WO2016116258A1 - Pumpenanordnung und entsprechendes betriebsverfahren - Google Patents

Pumpenanordnung und entsprechendes betriebsverfahren Download PDF

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WO2016116258A1
WO2016116258A1 PCT/EP2016/000045 EP2016000045W WO2016116258A1 WO 2016116258 A1 WO2016116258 A1 WO 2016116258A1 EP 2016000045 W EP2016000045 W EP 2016000045W WO 2016116258 A1 WO2016116258 A1 WO 2016116258A1
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pump
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pressure
monitoring unit
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Alexander RÜGER
Marcus DUSCHEK
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Dürr Systems GmbH
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    • B05C11/1044—Apparatus or installations for supplying liquid or other fluent material to several applying apparatus or several dispensing outlets, e.g. to several extrusion nozzles

Definitions

  • the invention relates to a pump arrangement, in particular in a coating installation for coating components, in particular in a painting installation for painting motor vehicle body components. Furthermore, the invention relates to an operating method for such a pump arrangement.
  • seams eg weld seams, flanged seams
  • a sealant eg PVC: polyvinyl chloride
  • the application of the sealant may be accomplished by application robots that guide an applicator along the seams over the component surface.
  • application robots that guide an applicator along the seams over the component surface.
  • conventional example are used here in a coating booth several application robots at the same time relating the sealing means from a common supply line.
  • the material supply takes place here via several pumps, which are interconnected on the input side and output side and pump the sealant in the supply line. Due to the parallel connection of the individual pumps, it is necessary to set the pump speed manually once, so that the pumps can work together. In normal coating operation, the pumps are then switched on and off simultaneously and together.
  • the prior art also includes DE 600 13 013 T2, DE 101 34 747 AI, DE 41 18 869 AI, DE 40 25 638 AI and DE 37 11 053 AI.
  • the invention is therefore based on the object to provide a correspondingly improved pump assembly and a corresponding operating method for it.
  • the pump assembly according to the invention initially provides, in accordance with the prior art, a plurality of pumps which have an adjustable pumping capacity and serve to convey a coating agent.
  • the coating agent may be a sealant (eg, PVC: polyvinyl chloride) for seam sealing of welds on a motor vehicle body component.
  • a sealant eg, PVC: polyvinyl chloride
  • the invention is not restricted to sealants but can also be realized with other coating agents, such as, for example, adhesive, varnish, oil, silicone, insulating material or ancillaries. something.
  • the pumps may be piston pumps, gear pumps, diaphragm pumps or wobble piston pumps, to name but a few examples.
  • the pumps are preferably connected in parallel on the output side and on the input side, so that the pumps receive the coating medium to be conveyed from a common input line and convey it into a common output line.
  • the performance of each pump is individually adjustable so that the individual pumps work together as effectively as possible.
  • the pumps may be interconnected only on the output side or only on the input side.
  • One aspect of the invention therefore provides a monitoring unit which makes it possible to turn on and / or off the individual pumps simultaneously.
  • the invention differs from the prior art pump assemblies described above in which the pumps are each turned on and off together (i.e., at the same time).
  • This individual activation or deactivation of the individual pumps makes it possible, for example, to cyclically change the switched-on pumps so that the individual pumps alternate during operation.
  • the individual pumps in the Operate one break in each case, which can be used for maintenance purposes or increases the life of the pump.
  • the cyclical change of turned ⁇ switched pumps In addition to allowing the reservation of a reserve capacity without the pumps, which form the reserve capacity, remain permanently ⁇ way off, which could cause malfunction, for example due to a hardening of the loading coating agent in permanently off Pump. Therefore, the monitoring unit preferably turns on only a part of the pumps, while the remaining pumps are turned off.
  • the number of switched-on pumps can be varied depending on the pumping capacity requested. For example, if a large pump power is required, a larger number of pumps will be turned on than if a small pump power is required.
  • the monitoring unit then changes the switched-on part of the pumps after a specified period of operation, so that all pumps are switched on and off again in succession.
  • this change of the switched-on part of the pumps takes place cyclically, so that the ratio of duty cycle and switch-off duration is the same for all pumps.
  • the period of operation after which the switched-on part of the pumps is changed is preferably between ten minutes and four hours, for example in a range of 30 minutes to two hours.
  • the monitoring unit preferably also check whether the individual pumps actually work or not.
  • the invention also differs from the known pump assemblies described above, in which it is not guaranteed that all pumps, if necessary really start, which is not automatically detected in the conventional pump assemblies.
  • a pump sensor is therefore preferably assigned in the individual pumps, which detects whether the respective pump is working or not. The monitoring unit may then issue a warning message when a pump is turned on but is not actually working.
  • the pump sensor can detect the rotational speed of a drive shaft of the pump or the piston speed.
  • the operating state (working / not working) of the individual pumps can also be determined by a pressure measurement at the output of the pump.
  • the invention is not limited to the examples described above with regard to the technical realization of the pump sensor.
  • the monitoring unit according to the invention also makes it possible to adapt the pumping capacity of the entire pump arrangement to the current requirement.
  • the monitoring unit can turn on an additional pump if the pumping capacity of the entire pumping arrangement is insufficient.
  • the pump assembly according to the invention preferably has an output pressure sensor, which is arranged in the common output line of the pump and measures the output pressure of the entire pump assembly.
  • the monitoring unit queries the output pressure from the output pressure sensor and compares it with a predetermined minimum pressure. If the output pressure falls below the predetermined minimum pressure, the monitoring unit can switch on an additional pump in order to increase the pumping capacity of the entire pump arrangement.
  • the falling below the predetermined minimum pressure in the output line of the pump assembly does not necessarily have to be due to an increased power requirement from the application devices.
  • the line system downstream of the pump assembly has a leakage, which leads to a
  • the monitoring unit preferably also allows a leakage detection, wherein the monitoring unit assumes a leakage when the measured output pressure in the common output line of the pump assembly falls below a predetermined minimum pressure over a predetermined minimum period of time.
  • reaction to a detected leakage exist within the scope of the invention, various possibilities that can be combined or realized staggered in time.
  • Another reaction option is to shut off all pumps in the event of a leak to minimize the damage caused by the leakage.
