuen Wertes für den Kompensationsfaktor, d.h. Neuberechnen des Kompensationsfaktors. Dem entsprechend liefert das Verfahren der vorliegenden Erfindung eine bessere Dichtqualität im Fall, dass der viskose Werkstoff ein Dichtmittel ist, und spart Kosten durch Reduktion übermäßiger Abgabe.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ohne weiters ersichtlich, weil sie durch Bezug auf die folgende detaillierte Beschreibung besser verstanden wird, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird, in denen:
1 eine schematische Ansicht eines Abgabesystems der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine perspektivische Ansicht eines Roboters ist, der im Abgabesystem der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
3 eine grafische Darstellung ist, die Änderungen einer Spannung veranschaulicht, die auf ein variables Düsenservoventil der vorliegenden Erfindung während erster und zweiter Zeitdauern angelegt wird;
4 eine grafische Darstellung ist, die theoretische und tatsächliche Volumenänderungen eines während der ersten und zweiten Zeitdauern abgegebenen viskosen Werkstoffs zeigt;
5 eine grafische Darstellung ist, die theoretische und tatsächliche Volumenänderungen des viskosen Werkstoffs relativ zu einem Zielvolumen während der ersten und zweiten Zeitdauern zeigt;
6 eine grafische Darstellung ist, die theoretische und tatsächliche Volumenänderungen des während der ersten und zweiten Zeitdauern abgegebenen viskosen Werkstoffs bei einer alternativen Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 Kurven zeigt, die den Trend von Abgaberate-Druck-Datensätzen repräsentieren, die sich bei variierenden Werten von N ergeben würden;
8 eine grafische Darstellung ist, die Druck-Abgaberaten-Datensätze zeigt, die sich in einem schmalen Bereich konzentrieren; und
9 eine grafische Darstellung ist, die Druck-Abgaberaten-Datensätze zeigt, die in einem größeren Bereich als dem von 8 verteilt sind.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
In Bezug auf die Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile in verschiedenen Ansichten angeben, ist ein Abgabesystem zum Abgeben eines viskosen Werkstoffs 10 auf ein Werkstück 12 bei einer tatsächlichen Abgaberate, die innerhalb einer minimalen Abweichung von einer Zielabgaberate liegt, im Ganzen bei 14 gezeigt.
ABGABESYSTEM
Das Abgabesystem 14 der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise bei industriellen Anwendungen verwendet, die eine genaue Abgabe des viskosen Werkstoffs 10 auf das Werkstück 12 erfordern. Derartige Anwendungen können ohne darauf beschränkt zu sein umfassen, Farbe auf das Werkstück 12 abzugeben, Dichtmittel auf das Werkstück 12 abzugeben, um es gegen Feuchtigkeit abzudichten, oder Klebstoff auf das Werkstück 12 abzugeben, um es auf einer separaten Struktur anzubringen.
In Bezug auf 1 speichert ein Behälter 16 den abzugebenden viskosen Werkstoff 10. Eine Pumpe 18 erhält den viskosen Werkstoff 10 von dem Behälter 16 und befördert ihn durch eine Abgabeleitung 20, der Enden stromaufwärts 22 und stromabwärts 24 aufweist. Die Abgabeleitung 20 wiederum befördert den viskosen Werkstoff 10 zu dem Werkstück 12.
Eine Düse 26 ist mit der Abgabeleitung 20 am Ende stromabwärts 24 verbunden. Die Düse 26 richtet den viskosen Werkstoff 10 auf das Werkstück 12, während die Pumpe 18, die mit der Abgabeleitung 20 am Ende stromaufwärts 22 verbunden ist, den viskosen Werkstoff 10 durch die Abgabeleitung 20 zu der Düse 26 befördert.
In Bezug auf 1 und 2 wird ein Roboter 28 zum Steuern einer Position der Düse 26 relativ zu dem Werkstück 12 verwendet, während der viskose Werkstoff 10 von der Düse 26 abgegeben wird. Im Spezielleren umfasst der Roboter 28 einen Roboterarm 30, der an der Düse 26 angreift, um die Positionierung relativ zum Werkstück 12 zu steuern. Fachleute auf dem Gebiet verstehen, dass der Roboterarm 30 an dem Werkstück 12 auch nahe der Düse 26 angreifen und das Werkstück 12 relativ zu der Düse 26 bewegen könnte. In diesem Fall wäre die Düse 26 feststehend. Der Roboter 28 definiert sechs Rotationsachsen A1-A6 zur Rotation um sich. Der Roboter 28 ist vorzugsweise ein Abgaberoboter, der modular konstruiert und elektrisch servo-gesteuert ist.
Ein Flussmessgerät 32 ist mit der Zufuhrleitung 20 verbunden, um ein tatsächliches Volumen des auf das Werkstück 12 abgegebenen viskosen Werkstoffs 10 zu messen. Das Flussmessgerät 32 ist stromabwärts der Pumpe 18 und stromaufwärts der Düse 26 positioniert. Das Flussmessgerät 32 ist vorzugsweise ein volumetrisches Schrauben- oder Zahnradflussmessgerät 32, das einen elektrischen Impuls 34 sendet, nachdem ein voreingestelltes Volumen des viskosen Werkstoffs 10 durchgelaufen ist. Somit ist das tatsächlich vom Flussmessgerät 32 gemessene Volumen immer das voreingestellte Volumen. Bei einer typischen Abgabeanwendung sendet das Flussmessgerät 32 alle 0,09 bis 0,120 Sekunden einen Impuls 34, wobei dadurch angezeigt wird, dass das voreingestellte Volumen des viskosen Werkstoffs 10 durchgelaufen ist. Zum Beispiel, um kurz auf 4 Bezug zu nehmen, zeigt ein erster Impuls 34a an, dass das voreingestellte Volumen des viskosen Werkstoffs 10 durch das Flussmessgerät 32 während einer ersten Zeitdauer T1 gelaufen ist und der zweite Impuls 34b zeigt an, dass das voreingestellte Volumen des viskosen Werkstoffs 10 durch das Flussmessgerät 32 während einer zweiten auf die erste Zeitdauer T1 folgende Zeitdauer T2 gelaufen ist. Bei einer typischen Abgabeanwendung, bei der ein Gesamtvolumen hundert mal größer als das eingestellte Volumen abgegeben wird, wird ein Strom von Impulsen 34 gesendet.
