EP3796993A1

EP3796993A1 - Materialmischsystem mit pufferspeicher

Info

Publication number: EP3796993A1
Application number: EP19725347.9A
Authority: EP
Inventors: Manuel SCHWARZENBOLZ; Thomas ZÄH
Original assignee: Rehm Thermal Systems GmbH
Current assignee: Rehm Thermal Systems GmbH
Priority date: 2018-05-23
Filing date: 2019-05-17
Publication date: 2021-03-31
Also published as: DE102018208090A1; RU2756468C1; CN112313002A; US20210187458A1; WO2019224114A1

Abstract

Ein System zum Mischen zweier oder mehrerer Materialkomponenten, etwa für das Aufbringen auf elektronische Leiterplatten, weist einen der Mischeinheit nachgeordneten Pufferspeicher auf, der druckgeregelt ist, so dass ein Mischmaterial unabhängig von der im Pufferspeicher enthaltenen Menge mit einem gegebenen Druck beaufschlagt wird, auch wenn sich Zufluss und Abfluss in dem Pufferspeicher dynamisch ändern.

Description

Materialmischsystem mit Pufferspeicher

Die vorliegende Erfindung betrifft generell Systeme zum Mischen von Materialfluidströmen, um ein geeignetes Mischmaterial zu erzeugen, das die gewünschten Eigenschaften zur weiteren Verwendung, etwa zur Bearbeitung von Oberflächen besitzt.

In vielen Bereichen der industriellen Verarbeitung werden häufig Materialien eingesetzt, die besondere Eigenschaften aulweisen müssen, um den Einsatzbedingungen zu genügen. Beispielsweise müssen Oberflächen von gewissen Produkten, etwa von elektronischen Leiterplatten und dergleichen, versiegelt und geschützt werden, wozu Materialien in flüssigem Zustand durch geeignete Applikatoren, etwa Vorhangdüsen, einfache Strahldüsen, und dergleichen aufgebracht werden. Auch in vielen anderen Bereichen ist das Aufbringen von Materialien mit gewissen Eigenschaften erforderlich, beispielsweise zum Ausfüllen von Spalten und generell zur Einebnung von Oberflächen, und dergleichen, wobei in der Regel entsprechende Ausgangsmaterialien in einem mehr oder minder viskosen Zustand voriiegen und nach dem Mischen das Mischmaterial durch entsprechende Applikationstechniken aufgebracht werden kann, und anschließend ein Aushärten des Materials in Gang gesetzt wird.

Insbesondere aufgrund der gewünschten Fähigkeit dieser Materialien, einen Aushärtungsprozess zu durchlaufen, um damit die gewünschten endgültigen Materialeigenschaften zu erreichen, müssen derartige Materialien entsprechend vor dem eigentlichen Aufbringen einen geeigneten Zustand mit relativ geringer Viskosität aulweisen, um bei der Bevorratung und Weiterverarbeitung dieser Materialien sowie bei dem eigentlichen Aufbringen das gewünschte Applikationsverhalten zu erreichen. Dazu werden häufig zwei oder mehr Ausgangsmaterialien, die für sich in einem entsprechend geeigneten Zustand voriiegen, unmittelbar vor der eigentlichen Verwendung des Endmaterials gemischt, so dass ein homogen gemischtes Mischmaterial erzeugt wird, aber dennoch zumindest über einen mehr oder minder langen Zeitraum noch verarbeitbar ist. Zu diesem Zweck sind auf dem Markt technische Lösungen verfügbar, die die Möglichkeit bieten, zwei unterschiedliche Materialien in einem frei wählbaren Mischungsverhältnis zu mischen und damit ein gewünschtes Mischmaterial bereitzustellen. Die beiden Ausgangsmaterialien werden dabei als entsprechende Massenströme, die typischerweise eine geeignet geringe Viskosität besitzen, jeweils über eine entsprechende Dosiereinrichtung gefördert und einer Mischeinheit zugeführt, die dann eine möglichst homogene Mischung erzeugt. Dabei wird bei diesen bekannten Systemen in der Regel das aus den beiden Massen- strömen erzeugte Mischmaterial einer weiteren Einheit, etwa einer Applikator-Einheit, zugeführt, die das Material dann in geeigneter Weise ausgibt, beispielsweise auf eine Oberfläche aufsprüht, und dergleichen.

In derartigen bekannten Materialmischsystemen werden die beiden Komponenten jeweils in genau dosierter Weise der Mischeinheit zugeführt, die dann entsprechend dem zugeführten Mischverhältnis der beiden Ausgangskomponenten ein Mischmaterial erzeugt, bei welchem nach dem Mischen eine entsprechende chemische Reaktion einsetzt, die typischerweise zu einer Zunahme der Viskosität des Mischmaterials führt und daher eine an die entsprechende "Topfzeit" und den erforderlichen Ausgangsvolumenstrom angepasste Mischrate erforderlich macht. Die Topfzeit ist typischerweise als diejenige Zeit zu betrachten, in der sich die Viskosität eines Materials um 100 Prozent erhöht.

Zwar lässt sich die Mischrate beispielsweise durch die Geschwindigkeit der Mischeinheit, die beispielsweise in Form einer rotierenden Mischwendel vorgesehen ist, in einem gewissen Rahmen steuern, jedoch sind insbesondere während bestimmter Betriebsphasen, beispielweise zu Beginn eines entsprechenden Prozesses zum Aufbringen von Mischmaterial auf ein Produkt, etwa eine gedruckte Leiterplatte, gewisse Inhomogenitäten in der Materialmenge festzustellen, da in derartigen Phasen eine ungewöhnlich hohe Dynamik für die entsprechenden Antriebsmotoren der Mischeinheit und gegebenenfalls auch der Dosiereinheiten für die zuzuführenden Materialströme erforderlich wäre. Eine derartige Inhomogenität des aufzubringenden Materials ist jedoch in vielen Anwendungen nicht akzeptabel, so dass zusätzlicher großer Aufwand erforderlich ist, um die Homogenität der aufgebrachten Mischmaterialschicht zu gewährleisten.

Ferner gibt es auch Anwendungen mit sehr unterschiedlichen dynamischen Anforderungen, wenn beispielsweise unterschiedliche Applikatoren für unterschiedliche Zwecke einzusetzen sind, so dass gegebenenfalls hier ebenfalls die durch die Mischeinheit vorgegebenen dynamischen Grenzen ein zuverlässiger Einsatz des gleichen Mischsystems nicht möglich ist. Beispielsweise werden häufig im Bereich der Leiterplattenherstellung sogenannte Vorhangdüsen eingesetzt, die bei großem Sprühvorhang einen hohen Durchsatz und bei kleinem Sprühvorhang einen geringen Durchsatz haben und daher eine entsprechend angepasste Förderung des Mischmaterials benötigen, wobei insbesondere eine schnelle Anpassung des zugeführten Volumenstroms des Mischmaterials erforderlich ist. Diese Anforderungen einer hohen Dyna- mik in einem weiten Bereich von unterschiedlichen viskosen Mischmaterialien und Ausgabevolumenströmen können bekannte Materialmischsysteme nicht oder nur unzureichend erfüllen.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Materialmischsystem bereitzustellen, mit welchem zumindest einige der zuvor genannten Probleme behoben oder in ihrer Wirkung reduziert werden.

Zur Lösung des zuvor genannten Problems wird erfindungsgemäß ein Materialmischsystem zur Bereitstellung eines viskosen Materialsystems angegeben. Das erfindungsgemäße Materialmischsystem umfasst eine Mischeinheit, die ausgebildet ist, zur Erzeugung eines Mischmaterials zwei oder mehr Eingangsmaterialströme zu mischen. Das Materialmischsystem umfasst ferner einen Mischmaterialpufferspeicher, der einen Eingang zur Aufnahme des Mischmaterials aus der Mischeinheit und einen Ausgang zur Abgabe des Mischmaterials aufweist und der zur gesteuerten Druckbeaufschlagung des Mischmaterials ausgebildet ist.

Erfindungsgemäß wird somit ein Pufferspeicher funktionsmäßig nach der Mischeinheit vorgesehen, der das Mischmaterial aufnehmen und vor der Ausgabe speichern kann, wobei das Mischmaterial in dem Pufferspeicher in gesteuerter Weise mit Druck beaufschlagbar ist. Das heißt, durch den Mischmaterialpufferspeicher lässt sich eine erforderliche Menge des Mischmaterials anhäufen, ohne dass dabei bereits eine Abgabe des Mischmaterials aus dem Speicher erfolgt. Durch die gesteuerte Druckbeaufschlagung des Mischmaterials in dem Pufferspeicher steht somit nach Aufnahme einer gewissen Menge an Mischmaterial dieses sofort mit genau definierten Bedingungen zur Verfügung und kann am Ausgang ausgegeben werden und einer weiteren Verarbeitungseinheit, etwa einer Applikatoreinheit, gegebenenfalls über eine weitere Druckregeleinrichtung, zugeführt werden.

Durch die steuerbare Druckbeaufschlagung, die beispielsweise unabhängig von der im Pufferspeicher zwischengespeicherten Menge des Mischmaterials ist, kann daher ein genau definierter Ausgangsdruck des Mischmaterialstroms vorgegeben werden, der somit unabhängig von dem eintreffenden Volumenstrom und von dem abgehenden Volumenstrom beibehalten werden kann. Wenn beispielsweise ein Applikationsvorgang gestartet werden soll, ist durch die stabilen Druckverhältnisse im Pufferspeicher gewährleistet, dass bereits von Beginn an genau definierte Verhältnisse im Applikator herrschen, so dass entsprechende Inhomogenitäten, wie sie in konventionellen Materialmischsystemen auftreten können, vermieden oder zumindest deutlich reduziert werden. Da der Mischmaterialpufferspeicher entsprechend frühzeitig mit dem Mischmaterial in ausreichender Menge beladen werden kann, lässt sich auch eine hohe dynamische Bandbreite für entsprechende Anwendungen gewährleisten, da ein Aufbringen des Mischmaterials mit einem Volumenstrom möglich ist, der beispielsweise den Volumenstrom der den Pufferspeicher beladenden Mischeinheit übersteigt. Das heißt, der Pufferspeicher kann zunächst mit einer Materialmenge beladen werden, die für einen oder mehrere Applikationsprozesse ausreichend ist, selbst wenn der von der Mischeinheit maximal erreichbare Volumenstrom kleiner als der Volumenstrom ist, der für die nachfolgende Beschickung des Applikators erforderlich ist. Nachdem der Pufferspeicher bei entsprechend eingestelltem Druck nach Abschluss eines entsprechenden Vorgangs bis zu einem gewissen Volumen entleert ist, wird der Pufferspeicher wieder beladen, so dass anschließend wiederum für einen oder mehrere Applikationsprozesse ausreichend Mischmaterial vorhanden ist.