  • staggered reactions For example, an optical or acoustic leakage warning can first be output if the measured output pressure falls below the minimum pressure over a predetermined period of time. If the undershooting of the predetermined minimum pressure then lasts even longer, so the monitoring unit can respond to it by all pumps are turned off.
  • the monitoring unit can respond to the requirement of an increased pumping capacity of the entire pump arrangement by switching on an additional pump.
  • the pumping power of the individual pumps is first increased to satisfy the requirement of increased pump power.
  • the increase in the pumping capacity of the individual pumps encounters design-related limits with regard to the pumping speed.
  • the pistons in a piston pump should generally not exceed a certain maximum lifting speed.
  • the individual pumps are each assigned a speed sensor which measures the pump speed of the respective pumps. The monitoring unit then polls the individual speed sensors and thereby determines the pump speeds of the individual pumps.
  • the monitoring unit determines that the measured pump speed exceeds a predetermined first maximum value in at least one pump, the monitoring unit switches on an additional pump since the switched-on pumps are insufficient to provide the consumer-requested pumping power.
  • the monitoring unit can switch off the relevant pump. Switching off individual pumps serves to avoid damage to the respective pumps, while connecting individual pumps serves to increase the pumping capacity of the entire pump arrangement.
  • the monitoring unit May issue a warning message when the pump speed exceeds at least one pump a predetermined maximum value.
  • both reactions switching off the pump and issuing a warning message
  • a second aspect of the invention provides a control means for individually controlling a fluid size (e.g., coating medium pressure) at the outlet of the individual pumps.
  • a fluid size e.g., coating medium pressure
  • control means is a control means, i. with a feedback loop.
  • control device is a control device, i. without a feedback loop.
  • control device is preferably a control device which individually regulates a fluid size (eg coating agent pressure) at the outlet of the individual pumps, wherein the control device regulates the regulated fluid quantities at the output of the individual pumps to a common desired value.
  • a fluid size eg coating agent pressure
  • the control device regulates the regulated fluid quantities at the output of the individual pumps to a common desired value.
  • the control device for the individual pumps each have a measuring element, wherein the measuring element measures an actual value of the controlled fluid size (eg coating agent pressure) at the output of the individual pumps.
  • a pressure sensor which measures the outlet pressure of the respective pump can be arranged downstream for this purpose.
  • control device preferably each comprises an actuator for the individual pumps, wherein the
  • Actuator controls the individual pumps with a variable control variable to adjust the actual value of the controlled fluid size to the predetermined target value.
  • the actuator may be a continuous valve (eg, a proportional valve) that drives the pneumatically driven pump with an adjustable pressurized air flow to adjust the pumping power as part of the control.
  • the continuous valve eg a proportional valve
  • the continuous valve can thus control the compressed air flow as an actuator, which serves to drive the respective pump, which allows adjustment of the pumping power.
  • the use of a continuous valve (eg proportional valve) as an actuator for controlling the pneumatic pumps is advantageous because the pump power of the respective pump can thus be continuously adjusted by the compressed air flow is continuously (steadily) changed.
  • valve types as an actuator for controlling the pneumatic pumps use. It should be mentioned that the controller detects several measured variables (eg coating agent pressures at the outlet of the individual pumps) and several manipulated variables (eg control signals for the individual proportional valves) to the
  • the control device preferably has a regulator which is connected on the input side to the measuring elements of the individual pumps and which receives the measured actual values of the regulated fluid quantities (for example outlet pressure) at the individual pumps from the measuring elements.
  • the controller On the output side, the controller is connected to the individual actuators (for example proportional valves) of the individual pumps and controls these actuators with a variable manipulated variable, the manipulated variable depending on a desired-actual deviation between a predefined setpoint value and the measured actual value.
  • the controller is therefore responsible for all pumps and allows an individual detection of the controlled variable (eg output pressure) and an individual control of the individual pumps.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a pump arrangement according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the pump arrangement from FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a flowchart for clarifying the operating method according to the invention with a cyclical change of the switched-on pumps
  • FIG. 4 is a flow chart to illustrate a speed control of the individual pumps.
  • FIG. 5 shows a flowchart for clarifying a leakage monitoring according to the invention.
  • Figure 1 shows a pump assembly 1, which is used in a paint shop for painting automotive body components to pump a sealant (eg PVC: polyvinyl chloride) to several application robots, which are not shown in the drawing and the sealant on seams (eg flanged seams, welds ) to the to be painted
  • a sealant eg PVC: polyvinyl chloride
  • PVC room a material supply room
  • the pump assembly 1 receives the sealant in this case via an outfeed line 2 from the material supply space.
  • the forward line 2 opens into an input line 3, which supplies a plurality of parallel connected pumps 4.1-4.7 with sealant.
  • the pumps 4.1-4.7 are connected on the output side via a respective check valve 6.1-6.7 with a common output line 7, i. the pumps 4.1-4.7 draw the sealant from the common input line 3 and pump the sealant in the common output line. 7
  • the two forward lines 8, 9 feed the application robot on opposite sides of the painting line.
  • the forward line 8 thus supplies the application robot on one side of the painting line, while the forward line 9 supplies the application robot on the other side of the painting line.
  • the individual pumps 4.1-4.7 are each driven pneumatically.
  • the pumps 4.1-4.7 via a respective 2/2-way solenoid valve 10.1-10.7 and a proportional valve 11.1-11.7 connected via a common 2/2-way solenoid valve 12 to a compressed air supply 13.
  • the 2/2-way solenoid valve 12 can release or block the compressed air for all of the pumps 4.1-4.7. This allows a common switching on or switching off the pumps 4.1-4.7 through the 2/2-way solenoid valve 12th
  • the individual pumps 4.1-4.7 can also be switched on or off individually by the respective 2/2-way solenoid valve 10.1-10.7 is opened or closed.
  • the pumping capacity of the individual pumps 4.1-4.7 can also be set individually, specifically via a suitable control of the individual proportional valves 11.1-11.7.
  • each of the pumps 4.1-4.7 Downstream of each of the pumps 4.1-4.7 is in each case a pressure sensor 14.1-14.7 arranged, wherein the individual pressure sensors 14.1-14.7 each measure the output pressure of the individual pumps 4.1-4.7.
  • each of the pumps 4.1-4.7 is assigned an initiator 15.1-15.7 for monitoring the stroke of the individual pumps 4.1-4.7.