In Rückbezug auf 1 ist ein Drucksensor 36 bei der Düse 26 positioniert, um einen Druck des viskosen Werkstoffs 10 zu messen, während der viskose Werkstoff 10 auf das Werkstück 12 abgegeben wird. Der Drucksensor 36 umfasst einen in der Düse 26 positionierten Wandler 38, der ein Steuersignal 40 sendet, das sich so wie der Druck des viskosen Werkstoffs 10 in der Düse 26 ändert. Der Drucksensor 36 misst den Druck nach jedem von einer Mehrzahl von Zeitinkrementen ti, während der viskose Werkstoff 10 abgegeben wird. Bei der bevorzugten Ausführung beträgt jedes der Mehrzahl der Zeitinkremente ti 0,008 Sekunden. Damit werden bei einer typischen Abgabeanwendung zurück verweisend auf die Frequenz der Impulse 34 vom Flussmessgerät 32 mehrere Druckmessungen P für jeden vom Flussmessgerät 32 gesendeten Impuls 34 durchgeführt. Siehe 3-6.
Ein Druckregler 42 ist mit der Zuführleitung 20 verbunden, um die tatsächliche Abgaberate, mit der der viskose Werkstoff 10 durch die Düse 26 und auf das Werkstück 12 abgegeben wird, zu steuern. Der Druckregler 42 umfasst ein Servoventil 44 mit variabler Öffnung, das elektronisch auf ein Ausgangssignal 46 reagiert, um das Servoventil 44 mit variabler Öffnung zu öffnen und zu schließen, wodurch die tatsächliche Abgaberate geändert wird. Das Ausgangssignal 46 weist eine Spannung auf, die an das Servoventil 44 mit variabler Öffnung angelegt wird, um eine Position des Servoventils 44 mit variabler Öffnung beizubehalten. Erhöhungen oder Verringerungen der Spannung stellt das Servoventil 44 mit variabler Öffnung ein, um sicherzustellen, dass der viskose Werkstoff 10 innerhalb der minimalen Abweichung von der Sollabgaberate abgegeben wird, wie weiter unten beschrieben wird. Der Betrieb des Flussmessgerätes 32, des Drucksensors 36 und des Druckreglers 42 ist unter Fachleuten gut bekannt und wird nicht weiter im Detail beschrieben.
Ein Kontroller 48 mit einem Mikroprozessor 49 ist betriebsfähig und elektrisch mit dem Flussmessgerät 32, dem Drucksensor 36 und dem Druckregler 42 verbunden. Der Kontroller 48 ist programmiert, die Impulse 34 zu empfangen und zu interpretieren, die von dem Flussmessgerät 32 übertragen werden, um das tatsächliche Volumen des im Zeitverlauf abgegebenen viskosen Werkstoffs 10 zu messen. Der Kontroller 48 ist auch darauf programmiert, das Steuersignal 40 zu empfangen und zu interpretieren, das vom Drucksensor 36 erzeugt wird, um ein theoretisches Volumen des auf das Werkstück 12 über den Zeitverlauf abgegebenen viskosen Werkstoffs 10 zu ermitteln. Der Kontroller 48 vergleicht das theoretische und das tatsächliche Volumen, um neue Werte für einen Kompensationsfaktor f abzuleiten, wie weiter unten beschrieben wird.
Es sollte von Fachleuten erkannt werden, dass alternative Konfigurationen des Abgabesystems 14 vorgesehen sind, ohne sich dabei vom Geist der vorliegenden Erfindung zu entfernen.
VERFAHREN ZUR STEUERUNG DES ABGABESYSTEMS
Bei typischen Abgabeanwendungen hat der viskose Werkstoff 10, zum Beispiel Urethan, Silizium, Butyle, heißgeschmolzene Materialien und ähnliches, eine Standardviskosität zwischen 10.000 und 500.00 cP (mPa·s). Darüber hinaus kann die Viskosität des viskosen Werkstoffs 10 aufgrund von Temperatur, Scherentzähnung oder -verdickung und Änderungen von Charge zu Charge variieren. Gleichzeitig können Änderungen im Abgabesystem 14 auftreten, wie zum Beispiel Verschleiß von Komponenten, z. B. Verschleift der Düse 26, Verstopfen der Düse 26, Luftblasen innerhalb des Abgabesystems 14, der sich während Pausen absetzende viskose Werkstoff 10 und dergleichen. Das Abgabesystem 14 der vorliegenden Erfindung verwendet den Kompensationsfaktor f und eine geschlossene Regelschleife, um die tatsächliche Abgaberate des viskosen Werkstoffs 10 hinsichtlich dieser Betriebscharakteristika des viskosen Werkstoffs 10 und des Abgabesystems 14 zu kompensieren, so dass die tatsächliche Abgaberate innerhalb der minimalen Abweichung von der Zielabgaberate gehalten wird. Die minimale Abweichung stellt eine akzeptable Toleranz für die tatsächliche Abgaberate dar. Typischerweise sind derartige Toleranzen in der Größenordnung von zehn Prozent, d. h. die tatsächliche Abgaberate liegt innerhalb von zehn Prozent der Zielabgaberate.
Betrieb des Abgabesystems
Der Betrieb des Abgabesystems 14 basiert auf den Druckmessungen P, die während der Abgabe des viskosen Werkstoffs 10 auf das Werkstück 12 durchgeführt werden. In anderen Worten, das Abgeben des viskosen Werkstoffs 10 auf das Werkstück 12 ist druckgesteuert.
In Bezug auf 3 wird der Druck des viskosen Werkstoffs 10 nach jedem der Mehrzahl von Zeitinkrementen ti gemessen, wenn der viskose Werkstoff 10 abgegeben wird. Wie vorher angemerkt, sendet der Drucksensor 36 das Steuersignal 40 an den Kontroller 48 nach jedem der Mehrzahl von Zeitinkrementen ti und der Kontroller 48, der das Steuersignal 40 empfängt, wandelt dieses in die Druckmessungen P um.