In anderen Fällen, in denen das Mischmaterial mit einem relativ geringen Volumenstrom abzugeben ist, wird gegebenenfalls die Materialzufuhr zu dem Pufferspeicher unterbrochen, sobald der Pufferspeicher ein geeigneten Füllstand erreicht hat, und kann somit intermittierend mit Mischmaterial gefüllt werden, so dass ein ununterbrochener Abfluss am Ausgang erfolgen kann, wobei ein gewünschter Druck stets gewährleistet ist. Auf diese Weise kann selbst bei geringem Volumenstrom auf der Ausgangsseite des Pufferspeichers ein zuverlässiger Mischbetrieb an der Eingangsseite gewährleistet werden, da sichergestellt ist, dass die entsprechende Mischeinheit in einem stabilen Betriebsbereich arbeitet.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist ein effektives Speichervolumen des Mischmaterialpufferspeichers dynamisch einstellbar. Das heißt, der erforderliche Druck im Pufferspeicher wird gesteuert aufrechterhalten, ohne dass dazu ein gleichbleibendes Speichervolumen aufrechterhalten werden muss. Anders ausgedrückt, der Pufferspeicher kann mit einer variablen aber einstellbaren Materialmenge beladen werden, wobei dennoch eine Steuerung des Innendrucks im Pufferspeicher auf einen vorgegebenen, ebenfalls variabel einstellbaren Sollwert ermöglicht wird. Beispielsweise ist eine dynamische Festlegung des effektiven Speichervolumens von besonderem Vorteil, wenn eine Anpassung an einen bestimmten Applikationsvorgang vorzunehmen ist. Wie zuvor erläutert ist, haben unterschiedliche Mischmaterialien, wobei dazu auch Materialien gehören, die aus den gleichen Ausgangsmaterialien jedoch mit unterschiedlichen Mischungsverhältnissen erzeugt werden, unterschiedliche Topfzeiten, die es zu berücksichtigen gilt, um ein gleichmäßiges Aufbringen des Mischmaterials zu gewährleisten und auch eine übermäßige Aushärtung des entsprechenden Mischmaterials im Pufferspeicher und dem gesamten Fluid-Leitungssystem zu vermeiden. Wenn beispielsweise in Anwendungen eine Mengen von Mischmaterialien aufzubringen sind, sich diese Materialien jedoch in der Topfzeit unterscheiden, so kann für das Mischmaterial mit der längeren Topfzeit ein größeres effektives Speichervolumen des Pufferspeichers eingestellt werden im Vergleich zu dem Mischmaterial mit der kürzeren Topfzeit. Auf diese Weise lässt sich gegebenenfalls ein längerer kontinuierlicher Betrieb erreichen, da die im Pufferspeicher angehäufte Menge an Mischmaterial speziell an die Anwendung angepasst werden kann.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist der Mischmaterialpufferspeicher einen verschiebbaren Kolben auf. In dieser Ausführungsvariante ist in Form des verschiebbaren Kolbens eine Einrichtung von einfachem mechanischem Aufbau gegeben, die zur Druckbeaufschlagung und zur dynamischen Einstellung des effektiven Speichervolumens verwendbar ist. Das heißt, es kann ein einfacher mechanischer Aufbau realisiert werden, indem beispielsweise ein geeigneter Speicherkörper, etwa in Form eines Hohlzylinders, bereitgestellt wird, in welchem der verschiebbare Kolben angeordnet ist. Der verschiebbare Kolben kann beispielsweise zur Druckbeaufschlagung des Mischmaterials verwendet werden, indem ein direkter Kontakt zwischen dem Mischmaterial und dem Kolben herbeigeführt wird. In anderen Varianten kann der verschiebbare Kolben verwendet werden, eine Druckbeaufschlagung an dem Mischmaterial hervorzurufen, indem über ein Zwischenmedium eine Ankopplung an das Mischmaterial erfolgt.

In einerweiteren Ausführungsform steht der verschiebbare Kolben mit der von dem Mischmaterial abgewandten Seiten mit einer regelbaren Fluid-Druckquelle in Verbindung. Die regelbare Fluid-Druckquelle ist als eine Quelle zu verstehen, die ein unter Druck stehendes Fluid aufweist, das mit der abgewandten Kolbenseite in Verbindung steht und somit diese Kolbenseite und damit den Kolben mit Druck beaufschlagt. In vorteilhaften Ausführungsformen ist die Fluid- Druckquelle auf der Grundlage eines Gases, etwa Luft, Stickstoff, und dergleichen gebildet, so dass diesbezüglich eine Vielzahl gut bekannter pneumatischer Komponenten verwendbar sind, um die Fluid-Druckquelle mit dem Mischmaterialpufferspeicher zu verbinden, so dass der Kolben mit einem entsprechenden Druck beaufschlagt wird. Die Fluid-Druckquelle kann ihrerseits aus einem großen Fluid-Reservoir mit entsprechenden Druckregelungskomponenten verbunden sein, so dass ein gewünschter Druck durch die Druckquelle bereitgestellt wird.

In anderen Ausführungsvarianten kann das Fluid auch in flüssiger Form bereitgestellt werden, so dass diesbezüglich gut bekannte konventionelle Hydraulikkomponenten ersetzbar sind, um die Fluid-Druckquelle zu verwirklichen und diese mit dem Pufferspeicher zu verbinden. Auch hier gilt, dass entsprechende Druckregelungskomponenten, Kompressoren, und dergleichen verwendbar sind, um die Fluid-Druckquelle zu bilden und/oder mit geeignetem Fluid zu speisen. Vorteilhafterweise ist das Fluid, unabhängig davon, ob eine Flüssigkeit und/oder ein oder mehrere Gase betrachtet werden, so beschaffen, das es ein näherungsweise inertes Verhalten in Bezug auf das Mischmaterial zeigt, so dass auch entsprechende Undichtigkeiten, die zwischen dem Kolben und dem Gehäuse des Pufferspeichers auftreten können, keine nennenswerten Änderungen an dem Mischmaterial bewirken.

In einer weiteren Ausführungsform ist der verschiebbare Kolben mit einer regelbaren elektrischen oder elektromagnetischen Antriebseinrichtung verbunden. In dieser Variante kann somit der Kolben durch direkte oder indirekte Verbindung mit der elektrischen oder elektromagnetischen Antriebseinrichtung bewegt und damit mit Druck beaufschlagt werden, so dass wiederum über den Kolben mittels der elektrischen oder elektromagnetischen Antriebseinrichtung eine gewünschte Druckbeaufschlagung des Mischmaterials erfolgen kann. Beispielsweise sind lineare Antriebssysteme, etwa in Form von Linearmotoren oder von Spindelantrieben mit rotierenden Elektromotoren verfügbar, die sich in sehr präziser Weise steuern lassen, so dass eine sehr präzise Anlenkung des Kolbens auf der Grundlage derartiger Antriebseinrichtungen gewährleistet ist. Typischerweise haben elektrische oder elektromagnetische Antriebe im Vergleich zu pneumatischen oder hydraulischen Antrieben eine höhere Energieausnutzung, so dass gegebenenfalls die Betriebskosten entsprechend geringer sind, sofern das Vorsehen entsprechender elektrischer Komponenten kompatibel ist zu den jeweiligen Einsatzbedingungen. In einigen Ausführungsformen kann der Kolben selbst ein Bestandteil der elektrischen oder elektromagnetischen Antriebseinrichtung sein, indem beispielsweise der Kolben als Läufer eines Linearmotors ausgebildet ist oder der Kolben oder ein Teil davon als Stößel eines elektromagnetischen Antriebs, beispielsweise in Form eines Elektromagneten, vorgesehen ist.

In einer weiteren Ausführungsform ist zur Druckbeaufschlagung des Mischmaterials ein für das Mischmaterial im Wesentlichen inertes Fluid steuerbar in den Mischmaterialpufferspeicher einführbar. Dazu kann in einer Variante das im Wesentlichen inerte Fluid so in den Pufferspeicher eingeführt werden, dass es direkt mit dem Mischmaterial in Kontakt ist, und daher als ein "Fluidkolben" dient, um eine Kraft auf das Mischmaterial auszuüben. Bei nicht gefülltem Pufferspeicher kann gegebenenfalls eine entsprechende Ventileinrichtung an dem Eingang und/oder Ausgang des Pufferspeichers vorgesehen sein, so dass bei vorhandenem Fluid ein Austreten verhindert wird. Alternativ oder zusätzlich ist in weiteren Varianten eine entsprechende Quelle für das druckbeaufschlagende Fluid so ausgebildet, dass das Fluid in einen Vorratsspeicher zurückgeführt werden kann oder ein Druckabbau durch Abblasen in die Umgebung erfolgen kann, wenn beispielsweise Luft oder Stickstoff als druckbeaufschlagende Fluide verwendet werden. Die Verwendung eines druckbeaufschlagenden Fluids in dem Pufferspeicher führt zu einem mechanisch sehr einfachen und robusten Aufbau, da keine mechanisch starren beweglichen Teile, mit Ausnahme möglicherweise von Ventilelementen am Eingang und/oder Ausgang erforderlich sind. Ferner kann gegebenenfalls das druckbeaufschlagende Fluid selbst dazu beitragen, dass an den Wänden des Pufferspeichers ein unerwünschtes Ausfallen und Aushärten des Mischmaterials verhindert wird. In anderen Fällen können die für die Zuführung und gegebenenfalls Ableitung des druckbeaufschlagenden Fluids vorhandenen Leitungen auch dazu benutzt werden, ein geeignetes Spül-Fluid in den Pufferspeicher einzuführen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist in dem Materialmischsystem eine Volumenermittlungseinrichtung vorgesehen, die zur Ermittlung des aktuellen Volumens, d.h. des Speichervolumens, des Mischmaterials in dem Mischmaterialpufferspeicher ausgebildet ist. Durch die Ermittlung des aktuellen Volumens des Mischmaterials ist es in zuverlässiger Weise möglich, geeignete Betriebsbedingungen aufrechtzuerhalten, da beispielsweise dadurch die Möglichkeit besteht, eine unerwünschte vorzeitige Entleerung des Pufferspeichers zu vermeiden, wenn etwa ein Applikator mit relativ hohem Volumenstrom aus dem Pufferspeicher zu speisen ist. Andererseits kann auch ein zu großes Volumen des Mischmaterials vermieden werden, wenn etwa im Hinblick auf eine kritische Topfzeit des gerade verarbeiteten Mischmaterials die Gefahr besteht, dass eine unerwünscht hohe Viskosität des Mischmaterials während der Verweilzeit im Pufferspeicher hervorgerufen wird.

Die Volumenermittlungseinrichtung ist beispielsweise funktionsmäßig mit einem oder mehreren Sensoren verbunden, über die entsprechende Parameterwerte abgerufen werden können, um damit das aktuelle Volumen des Mischmaterials zu ermitteln. Beispielsweise können Betriebsparameter der Mischeinheit der Volumenermittlungseinrichtung zugeführt werden, so dass die Mischeinheit als "Sensor" dient, die entsprechende Parameterwerte ausgibt, die den eingehenden Volumenstrom am Eingang des Pufferspeichers kennzeichnen. Beispielsweise werden häufig volumetrisch arbeitende Dosiereinrichtungen verwendet, die bei festgelegten Arbeitsbedingungen, beispielsweise bei festgelegter Drehzahl einer entsprechenden Dosierschnecke, einen genau definierten Volumenstrom fördern. Wenn die Mischeinheit, der die entsprechenden Materialströme der Ausgangsstoffe in bekannter Weise zugeführt werden, kontinuierlich arbeitet, das heißt ein Gleichgewicht aus zulaufendem Material und abgehendem Material besteht, so kann beispielsweise aus den entsprechenden Betriebsparametem eine Materialmenge pro Zeiteinheit bzw. ein Volumenstrom ermittelt werden, der am Eingang des Pufferspeichers vorhanden ist. Aus diesem Volumenstrom und dem entsprechenden Volumen der jeweiligen Zuleitungen zwischen der Mischeinheit und dem Pufferspeicher kann somit das Volumen des eintreffenden Mischmaterials bestimmt werden.

Wenn andererseits entsprechende Betriebsparameter des Applikators bekannt sind oder aktuell der Volumenermittlungseinrichtung zugeleitet werden, so kann ebenfalls unter Berücksichtigung des Volumens der Leitung zwischen Pufferspeicher und Applikator ein entsprechender Ausgangsvolumenstrom ermittelt werden, so dass aus den beiden Werten dann das Volumen des Mischmaterials im Pufferspeicher errechnet werden kann.