  • the initiators 15.1-15.7 make it possible to monitor the pump speeds of the individual pumps 4.1-4.7, as will be described in detail below.
  • the initiators 4.1-4.7 also make it possible to check whether the individual pumps 4.1-4.7 are actually working.
  • the common input line 3 of the pumps 4.1-4.7 also has a temperature sensor 17, which measures the temperature of the sealant in the input line 3.
  • a pressure sensor 18 and a temperature sensor 19 are arranged, the pressure or temperature of the sealant in the output line 7 measure.
  • a further pressure sensor 20 which provides an electrical pressure signal to a controller, as will be described in detail.
  • the pump assembly 1 comprises a return line 21 and two pneumatically driven shut-off valves 22, 23.
  • the shut-off valve 22 is closed in production and opened in circulation mode.
  • the shut-off valve 23, however, is opened in production mode and closed in circulation mode.
  • the production operation here is an operating state in which the connected application robots request sealing means, i. in the normal coating operation.
  • the circulation mode is an operating state in which the connected application robots do not request a sealant, for example during operating breaks overnight or during the weekend or during maintenance breaks.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the pump arrangement 1 described above and shown in FIG. 1.
  • a control device 24 is also shown, which contains a control device and a monitoring unit.
  • control device 24 On the input side, the control device 24 is connected to the pressure sensors 14.1-14.2 to measure the pressure upstream of the individual pumps 4.1-4.7, which allows regulation of the output pressure of the individual pumps 4.1-4.7, as will be described in detail.
  • control device 24 is connected on the input side to the temperature sensor 17, the pressure sensor 16, the pressure sensor 18 and the temperature sensor 20 in order to take into account the measured values of these sensors when controlling the pump arrangement 1.
  • control device 24 On the output side, the control device 24 is connected to the two shut-off valves 22, 23 and to the 2/2-way solenoid valve 12 to control the operation of the pump assembly 1, as will be described in detail.
  • control device 24 is connected on the output side to the proportional valves 11.1-11.7 in order to be able to individually control the individual pumps 4.1-4.7 as part of the control.
  • control device 24 is also connected on the output side to the 2/2-way solenoid valves 10.1-10.7 of the individual pumps 4.1-4.7 in order to individually switch on and off the individual pumps 4.1-4.7, as will also be described in detail.
  • the control device 24 includes a regulator to regulate the output pressure of the individual pumps 4.1-4.7.
  • the control device 24 acquires actual values of the outlet pressure of the individual pumps 4.1 - 4.7 via the pressure sensors 14.1 - 14.2 and compares the measured actual values with a predetermined, uniform desired value for the pressure. From this, the control device 24 calculates a desired-actual deviation between the desired value and the actual value of the individual pumps 4.1-4.7. Depending on this target / actual deviation, the control device 24 then individually controls the individual proportional valves 11.1-11.7 with a control signal, to adjust the actual value of the outlet pressure of the individual pumps 4.1- 4.7 individually for each of the pumps 4.1-4.7 to the setpoint value.
  • control device 24 the individual pumps 4.1-4.7 individually turn on or off, as already briefly mentioned above. This can be used in the context of the operating method shown in FIG. 3 in the form of a flow chart in order to cyclically switch on the individual pumps 4.1-4.7, as will be described below.
  • a first step S 1 the operator of the pump arrangement 1 inputs a number n of the pumps for the start of operation.
  • the number n of pumps required also depends on the power requirement of the connected application robot.
  • a step S2 the operator of the pump arrangement 1 then inputs a cycle duration T for a change of the switched-on pumps 4.1-4.7.
  • step S3 all pumps 4.1-4.7 are then briefly switched on in order to move the coating material in the branch lines to the individual application robots.
  • n pumps are then selected for the start of operation.
  • n 4
  • the pumps 4.1-4.4 can be selected.
  • step S5 then the selected n pumps are turned on, while the remaining pumps remain off.
  • a number n 4 then, for example, the pumps 4.1-4.4 are turned on, while the Pumps 4.5-4.7 remain switched off.
  • a step S6 it is then checked continuously whether the predetermined cycle time T has expired.
  • the next n pumps are selected in a step S7.
  • the pumps 4.2-4.5 can then be selected for the following switching on, whereas the pumps 4.1 and 4.6, 4.7 should remain switched off.
  • step S5 it is then proceeded to step S5, in which then the selected pumps are turned on or off.
  • control device 24 allows an operating method, which is shown in simplified form in the form of a flow chart in FIG. 4 and will be described below.
  • VHUBI, ⁇ , VHUB7 of all pumps 4.1-4.7 measured. This measurement can be done for example by means of the initiators 15.1-15.7.
  • step S2 the maximum lifting speed VMAX of all pumps 4.1-4.7 is then measured.
  • step S3 it is then checked whether this maximum lifting speed VMA exceeds a predetermined maximum value VMAXI.
  • step S4 an additional pump 4.1-4.7 is turned on to lower the lifting speed VMAX below the predetermined maximum value VMAXI.
  • step S5 it is then checked whether the largest pump speed VMAX exceeds a predetermined second maximum value VMAX2.
  • a step S6 the pump whose stroke speed V A exceeds the predefined maximum value V AX2 is switched off and a warning message is issued.
  • This speed monitoring and optional connection of additional pumps is intended to prevent the pump speed within the regulation exceeding specified limits.
  • control device 24 also allows an operating method, which is shown schematically in FIG. 5 in the form of a flowchart and enables leakage detection.
  • a timer t 0 is initially initialized.
  • a pressure p in the Ausganstechnisch 7 is then measured, which can be done by means of the pressure sensor 20.
  • the measured pressure p is then compared with a predetermined minimum value PMIN. If the measured pressure p falls below the predetermined minimum value PMIN, it is checked in a step S4 whether the current value t of the timer exceeds a predetermined time value T. If this is not the case, the control device 24 attempts to increase the pressure that is too low by switching on an additional pump 4.1-4.7 in a step S6.
  • the pump reaction is then awaited, whereupon the pressure p is then measured again in a step S2. If the pressure check shows that the measured pressure p exceeds the minimum value p M i after connecting another pump, no further measures are required.
  • step S 4 If, on the other hand, the pressure test shows that the predetermined minimum pressure p M iN is still not reached, it is checked in step S 4 whether the pressure undershooting has already lasted for the predefined time period T.