Eine theoretische Abgaberate wird, nachdem jede Druckmessung P durchgeführt wurde, bestimmt. Diese theoretischen Abgaberaten werden unter Verwendung der Gleichung theoretische Abgaberate = [Pb)/f]N bestimmt, wobei f der Kompensationsfaktor ist, b ein Abreißdruck ist, P die Druckmessung ist und N der Linearitätsfaktor ist. Der Abreißdruck b stellt den Minimaldruck für den viskosen Werkstoff 10 dar, um mit der Abgabe vom Abgabesystem 14 auf das Werkstück 12 zu beginnen, d. h. der Abreißdruck b kompensiert Reibungsverluste innerhalb des Abgabesystems 14. Der Linearitätsfaktor N entspricht Scherentzähnungsoder -verdickungseigenschaften des viskosen Werkstoffs 10. Zum Beispiel kann der Linearitätsfaktor N für Scherverdickung kleiner als eins sein, für Scherentzahnung größer als eins sein und für ein lineares Material gleich eins sein. Wie von Fachleuten erkenntlich ist, können der Abreißdruck b und der Linearitätsfaktor N unter Verwendung der obigen Gleichung auf der Grundlage von Versuchen oder durch andere Verfahren, wie zum Beispiel Vorschlägen von Herstellern und dergleichen, ermittelt werden. Eine Bestimmung, wie zum Beispiel eine Berechnung des Kompensationsfaktors f ist weiter unten be schrieben.
Unter Rückbezug auf 1, wird nach jedem der Mehrzahl von Zeitinkrementen ti die entsprechende theoretische Abgaberate mit der Sollabgaberate verglichen. Das Abgabesystem 14 wird dann auf der Grundlage der Differenz zwischen der theoretischen Abgaberate und der Sollabgaberate eingestellt. Insbesondere wird das Servoventil 44 mit variabler Öffnung eingestellt. Zum Beispiel unterbindet das Servoventil 44 mit variabler Öffnung teilweise den Fluss des viskosen Werkstoffs 10, wenn die theoretische Abgaberate größer als die Zielabgaberate ist, und das Servoventil 44 mit variabler Öffnung läßt teilweise den Fluss des viskosen Werkstoffs 10 zu, wenn die theoretische Abgaberate kleiner als die Sollabgaberate ist.
Das Servoventil 44 mit variabler Öffnung wird durch Einstellung der daran angelegten Spannung des Ausgangssignals 46 eingestellt. In der bevorzugten Ausführung weist die Spannung des Ausgangssignals 46 eine Grundspannung 50, eine erste Spannungseinstellung 52 und eine zweite Spannungseinstellung 54 auf. Die Grundspannung ist zum Beispiel durch eine Beziehung, wie beispielsweise Grundspannung = A·Sollabgaberate + anfängliche Spannungvordefiniert, wobei A eine Konstante ist. Insbesondere in Bezug auf 1 wird, wenn die Differenz zwischen der theoretischen Abgaberate und der Sollabgaberate nach jedem Zeitinkrement bestimmt ist, die Differenz mit einer ersten Spannungskonstanten K₀ multipliziert, um die erste Spannungseinstellung 52 zu bestimmen. Die erste Spannungseinstellung 52 kann eine Vergrößerung oder Verkleinerung der an das Servoventil 44 mit variabler Öffnung angelegten Spannung des Ausgangssignals 46 sein, um zu gewährleisten, dass die tatsächliche Abgaberate innerhalb der minimalen Abweichung von der Sollabgaberate liegt. Die zweite Spannungseinstellung 54 ist weiter unten in Bezug auf zusätzliche Kompensationsroutinen beschrieben.
Dieses Verfahren zum Steuern des Abgabesystems 14 zur Abgabe des viskosen Werkstoffs 10 wäre ohne den Kompensationsfaktor f nicht ideal, um die theoretische Abgaberate zu bestimmen. Steuern des Abgabesystems 14 auf der Grundlage der theoretischen Abgaberate ohne den Kompensationsfaktor f würde viele der Änderungen der Betriebscharakteristika des viskosen Werkstoffs 10 und des Abgabesystems 14 nicht berücksichtigen. Daher wäre das Abgabesystem 14 fehleranfällig, was in Zeitverschwendung und mehr Produktfehlern resultiert. Deswegen wird der Kompensationsfaktor f verwendet.
Bestimmung des Kompensationsfaktors
Der Kompensationsfaktor f wird während des Betriebs des Abgabesystems 14 dazu verwendet, die tatsächliche Abgaberate zu kompensieren und die tatsächliche Abgaberate innerhalb der minimalen Abweichung von der Sollabgaberate zu halten. Der Kompensationsfaktor f muss daher kontinuierlich aktualisiert, d. h. neu berechnet werden, um die Änderungen der Betriebscharakteristika des viskosen Werkstoffs 10 und des Abgabesystems 14 zu kompensieren.
Der Kompensationsfaktor f wird nach jedem Impuls 34, der von dem Flussmessgerät 32 zu dem Kontroller 48 gesendet wird, bestimmt, d. h. neu berechnet. Da das Flussmessgerät 32 exakte Volumenmessungen des während einer bestimmten Zeitdauer abgegebenen viskosen Werkstoffs 10 liefern kann, werden diese Messungen dazu verwendet, den Kompensationsfaktor f zu bestimmen. Natürlich finden diese Messungen wie vorher angemerkt bei einer typischen Abgabeanwendung näherungsweise alle 0,09 bis 0,12 Sekunden statt.
Der Kompensationsfaktor f wird während des Betriebs des Abgabesystems 14 bestimmt, d. h. während der Abgabe des viskosen Werkstoffs 10 auf das Werkstück 12. Während der viskose Werkstoff 10 abgegeben wird, werden die Druckmessungen P nach jedem der Mehrzahl von Zeitinkrementen ti durchgeführt. In Bezug auf 4 wird ein theoretisches Volumen des während einer ersten Zeitdauer T1 abgegebenen viskosen Werkstoffs 10 auf der Grundlage der Druckmessungen P bestimmt, die während der ersten Zeitdauer T1 und einem anfänglichen Wert f_initial für den Kompensationsfaktor f bestimmt wurden. Das theoretische Volumen des während der Zeitdauer T1 abgegebenen viskosen Werkstoffs 10 wird bestimmt durch die Gleichung theoretisches Volumen = ΣT1[(Pti – .b)/finitial N wobei f_initial der anfängliche Wert für den Kompensationsfaktor f ist, b der Abreißdruck ist, P_ti die durchgeführte Druckmessung bei jedem Zeitinkrement ti während der ersten Zeitdauer T1 ist und N der Linearitätsfaktor ist. Da dies die erste Zeitdauer T1 der Abgabeanwendung ist, ist der Kompensationsfaktor f noch nicht bestimmt worden. Deshalb wird der anfängliche Wert für den Kompensationsfaktor willkürlich ausgewählt. Wie jedoch ersichtlich, wird diese willkürliche Auswahl nach der ersten Zeitdauer T1 korrigiert.