In anderen Varianten kann zusätzlich oder alternativ zu den zuvor beschriebenen Ausführungsformen ein oder mehrere Sensoren, die zur direkten Bestimmung des Volumenstroms geeignet sind, an geeigneten Stellen innerhalb der Zuleitung und der Ableitung des Pufferspeichers vorgesehen sein, so dass diese Werte verwendbar sind, um das aktuelle Volumen des Mischmaterials im Pufferspeicher zu ermitteln. In anderen vorteilhaften Ausführungsformen wird beispielsweise der Füllstand des Mischmaterials im Pufferspeicher durch geeignete Sensorik oder Betriebsparameter ermittelt. Wenn beispielsweise ein beweglicher Kolben in dem Pufferspeicher vorgesehen ist, so kann die Position des Kolbens, der unmittelbar mit dem Mischmaterial in Kontakt ist, ermittelt werden, um damit in präziser Weise das Volumen des Mischmaterials zu bestimmen. Die aktuelle Position des Kolbens kann beispielsweise durch einen oder mehrere optische Sensoren im Inneren des Pufferspeichers ermittelt werden, wobei der eine oder die mehreren Sensoren geeignet so angebracht sind, dass sie die Bewegung des verschiebbaren Kolbens nicht beeinträchtigen. In anderen Fällen kann eine Abstandsmessung des Kolbens ausgeführt werden. In anderen Ausführungsformen, in denen der Kolben elektrisch oder elektromagnetisch angesteuert wird, beispielsweise durch einen Linearmotor, einen linearen Spindelantrieb, und dergleichen, können gegebenenfalls Betriebsparameter des Antriebs als "Sensorwerte" verwendet werden, um die Position des Kolbens zu bestimmen. Beispielsweise kann die Anzahl der Umdrehungen eines Spindelantriebs verwendet werden, um in sehr präziser Weise bei bekannter Steigung der Spindel die Position des Kolbens zu bestimmen. Da typischerweise die Regelung eines entsprechenden Antriebsmotors, beispielsweise eines Schrittmotors, durch eine elektronische Steuerung erfolgt, in der die entsprechende Anzahl der Umdrehungen sehr genau einstellbar und auslesbar ist, können entsprechende Werte an die Volumenermittlungseinrichtung übertragen werden und zur Auswertung der Kolbenposition verwendet werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Kolben ein Indikatorelement auf, das eine berührungslose Ermittlung der Position des Kolbens ermöglicht. Das heißt, durch geeignete Ausbildung zumindest eines Teils des Kolbens kann Positionsinformation kontaktlos übertragen werden, so dass ein aufwendiger Einbau eines Sensors innerhalb des Pufferspeichers vermieden werden kann. Beispielsweise kann ein Magnet in dem Kolben vorgesehen sein, so dass über einen außerhalb des Pufferspeichers angeordneten Sensor die Position kontinuierlich oder schrittweise detektierbar ist. Beispielsweise können kostengünstige Reed-Schalter an der Außenfläche des Pufferspeichers mit geeigneter Auflösung angebracht und verschaltet werden, so dass beim Passieren einer entsprechenden Position der jeweilige Schalter anspricht. In anderen Ausführungsformen kann ein kontinuierlich arbeitender Wegesensor in Verbindung mit einem Magnetmaterial verwendet werden, um Positionswerte des Kolbens auszulesen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, die zumindest zur Steuerung der Druckbeaufschlagung des Mischmaterials ausgebildet ist. Das heißt, die Steuereinrichtung ist in der Lage, zumindest den Druck im Pufferspeicher, der auf das Mischmaterial wirkt, auf der Grundlage eines verstellbaren Sollwertes unabhängig von der Menge des Mischmaterials in dem Pufferspeicher, unabhängig von einem möglichen Eingangsvolumenstrom und insbesondere unabhängig von einem Ausgangsvolumenstrom in etwa beizubehalten. Dabei kann die Steuereinrichtung selbst auf entsprechende Stellglieder einwirken, wenn diese beispielsweise als mechanische Druckregler vorgesehen sind, an denen manuell oder elektronisch ein gewünschter Solldruck vorgegeben werden kann, der dann durch Ankopplung an einen geeigneten Druckspeicher und öffnen eines Auslasskanals bei Überdruck beibehalten wird.

Wenn beispielsweise die Druckbeaufschlagung durch einen beweglichen Kolben in Verbindung mit einer Fluid-Druckquelle erfolgt, so kann ein geeigneter Druckregler in der Zuleitung zwischen dem Pufferspeicher und der Fluid-Quelle vorgesehen werden, der die Einhaltung des gewünschten Drucks über dem Kolben ermöglicht. In anderen Ausführungsvarianten sind entsprechende Stellglieder über Steuersignale ansprechbar, die es ermöglichen, den Druck auf dem gewünschten Wert zu halten.

In weiteren vorteilhaften Ausführungsformen ist die Steuereinrichtung ausgebildet, eine oder mehrere weitere Komponenten des Materialmischsystems zu steuern und/oder entsprechende Betriebsparameterwerte aus zumindest einigen Komponenten des Materialmischsystems zu empfangen, um beispielsweise geeignete Sollwerte für zumindest die Steuerung der Druckbeaufschlagung zu erzeugen. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung ausgebildet sein, entsprechende elektrische oder elektromagnetische Aktuatoren anzusteuern, die mechanisch mit einem Kolben des Pufferspeichers in Verbindung stehen, so dass Betriebsparameter für diese Antriebskomponenten auch zur Steuerung der Druckbeaufschlagung und zur Auswertung des Zustands des Pufferspeichers verwendbar sind. Beispielsweise kann bei elektrischer oder elektromagnetischer Ansteuerung eines Aktuators die Stromaufnahme bei vorgegebenem Verfahrweg als Indikator des im Pufferspeicher herrschenden Druckes ausgewertet werden, ohne dass dazu weitere Sensoren erforderlich sind. Andererseits kann beispielsweise eine durch Förderung von Mischmaterial in dem Pufferspeicher hervorgerufene Verschiebung des Kolbens durch die Steuereinrichtung aufgrund einer Änderung der Drehstellung eines entsprechenden Motors ausgewertet und entsprechend verwendet werden, um weiterhin einen gewünschten konstanten Druck auf das Mischmaterial auszuüben.

Auch bei einer Beaufschlagung des Mischmaterials durch ein unter Druck stehendes Fluid, etwa durch Luft, Stickstoff, und dergleichen, beispielsweise unter Verwendung eines verschiebbaren Kolbens, wie zuvor beschrieben ist, kann durch die Ansteuerung entsprechender Steuerglieder bzw. Aktuatoren, etwa in Form von Proportionalventilen, und dergleichen, die Steuerung der Druckbeaufschlagung vorgenommen werden, wobei etwa der Druck des entsprechenden Fluids über entsprechende Sensorgen aufgezeichnet und ausgewertet wird.

Wenn eine elektronische Steuereinrichtung verwendet wird, eignen sich dazu nahezu alle gängigen Mikrorechner oder Mikrosteuerungen, beispielsweise in Form von speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS), die über ausreichende Ressourcen verfügen, so dass Sensoren im Bereich von Mikrosekunden bis wenigen Millisekunden ausgelesen und entsprechende Auswertealgorithmen angewendet werden können. Auf diese Weise kann eine sehr rasche Reaktion auf Druckänderungen erfolgen, so dass stabile Verhältnisse am Ausgang des Pufferspeichers aufrechterhalten werden können, selbst wenn sich schnell ändernde Volumenströme ergeben. Beispielsweise kann bei der Speisung einer Vorhangdüse für das Aufbringen von Lack- oder anderen Mischmaterialien auf eine Leiterplatte durch dynamische Änderung der Sprühweite eine entsprechend dynamische Änderung der Volumenströme hervorgerufen werden, die aufgrund des Vorhandenseins des Pufferspeichers in rascher Weise ausgeregelt werden können, so dass sich hierbei erhebliche Vorteile gegenüber konventionellen Mischsystemen ergibt, in denen der dynamische Bereich der entsprechenden Dosiereinheiten und Mischeinheiten nicht ausreichend wäre. Die Steuereinrichtung kann auch geeignete Algorithmen aulweisen, so dass die Besonderheiten und insbesondere die durch den Pufferspeicher erreichbaren zusätzlichen Möglichkeiten im Vergleich zu konventionellen Mischsystemen ausgenutzt werden können. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung durch die Kenntnis von Mischverhältnissen und Materialeigenschaften die Topfzeiten bestimmen oder anderweitig erhalten, beispielsweise aus einem Datenspeicher abrufen, und dergleichen, und kann mit Hilfe der bekannten Parameter des Systems, etwa Volumen der Zuleitungen, und dergleichen, geeignete Mengen für das Mischmaterial im Pufferspeicher für diverse Anforderungsprofile ermitteln. Wenn dazu die Steuereinrichtung mit den erforderlichen Stellgliedern verbunden ist, kann sie geeignete Steuersignale erzeugen, um den Betrieb des Materialmischsystems so zu steuern, dass die Anforderungen für die entsprechende Anwendung erfüllt sind und gleichzeitig die Eigenschaften des Pufferspeichers möglichst optimal genutzt werden. In weiteren Ausführungsformen, in denen möglicherweise eine oder mehrere Komponenten des Materialmischsystems nicht durch die Steuereinrichtung steuerbar sind, kann zumindest durch Kenntnis der Betriebsparameter dieser Komponenten die Steuereinrichtung entsprechende Information erzeugen und für einen Bediener oder ein weiteres Steuersystem zur Verfügung stellen, um damit einen optimierten Betrieb des Materialmischsystems zu ermöglichen.

Generell wird in dem erfindungsgemäßen Materialmischsystem mit dem Pufferspeicher mit gesteuerter Druckbeaufschlagung des Mischmaterials die Möglichkeit geschaffen, in sehr dynamischer Weise den Druck auf das Mischmaterial am Speicherausgang einzustellen, indem eben die Druckbeaufschlagung des Mischmaterials erhöht oder reduziert wird, so dass auf unterschiedliche Anforderungen während des Betriebs oder auch auf unterschiedliche Anforderungen für verschiedene Durchläufe reagiert werden kann. Beispielsweise kann, wie zuvor bereits erläutert ist, auf rasche Änderungen der Strahlbreiten in Vorhangdüsen durch geeignete Anpassung der Druckbeaufschlagung des Mischmaterials im Pufferspeicher reagiert werden, um damit gewünschte präzise definierte Bedingungen beim Aufbringen des Mischmaterials beizubehalten. Die steuerbare Druckbeaufschlagung kann dabei unabhängig von der Füllmenge des Pufferspeichers ausgeführt werden, so dass anders als bei Einrichtungen, in denen eine elastische Membran oder eine Feder auf ein Material oder einen entsprechenden Kolben einwirkt, ein gleichbleibender Druck aufrechterhalten werden kann. Dadurch besteht auch die Möglichkeit, dass nur eine geeignete Menge an Mischmaterial erzeugt und im Speicher aufgenommen wird, die für die jeweilige Anwendung erforderlich ist. Dies ermöglicht eine Bearbeitung von Mischmaterialien mit sehr geringer Topfzeit, ohne dadurch die Gefahr einer Aushärtung des Mischmaterials in den Zuleitungen und dem Pufferspeicher hervorzurufen. In anderen Fällen ist gegebenenfalls eine gewisse Reaktionszeit nach dem Mischen der zwei oder mehr Materialien erforderlich, so dass in diesem Falle eine entsprechende Voriaufzeit berücksichtigt werden kann und das Material gemischt im Pufferspeicher aufgenommen wird, bevor es an den Applikator weitergereicht wird. In diesem Falle kann beispielsweise das Volumen des Mischmaterials im Pufferspeicher erhöht werden.

Generell lässt sich der Pufferspeicher als eine mechanisch einfache Konstruktion bereitstellen, so dass ein Aufbau aus kostengünstigen Einwegartikeln möglich ist. Dabei kann der Pufferspeicher in kostengünstiger Weise rasch ausgetauscht werden, wenn beispielsweise aufgrund eines Stromausfalls oder dergleichen eine deutliche Überschreitung der Topfzeit stattfindet, die ansonsten zu einer aufwendigen Reinigung des Speichers führen würde.