  • step S5 if necessary, then all pumps 4.1-4.7 are switched off and there is a leakage warning.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pumpenanordnung (1), insbesondere in einer Beschichtungsanlage zur Beschichtung von Bauteilen, insbesondere in einer Lackieranlage zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen. Die erfindungsgemäße Pumpenanordnung (1) weist mehrere Pumpen (4.1-4.7) auf zum Fördern eines Beschichtungsmittels mit einer einstellbaren Pumpleistung, insbesondere zum Fördern eines Dichtmittels zur Nahtabdichtung von Schweißnähten an einem Kraftfahrzeugkarosseriebauteil. Die Pumpen (4.1-4.7) sind ausgangsseitig und eingangsseitig parallel geschaltet sind, so dass die Pumpen (4.1-4.7) das zu fördernde Beschichtungsmittel aus einer gemeinsamen Eingangsleitung (3) beziehen und in eine gemeinsame Ausgangsleitung (7) fördern. Die Erfindung sieht zusätzlich eine Kontrolleinrichtung vor zur Steuerung oder Regelung jeweils einer Fluidgröße am Ausgang der einzelnen Pumpen (4.1-4.7), wobei die Kontrolleinrichtung die einzelnen Pumpen (4.1-4.7) individuell ansteuert, und/oder eine Überwachungseinheit, welche die Pumpen (4.1-4.7) ungleichzeitig einschaltet und ausschaltet.

Description

BESCHREIBUNG
Pumpenanordnung und entsprechendes Betriebs erfahren
Die Erfindung betrifft eine Pumpenanordnung, insbesondere in einer Beschichtungsanlage zur Beschichtung von Bauteilen, insbesondere in einer Lackieranlage zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Betriebsverfahren für eine derartige Pumpenanordnung.
In modernen Lackieranlagen zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen werden Nähte (z.B. Schweißnähte, Bördelnähte) der zu lackierenden Kraftfahrzeugkarosseriebauteile üblicherweise mittels eines Dichtmittels (z.B. PVC: Polyvinylchlorid) abgedichtet. Das Aufbringen des Dichtmittels kann durch Applikationsroboter erfolgen, die einen Applikator entlang den Nähten über die Bauteiloberfläche führen. Üblicher¬ weise werden hierbei in einer Beschichtungskabine mehrere Applikationsroboter gleichzeitig eingesetzt, die das Dichtmittel aus einer gemeinsamen Versorgungsleitung beziehen. Die Materialversorgung erfolgt hierbei über mehrere Pumpen, die eingangsseitig und ausgangsseitig zusammengeschaltet sind und das Dichtmittel in die Versorgungsleitung pumpen. Aufgrund der Parallelschaltung der einzelnen Pumpen ist es erforderlich, dass einmalig die Pumpengeschwindigkeit manuell eingestellt wird, damit die Pumpen zusammen arbeiten können. Im normalen Beschichtungsbetrieb werden die Pumpen dann gleichzeitig und gemeinsam eingeschaltet bzw. ausgeschaltet.
Nachteilig an dieser herkömmlichen Pumpenanordnung ist zu- nächst die Tatsache, dass bei Bedarf kein garantierter Pum- penanlauf erfolgt, d. h. es kann passieren, dass einzelne Pum- pen bei einem Einschaltsignal nicht anlaufen und dann im Betrieb stehen bleiben. Dies kann wiederrum zu einem ungleichmäßigen Verschleiß der Pumpen führen, was unerwünscht ist. Darüber hinaus kann das Dichtmittel in der stehengebliebenen Pumpe aushärten, was zu einer Zerstörung der Pumpe führen würde. Darüber hinaus kann das Stehenbleiben einer Pumpe zu Prozessfolgefehlern führen. Schließlich erfordert das Risiko eines Stehenbleibens einzelner Pumpen einen manuellen Kontrollaufwand .
Darüber hinaus umfasst der Stand der Technik auch DE 600 13 013 T2, DE 101 34 747 AI, DE 41 18 869 AI, DE 40 25 638 AI und DE 37 11 053 AI. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine entsprechend verbesserte Pumpenanordnung und ein entsprechendes Betriebsverfahren dafür zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Pumpenanord- nung bzw. ein entsprechendes Betriebsverfahren gemäß den Nebenansprüchen gelöst.
Die erfindungsgemäße Pumpenanordnung sieht zunächst in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik mehrere Pumpen vor, die eine einstellbare Pumpleistung haben und zum Fördern eines Beschichtungsmittels dienen.
Beispielsweise kann es sich bei dem Beschichtungsmittel um ein Dichtmittel (z.B. PVC : Polyvinylchlorid) zur Nahtabdich- tung von Schweißnähten an einem Kraftfahrzeugkarosseriebauteil handeln. Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich des Beschichtungsmittels nicht auf Dichtmittel beschränkt, sondern auch mit anderen Beschichtungsmitteln realisierbar, wie beispielsweise Klebstoff, Lack, Öl, Silikon, Dämmstoff oder Ahn- liches .
Auch hinsichtlich des Pumpentyps bestehen im Rahmen der Erfindung vielfältige Möglichkeiten. So kann es sich bei den Pumpen beispielsweise um Kolbenpumpen, Zahnradpumpen, Membranpumpen oder Taumelkolbenpumpen handeln, um nur einige Beispiele zu nennen.
Bei der erfindungsgemäßen Pumpenanordnung sind die Pumpen vorzugsweise ausgangsseitig und eingangsseitig parallel geschaltet, sodass die Pumpen das zu fördernde Beschichtungs- mittel aus einer gemeinsamen Eingangsleitung beziehen und in eine gemeinsame Ausgangsleitung fördern. Bei einer solchen Parallelschaltung mehrerer Pumpen in einer Pumpenanordnung ist es wichtig, dass das Betriebsverhalten der einzelnen Pumpen individuell einstellbar ist, damit die einzelnen Pumpen möglichst effektiv zusammenarbeiten.
Es besteht jedoch im Rahmen der Erfindung auch die Möglich- keit, dass die Pumpen nur ausgangsseitig oder nur eingangsseitig zusammengeschaltet sind.