Gleichzeitig wird das tatsächliche Volumen des während der ersten Zeitdauer T1 abgegebenen viskosen Werkstoffs 10 gemessen. Bei der bevorzugten Ausführung ist dies einfach das voreingestellte Volumen des Flussmessgeräts 32, d.h. das Volumen des viskosen Werkstoffs 10, der zwischen Beginn der Abgabe zur Zeit gleich Null in 4 und dem ersten Impuls 34a vom Flussmessgerät 32, ebenfalls in 4 gezeigt, abgegeben wird. Der Kontroller 48 vergleicht die theoretischen und tatsächlichen Volumina des während der ersten Zeitdauer T1 abgegebenen viskosen Werkstoffs 10 um einen ersten neuen Wert F₁ für den Kompensationsfaktor f zu bestimmen.
Insbesondere wird das tatsächliche Volumen mit dem theoretischen Volumen in der Gleichung theoretisches Volumen = ΣT1[(Pti – .b)/f1]N gleichgesetzt,
worin F₁ der erste neue Wert für den Kompensationsfaktor f ist, b der Abreißdruck ist, P_ti der zu jedem Zeitinkre ment ti innerhalb der Zeitdauer T1 gemessene Druck ist und N der Linearitätsfaktor ist. Der erste neue Werte f₁ für den Kompensationsfaktor f wird bestimmt, indem diese Gleichung wie folgt ungestellt wird f1 = ΣT1{(Pti – .b)/tatsächliches Volumen
Der erste neue Wert f₁ für den Kompensationsfaktor f berücksichtigt Änderungen der Betriebscharakteristika des viskosen Werkstoffs 10 und des Abgabesystems 14, die während der ersten Zeitdauer T1 auftreten. Deshalb kann der erste neue Wert f₁ für den Kompensationsfaktor f nun für den normalen Betrieb des Abgabesystems 14 in einer zweiten, der ersten Zeitdauer T1 folgenden Zeitdauer T2 verwendet werden.
Nach wie vor in Bezug auf 4 setzt sich das Verfahren durch Abgabe des viskosen Werkstoffs 10 auf das Werkstück 12 während der zweiten Zeitdauer T2 fort. Die gleichen Schritte, die für die erste Zeitdauer T1 durchgeführt werden, werden während der zweiten Zeitdauer T2 durchgeführt, um einen zweiten neuen Wert f₂ für den Kompensationsfaktor der zweiten Zeitdauer T2 zu bestimmen, nämlich Messen eines Drucks des viskosen Werkstoffs 10 nach jedem von einer Mehrzahl an Zeitinkrementen ti innerhalb der zweiten Zeitdauer T2, Bestimmen eines theoretischen Volumens des viskosen Werkstoffs 10, der während der zweiten Zeitdauer T2 abgegeben wird, auf der Grundlage der Druckmessungen P während der zweiten Zeitdauer T2 und des ersten neuen Kompensationsfaktors f₁, Messen eines tatsächlichen Volumens des während der zweiten Zeitdauer T2 abgegebenen viskosen Werkstoffs 10 und Vergleichen der theoretischen und tatsächlichen Volumina des während der zweiten Zeitdauer T2 abgegebenen viskosen Werkstoffs 10, um den zweiten neuen Wert f₂ für den Kompensationsfaktor f auf der Grundlage des Vergleichs zwischen den theoretischen und tatsächlichen Volumina des während der zweiten Zeitdauer T2 abgegebenen viskosen Werkstoffs 10 zu bestimmen. Wie ersichtlich, würde der zweite neue Wert f₂ für den Kompensationsfaktor f während der Abgabe des viskosen Werkstoffs 10 in einer dritten, der zweiten Zeitdauer T2 folgenden Zeitdauer (nicht gezeigt) verwendet werden.
Das Verfahren zum Bestimmen der ersten f₁ und zweiten f₂ neuen Werte für den Kompensationsfaktor f ist durch mindestens einen Bereich der zweiten Zeitdauer T2, die nach der ersten Zeitdauer T1 auftritt, zum Kompensieren der tatsächlichen Abgaberate während der zweiten Zeitdauer T2 hinsichtlich von Änderungen der Betriebscharakteristika des viskosen Werkstoffs 10 und des Abgabesystems 14 gekennzeichnet, die während der ersten Zeitdauer T1 auftreten, wodurch die tatsächliche Abgaberate innerhalb der minimalen Abweichung von der Zielabgaberate gehalten wird. Indem neue Werte für den Kompensationsfaktor f kontinuierlich neu berechnet werden, können Änderungen der Viskosität des viskosen Werkstoffs 10, Abnutzung der Düse 26, Auftreten von Verstopfung der Düse 26, Luftblasen im Abgabesystem 14 und dergleichen kontinuierlich überwacht und kompensiert werden.
Natürlich setzt sich dieser Prozess unendlich für die Dauer der Abgabeanwendung fort. Bei der bevorzugten Ausführung wird ein neuer Wert für den Kompensationsfaktor nach jedem vom Flussmessgerät 32 gesendeten Impuls 34 bestimmt, d. h. der Kompensationsfaktor f wird nach jedem Impuls 34 neu berechnet. Mit anderen Worten, die vorangegangene Beschreibung, wie die ersten f₁ und zweiten f₂ neuen Werte für den Kompensationsfaktor f bestimmt werden, ist nur veranschaulichend für die durchgeführten Schritte zum Neuberechnen des Kompensationsfaktors f nach jedem Impuls 34. Tatsächlich könnte der Kompensationsfaktor f hundert oder tausend Mal während der Abgabeanwendung neu berechnet werden.