Im Weiteren werden weitere vorteilhafte Ausführungsformen detaillierter mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:

Fig. 1 schematisch ein Materialmischsystem zeigt, in welchem ein gesteuerter

Mischmaterialpufferspeicher vorgesehen ist,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Materialmischsystems zeigt, in welchem die Drucksteuerung in dem Pufferspeicher durch pneumatische Ansteuerung erfolgt,

Fig. 3A eine schematische Schnittansicht des Pufferspeichers gemäß einer anschaulichen Ausführungsform zeigt, in welchem ein verschiebbarer Kolben zur Druckbeaufschlagung des Mischmaterials vorgesehen ist,

Fig. 3B eine perspektivische Ansicht eines Kolbens zeigt, der in Ausführungsformen mit verschiebbaren Kolben verwendbar ist, etwa beispielsweise in der in Fig. 3A dargestellten Ausführungsform,

Fig. 4A und 4B schematisch Schnittansichten des Pufferspeichers zeigen, wobei ein verschiebbarer Kolben vorgesehen ist, der direkt mechanisch mit einer elektrischen oder elektromagnetischen Antriebseinrichtung gekoppelt ist, und

Fig. 5A und 5B schematische Schnittansichten des Pufferspeichers zeigen, in denen die

Druckbeaufschlagung des Mischmaterials im Pufferspeicher durch Einwirkung eines druckbeaufschlagenden Fluids, etwa eines Gases, einer geeigneten Flüssigkeit, und dergleichen erfolgt. Mit Verweis auf die begleitenden Zeichnungen werden nun weitere Ausführungsbeispiele beschrieben und/oder die zuvor dargelegten Ausführungsbeispiele werden näher ausgeführt.

Fig. 1 zeigt schematisch ein System 190 zur Herstellung und zum Aufbringen eines Mischmaterials, das aus zwei oder mehr Komponenten durch Mischung hergestellt wird. Das System 190 weist dazu eine entsprechende Materialquelle 191 auf, in welchem entsprechende Ausgangsmaterialien typischerweise in Form von Fluiden vorgesehen sind, wobei die einzelnen Komponenten gewisse Eigenschaften besitzen, die einen zuverlässigen Transport, eine Lagerung und eine Verarbeitung ermöglichen. Typischerweise sind die Ausgangsmaterialien Flüssigkeiten mit einer gut handhabbaren Viskosität, wobei durch Mischen zweier oder mehrerer Komponenten die gewünschten Materialeigenschaften erhalten werden, und, wie bereits eingangs angegeben ist, eine Endprodukt nach einer gewissen Aushärtezeit erhalten wird, das den anwendungsspezifischen Anforderungen genügt.

In einigen hierin dargestellten Ausführungsförmen wird auf ein Mischmaterial verwiesen, das aus zwei Ausgangskomponenten durch Mischung hergestellt wird, da derartige 2-Komponen- tenmaterialien in der Industrie häufig Verwendung finden, beispielsweise als Füllmaterialien, Schutzlackmaterialien, und dergleichen. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass das erfindungsgemäße Konzept auch auf Mischmaterialien anwendbar ist, die aus drei oder mehr Komponenten zusammengemischt werden, wenn dies für gewisse Anwendungen als geeignet erachtet wird.

Die Materialquelle 191 weist somit entsprechende Behälter oder andere Materialquellen auf, die durch geeignete Mittel, beispielsweise durch Pumpen, etwa in Form von Membranpumpen, und dergleichen Ausgangsmaterialien mit gewünschter Menge und Flussrate bereitstellen können. Die Materialquelle 191 weist typischerweise auch ein oder mehrere Materialien auf, die zum Spülen des Systems 190 verwendet werden können, und geeignete Lösungsmittel, und dergleichen umfassen. Dazu gehören auch beispielsweise Fluide in Form von Gas, etwa Luft, Stickstoff und dergleichen, die ebenfalls durch geeignete Mittel, Druckbehälter und dergleichen bereitgestellt werden können. Das System 190 umfasst ferner ein Materialmischsystem 100, das erfindungsgemäß ausgelegt ist, deutliche Effizienzsteigerungen gegenüber konventionellen Materialmischsystemen zu erzielen, wobei insbesondere das Materialmischsystem 100 eine erhöhte Ansprechgeschwindigkeit auf dynamisch variierende Abnahmeanförde- rungen möglich macht, wie dies zuvor und auch im Weiteren detailliert dargelegt ist.

Das System 190 weist ferner eine Materialausgabekomponente 192 auf, die ein Mischmaterial 193 aus dem Materialmischsystem 100 empfängt und das Mischmaterial 193 in geeigneter Weise ausgibt. Beispielsweise weist die Mischmaterialausgabekomponente 192 eine oder mehrere Arten von Düsen auf, um das Mischmaterial 193 auf ein Objekt aufzusprühen, wobei entsprechende Düsen typischerweise steuerbar sind, so dass der Durchfluss von dem aktuellen Betriebszustand der entsprechenden Düse abhängt. In einer vorteilhaften Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Materialmischsystem 100 im Rahmen der Anlage 190 dazu eingesetzt, dass Mischmaterialien auf Trägerplatten elektronischer Komponenten aufgebracht werden, so dass entsprechende Komponenten nach der Montage auf der Trägerplatte zusätzliche Funktionen erhalten, etwa Schutz gegenüber Umgebungseinflüssen, und dergleichen.

In anderen Varianten kann das Materialsystem 190 mit dem erfindungsgemäßen Mischmaterialsystem 100 für die Erzeugung und das Aufbringen von Mischmaterialien verwendet werden, in denen das Mischmaterial vor Ablauf einer gewissen Zeitdauer der chemischen Reaktion, zwar mit typischerweise erhöhter Viskosität im Vergleich zu den Ausgangsmaterialien, verarbeitet werden kann und entsprechende Volumenströme des Mischmaterials 193 im Bereich von wenigen Kubikzentimetern pro Minute bis zu einigen hundert Kubikzentimetern pro Minute liegen. Das Mischmaterialsystem 100 ist dabei so ausgelegt, dass insbesondere ein schnelles Ansprechen auf rasche Änderungen der Abnahmemenge ermöglicht wird. Wenn beispielsweise das Mischmaterial 193 in der Abgabekomponente 192 aufgrund zeitlich rasch schwankender Durchflussraten entsprechend in zeitlich variierende Menge bereitzustellen ist, etwa wenn die Sprühbreite einer Vorhangdüse dynamisch während eines Applikationsvorganges geändert wird, so kann dann das System 100 mit entsprechender hoher Ansprechgeschwindigkeit reagieren und einen variablen Volumenstrom bereitstellen. Auf diese Weise ist eine kontinuierliche Materialqualität des aufgebrachten Mischmaterials 193 gewährleistet.

Wie eingangs bereits erläutert ist, ist die Dynamik eines Systems zum Mischen und Aufbringen eines Mischmaterials typischerweise durch die mechanischen Eigenschaften entsprechender Dosiereinheiten und dem Aufbau eines Mischers gegeben, da beispielsweise die Dosiereinheiten nicht beliebig rasch ihren Durchsatz ändern können und der Mischer ebenfalls typischerweise eine entsprechende durch seinen Aufbau bedingte geringe Ansprechgeschwindigkeit hat. In dem System 190 werden beispielsweise gut bekannte Dosiereinheiten 194A, 194B,

194C . vorgesehen, die beispielsweise als volumetrische Einheiten ausgebildet sind, so dass beispielsweise eine entsprechende Dosierschnecke vorgesehen ist, die bauartbedingt eine genau festgelegte Menge an Ausgangsmaterial von ihrem Eingang zu ihrem Ausgang fördert, sofern gewährleistet ist, dass ausreichend Ausgangsmaterial der Materialquelle 191 stets an den jeweiligen Dosiereinheiten ansteht. D.h., in gut bewährten etablierten volumetrischen Dosiereinheiten kann durch die Drehzahl der entsprechenden Förderschnecke die Menge pro Zeiteinheit und damit der Volumenstrom präzise eingestellt werden, indem etwa die Drehzahl der Förderschnecke gesteuert wird. Bei raschen Änderungen des benötigten Volumenstroms kann jedoch aufgrund der Begrenztheit der Antriebsmittel sowie der mechanischen Gegebenheiten nur eine bedingt dynamische Nachführung des angeforderten Volumenstroms erfolgen.

Es sollte beachtet werden, dass in dem dargestellten Beispiel etwa die Dosiereinheiten 194A, 194B jeweils die Ausgangsmaterialien für das Mischmaterial 193 im gewünschten Mengenverhältnis bereitstellen, während beispielsweise die Dosiereinheit 194C für die dosierte Zufuhr von Reinigungsmaterial, und dergleichen vorgesehen sein kann, wenn diesbezüglich eine genaue Dosierung erforderlich ist. In anderen Beispielen, wie zuvor erläutert ist, können drei oder mehr Komponenten für das resultierende Mischmaterial 193 erforderlich sein.

Die von den Dosiereinheiten 194A, 194B, 194C bereitgestellten dosierten Materialmengen bzw. Volumenströme, die hier schematisch als 195A, 195B, 195C bezeichnet werden, werden einer Mischeinheit 110 des Materialmischsystems 100 zugeleitet, die hier schematisch so dargestellt ist, dass sie zumindest zwei der Volumenströme 159A, 159B homogen mischen kann. Zu beachten ist, dass die Mischeinheit 110 auch eine Kombination aus mehreren Mischeinheiten sein kann, wenn beispielsweise mehrere Ausgangsmaterialien mehrstufig, das heißt in mehreren Schritten, zu mischen sind. Die Mischeinheit 110 kann eine gut bekannte statisch/dynamische Mischeinheit sein, in der eine Mischwendel statisch vorgesehen ist, wenn beispielsweise die Materialeigenschaften der Ausgangsstoffe, etwa die Viskosität, relativ ähnlich sind und die Stoffe gut mischbar sind, so dass beim Durchlaufen der statischen Mischwendel eine homogene Materialmischung entsteht. Dies ist in der Regel auf gewisse Werte des Mischungsverhältnisses beschränkt. In anderen Varianten kann eine dynamische, das heißt drehbare Mischwendel vorgesehen sein, um einen höheren Grad an Flexibilität bei der homogenen Mischung der Ausgangsmaterialströme zu erreichen.

Wie bereits zuvor erläutert ist, tritt bei Kontakt der zwei oder mehr Ausgangsmaterialien eine entsprechende chemische Reaktion auf, die typischerweise zu einer Zunahme der Viskosität führt, so dass nur eine begrenzte Zeit zur weiteren Verarbeitung des Mischmaterials 193 zur Verfügung steht, wie dies bereits zuvor erläutert ist.

Das Materialmischsystem 100 umfasst ferner einen Mischmaterialpufferspeicher 120, kurz auch als Pufferspeicher bezeichnet, mit einem Eingang 121 , der mit der Mischeinheit 110 direkt oder indirekt verbunden ist, um das Mischmaterial 193 aus der Mischeinheit 110 aufzunehmen. Des Weiteren ist ein Ausgang 122 vorgesehen, durch den das Mischmaterial 193 abgegeben werden kann, beispielsweise an eine optionale Vordruckregelung 130, die wiederum das Mischmaterial 193 mit einem gewünschten Druck an die Ausgabekomponente 192 weitergibt.

Der Pufferspeicher 120 weist ferner ein Speichervolumen 123 auf, das in einigen Ausführungsformen steuerbar variabel ist, wie dies bereits erläutert ist oder nachfolgend auch detaillierter dargestellt wird. Es sollte ferner beachtet werden, dass die Positionen des Eingangs 121 und des Ausgangs 122 nicht notwend igerweise den in der Figur 1 dargestellten Positionen entsprechen und vielmehr lediglich als funktionelle Komponenten zu betrachten sind, so dass die tatsächliche Lage der jeweiligen Anschlüsse für den Eingang 121 und den Ausgang 122 entsprechend den Erfordernissen ausgewählt sind, wie dies auch nachfolgend näher erläutert ist.