Ein Aspekt der Erfindung sieht deshalb eine Überwachungseinheit vor, welche es ermöglicht, die einzelnen Pumpen un- gleichzeitig einzuschalten und/oder auszuschalten. Dadurch unterscheidet sich die Erfindung in diesem Aspekt von den eingangs beschriebenen bekannten Pumpenanordnungen, bei denen die Pumpen jeweils gemeinsam (d.h. zeitgleich) eingeschaltet und ausgeschaltet werden.
Dieses individuelle Einschalten bzw. Ausschalten der einzelnen Pumpen ermöglicht beispielsweise einen zyklischen Wechsel der eingeschalteten Pumpen, sodass sich die einzelnen Pumpen im Betrieb abwechseln. Dadurch haben die einzelnen Pumpen im Betrieb jeweils eine Betriebspause, die zu Wartungszwecken genutzt werden kann oder die Lebensdauer der Pumpe erhöht. Darüber hinaus ermöglicht der zyklische Wechsel der einge¬ schalteten Pumpen das Vorhalten einer Reservekapazität, ohne dass die Pumpen, welche die Reservekapazität bilden, dauer¬ haft ausgeschaltet bleiben, was zu Funktionsstörungen führen könnte, beispielsweise aufgrund einer Aushärtung des Be- schichtungsmittels in den dauerhaft ausgeschalteten Pumpen. Die Überwachungseinheit schaltet deshalb vorzugsweise nur einen Teil der Pumpen ein, während die restlichen Pumpen ausgeschaltet sind. Die Anzahl der eingeschalteten Pumpen kann hierbei in Abhängigkeit von der angeforderten Pumpleistung variiert werden. Falls beispielsweise eine große Pumpleistung angefordert wird, so wird eine größere Anzahl von Pumpen angeschaltet als bei einer Anforderung einer kleinen Pumpleistung .
Die Überwachungseinheit wechselt dann jeweils nach einer vor- gegebenen Betriebsdauer den eingeschalteten Teil der Pumpen, sodass zeitlich nacheinander alle Pumpen eingeschaltet und wieder ausgeschaltet werden. Vorzugsweise erfolgt dieser Wechsel des eingeschalteten Teils der Pumpen zyklisch, sodass das Verhältnis von Einschaltdauer und Ausschaltdauer bei al- len Pumpen gleich ist. Die Betriebsdauer, nach der der eingeschaltete Teil der Pumpen gewechselt wird, liegt vorzugsweise zwischen zehn Minuten und vier Stunden, beispielsweise in einem Bereich von 30 Minuten bis zwei Stunden. Darüber hinaus kann die Überwachungseinheit vorzugsweise auch prüfen, ob die einzelnen Pumpen tatsächlich arbeiten oder nicht. Dadurch unterscheidet sich die Erfindung auch von den eingangs beschriebenen bekannten Pumpenanordnungen, bei denen nicht garantiert ist, dass sämtliche Pumpen bei Bedarf auch wirklich anlaufen, was bei den herkömmlichen Pumpenanordnungen nicht automatisch erkannt wird. Bei der erfindungsgemäßen Pumpenanordnung ist in den einzelnen Pumpen deshalb vorzugsweise jeweils ein Pumpensensor zugeordnet, der detektiert, ob die jeweilige Pumpe arbeitet oder nicht. Die Überwachungseinheit kann dann eine Warnmeldung ausgeben, wenn eine Pumpe eingeschaltet ist, aber tatsächlich nicht arbeitet.
Hinsichtlich der technischen Realisierung des Pumpensensors bestehen vielfältige Möglichkeiten. Beispielsweise kann der Pumpensensor die Drehzahl einer Antriebswelle der Pumpe erfassen oder die Kolbengeschwindigkeit. Darüber hinaus kann der Betriebszustand (arbeitet /arbeitet nicht) der einzelnen Pumpen auch durch eine Druckmessung am Ausgang der Pumpe ermittelt werden. Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich der technischen Realisierung des Pumpensensors nicht auf die vorstehend beschriebenen Beispiele beschränkt.
Weiterhin ermöglicht die erfindungsgemäße Überwachungseinheit auch die Anpassung der Pumpleistung der gesamten Pumpenanordnung an den aktuellen Bedarf. So kann die Überwachungseinheit eine zusätzliche Pumpe einschalten, wenn die Pumpleistung der gesamten Pumpanordnung nicht ausreichend ist. Die erfindungsgemäße Pumpenanordnung weist deshalb vorzugsweise einen Ausgangsdrucksensor auf, der in der gemeinsamen Ausgangsleitung der Pumpen angeordnet ist und den Ausgangsdruck der gesamten Pumpenanordnung misst. Die Überwachungseinheit fragt dann den Ausgangsdruck von dem Ausgangsdrucksensor ab und vergleicht diesen mit einem vorgegebenen Minimaldruck. Falls der Ausgangsdruck den vorgegebenen Minimaldruck unterschreitet, so kann die Überwachungseinheit eine zusätzliche Pumpe einschalten, um die Pumpleistung der gesamten Pumpenanordnung zu erhöhen . Das Unterschreiten des vorgegebenen Minimaldrucks in der Ausgangsleitung der Pumpenanordnung muss jedoch nicht notwendigerweise auf eine erhöhte Leistungsanforderung von den Applikationsgeräten zurückzuführen sein. Es besteht nämlich auch die Möglichkeit, dass das Leitungssystem stromabwärts hinter der Pumpenanordnung eine Leckage aufweist, die zu einem
Druckabfall führt. Bei einer solchen Leckage ist es nicht sinnvoll, die Pumpleistung der gesamten Pumpenanordnung zu erhöhen. Vielmehr ist es dann sinnvoll, alle Pumpen abzuschalten, um den leckagebedingten Schaden zu begrenzen. Die Überwachungseinheit ermöglicht deshalb vorzugsweise auch eine Leckageerkennung, wobei die Überwachungseinheit eine Leckage annimmt, wenn der gemessene Ausgangsdruck in der gemeinsamen Ausgangsleitung der Pumpenanordnung einen vorgegebenen Minimaldruck über eine vorgegebene Mindest Zeitdauer hin unterschreitet .