Zusätzliche Kompensation
Zusätzlich zur Neuberechnung und Verwendung des Kompensationsfaktors f während des normalen Betriebs des Abgabesystems 14 können andere Kompensationsroutinen vom Kontroller 48 durchgeführt werden, um zu gewährleisten, dass die tatsächli che Abgaberate innerhalb der minimalen Abweichung von der Sollabgaberate liegt.
Bei der bevorzugten Ausführung wird ein theoretisch akkumuliertes Volumen der während des ersten T1 und zweiten T2 Zeitdauern abgegebenen viskosen Werkstoffs 10 bestimmt. Bezug nehmend auf 5 beruht das theoretisch akkumulierte Volumen sowohl auf dem theoretischen Volumen als auch dem tatsächlichen Volumen. Insbesondere beruht das theoretisch akkumulierte Volumen auf dem theoretischen Volumen zwischen Impulsen 34a, 34b und dem tatsächlichen Volumen bei jedem Impuls 34a, 34b. Mit anderen Worten, das theoretisch akkumulierte Volumen wird zwischen den Impulsen 34a, 34b durch Verwendung der Gleichung theoretisches akkumuliertes Volumen = Σt[(Pti – .b)/f]N abgeschätzt,
worin f der anwendbare Wert für den Kompensationsfaktor f ist, d. h. f_initial für die erste Zeitdauer T1 und f₁ für die zweite Zeitdauer T2, b der Abreißdruck ist, P_ti die Druckmessung bei jedem Zeitinkrement ti innerhalb der Zeitdauern T1, T2 ist und N der Linearitätsfaktor ist. Das theoretisch akkumulierte Volumen wird bei jedem Impuls 34a, 34b auf ein tatsächliches Gesamtvolumen des abgegebenen viskosen Werkstoffs 10 auf der Grundlage des voreingestellten Volumens des Flussmessgeräts 32 eingestellt, wie in 5 dargestellt.
Ein akkumuliertes Sollvolumen des während der ersten T1 und zweiten T2 Zeitdauern abgegebenen viskosen Werkstoffs 10 wird auf der Grundlage der Sollabgaberate bestimmt, zum Beispiel Sollabgaberate * Zeit. Diese akkumulierten Volumina werden dann verglichen und die Spannung des an das Servoventil 44 mit variabler Öffnung angelegten Ausgangssignals 46 wird auf der Grundlage der Differenz zwischen dem theoretischen akkumulierten Volumen und dem akkumulierten Sollvolumen weiter eingestellt. Insbesondere in Bezug auf 1 wird die Differenz mit einer zweiten Spannungskonstante K₁ multipliziert, um die zweite Spannungseinstellung 54 zu bestimmen. Die zweite Spannungseinstellung 54 ist eine Erhöhung oder Verringerung der an das Servoventil 44 mit variabler Öffnung angelegten Spannung des Ausgangssignals 46. Deshalb ist die über das Ausgangssignal 46 an das Servoventil 44 mit variabler Öffnung angelegte Spannung gleich der Grundspannung 50 plus der ersten 52 und zweiten 54 Spannungseinstellungen. Die erste Spannungseinstellung 52 wird wie die zweite Spannungseinstellung 54 nach jeder Druckmessung P oder alle 0,008 Sekunden ausgeführt.
Fehlererkennung
Der Kompensationsfaktor f kann auch dazu verwendet werden, Fehler der Betriebscharakteristik des Abgabesystems 14 zu detektieren. Insbesondere wenn Änderungen der Werte für den Kompensationsfaktor f zwischen den Impulsen 34 eine vordefinierte Grenze überschreiten, z. B. wenn die Differenz zwischen dem ersten neuen Wert f₁ für den Kompensationsfaktor f und dem zweiten neuen Wert f₂ für den Kompensationsfaktor f die vordefinierte Grenze überschreiten, kann die Düse 26 verstopfen und der Kontroller 48 kann ein Anzeigesignal an eine Bedienperson des Abgabesystems 14 senden, um dies anzuzeigen. Zusätzlich kann der Kontroller 48 das Abgabesystem 14 abschalten, bis der Zustand auf normal zurückgekehrt, d. h. die Düse 26 nicht mehr verstopft ist.
Der Kompensationsfaktor f könnte in gleicher Weise dazu verwendet werden, Luftblasen im Abgabesystem 14 auf der Grundlage der Differenz zwischen den ersten f₁ und zweiten f₂ neuen Werte für den Kompensationsfaktor f zu ermitteln. Zum Beispiel kann ein zweiter vordefinierter Grenzwert dazu definiert werden, Luftblasen im Abgabesystem 14 zu ermitteln. Mit anderen Worten, eine verstopfte Düse oder Luftblasen im Abgabesystem können durch eine starke Änderungen des Kompensationsfaktors f innerhalb einer kurzen Zeitdauer ermittelt werden.
Der Kompensationsfaktor f könnte in gleicher Weise dazu verwendet werden, um eine unerwünschte Abgabe "zusammenhängender Tropfen" zu ermitteln, d. h. wenn statt eines kontinuierlichen Flusses große Tropfen des viskosen Werkstoffs 10 auf das Werkstück 12 abgegeben werden.
Außerdem könnte die Abnutzung der Düse 26 des Abgabesystems 14 auf der Grundlage der Überschreitung eines vordefinierten Grenzwertes für den Wert des Kompensationsfaktors f ermittelt werden. Der vordefinierte Grenzwert ist ein Wert des Kompensationsfaktors f, bei dem die Düse 26 kurz davor steht, abgenutzt zu sein, und aufgrund überhöhter Abnutzung ersetzt werden muss. Bei einer Ausführung dieser Eigenschaft kann der Kontroller 48 eine Trendkurve für jeden erfolgreich bestimmten Wert des Kompensationsfaktors f während der Abgabeanwendung berechnen. Wenn die Trendkurve nicht unstetig verläuft, wobei zum Beispiel anzeigt wird, dass die Düse 26 verstopft ist oder sich Luftblasen im Abgabesystem 14 befinden, und die Trendkurve durch den vordefinierten Grenzwert verläuft, d. h. den Grenzwert überschreitet, kann ein Anzeigesignal an die Bedienperson gesendet werden, um anzuzeigen, dass die Düse 26 ersetzt werden sollte.