Der Pufferspeicher 120 ist ein gesteuerter Pufferspeicher, der zumindest das darin befindliche Mischmaterial mit einem steuerbaren Druck beaufschlagt. Das heißt, der Pufferspeicher 120 umfasst eine Druckregelung 124 oder ist zumindest damit gekoppelt, die dazu geeignet ist, den im Speichervolumen 123 vorherrschenden Druck in geeigneter Weise einzustellen und in einem gewissen Bereich zu halten, so dass die Druckbeaufschlagung des Mischmaterials in dem Speichervolumen 123 mit relativ präzise eingestelltem Wert erfolgt. Die Druckregelung 124 kann beispielsweise eine Einheit sein, in der ein nicht gezeigtes Proportionalventil so angesteuert wird, dass ein aus einem Druckspeicher (nicht gezeigt) anstehender Druck, das heißt ein entsprechendes Fluid, in das Speichervolumen 123 eingeleitet wird und damit das darin befindliche Material mit dem gewünschten Druck beaufschlagt. Bei Änderung des Drucks im Speichervolumen 123, beispielsweise durch weiteres Einleiten von Mischmaterial aus der Mischeinheit 110, ist die Druckregelung 124 ferner so ausgebildet, dass eine entsprechende Ausregelung des Drucks mit kurzer Ansprechzeit, beispielsweise im Bereich von wenigen Millisekunden bis zu einigen zehn Millisekunden, erfolgen kann, beispielsweise indem ein entsprechender nicht gezeigter Umgehungspfad oder Entlüftungspfad vorgesehen ist. Wenn eine Druckquelle mit einem druckbeaufschlagenden Fluid verwendet wird, kann das druckbeaufschlagende Fluid direkt auf das Mischmaterial einwirken oder kann über einen verschiebbaren Kolben mit dem Mischmaterial in Wechselwirkung treten, wie dies nachfolgend detaillierter erläutert ist.

In noch weiteren Ausführungsformen kann die Druckregelung 124 in Form einer direkten mechanischen Kopplung erfolgen, wenn beispielsweise in der Druckregelung 124 geeignete Antriebskomponenten, etwa Linearmotore, Drehmotore mit Spindelantrieb, Antriebe mit Zahn- Stange, elektromagnetische Antriebe, die eine lineare Auswirkung hervorrufen, und dergleichen vorgesehen sind. Die Druckregelung 124 kann dabei eine Steuereinrichtung aulweisen, die unabhängig von restlichen Komponenten des Materialmischsystems 100 so ausgelegt ist, dass der entsprechende Druck im Speichervolumen 123 aufrechterhalten wird unter Berücksichtigung eines entsprechend von außen vorgegebenen Sollwertes. Dazu können mechanische Druckregler vorgesehen sein, wobei beispielsweise der entsprechende Sollwert durch manuelles Einstellen eines entsprechenden Reglers festgelegt wird, und dergleichen. In anderen Ausführungsformen wird eine elektronische Steuereinrichtung vorgesehen, die auf entsprechende Stellglieder, etwa ein Proportionalventil und dergleichen einwirkt, um die Druckregelung in dem Speichervolumen 123 auszuführen.

In weiteren anschaulichen Ausführungsformen ist eine elektronische Steuereinrichtung 140 vorgesehen, die ausgebildet ist, die Funktion der Druckregelung 124 zu übernehmen, indem beispielsweise entsprechende Ansteuersignale für Aktuatoren erzeugt werden und/oder Sensorsignale oder andere Signale mit Parameterwerten der Druckregelung 124 oder anderer Komponenten des Materialmischsystems 100 empfangen und ausgewertet werden, und dergleichen. In vorteilhaften Ausführungsförmen ist die Steuereinrichtung 140 auch funktionsmäßig mit mindestens einerweiteren Komponenten des Materialmischsystems 100 und/oder des Systems 190 verbunden, um zumindest Parameterwerte oder Sensorwerte zu empfangen und zur Steuerung des Pufferspeichers 120 auszuwerten. Die Steuereinrichtung 140 kann in Form eines Mikrorechners, einer Mikrosteuerung, und dergleichen bereitgestellt werden, wobei entsprechende Funktionsmodule implementiert werden, die diverse Auswerte- und Steuerungsaufgaben übernehmen. Zu beachten ist, dass moderne Mikrosteuerungen und speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) typischerweise Zykluszeiten, das heißt, Zeiten für einen vollständigen Durchlauf eines Steuerungsalgorithmus, von einer Millisekunde oder weniger bis zu mehreren Millisekunden aulweisen, sodass eine schnelle Ansprechgeschwindigkeit insbesondere für die Regelung des Pufferspeichers 120 erreicht wird.

Des Weiteren ist zu beachten, dass häufig gewisse Komponenten, etwa Elektromotore, Ventile und dergleichen mit entsprechenden Teilen der Steuereinrichtung 140 verbunden sein können, die eine gewisse eigene "Intelligenz" zu besitzen, so dass beispielsweise die Ausführung der Steuerungsaufgaben, etwa das Konstanthalten einer Position eines Elektromotors, das öffnen oder Schließen von Ventilen, und dergleichen in kürzeren Zeitintervallen im Vergleich zu der Zykluszeit der Steuereinrichtung 140 möglich ist. Beispielsweise können über die Steuereinrichtung 140 entsprechende Elektromotore angesprochen werden, indem lediglich ein oder mehrere Sollwerte, etwa Drehzahl und dergleichen vorgegeben werden, während die eigentliche Steuerschleife in einer untergeordneten Einheit, beispielsweise einer Schrittmotoransteu- erung, implementiert ist, so dass die Ansprechgeschwindigkeit durch die Mechanik der jeweiligen anzutreibenden Komponenten und die entsprechenden untergeordneten Steuerungen gegeben ist.

Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 140 mit entsprechenden Antriebsmotoren für die

Förderschnecken der Dosiereinheiten 194A . 194C gekoppelt sein, so dass entsprechende

Sollwerte vorgegeben werden können, deren Einhaltung dann durch die untergeordnete Steuerung in sehr präziser Weise bewerkstelligt wird, ohne dass diese Steuerschleifen durch die Zykluszeit der Steuereinrichtung 140 beeinflusst sind. In gleicher weise kann die Steuereinrichtung 140 mit der Mischeinheit 110 verbunden sein, um einen entsprechenden Sollwert für die Drehgeschwindigkeit vorzugeben, wenn eine aktive Mischeinheit betrachtet wird, oder um entsprechende Betriebsparameter, etwa beispielsweise Stromaufnahme eines entsprechenden Motors zu erhalten, einen Zustand einer entsprechenden Mischwendel zu detektieren, und dergleichen. Auf diese Weise kann auch die Betriebsweise des Pufferspeichers 120 in optimierter Weise an das Zusammenspiel der weiteren Komponenten des Systems 100 und des Systems 190 angepasst werden.

In einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung 140 ausgebildet, als eine Volumenermittlungseinrichtung zu dienen, die auf der Grundlage von Sensorsignalen und/oder anderer ihr zugeleiteter Signale, etwa von Antriebskomponenten, und dergleichen, wie dies zuvor beschrieben ist, das Speichervolumen zu ermitteln.

Beim Betrieb des Systems 190 mit dem Materialmischsystem 100 werden, sofern bereits ein geeignetes Mischverhältnis für die Ausgangsmaterialien bekannt ist und das System 190 in einem funktionsfähigen Zustand ist, von den Dosiereinheiten 194A 194C die entsprechenden Volumenströme 195A, 195B, 195C der Mischeinheit 110 zugeführt, in der dann eine homogene Mischung der zwei oder mehr Materialkomponenten erfolgt. Das erzeugte Mischmaterial 193 wird dann zunächst dem Pufferspeicher 120 zugeführt, in welchem eine der Anwendung angepasste Menge des Mischmaterials 193 bevorratet wird, bevor Mischmaterial 193 am Ausgang 122 ausgegeben wird. Insbesondere bei Verwendung der Steuereinrichtung 140, die entsprechende anwendungsspezifische Informationen gespeichert hat oder diese Information anderweitig ermittelt oder erhält, kann dann die Steuerung des Pufferspeichers 120 anwendungsspezifisch derart erfolgen, dass ein definierter Volumenstrom unter einem gewünschten Druck an die Ausgabekomponente 192 ausgegeben wird, die das Mischmaterial 193 in der gewünschten Form auf ein Objekt, etwa eine Leiterplatte aufbringt.

Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 140 für eine entsprechende Anwendung entsprechende Parameter aufirufen oder ermitteln, die die Topfzeit des Materials 193, den momentanen Durchfluss in der Abgabekomponente 192, den aktuellen Zustand des Pufferspeichers 120, und dergleichen betreffen. Auf diese Weise wird beispielsweise ermittelt, welche Menge an Mischmaterial 193 zunächst in dem Pufferspeicher 120 zu bevorraten ist, bevor der Applikationsvorgang beginnen kann. Wenn beispielsweise bekannt ist, dass ein relativ hoher Volumenstrom für die Abgabekomponente 192 erforderlich ist, um beispielsweise relativ großflächige Komponenten zu benetzen, und die Steuereinrichtung 140 die entsprechenden Betriebsbedingungen der Dosiereinrichtungen 194A, , 194C und der Mischeinheit 110 kennt, so kann unter Berücksichtigung der Materialeigenschaften, das heißt der Topfzeit, eine entsprechende zu bevorratende Menge und eine dazugehörige Ausgabezeit errechnet werden, bevor eine erneute "Aufladung" des Pufferspeichers 120 erforderlich ist.

Wenn beispielsweise die Topfzeit des aktuell zu verwendeten Mischmaterials 193 relativ lang ist, dann kann für einen bekannten erforderlichen Volumenstrom in der Abgabekomponente

192 ermittelt werden, wieviel Material in dem Pufferspeicher 120 vor Beginn der eigentlichen Applikation eingebracht werden kann. Auf diese Weise kann die Ausgabe des Mischmaterials

193 auf die besonderen Gegebenheiten abgestimmt werden, so dass beispielsweise genau so viel Mischmaterial im Speicher 120 gespeichert wird, dass eine gewisse Anzahl an Applikationsvorgängen zuverlässig ausgeführt werden kann, ohne dass eine Beeinträchtigung durch die zunehmende Viskosität des Mischmaterials 193 hervorgerufen wird. Dies kann auch bewerkstelligt werden für einen Volumenstrom an der Ausgabekomponente 192, der den ma- ximal möglichen Volumenstrom der Dosiereinheiten bzw. der Mischeinheit 194A, , 194C,

110 übersteigt. In diesem Falle kann auch der kontinuierliche Zulauf von Material in dem Pufferspeicher 120 vorausschauend berücksichtigt werden, um die entsprechende Anzahl an möglichen Applikationsvorgängen und die entsprechende Materialmenge im Pufferspeicher 120 zu ermitteln.

Wenn ein relativ geringer Volumenstrom an der Abgabekomponente 192 erforderlich ist, wird andererseits durch die Steuereinrichtung 140 eine geeignete Verweilzeit für das Mischmaterial im Pufferspeicher 120 ermittelt unter Berücksichtigung der Topfzeit, so dass gegebenenfalls eine entsprechende kleinere Menge ausreichend ist. Dabei können dennoch im Prozess auftretende Schwankungen aufgrund der hohen Dynamik des Materialmischsystems 100 ausgeglichen werden.

Es sollte beachtet werden, dass die Vordruckregelung 130 in konventionellen Systemen vorgesehen ist, um eine gewisse„Konstanz“ der Druckbeaufschlagung des Mischmaterials an der Ausgabekomponente zu erhalten, wobei in der vorliegenden Erfindung diese Vordruckregelung 130 jedoch gegebenenfalls weggelassen werden kann, sofern die hohe Ansprechgeschwindigkeit der Pufferspeichers 120 auf Druckschwankungen für gewisse Anforderungen als ausreichend erachtet wird.

Fig. 2 zeigt schematisch ein System zum Erzeugen und Aufbringen eines Mischmaterials 290, in welchem ein Materialsystem 291 eine Materialquelle 291 A für eine erste Komponente und eine Materialquelle 291 B für eine zweite Materialkomponente aulweist. Die Materialquellen 291 A, 291 B können Kartuschen oder andere Quellen sein, die die beiden Ausgangsmaterialien zur Verfügung stellen. Ferner kann, wie bereits auch zuvor im Zusammenhang mit der Fig. 1 erläutert ist, eine Komponente 291 C vorgesehen sein, etwa in Form eines Lösungsmittels, und dergleichen. Die Materialquellen 291 A, 291 B sind mit entsprechenden Dosiereinheiten 294A, 294B verbunden, die beispielsweise in Form eines volumetrisch arbeitenden Systems vorgesehen sind, in welchem eine entsprechende Antriebseinheit der Einheiten 294A bzw. 294B eine entsprechende Förderschnecke in Bewegung versetzt, so dass unabhängig von Druck und Temperatur der Eingangsmaterialien drehzahl- und aufbaubedingt eine genau festgelegte Menge an Material pro Zeiteinheit gefördert wird.