Hinsichtlich der Reaktion auf eine erkannte Leckage bestehen im Rahmen der Erfindung verschiedene Möglichkeiten, die miteinander kombiniert oder zeitlich gestaffelt realisiert werden können. Eine Reaktionsmöglichkeit besteht in einer Lecka¬ gewarnung, die beispielsweise optisch oder akustisch ausgegeben werden kann. Eine andere Reaktionsmöglichkeit besteht darin, dass bei einer Leckage alle Pumpen abgeschaltet werden, um den Schaden durch die Leckage möglichst gering zu halten. Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit von zeitlich gestaffelten Reaktionen. Beispielsweise kann zunächst eine optische oder akustische Leckagewarnung ausgegeben werden, wenn der gemessene Ausgangsdruck über einen vorgegebenen Zeitraum den Minimaldruck unterschreitet. Falls die Unterschreitung des vorgegebenen Minimaldrucks dann noch länger anhält, so kann die Überwachungseinheit darauf reagieren, indem alle Pumpen abgeschaltet werden. Es wurde bereits vorstehend erwähnt, dass die Überwachungseinheit auf die Anforderung einer erhöhten Pumpleistung der gesamten Pumpenanordnung reagieren kann, indem eine zusätzliche Pumpe eingeschaltet wird. Vorzugsweise wird jedoch zur Befriedigung der Anforderung einer erhöhten Pumpleistung zunächst die Pumpleistung der einzelnen Pumpen erhöht. Die Erhöhung der Pumpleistung der einzelnen Pumpen stößt jedoch an konstruktionsbedingte Grenzen hinsichtlich der Pumpgeschwindigkeit. So sollten beispielsweise die Kolben bei einer Kol- benpumpe in der Regel eine bestimmte maximale Hubgeschwindigkeit nicht überschreiten. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist den einzelnen Pumpen deshalb jeweils ein Geschwindigkeitssensor zugeordnet, der die Pumpengeschwindigkeit der jeweiligen Pumpen misst. Die Überwa- chungseinheit fragt dann die einzelnen Geschwindigkeitssensoren ab und ermittelt dadurch die Pumpengeschwindigkeiten der einzelnen Pumpen.
Wenn die Überwachungseinheit dabei feststellt, dass die ge- messene Pumpengeschwindigkeit bei zumindest einer Pumpe einen vorgegebenen ersten Maximalwert überschreitet, so schaltet die Überwachungseinheit eine zusätzliche Pumpe ein, da die eingeschalteten Pumpen nicht ausreichen, um die verbraucher- seitig angeforderte Pumpleistung zu erbringen.
Falls die gemessene Pumpengeschwindigkeit dagegen einen zweiten, größeren Maximalwert überschreitet, so kann die Überwachungseinheit die betreffende Pumpe abschalten. Das Abschalten einzelner Pumpen dient hierbei zur Vermeidung einer Be- Schädigung der jeweiligen Pumpen, während das Zuschalten einzelner Pumpen dazu dient, die Pumpleistung der gesamten Pumpenanordnung zu erhöhen.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Überwachungseinheit Warnmeldung ausgeben kann, wenn die Pumpengeschwindigkeit bei zumindest einer Pumpe einen vorgegebenen Maximalwert überschreitet. Auch in diesem Zusammenhang können beide Reaktionen (Abschalten der Pumpe und Ausgabe einer Warnmeldung) kom- biniert, einzeln oder zeitlich gestaffelt eingesetzt werden, wie bereits vorstehend bezüglich der Leckage beschrieben wurde.
Vorstehend wurde ein erster Aspekt der Erfindung beschrieben, der eine Überwachungseinheit vorsieht, welche die Pumpen ungleichzeitig einschaltet und ausschaltet, was bei den herkömmlichen Pumpenanordnungen bisher nicht möglich war.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung sieht dagegen eine Kontrol- leinrichtung vor, um eine Fluidgröße (z.B. Beschichtungsmit- teldruck) am Ausgang der einzelnen Pumpen individuell zu kontrollieren .
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Kontrolleinrichtung um eine Regeleinrichtung, d.h. mit einer Rückkopplungsschleife. Es besteht jedoch grundsätzlich auch die Möglichkeit, dass es sich bei der Kontrolleinrichtung um eine Steuereinrichtung handelt, d.h. ohne eine Rückkopplungsschleife .
Vorzugsweise ist die Kontrolleinrichtung jedoch eine Regeleinrichtung, die jeweils eine Fluidgröße (z.B. Beschich- tungsmitteldruck) am Ausgang der einzelnen Pumpen individuell regelt, wobei die Regeleinrichtung die geregelten Fluidgrößen am Ausgang der einzelnen Pumpen jeweils auf einen gemeinsamen Soll-Wert regelt. Durch diese individuelle Regelung der Fluidgrößen (z.B. Beschichtungsmitteldruck) am Ausgang der einzelnen Pumpen wird die Zusammenarbeit der einzelnen Pumpen deutlich verbessert. Darüber hinaus wird dadurch auch verhin- dert, dass einzelne Pumpen bei einem Einschaltvorgang nicht anlaufen, wie es bei den eingangs beschriebenen herkömmlichen Pumpenanordnungen passieren kann. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Regeleinrichtung für die einzelnen Pumpen jeweils ein Messglied auf, wobei das Messglied einen Ist-Wert der geregelten Fluidgröße (z.B. Beschichtungsmitteldruck) am Ausgang der einzelnen Pumpen misst. Beispielsweise kann hierzu strom- abwärts hinter den einzelnen Pumpen jeweils ein Drucksensor angeordnet sein, der den Ausgangsdruck der jeweiligen Pumpe misst .
Darüber hinaus umfasst die Regeleinrichtung vorzugsweise je- weils ein Stellglied für die einzelnen Pumpen, wobei das
Stellglied die einzelnen Pumpen mit einer variablen Stellgröße ansteuert, um den Ist-Wert der geregelten Fluidgröße auf den vorgegebenen Soll-Wert einzuregeln. Bei einer pneumatisch angetriebenen Pumpe kann das Stellglied beispielsweise ein Stetigventil (z.B. ein Proportionalventil) sein, das die pneumatisch angetriebene Pumpe mit einem einstellbaren Druckluftstrom ansteuert, um die Pumpleistung im Rahmen der Regelung anzupassen. Das Stetigventil (z.B. ein Proportionalventil) kann also als Stellglied den Druckluftstrom steuern, der zum Antrieb der jeweiligen Pumpe dient, was eine Einstellung der Pumpleistung ermöglicht. Die Verwendung eines Stetigventils (z.B. Proportionalventil) als Stellglied zur Ansteuerung der pneumatischen Pumpen ist vorteil- haft, weil die Pumpleistung der jeweiligen Pumpe damit kontinuierlich angepasst werden kann, indem der Druckluftstrom kontinuierlich (stetig) verändert wird. Es ist jedoch im Rahmen der Erfindung grundsätzlich auch möglich, andere Ventiltypen als Stellglied zur Ansteuerung der pneumatischen Pumpen einzusetzen. Hierbei ist zu erwähnen, dass der Regler mehrere Messgrößen (z.B. Beschichtungsmitteldrücke am Ausgang der einzelnen Pumpen) erfasst und mehrere Stellgrößen (z.B. Steuersignale für die einzelnen Proportionalventile) an die
Stellglieder der einzelnen Pumpen ausgibt.
Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung weist vorzugsweise einen Regler auf, der eingangsseitig mit den Messgliedern der einzelnen Pumpen verbunden ist und die gemessenen Ist-Werte der geregelten Fluidgrößen (z.B. Ausgangsdruck) an den einzelnen Pumpen von den Messgliedern aufnimmt. Ausgangsseitig ist der Regler mit den einzelnen Stellgliedern (z.B. Proportionalventile) der einzelnen Pumpen verbunden und steuert diese Stellglieder mit einer variablen Stellgröße an, wobei die Stellgröße von einer Soll-Ist-Abweichung zwischen einem vorgegebenen Soll-Wert und dem gemessenen Ist-Wert abhängt. Der Regler ist also übergreifend für alle Pumpen zuständig und ermöglicht dabei eine individuelle Erfassung der Regelgröße (z.B. Ausgangsdruck) und eine individuelle Ansteuerung der einzelnen Pumpen.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Erfindung nicht nur
Schutz beansprucht für die vorstehend beschriebene Pumpenanordnung. Vielmehr beansprucht die Erfindung auch Schutz für ein entsprechendes Betriebsverfahren, wobei sich die Einzelheiten des Betriebsverfahrens bereits aus der vorstehenden Beschreibung ergeben und deshalb nicht separat beschrieben werden müssen. Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Pumpenanordnung,
Figur 2 eine schematische Darstellung der Pumpenanordnung aus Figur 1,
Figur 3 ein Flussdiagramm zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens mit einem zyklischen Wechsel der eingeschalteten Pumpen,
Figur 4 ein Flussdiagramm zur Verdeutlichung einer Geschwindigkeitskontrolle der einzelnen Pumpen, sowie
Figur 5 ein Flussdiagramm zur Verdeutlichung einer erfin- dungsgemäßen Leckageüberwachung.
Figur 1 zeigt eine Pumpenanordnung 1, die in einer Lackieranlage zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen eingesetzt wird, um ein Dichtmittel (z.B. PVC : Polyvinylchlorid) zu mehreren Applikationsrobotern zu pumpen, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind und das Dichtmittel auf Nähte (z.B. Bördelnähte, Schweißnähte) an den zu lackierenden
Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen applizieren, was an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist.
Unterhalb der strichpunktierten Linie in der Zeichnung befindet sich hierbei ein Materialversorgungsraum, der auch als „PVC-Raum" bezeichnet wird. Der Bereich innerhalb der strichpunktierten Linie befindet sich dagegen in der Nähe der La- ckierstraße bzw. der Lackierkabine, aber noch außerhalb der Lackierstraße bzw. der Lackierkabine.
Die Pumpenanordnung 1 bezieht das Dichtmittel hierbei über eine Hinleitung 2 aus dem Materialversorgungsraum. Die Hinleitung 2 mündet in eine Eingangsleitung 3, die mehrere parallel geschaltete Pumpen 4.1-4.7 mit Dichtmittel versorgt.
Von der gemeinsamen Eingangsleitung 3 der Pumpen 4.1-4.7 zweigt ferner eine Rückleitung 5 ab, um eine Materialzirkulation zwischen dem Materialversorgungsraum und der Pumpenanordnung 1 zu ermöglichen, was an sich ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt ist.
Die Pumpen 4.1-4.7 sind ausgangsseitig über jeweils ein Rückschlagventil 6.1-6.7 mit einer gemeinsamen Ausgangsleitung 7 verbunden, d.h. die Pumpen 4.1-4.7 beziehen das Dichtmittel aus der gemeinsamen Eingangsleitung 3 und pumpen das Dichtmittel in die gemeinsame Ausgangsleitung 7.
Von der gemeinsamen Ausgangsleitung 7 gehen zwei Hinleitungen 8, 9 ab, durch die das Dichtmittel zu den einzelnen Applika- tionsrobotern gefördert wird. Hierbei beschicken die beiden Hinleitungen 8, 9 die Applikationsroboter auf gegenüber liegenden Seiten der Lackierstraße. Die Hinleitung 8 versorgt also die Applikationsroboter auf der einen Seite der Lackierstraße, während die Hinleitung 9 die Applikationsroboter auf der anderen Seite der Lackierstraße versorgt.
Die einzelnen Pumpen 4.1-4.7 werden jeweils pneumatisch angetrieben. Hierzu sind die Pumpen 4.1-4.7 über jeweils ein 2/2- Wege-Magnetventil 10.1-10.7 und jeweils ein Proportionalven- til 11.1-11.7 über ein gemeinsames 2/2-Wege-Magnetventil 12 mit einer Druckluftversorgung 13 verbunden.
Das 2/2-Wege-Magnetventil 12 kann die Druckluft hierbei für sämtliche der Pumpen 4.1-4.7 freigeben oder sperren. Dies er- möglicht ein gemeinsames Einschalten bzw. Abschalten der Pumpen 4.1-4.7 durch das 2/2-Wege-Magnetventil 12.
Darüber hinaus können die einzelnen Pumpen 4.1-4.7 aber auch individuell eingeschaltet bzw. ausgeschaltet werden, indem das jeweilige 2/2-Wege-Magnetventil 10.1-10.7 geöffnet bzw. geschlossen wird.
Darüber hinaus kann die Pumpleistung der einzelnen Pumpen 4.1-4.7 auch individuell eingestellt werden und zwar über eine geeignete Ansteuerung der einzelnen Proportionalventile 11.1-11.7.
Stromabwärts hinter jeder der Pumpen 4.1-4.7 ist jeweils ein Drucksensor 14.1-14.7 angeordnet, wobei die einzelnen Drucksensoren 14.1-14.7 jeweils den Ausgangsdruck der einzelnen Pumpen 4.1-4.7 messen.