Alternative Ausführungen
Bei einer in 6 dargestellten alternativen Ausführung überlappt ein Bereich der zweiten Zeitdauer T2 die erste Zeitdauer T1, so dass die zweite Zeitdauer T2 die erste Zeitdauer T1 zur Kompensation der tatsächlichen Abgaberate für Änderungen der Betriebscharakteristika des viskosen Werkstoffs 10 und des Abgabesystems 14 umfasst, wodurch die tatsächliche Abgaberate innerhalb der minimalen Abweichung von der Sollabgaberate gehalten wird. Diese Alternative kann ein besseres Mittelungsverfahren für den Kompensationsfaktor f liefern, indem weiter zurückliegende Druck- und Volumendaten verwendet werden. Außer der Differenz der Zeitdauern, die bei den vorher behandelten Schritten verwendet wurden, werden alle anderen Schritte der vorherigen Ausführung bei dieser Ausführung durchgeführt.
Offensichtlich sind viele Modifikationen und Variatio nen der vorliegenden Erfindung angesichts der obigen Lehren möglich. Die Erfindung kann anders als im Speziellen beschrieben im Umfang der beigefügten Ansprüche in der Praxis umgesetzt werden. Die Neuheit soll insbesondere und vornehmlich in der "gekennzeichnet dadurch" Formulierung angegeben sein, wohingegen die vorangehenden Verweise nur die alte und bekannte Kombination darlegen, auf der die Erfindung aufsetzt. Diese vorangehenden Verweise sollen so interpretiert werden, dass sie jede Kombination abdecken, bei der die Neuheit ihre Nützlichkeit zeigt. Außerdem dienen die Bezugszeichen in den Ansprüchen nur der Bequemlichkeit und sollen in keiner Weise als einschränkend aufgefasst werden.
Ein alternatives Verfahren für das Steuersystem 14 verwendet ein Verfahren kleinster Quadrate, um die Amplituden des Kompensationsfaktors und Abreißdrucks wiederholt zu berechnen. N wird ein konstanter Wert zugeordnet. 7 enthält Graphen, die den Trend von Abgaberaten-Fluiddruck-Datensätzen darstellen, die bei Werten von N resultieren würden, die größer, kleiner oder gleich eins sind. Vorzugsweise wird N ein Wert zugewiesen, der erwarteten Trends der Abgaberaten-Fluiddruck-Datensätzen entspricht. Die Sollabgabe oder Fluidflussratengleichung Sollflussrate = [(Druck – b)/f]N (1) wird zur folgenden Gleichung umgestellt D = F·P + B (2)wobei:

D: die (theoretische Flußrate)ⁿ ist;
n: = 1/N, eine Konstante;
P: der Fluiddruck ist;
F: = fⁿ; und

B = –F·b

Beim Auftreten jedes Zeitinkrements ti ca. alle 8 ms empfängt der Kontroller 48 ein Drucksignal 40, konvertiert das Signal in eine Druckamplitude P und speichert die Druckamplitude P in einem für den Mikroprozessor 49 zugänglichen elektronischen Speicher. Bei Auftreten des von dem Abgabeflussmessgerät 32 erzeugten Impulses 34 berechnet der Kontroller 48 die mittlere Abgabe- oder Fluidflussrate D_ave mittels des Abgabeflussmessgeräts 32 und der mittleren Druckamplitude P_ave aus Drucksignalen, die nach jedem Inkrement ti seit einem vorhergehenden Impuls 34 aufgetreten sind. Vorzugsweise werden der Druck und die Flussratenamplitude während einer Zeitdauer gemittelt, während der mehrere Abgabemessgerätimpulse 34 aufgetreten sind. Die Druck- und Abgaberatenwerte werden auch im elektronischen Speicher aufgezeichnet. Nachdem einige Paare von (P, D) Werten erhalten wurden, werden die Koeffizienten F und B unter Verwendung eines Verfahrens kleinster Quadrate berechnet.
Die Werte von F und B in Gleichung (2) werden wie folgt berechnet F = Spd/Spp; und B = Dave F·Pave wobei

P_ave: = P ave = (1/t)ΣP;
D_ave: = D ave (1/t)ΣD;
Spp: = ΣP² – (1/t)(ΣP)²;
Spd: = ΣP D – (1/t)(ΣP)(ΣD);

Der Kontroller 48 führt Berechnungen unter Verwendung von während einer Periode erfassten Daten durch, die mehrere Abgabemessgerätimpulse 34 enthält, statt Druckdaten von nur einem vorhergehenden Impuls des Abgabeflussmessgeräts 32 zu verwenden. Der Kontroller 48 berechnet nicht nur den Kompensationsfaktor F, sondern auch die Druckvorspannung/Abreißdruck B.
Der Kontroller 48 behält nur eine bestimmte Anzahl alter (P, D) Datenpaare, so dass nur jüngste Messdaten Viskositätsänderungen des Materials widerspiegeln. Um dies zu erreichen, werden die aufgezeichneten P und D Daten in einem Ringpuffer mit einer vordefinierten Größe gespeichert. Während eines Impulsinkrements verwendet der Kontroller 48 den Bemittelten Wert für den gemessenen Druck. Vorausgesetzt, dass das Verhältnis zwischen D und P linear ist, ist diese Mittelung erlaubt.
Um exaktere Werte der Koeffizienten B und F zu erhalten, ist es wichtig, gut verteilte Paare von (P, D) Daten zu haben. Wenn die Materialabgabe bei einer konstanten Rate über eine verlängerte Zeit auftritt, werden der Druck und die Abgaberate innerhalb eines schmalen Bereiches liegen, wie in 8 gezeigt. Um diese Fälle zu vermeiden, enthält der Ringpuffer Daten über einen größeren Bereich von Abgaberaten- und Drucksätzen. Das System hält immer eine bestimmte Anzahl von Niedrig- und Hochdruck/Abgabedatensätzen bei, die oberen und unteren Grenzwerte von 9. Dieses Verfahren sorgt für exakte Koeffizientenwerte durch Verwendung des Verfahrens kleinster Quadrate.
Wenn die Anzahl an Druck- und Abgabe-Datensätzen bei einer geringen Rate auf eine vorbestimmte Anzahl abfällt, zeichnet der Pufferring nicht weiter auf und behält die Daten bei einer höheren Rate. In gleicher Weise zeichnet der Ring nicht weiter auf und behält die Daten bei einer niedrigeren Rate, wenn die Anzahl an Druck- und Abgabe-Datensätzen bei einer höheren Rate auf eine vorbestimmte Anzahl abfällt. Dies garantiert, dass der Ringpuffer immer Daten bei einer niedrigeren und höheren Rate enthält, so dass exakte Koeffizienten berechnet werden.