Die beiden Dosiereinheiten 294A, 294B sind mit einer Mischeinheit 210 verbunden, die beispielsweise als statisch-dynamische Mischeinrichtung ausgebildet ist, die mit einer Antriebskomponente 211 , etwa einem Elektromotor, und einer Mischwendel 212 versehen ist. Bei dynamischer Mischung wird, wie bereits zuvor erläutert ist, die Mischwendel 212 durch den Motor 211 in Drehung versetzt, um auch bei sehr unterschiedlichen Materialeigenschaften und/oder einem großen Mischverhältnis eine möglichst homogene Mischung eines Mischmaterials 293 zu erreichen. Die Mischeinheit 210 ist mit einem Mischmaterialpufferspeicher bzw. Pufferspeicher 220 verbunden, dessen Eingang 221 das Mischmaterial 293 zugeleitet ist. Ein Ausgang 222 ist in der Nähe des Eingangs 221 angeordnet und ist mit einer Vordruckregelung 230 verbunden, die wiederum mit einer Ausgabekomponente 292 verbunden ist, etwa einer Jetter- Düse und/oder einer Vorhangdüse, und dergleichen. Die Mischeinheit 210 in Verbindung mit dem Pufferspeicher 220 und der optionalen Vordruckregelung 230 entsprechen einem erfindungsgemäßen Materialmischsystem, wie es beispielsweise auch zuvor in Verbindung mit dem System 100 erläutert ist. In dieser Ausführungsvariante ist der Pufferspeicher 220 beispielsweise als ein zylinderförmiger hohler Körper ausgebildet, der aus kostengünstigen Materialien hergestellt ist, etwa PTFE, wobei jedoch auch andere Materialien zur Auswahl stehen, etwa Aluminium, und dergleichen.

Der Pufferspeicher 220 weist einen verschiebbaren Kolben 225 auf, der somit zur Druckbeaufschlagung des Mischmaterials 293 im Inneren des Pufferspeichers dient und gleichzeitig das effektive Speichervolumen des Pufferspeichers 220 festlegt. Das heißt, auf einer von dem Mischmaterial 293 abgewandten Seite des Kolbens 225 ist ein Fluid-Speichervolumen 224A definiert, das mit einem Druck beaufschlagenden Fluid, etwa Luft, Stickstoff, und dergleichen oder auch einer Flüssigkeit gefüllt ist, so dass einerseits der gewünschte Druck auf den Kolben 225 ausgeübt wird und andererseits durch entsprechendes Zuführen und Abführen von Fluid aus dem Fluid-Speichervolumen 224A eine entsprechende variable Einstellung des effektiven Speichervolumens für das Mischmaterial 293 bewerkstelligt wird.

In der gezeigten Ausführungsförm wird beispielsweise eine Druckregelung 224 für das Mischmaterial 293 dadurch erreicht, dass eine geeignete Fluidquelle (nicht gezeigt) mit dem Fluid- Speichervolumen 224A über dem Kolben 225 gekoppelt wird und ein entsprechendes Stellglied oder ein entsprechender Aktuator 224B vorgesehen ist, der in der Lage ist, den Druck in dem Fluid-Speichervolumen 224A auf einen gewünschten Wert einzuregeln und zu halten. Beispielsweise kann die Komponente 224B ein Proportionalventil mit Umgehung aulweisen, so dass aus dem nicht gezeigten Druckreservoir eine entsprechende Menge des Fluids zugeleitet werden kann, so dass auch bei variabler Menge des Mischmaterials 293 ein gewünschter Druck aufrechterhalten wird, wohingegen bei Volumenzunahme des Mischmaterials 293 und eine dadurch von dem Mischmaterial 293 auf den Kolben 225 ausgeübte Kraft ein Entweichen von Fluid aus dem Fluid-Speichervolumen 224A gesteuert ermöglicht wird. Wie zuvor erläutert ist, kann die Druckregelung 224 auf der Grundlage einer elektronischen Steuereinrichtung bewerkstelligt werden oder es können manuelle Steuerelemente eingesetzt werden, um die gewünschten Druckverhältnisse in dem Fluid-Speichervolumen 224A beizubehalten.

Ferner ist in der gezeigten Ausführungsform ein Sensor 226 vorgesehen, der die Position des verschiebbaren Kolbens 225 erfasst. Der Sensor 226 kann beispielsweise als ein analoger Wegsensor ausgebildet sein, der auf ein entsprechendes Indikatormaterial in dem verschiebbaren Kolben 225 anspricht. Beispielsweise kann das entsprechende Indikatormaterial als ein Magnet in dem Kolben 225 vorgesehen sein. Durch die Erfassung der Position des verschiebbaren Kolbens 225 kann eine nicht gezeigte Steuereinrichtung, etwa die Steuereinrichtung 140 der Fig. 1 , entsprechend den aktuellen Wert des effektiven Speichervolumens ermitteln, so dass damit auch jederzeit die im Pufferspeicher 220 vorhandene Menge des Mischmaterials 293 bekannt ist. Obwohl die aktuelle Menge des Mischmaterials 293 auch auf der Grundlage "indirekter" Werte erhalten werden kann, wie zuvor im Zusammenhang mit der Fig. 1 erläutert ist, bietet der Sensor 226 eine sehr genaue und zeitlich gut aufgelöste Positionsangabe für den verschiebbaren Kolben 225. In anderen Varianten können andere Sensoren eingesetzt werden, etwa eine Reihe diskret angeordneter Reed-Schalter, und dergleichen. Es kann auch eine elektromagnetische Kopplung zwischen dem Kolben 225 und einem entsprechenden Aufnehmer, der außen an dem Pufferspeicher 220 angebracht ist, ausgenutzt werden, um ebenfalls in kontaktfreier Weise die Position des verschiebbaren Kolbens 225 zu erfassen.

Ferner gilt auch für das System 290 und das Materialmischsystem mit den Komponenten 210, 220 und 230, dass generell die Steuerung des Pufferspeichers 220 sowie mindestens einer weiteren Komponente über eine entsprechende elektronische Steuereinrichtung erfolgen kann, wie sie etwa im Zusammenhang mit der Fig. 1 erläutert ist. Beispielsweise können die Antriebskomponenten der Dosiereinheiten 294A, 294B, der Motor 211 der Mischeinheit 210 ebenso durch oder unter Anweisung einer entsprechenden elektronischen Steuerung gesteuert werden, oder es werden zumindest entsprechende Betriebsparameter für eine entsprechende Steuerung bereitgestellt, so dass der Zustand des Systems 290 ausgewertet werden kann, um insbesondere die Betriebsweise des Pufferspeichers 220 unter Berücksichtigung des Zustands des Systems 290 zu steuern.

Während des Betriebs des Systems 290 werden die Materialien 291 A, 291 B entsprechend einem zuvor festgelegten Mischungsverhältnis von den Dosiereinheiten 294A, 294B an die Mischeinheit 210 ausgegeben, in der eine möglichst homogene Mischung der beiden Komponenten erfolgt, etwa statisch oder dynamisch, abhängig von den Ausgangsmaterialien, deren Mischungsverhältnis, und dergleichen. Das Mischmaterial 293 wird dem Eingang 221 an einem unteren Bereich des Pufferspeichers 220 zugeleitet, so dass gegen den Druck des Kolbens 225 die Mischeinheit 210 das Material 293 in den Pufferspeicher 220 fördert. Das heißt, durch Verschiebung des Kolbens 225 wird das eingeleitete Mischmaterial 293 durch den Kolben 225 mit dem Druck beaufschlagt, der in dem Fluid-Speichervolumen 224A vorhanden ist und durch die Druckregelung 224 im Wesentlichen konstant gehalten wird. Wenn die Mischeinheit 210 weiterhin in Betrieb ist, wird weiterhin gegen den Druck des Kolbens 225 weiteres Mischmaterial 293 in den Pufferspeicher 220 eingeführt, wobei weiterhin ein relativ konstanter Druck im Volumen 224A aufrechterhalten wird. Wie zuvor erläutert ist, ist die Druckregelung 224 so ausgebildet, dass bei Verringerung des Fluid-Speichervolumens 224A ein Entweichen von Fluid, etwa nach außen oder in ein nicht gezeigtes Fluid-Reservoir, möglich ist, so dass der gewünschte Druck aufrechterhalten wird.

Wenn andererseits durch Aktivierung der Ausgabekomponente 292 Mischmaterial 293 aus dem Ausgang 222 abgegeben wird, kann sich abhängig von dem speisenden Volumenstrom, der von der Mischeinheit 210 erzeugt wird, die Position des Kolbens 225 nach unten ändern, so dass dann die Regelkomponente 224B dafür sorgt, dass weiterhin der gewünschte konstante Druck im Fluid-Speichervolumen 224A beibehalten wird. Wenn eine Änderung des Volumenstroms auftritt, die etwa durch eine Änderung der Strahlweite einer Vorhangdüse hervorgerufen wird, so kann die entsprechende entstehende Druckschwankung durch die Druckregelung 224 aufgenommen werden, ohne dass eine merkliche Änderung für die Druckbeaufschlagung des Mischmaterials 293 hervorgerufen wird. Beispielsweise wird bei einer schnellen Zunahme des Volumenstroms zu der Ausgabekomponente 292 die entsprechende Abnahme des Speichervolumens durch eine entsprechende Bewegung des Kolbens 225 und eine weitere Einleitung von druckbeaufschlagendem Fluid in das Volumen 224A ausgeglichen, so dass weiterhin sehr konstante Druckverhältnisse an der Ausgabekomponente 292 vorhanden sind. Gleiches gilt bei einer Reduzierung des Volumenstroms, wenn etwa gleichzeitig noch ein Materialzufluss aus der Mischeinheit 210 erfolgt, so dass eine dann auftretende Materialzunahme in dem Pufferspeicher 220 entsprechend ausgeregelt wird.

Wie zuvor erläutert ist, kann eine nicht gezeigte elektronische Steuereinrichtung, etwa die in Zusammenhang mit der Fig. 1 beschriebene Steuereinrichtung 140, eine geeignete Betriebsweise für eine jeweilige Anwendung im Voraus oder auch dynamisch für den Pufferspeicher 220 ermitteln. Beispielsweise kann ein minimales effektives Speichervolumen ermittelt werden, das erforderlich ist, um in zuverlässiger Weise das Betreiben der Ausgabekomponente 292 zu ermöglichen, so dass beim Erreichen dieses minimalen Speichervolumens entsprechendes Material aus der Mischeinheit 210 in den Pufferspeicher 220 nachzuliefem ist. Zu diesem Zweck kann für ein bekanntes Profil der Ausgabe des Mischmaterials 293 eine entsprechende Menge des Mischmaterials 293 ermittelt werden, die für die zuverlässige Versorgung bei dem vorgegebenen Profil erforderlich ist, um den Betrieb der Ausgabekomponente 292 für eine entsprechende Zeitdauer zu gewährleisten. Andererseits kann dazu auch eine maximale effektive Speichergröße ermittelt werden, die in Abhängigkeit der Topfzeit ermittelt wird, so dass beim Befüllen des Pufferspeichers 220 keine zu großen Mengen des Mischmaterials 293 eingeladen werden, die ansonsten zu einem vorzeitigen Aushärten des Materials und damit zur Funktionsunfähigkeit des gesamten Systems 290 beitragen könnten.