Wenn das Abgabemessgerät eine Flussrate größer als die misst, die durch Gleichung (2) für den gemessenen Druck angegeben wird, gibt das System 40 einen "Blasen entdeckt"-Alarm aus. In gleicher Weise, wenn das Abgabemessgerät 32 eine Flussrate kleiner als die misst, die durch Gleichung (2) für den gemessenen Druck angegeben wird, gibt das System einen "teilweise verstopfte Düse entdeckt"-Alarm aus.
Wenn die Abgabemessgerätimpulse 34 nicht für eine längere durch Gleichung (2) vorhergesagte Dauer eintreffen, meldet das System zusätzlich einen "verstopfte Düse"-Alarm.
Das System speichert Referenzwerte F₀ und B₀ und F und B, um zu bestimmen, ob die Düse übermäßig abgenutzt ist. D = Fo·P + Bo (3)
Wenn die zuletzt berechneten F und B Werte zu einer berechneten theoretischen Flussrate führen, die größer als die Flussrate von Gleichung (3) ist, dann meldet das System einen "abgenutzte Düse"-Alarm.
Die Anzahl an Abgabeleitungen und -rohren 20 ist ein Teil des Materialabgabesystems. Die Anzahl an Betriebsrohren 20 beeinflusst direkt die Abgaberate D; deshalb bedarf eine Verwendung von mehreren Rohren einer spezielle Betrachtung. Wenn g die Anzahl an Rohren ist, die zu einem vorgegebenen Zeitpunkt betrieben werden, und alle Rohre die gleiche Düsengröße haben, dann wird Gleichung (2) zu D/g = F·P + B (4)
Gleichung (4) setzt voraus, dass der Widerstand im Rohrschlauch oder Leitung 20 vernachlässigbar ist und die Anzahl Rohre g, die für ein Abgabemessgeräteinkrement T geöffnet werden, unverändert ist. Wenn in Gleichung (4) D/g durch D ersetzt wird, kann das gleiche Berechnungsverfahren kleinster Quadrate auf ein System angewendet werden, das mit mehreren gleichzeitig betriebenen Rohren betrieben wird. Wenn sich die Anzahl Rohre g während eines Zeitinkrements ändert, dann können die Messdaten für diese Periode verworfen werden.
Gemäß den Bestimmungen der Patentregelungen ist die vorliegende Erfindung in einer Weise beschrieben worden, die als Darstellung seiner bevorzugten Ausführung betrachtet wird. Es soll jedoch beachtet werden, dass die Erfindung anders als im Speziellen gezeigt und beschrieben ausgeführt werden kann, ohne vom Umfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen.

Claims

Fluidabgabesystem (14) zum Abgeben eines Fluids (10) auf ein Werkstück (12) über einen Ausgang (26) bei einer Sollflussrate, wobei das System aufweist: eine steuerbare Druckregelvorrichtung (42), durch die das Fluid (10) unter Druck zu dem Ausgang (26) fließt; einen Drucksensor (36), der ein Drucksignal bereit stellt, das einen Fluiddruck an dem Ausgang (26) angibt; ein Flussmessgerät (32), das ein Flussratensignal bereit stellt, das eine Flussrate des Fluids (10) durch den Ausgang (26) angibt; und einen Kontroller (48), der auf das Flussratensignal anspricht, um die Druckregelvorrichtung (42) zu steuern, um einen Druck zu erzeugen, der der Sollflussrate entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollflussrate und das Drucksignal über einen Kompensationsfaktor und einen Abreißdruck miteinander in Beziehung stehen, der von dem Kontroller (48) auf der Grundlage der Flussrate, die durch das Flussratensignal angegeben ist, und des Fluiddrucks berechnet wird, der von dem Drucksignal angegeben ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckregelvorrichtung (42) ein Servoventil (44) aufweist, das eine Öffnung mit variablem Querschnittsbereich aufweist, durch das das Fluid (10) unter Druck zu dem Ausgang (26) fließt.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Roboter (28) mit einem Roboterarm (30) zum Steuern einer Position des Ausgangs (26) relativ zu dem Werkstück (12) an dem Ausgang (26) angreift.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckregelvorrichtung (42) ein Servoventil (44) mit variabler Öffnung aufweist und der Kontroller (48) programmiert ist, um das Servoventil (44) mit variabler Öffnung unter Verwendung eines Unterschieds zwischen der Sollflussrate und der durch das Flussratensignal angegebenen Flussrate durch den Ausgang (26) zu regulieren.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang (26) mit einer Zufuhrleitung (20) verbunden ist und eine Pumpe (18) mit der Zufuhrleitung (20) gekoppelt ist, um das Fluid (14) durch die Zufuhrleitung (20) zu dem Ausgang (26) zu fördern.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Roboter (28) mit einem Roboterarm (30) an dem Ausgang (26) angreift, um eine Position des Ausgangs (26) relativ zu dem Werkstück (12) zu steuern, wobei der Roboter (28) sechs Drehachsen zum Drehen von einem des Ausgangs (26) und des Werkstücks (12) darum definiert.