In einem einfachen Falle können derartige Werte für die minimale und maximale Speichergröße als Funktion der Position des verschiebbaren Kolbens 225 vorgegeben werden, so dass bei Erreichen der minimalen Kolbenposition ein entsprechendes Signal an die Mischeinheit 210 ausgegeben wird, und damit auch an die Dosiereinheiten 294A, 294B, so dass wieder Material angemischt und der Pufferspeicher 220 beladen wird, wenn der Betrieb dieser Einheiten zuvor unterbrochen wurde. In ähnlicherWeise wird beim Erreichen der maximalen Kolbenposition die weitere Zuführung von Material unterbrochen, so dass die Ven/veildauer des Mischmaterials 293 in dem Pufferspeicher 220 in einem bezüglich der Topfzeit unkritischen Bereich liegt. Beispielsweise kann eine für speziell diese Anwendung als maximale Kolbenposition ermittelte Position so festgelegt werden, dass die Mischeinheit 210 in jedem Falle zuverlässig entleert werden kann, ohne dass das im Hinblick auf die Topfzeit kritische Speichervolumen überschritten wird, gleichzeitig aber ein Aushärten von Mischmaterial in der Mischeinheit 210 möglichst verhindert wird.

Aufgrund der dynamisch steuerbaren Speicherfunktion des Pufferspeichers 220 können insbesondere die Mischeinheit 210 und die Dosiereinheiten 291 A, 291 B in einem zuverlässigen, möglicherweise relativ begrenzten Arbeitsbereich betrieben werden, wobei dennoch eine hohe Dynamik im Hinblick auf den bereitzustellenden Volumenstrom ermöglicht wird. Das heißt, bei Anwendungen, in denen im Mittel ein hoher Volumenstrom in der Ausgabekomponente 292 erforderlich ist, kann die Komponente 292 intermittierend betrieben werden, wenn der Zufluss aus der Mischeinheit 210 kleiner ist als der mittlere Abfluss aus dem Pufferspeicher 220. Für diesen Fall werden geeignete minimale und maximale Speichervolumina ermittelt, so dass die Ausgabekomponente 292 über entsprechende Zeitabschnitte hinweg zuverlässig und unter präzise festgelegten Betriebsbedingungen betrieben werden kann, während in entsprechenden Betriebspausen der Pufferspeicher 220 wieder geeignet aufgefüllt werden kann. Dabei können die Dosiereinheiten 294A, 294B sowie die Mischeinheit 210 kontinuierlich betrieben werden, ohne eine Auswirkung auf den Ausgabedruck während der aktiven Phasen der Ausgabekomponente 292 hervorzurufen.

Ferner können zur Überwachung des Zustands des Systems 290 an geeigneten Stellen Druckaufnehmer vorgesehen sein, etwa nach den Dosiereinheiten 294A, 294B und nach dem Pufferspeicher 220. Durch die Ermittlung der Druckverhältnisse können diverse Zustände des Systems 290 erkannt werden, etwa eine Verringerung der„Durchlässigkeit“ eines Leitungsabschnitts, und dergleichen. Die Werte der Druckaufnehmer können ebenfalls zur Steuerung der Betriebsweise des Pufferspeichers 220 verwendet werden, wobei vorteilhafter Weise eine elektronische Steuereinrichtung, etwa die Steuereinrichtung 140 aus Fig. 1 , verwendet wird.

Fig. 3A zeigt eine schematische Schnittansicht eines Mischmaterialpufferspeichers 320, kurz als Pufferspeicher bezeichnet, der beispielsweise in den zuvor mit Verweis auf die Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen eingesetzt werden kann. Der Pufferspeicher 320 ist Teil eines Materialmischsystems, etwa des Systems 110, das in Fig. 1 gezeigt ist. Der Pufferspeicher 320 ist daher mit einer Mischeinheit 310 verbunden, die beispielsweise eine dynamisch angetriebene Mischwendel 312 aulweist, in der zwei oder mehr Materialkomponenten möglichst homogen gemischt werden, so dass ein Mischmaterial 393 gebildet wird, das über einen Eingang 321 , das heißt einen Durchlass zwischen der Mischeinheit 310 und einem Speichervolumen 323in den Pufferspeicher 320 eingeführt wird. Das Mischmaterial 393 verlässt das Speichervolumen 323 über einen Ausgang 322, der beispielsweise als Fluiddurchgang zu einer entsprechenden Zuleitung für eine Ausgabekomponente ausgebildet ist.

In der dargestellten Ausführungsform ist der Ausgang 322 mit einer Vordruckregelung 330 verbunden, die beispielsweise einen weiteren nicht gezeigten Druckeingang aulweist, um das Mischmaterial 393 weiter mit Druck zu beaufschlagen. In anderen anschaulichen Ausführungsformen kann die Druckbeaufschlagung ausschließlich überden Speicher 320 erfolgen, so dass ein weiteres Volumen zur Druckbeaufschlagung des Mischmaterials 393 vor der Zuleitung zu einer entsprechenden Ausgabekomponente nicht erforderlich ist.

In der dargestellten Ausführungsform ergibt sich ein mechanisch einfacher Aufbau dadurch, dass der Eingang 321 direkt mit der Mischeinheit 310 als Fluiddurchgang gekoppelt ist und der Ausgang ebenfalls direkt als Fluiddurchgang mit der Vordruckregelung 330 oder einer entsprechenden Auslassleitung gekoppelt ist.

Ferner ist ein verschiebbarer Kolben 325 vorgesehen, der zu einer Aufteilung des gesamten Volumens des Fluidspeichers 320 in das effektive Speichervolumen 323 und in ein Fluid-Spei- chervolumen 324A führt, das in der dargestellten Ausführungsform mit einem geeigneten Fluid beschickt wird, um über den verschiebbaren Kolben 325 das Mischmaterial 393 mit einem gewünschten Druck zu beaufschlagen, wie dies auch zuvor erläutert ist. In vorteilhaften Ausführungsformen wird das Fluid-Speichervolumen 324A mit Luft oder Stickstoff befüllt und repräsentiert somit eine pneumatische Druckregelung für den Pufferspeicher 320. Der Fluidkolben 325 weist ein geeignetes Indikatormaterial 325A auf, das eine Detektierung der Position des Fluidkolbens 325 durch einen schematisch als 326 dargestellten Positionssensor ermöglicht. Beispielsweise ist das Indikatormaterial 325A in Form eines Magneten vorgesehen und der Sensor 326 ist ein analog arbeitender Sensor, so dass eine nahezu kontinuierliche Erfassung der aktuellen Position des Kolbens 325 möglich ist. Durch diese Anordnung kann die Gestaltung des Gehäuses des Fluidspeichers 320 einfach gehalten werden, da keine entsprechenden Durchgangsbohrungen und dergleichen für innenliegende Sensoren erforderlich sind.

Generell ist der Aufbau des Fluidspeichers 320 der dargestellten Ausführungsform so gestaltet, dass ein möglichst geringer Anteil an Toträumen vorhanden ist, wozu auch die kontaktfreie Kopplung des Indikatormaterials 225A mit dem Sensor 326 beiträgt. Es sollte beachtet werden, dass die Darstellungen in Fig. 3A sehr schematisch ist und die entsprechenden Durchführungen und Leitungen beispielsweise in Form des Eingangs 321 des Ausgangs 323 und der Leitungsführung in der Vordruckregelung 330 tatsächlich so gestaltet sind, dass ein möglichst widerstandsarmes Strömen des Mischmaterials 393 ohne entsprechende Bereiche mit Strömungsstillstand gegeben ist. Beispielsweise sind die in der Zeichnung dargestellten 90°-Ecken in der Praxis entsprechend verrundet.

Die Funktionsweise des Pufferspeichers 320 ist ähnlich zu der Funktionsweise, wie sie zuvor in Verbindung mit den Fig. 1 und 2 beschrieben ist. Das heißt, die Mischeinheit 310 beschickt das Innere des Pufferspeichers 320 mit dem Mischmaterial 393, das somit den verschiebbaren Kolben 325 gegen den Druck, der in dem Fluid-Speichervolumen 324A auf den Kolben 325 ausgeübt wird, verschiebt, so dass damit das Mischmaterial 393 mit dem Druck beaufschlagt ist, der in dem Fluid-Speichervolumen 324A in gesteuerter Weise eingestellt ist. Bei weiterer Zuleitung von Material durch die Mischeinheit 310 nimmt die Menge 393 in dem effektiven Speichervolumen 323 zu, wenn der Abfluss kleiner ist als der Zufluss. Andererseits nimmt das Speichervolumen ab, wenn der Abfluss höher ist als der Zufluss. Wie zuvor erläutert ist, kann durch die Detektierung der aktuellen Position des Kolbens 325 das entsprechende aktuelle Speichervolumen und damit die Materialmenge 393 ermittelt werden, so dass geeignete Betriebsbedingungen stets aufrechterhalten werden, die in Abhängigkeit von der Topfzeit, dem Applikationsprozess, den Fähigkeiten der Mischeinheit 310 und den vorgelagerten Dosiereinheiten, und dergleichen festgelegt werden. Auch in diesem Falle gilt, dass die Betriebsweise des Pufferspeichers 320 sowie einer oder mehrerer weiterer Komponenten durch eine elektronische Steuereinrichtung, etwa die in Fig. 1 gezeigte Steuereinrichtung 140, gesteuert werden kann. Fig. 3B zeigt eine schematische perspektivische Darstellung einer möglichen Ausführungsform des verschiebbaren Kolbens 325. In der gezeigten Ausführungsform ist ein geeignetes Außenmaterial 325C vorgesehen, das mit den Eigenschaften des Mischmaterials verträglich ist. Beispielsweise kann ein Material ausgewählt werden, wie es auch bei üblichen Materialkartuschen Verwendung findet. Auf diese Weise kann ein sehr dichter Abschluss zwischen dem effektiven Speichervolumen 323 und dem Fluid-Speichervolumen 324A (siehe Fig. 3A) erreicht werden. Ferner kann eine Unterseite 325B des Kolbens 325 so ausgebildet sein, dass, wenn eine mechanisch unterste Position in dem Pufferspeicher erreicht wird, ein vollständiges Verschließen des Eingangs 321 und/oder des Ausgangs 322 (siehe Fig. 3A) verhindert wird, sodass auch in dieser Lage der Pufferspeicher weiterhin mit Material beschickt werden kann. Eine entsprechende Anordnung ist somit günstig für Betriebszustände, in denen ein nahezu vollständiges Entleeren des Pufferspeichers vorteilhaft ist. Beispielsweise kann beim Eichen des Pufferspeichers und/oder der Dosiereinheiten sowie bei der Festlegung geeigneter Dosierverhältnisse das Entleeren des Pufferspeichers eine präzisere Ermittlung von Eichwerten und Parametern erleichtern. Des Weiteren kann, wie zuvor bereits erläutert ist, der Kolben 325 ein geeignetes Indikatormaterial, etwa das Material 325A aus Fig. 3A, aulweisen, das von dem Außenmaterial 325C ummantelt wird.

Fig. 4A zeigt eine schematische Schnittansicht eines Pufferspeichers 420, der ebenfalls in den zuvor erläuterten Materialmischsystemen ersetzbar ist. In der dargestellten Variante weist der Pufferspeicher 420 einen verschiebbaren Kolben 425 auf, der somit ein effektives Speichervolumen 423 dynamisch einstellt und daher ein entsprechendes Mischmaterial (nicht gezeigt) direkt mit Druck beaufschlagt, wie dies auch zuvor im Zusammenhang der Ausführungsformen der Fig. 2 und 3A, 3B beschrieben ist. Jedoch ist im Falle einer Druckregelung mittels eines Fluids eine elektrische oder elektromagnetische Druckregelung 424 vorgesehen, die eine Antriebseinheit 424C, beispielsweise in Form eines rotierenden Elektromotors, sowie eine entsprechende Einheit zur Umwandlung der Drehbewegung in eine Linearbewegung 424D aufweist. Beispielsweise sind entsprechende Linearantriebe als Spindelantriebe gut bekannt. Durch die Ansteuerung der Antriebseinheit 424C kann somit der Kolben 425 verfahren werden und bei Kontakt mit dem Mischmaterial kann somit ein gewünschter Druck ausgeübt werden, der in präziser Weise durch Betriebsparameter der Antriebseinheit 424C einstellbar ist. Beispielsweise kann die Antriebseinheit 424C mit einer geeigneten Steuereinrichtung, etwa der in Fig. 1 gezeigten Steuereinrichtung 140, gekoppelt sein, wobei entsprechende Steuerkomponenten dazwischengeschaltet sein können, etwa ein Umrichter, und dergleichen, so dass eine genaue Position und/oder ein entsprechender Druck für den Kolben 425 einstellbar sind. Beispielsweise kann durch die Überwachung der entsprechenden Motordrehzahl die aktuelle Position des Kolbens 425 unmittelbar ausgewertet werden und beispielsweise bei Einführen von Mischmaterial in den Pufferspeicher 420 an die entsprechende hervorgerufene Verschiebung des Kolbens 425 über einen entsprechenden Schrittzähler, Lagegeber, und dergleichen für die Antriebseinheit 424C ausgelesen werden. Gleichzeitig kann auch durch eine entsprechende Sollwertvorgabe für das Drehmoment der Antriebseinheit 424C, die Kraft auf den Kolben 425 in präziser Weise festgelegt werden, so dass sich eine gewünschte konstante Druckbeaufschlagung des Mischmaterials ergibt. Die Reaktionszeit des Systems aus Kolben 425 und Druckregelung 424 liegt dabei durchaus im Bereich typischer pneumatischer Druckregelungen oder sogar darunter, wobei insbesondere die Verwendung elektrischer oder elektromagnetischer Komponenten insgesamt zur höheren Energieeffizienz eines Gesamtsystems beiträgt. Auch kann der Kolben 425 ohne weitere Indikatormaterialien und dergleichen vorgesehen werden, da eine präzise Positionsbestimmung mittels der Antriebseinheit 424C und der damit verbundenen elektronischen Steuereinrichtung gewährleistet ist. Ferner ist es auch möglich, einen unzulässigen bzw. ausgehärteten Zustand eines Mischmaterials zu detektie- ren, indem die entsprechende Positionsänderung des Kolbens 425 der dabei einzuprägende Strom der Antriebseinrichtung 424C ausgewertet wird.

Fig. 4B zeigt schematisch eine weitere Variante, in der eine lineare Verschiebung des Kolbens 425 durch eine elektrische oder elektromagnetische Antriebseinrichtung ermöglicht wird. Dazu ist beispielsweise ein Drehmotor 424F in Verbindung mit einer Zahnstange 424E vorgesehen, die direkt mit dem Kolben 425 gekoppelt ist. Auch auf diese Weise lässt sich zuverlässig die Position des Kolbens 425 sowie der auf das in dem Speichervolumen 423 vorgesehene Mischmaterial ausgeübte Druck ermitteln. Im Hinblick auf die Ansteuerung der Antriebseinrichtung 424F gelten im Wesentlichen die gleichen Kriterien, wie sie zuvor erläutert sind.

Ferner ist in dieser Ausführungsvariante eine Vordruckregelung 430 gezeigt, die auch in der Variante der Fig. 4A verwendbar ist, sofern die Druckregelung mittels des Pufferspeichers 420 weiter in Dynamik verbessert werden soll.

Anzumerken ist, dass die beispielhaft in den Fig. 4A und 4B gezeigten elektrischen oder elektromagnetischen Antriebssysteme auch repräsentativ für andere elektromagnetische Antriebssysteme sein sollen, etwa für Linearmotoren, die eine direkte Linearbewegung ohne den Umweg übereine Drehbewegung ermöglichen, oderauch elektromagnetische Systeme, in denen ein Stößel in einem Elektromagneten mit dem Kolben 425 direkt gekoppelt ist. Auch sind elekt- romagnetische Systeme mitberücksichtigt, in denen der Kolben 425 selbst als eine Antriebskomponente dient, indem er etwa einen Teil eines Magnetkreises darstellt, wobei gemäß dem Reluktanzprinzip eine Verschiebung des Kolbens 425 durch geeignete Erzeugung eines Magnetfeldes bewirkt wird.

Fig. 5A zeigt eine Variante eines Pufferspeichers 520, der beispielsweise in dem Materialmischsystem 100 der Fig. 1 ersetzbar ist. In dem Pufferspeicher 520 ist beispielsweise ein druckbeaufschlagendes Fluid, das schematisch als 524A als Teil einer Druckregelung 524 vorgesehen ist, mit einem Mischmaterial 593 direkt in Kontakt. Dazu wird das druckbeaufschlagende Fluid 524A vorzugsweise als ein im Wesentliches inertes Material in Bezug auf das Mischmaterial 593 vorgesehen. Das heißt, es können geeignete Flüssigkeiten und/oder Gase eingesetzt werden, die im Wesentlichen die im Mischmaterial 593 ablaufende chemische Reaktion nicht beeinflussen. Die Druckregelung 524 ist so ausgebildet, dass das Fluid 524A in den Pufferspeicher 520 so eingeführt wird, dass stets ein gewünschter Druck im Speicher 520 aufrechterhalten wird. Dies kann beispielsweise über entsprechende pneumatische oder hydraulische Komponenten erfolgen, wie dies auch zuvor erläutert ist. Dabei kann gegebenenfalls eine entsprechende Absperreinrichtung an einem Eingang 521 und/oder einem Ausgang 522 des Speichers vorgesehen sein, um gegebenenfalls das Abfließen von Fluid beim vollständig entleertem Pufferspeicher zu vermeiden. In anderen Ausführungsformen wird das entsprechende Fluid 524A bei vollständig entleertem Pufferspeicher entsprechend abgesaugt.

Auch hier gilt, dass bei Einfüllen des Mischmaterials 593 die durch Volumenabnahme des Fluids 524A hervorgerufene Kompression, wenn gasförmige Fluide betrachtet werden, oder die dadurch auf das Fluid 524A ausgeübte Kraft, wenn inkompressible Fluide betrachtet werden, in der Druckregelung 524 durch Abfluss von Fluid in einen entsprechenden Speicher ausgeregelt wird, so dass weiterhin das Material 593 mit gleichem Druck beaufschlagt ist. Andererseits wird vermehrt Fluid zugeführt, wenn durch Abfluss des Mischmaterials 593 das effektive Volumen im Pufferspeicher 520 kleiner wird.

In der dargestellten Ausführungsform ist ferner der Eingang 521 , der mit einer entsprechenden Mischeinheit gekoppelt ist, entfernt zu dem Ausgang 522 vorgesehen, so dass eintretendes neues Mischmaterial auf bereits vorhandenem Mischmaterial aufgebracht wird, so dass stets das am längsten im Speicher befindliche Material über den Ausgang 522 abtransportiert wird, so dass die Problematik der Topfzeit noch weiter entschärft werden kann, da stets das Material mit der längsten Verweildauer abtransportiert wird. Wiederum sind Eingang 521 und Ausgang 522 so ausgelegt, dass ein möglichst geringer Strömungswiderstand erreicht wird und nahezu keine Toträume entstehen.

Fig. 5B zeigt eine weitere Variante des Pufferspeichers 520, wobei zwar das Mischmaterial 593 direkt mit dem druckbeaufschlagenden Fluid 524A in Kontakt ist, dieses jedoch durch einen verschiebbaren Kolben 525 ebenfalls mit Druck beaufschlagt wird, um somit die Volumenänderungen bei gewünschtem Druck auszugleichen. Der verschiebbare Kolben 525 kann dabei pneumatisch, mechanisch, und dergleichen angetrieben werden, wie dies auch zuvor erläutert ist.

Der direkte Kontakt des druckbeaufschlagenden Fluids 524A mit dem Mischmaterial 593 kann dazu führen, dass insbesondere eine störungsunanfälligere Arbeitsweise erreicht wird, da beispielsweise mechanische Unzulänglichkeiten in Verbindung mit einem beweglichen Kolben, der direkt mit dem Mischmaterial in Kontakt ist, zum großen Teil vermieden werden können. Beispielsweise können ausgehärtete Reste von Mischmaterial im Bereich der Innenfläche des Pufferspeichers, die gleichzeitig die Gleitfläche mit dem Kolben ist, zu Störungen der Kolbenbewegung führen. Des Weiteren kann das Fluid 524A in geeigneter Weise ausgetauscht oder selbst als Spülmittel verwendet werden, wenn nach einem erfolgten Durchlauf das Innere des Pufferspeichers 520 zu reinigen ist.

Die vorliegende Erfindung stellt also ein Materialmischsystem bereit, das eine Arbeitsweise mit deutlich höherer Dynamik im Vergleich zu konventionellen Mischsystemen bietet, da der druckgeregelte Pufferspeicher ein höheres Maß an Flexibilität ermöglicht, um auf unterschiedliche Anforderungen beim Aufbringen eines Mischmaterials zu reagieren. Die Betriebsweise des Pufferspeichers kann in effizienter Weise in den allgemeinen Steuerungsablauf eines entsprechenden Materialmischsystems und eines übergeordneten Mischmaterialerzeugungsund Aufbringungssystems eingebunden werden, indem beispielsweise beim Kalibrieren, beim Einstellen von Mischverhältnissen, und dergleichen der Pufferspeicher in einen genau definierten Betriebszustand gesteuert wird, so dass entsprechende erhaltene Ergebnisse mit gleicher Präzision wie bei konventionellen Systemen erhalten werden können.

Claims

Patentansprüche

1. Materialmischsystem (100, 200) zur Bereitstellung eines viskosen Materialstroms, mit einer Mischeinheit (110, 210, 310), die ausgebildet ist, zur Erzeugung eines Mischmaterials (193, 293, 393, 593) zwei oder mehr Eingangsmaterialströme (195A, 195B, 195C) zu mischen, und einem Mischmaterialpufferspeicher (120, 220, 320, 420, 520), der einen Eingang (121 , 221 , 321 , 421 , 521 ) zur Aufnahme des Mischmaterials (193, 293, 393, 593) aus der Mischeinheit (110, 210, 310) und einen Ausgang (122, 222, 322, 422, 522) zur Abgabe des Mischmaterials aulweist und zur gesteuerten Druckbeaufschlagung des Mischmaterials ausgebildet ist.

2. Materialmischsystem (100, 200) nach Anspruch 2, wobei ein effektives Speichervolumen (123, 323, 423) des Mischmaterialpufferspeichers dynamisch einstellbar ist.

3. Materialmischsystem (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der

Mischmaterialpufferspeicher einen verschiebbaren Kolben (225, 325, 425, 525) aufweist.

4. Materialmischsystem (100, 200) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der verschiebbare Kolben (225, 325) mit der von dem Mischmaterial abgewandten Seite mit einer regelbaren Fluid-Druckquelle (224, 324A) in Verbindung steht.

5. Materialmischsystem (100, 200) nach Anspruch 3, wobei der verschiebbare Kolben (425) mit einer regelbaren elektrischen oder elektromagnetischen Antriebseinrichtung (424C) verbunden ist.

6. Materialmischsystem (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Druckbeaufschlagung des Mischmaterials ein für das Mischmaterial im Wesentlichen inertes Fluid (524A) steuerbar in den Mischmaterialpufferspeicher einführbar ist.

7. Materialmischsystem (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner eine Volumenermittlungseinrichtung (140) aulweist, die zur Ermittlung des aktuellen Volumens des Mischmaterials in dem Mischmaterialpufferspeicher ausgebildet ist.

8. Materialmischsystem nach einem der Ansprüche 3 bis 5, das ferner zur Ermittlung einer Position des Kolbens in dem Mischmaterialpufferspeicher ausgebildet ist.

9. Materialmischsystem nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Kolben ein Indikatorelement (325A) aulweist, das eine berührungslose Ermittlung der Position des Kolbens ermöglicht.

10. Materialmischsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner eine Steuereinrichtung (140) aulweist, die zumindest zur Steuerung der Druckbeaufschlagung des Mischmaterials ausgebildet ist.