Verfahren zum Steuern eines Fluidabgabesystems (14), das eine steuerbare Druckregelvorrichtung (24) aufweist, durch die Fluid (10) unter Druck zu einem Ausgang (26) mit einer Sollflussrate fließt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte aufweist: Festlegen eines anfänglichen Kompensationsfaktors und eines anfänglichen Abreißdrucks; Messen eines Drucks des Fluids bei jedem einer Mehrzahl von Zeitinkrementen, die auftreten, während das Fluid (10) abgegeben wird; Ermitteln eines Volumens des Fluids (10), das während eines ersten Zeitabschnitts abgegeben wird; Ermitteln eines mittleren Drucks bei den Zeitinkrementen während des ersten Zeitabschnitts; Ermitteln einer mittleren Flussrate während des ersten Zeitabschnitts; Ermitteln aus dem mittleren Druckwert und dem mittleren Flussratenwert während des ersten Zeitabschnitts eines neuen Kompensationsfaktors und eines neuen Abreißdrucks; Verwenden des neuen Kompensationsfaktors, des neuen Abreißdrucks und der Druckmessungen während eines zweiten Zeitabschnitts, um eine theoretische Flussrate des Fluids (10) für den zweiten Zeitabschnitt zu ermitteln; und Verwenden eines Unterschieds zwischen der theoretischen Flussrate und der Sollflussrate, um die Druckregelvorrichtung (42) zu steuern, um einen Druck zu erzeugen, der der Sollflussrate entspricht.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt, einen Druck des Fluids (10) zu messen, ferner umfasst, ein Steuersignal von einem Drucksensor (36) nach jedem der Zeitinkremente zu empfangen und die Steuersignale in die Druckmessungen umzuwandeln.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt, das tatsächliche Volumen des Fluids (10) zu ermitteln, das während des ersten Zeitabschnitts abgegeben wird, ferner umfasst, erste und zweite elektrische Pulse zu erhalten, die von einem Flussmessgerät (32) des Abgabesystems (14) erzeugt werden, wobei der erste Puls angibt, dass ein vorab festgelegtes Volumen des Fluids (10) während einer ersten Zeitdauer durch das Flussmessgerät (32) hindurch gegangen ist, und der zweite Puls angibt, dass das vorab festgelegte Volumen des Fluids (10) während einer zweiten Zeitdauer durch das Flussmessgerät (32) hindurch gegangen ist, wobei sich die ersten und zweiten Dauern zu dem ersten Zeitabschnitt erstrecken.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Schritt umfasst, die theoretische Flussrate zu ermitteln, nachdem jede Druckmessung vorgenommen wurde.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Schritt umfasst, die theoretische Flussrate mit der Sollflussrate zu vergleichen und eine Spannung, die an ein Servoventil (44) mit variabler Öffnung der Druckregelvor richturig (42) angelegt wird, auf der Grundlage eines Unterschieds zwischen der theoretischen Flussrate und der Sollflussrate einzustellen.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Schritt umfasst, ein theoretisches akkumuliertes Volumen des Fluids (10), das während des ersten Zeitabschnitts abgegeben wird, zu ermitteln und ein akkumuliertes Sollvolumen des Fluids (10) zu ermitteln, das während des ersten Zeitabschnitts abgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Schritt umfasst, das theoretische akkumulierte Volumen und das akkumulierte Sollvolumen zu vergleichen und die an das Servoventil (44) mit variabler Öffnung angelegte Spannung auf der Grundlage eines Unterschieds zwischen dem theoretischen akkumulierten Volumen und dem akkumulierten Sollvolumen einzustellen.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte, einen anfänglichen Abreißdruck festzulegen und einen Abreißdruck zu ermitteln, umfasst, einen Druck zu ermitteln, der Reibungsverluste in dem Abgabesystem (15) angibt, die von dem Fluid (10) zu überwinden sind, um damit zu beginnen, Fluid (10) auf ein Werkstück (12) abzugeben.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Schritt umfasst, in Linearitätsmaß (N) für das Fluid (10) festzulegen, dass Scherentzähnungs- oder Scherverdickungseigenschaften des Fluids (10) angibt.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt, die theoretische Flussrate des Fluids zu ermitteln ferner umfasst, die theoretische Flussrate unter Verwendung des Verhältnisses D = F·P + B zu ermitteln, wobei D die (theoretische Flussrate)ⁿ ist; n = 1/N, eine Konstante; P Fluiddruck ist; F = fⁿ; und B = – F·b; b der Abreißdruck ist; f der Kompensationsfaktor ist; und n ein Linearitätsmaß ist.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte von F und B unter Verwendung von F = Spd/Spp; und B = D_ave F·P_ave berechnet werden, wobei Pave = (1/t) ΣP; Dave = (1/t) ΣD; Spp = ΣP2 – (1/t)(ΣP)2; Spd = ΣPD – (1/t)(ΣP)(ΣD);und t die Anzahl an Zeitinkrementen ist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Schritt umfasst, auf der Grundlage eines Unterschieds zwischen einer von einem Flussmessgerät (32) angegebenen Flussrate und einer theoretischen Flussrate, die kleiner als die von dem Flussmessgerät (32) angegebene Flussrate ist, ein Hindernis in dem Abgabesystem (14) zu detektieren.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Schritt umfasst, auf der Grundlage eines Unterschieds zwischen einer von einem Flussmessgeräte (32) angegebenen Flussrate und einer theoretischen Flussrate, die größer als die von dem Flussmessgerät (32) angegebene Flussrate ist, Gasblasen in dem Abgabesystem (14) zu detektieren.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Schritt umfasst, Referenzwerte des Kompensationsfaktors und des Abreißdrucks festzulegen und Verschleiß einer Düse (26) des Abgabesystem (14) auf der Grundlage einer ersten theoretischen Flussrate, die unter Verwendung der Referenzwerte des Kompensationsfaktors und des Abreißdrucks und der Druckmessungen für einen Zeitabschnitt ermittelt wird, und einer zweiten theoretischen Flussrate zu detektieren, die unter Verwendung eines neues Kompensationsfaktors und eines neuen Abreißdrucks und von Druckmessungen für den genannten Zeitabschnitt ermittelt wird, die größer als die erste theoretische Flussrate ist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte zweite Zeitabschnitt nach dem ersten Zeitabschnitt auftritt, um eine tatsächliche Flussrate während des zweiten Zeitabschnitts hinsichtlich Änderungen in einer Betriebseigenschaft des Fluids (10) und des Abgabesystems (14) zu kompensieren, die während des ersten Zeitabschnitts auftreten, wodurch die tatsächliche Flussrate mit einer minimalen Abweichung von der Sollflussrate während des zweiten Zeitabschnitts beibehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des zweiten Zeitabschnitts mit dem ersten Zeitabschnitt überlappt, um eine tatsächliche Flussrate während des zweiten Zeitabschnitts hinsichtlich von Änderungen in einer Betriebseigenschaft des Fluids (10) und des Abgabesystems (14) zu kompensieren, die während des ersten Zeitabschnitts auftreten, um dadurch die tatsächliche Flussrate mit einer minimalen Abweichung von der Sollflussrate beizubehalten.