Weiterhin ist jeder der Pumpen 4.1-4.7 jeweils ein Initiator 15.1-15.7 zur Hubüberwachung der einzelnen Pumpen 4.1-4.7 zugeordnet. Zum einen ermöglichen die Initiatoren 15.1-15.7 eine Überwachung der Pumpengeschwindigkeiten der einzelnen Pumpen 4.1-4.7, wie noch detailliert beschrieben wird. Zum anderen ermöglichen die Initiatoren 4.1-4.7 aber auch eine Über- prüfung, ob die einzelnen Pumpen 4.1-4.7 tatsächlich arbeiten .
Weiterhin ist zu erwähnen, dass der gemeinsamen Eingangsleitung 3 der Pumpen 4.1-4.7 ein Drucksensor 16 zugeordnet ist, der den Druck in der Eingangsleitung 3 misst.
Darüber hinaus weist die gemeinsame Eingangsleitung 3 der Pumpen 4.1-4.7 auch einen Temperatursensor 17 auf, der die Temperatur des Dichtmittels in der Eingangsleitung 3 misst. Auch in der Ausgangsleitung 7 sind ein Drucksensor 18 und ein Temperatursensor 19 angeordnet, die Druck bzw. Temperatur des Dichtmittels in der Ausgangsleitung 7 messen. Darüber hinaus befindet sich in der Ausgangsleitung 7 ein weiterer Drucksensor 20, der ein elektrisches Drucksignal an eine Steuerung liefert, wie noch detailliert beschrieben wird.
Schließlich umfasst die Pumpenanordnung 1 noch eine Rücklauf- leitung 21 und zwei pneumatisch angetriebene Absperrarmaturen 22, 23. Die Absperrarmatur 22 ist im Produktionsbetrieb geschlossen und im Zirkulationsbetrieb geöffnet. Die Absperrarmatur 23 ist dagegen im Produktionsbetrieb geöffnet und im Zirkulationsbetrieb geschlossen. Der Produktionsbetrieb ist hierbei ein Betriebszustand, in dem die angeschlossenen Applikationsroboter Dichtmittel anfordern, d.h. im normalen Be- schichtungsbetrie . Der Zirkulationsbetrieb ist dagegen ein Betriebszustand, in dem die angeschlossenen Applikationsroboter kein Dichtmittel anfordern, beispielsweise in Betriebs- pausen über Nacht oder während des -Wochenendes oder in Wartungspausen .
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung der vorstehend beschriebenen und in Figur 1 gezeigten Pumpenanordnung 1. Zu- sätzlich zu der Darstellung in Figur 1 ist hierbei noch eine Kontrolleinrichtung 24 dargestellt, die eine Regeleinrichtung und eine Überwachungseinheit enthält.
Eingangsseitig ist die Kontrolleinrichtung 24 mit den Druck- sensoren 14.1-14.2 verbunden, um den Druck stromaufwärts hinter den einzelnen Pumpen 4.1-4.7 zu messen, was eine Regelung des Ausgangsdrucks der einzelnen Pumpen 4.1-4.7 ermöglicht, wie noch detailliert beschrieben wird. Darüber hinaus ist die Kontrolleinrichtung 24 eingangsseitig mit dem Temperatursensor 17, dem Drucksensor 16, dem Drucksensor 18 und dem Temperatursensor 20 verbunden, um die Mess- werte dieser Sensoren bei der Kontrolle der Pumpenanordnung 1 berücksichtigen zu können.
Ausgangsseitig ist die Kontrolleinrichtung 24 mit den beiden Absperrarmaturen 22, 23 und mit dem 2 /2-Wege-Magnetventil 12 verbunden, um den Betrieb der Pumpenanordnung 1 zu steuern, wie noch detailliert beschrieben wird.
Weiterhin ist die Kontrolleinrichtung 24 ausgangsseitig mit den Proportionalventilen 11.1-11.7 verbunden, um die einzelnen Pumpen 4.1-4.7 im Rahmen der Regelung individuell ansteu- ern zu können.
Schließlich ist die Kontrolleinrichtung 24 ausgangsseitig auch mit den 2/2-Wege-Magnetventilen 10.1-10.7 der einzelnen Pumpen 4.1-4.7 verbunden, um die einzelnen Pumpen 4.1-4.7 in- dividuell einschalten und ausschalten zu können, wie ebenfalls noch detailliert beschrieben wird.
Es wurde bereits vorstehend kurz erwähnt, dass die Kontrolleinrichtung 24 einen Regler enthält, um den Ausgangsdruck der einzelnen Pumpen 4.1-4.7 zu regeln. Hierzu erfasst die Kontrolleinrichtung 24 über die Drucksensoren 14.1-14.2 jeweils Ist-Werte des Ausgangsdrucks der einzelnen Pumpen 4.1- 4.7 und vergleicht die gemessenen Ist-Werte mit einem vorgegebenen, einheitlichen Soll-Wert für den Druck. Daraus be- rechnet die Kontrolleinrichtung 24 eine Soll-Ist-Abweichung zwischen dem Soll-Wert und dem Ist-Wert der einzelnen Pumpen 4.1-4.7. In Abhängigkeit von dieser Soll-Ist-Abweichung steuert die Kontrolleinrichtung 24 dann die einzelnen Proportionalventile 11.1-11.7 individuell mit einem Steuersignal an, um den Ist-Wert des Ausgangsdrucks der einzelnen Pumpen 4.1- 4.7 individuell für jede der Pumpen 4.1-4.7 auf den Soll-Wert einzuregeln . Darüber hinaus kann die Kontrolleinrichtung 24 die einzelnen Pumpen 4.1-4.7 individuell einschalten bzw. ausschalten, wie bereits vorstehend kurz erwähnt wurde. Dies kann im Rahmen des in Figur 3 in Form eines Flussdiagramms dargestellten Betriebsverfahrens eingesetzt werden, um die einzelnen Pumpen 4.1-4.7 zyklisch einzuschalten, wie im Folgenden beschrieben wird .
In einem ersten Schritt Sl gibt der Bediener der Pumpenanordnung 1 eine Anzahl n der Pumpen für den Betriebsstart ein. Die Anzahl n der benötigten Pumpen hängt auch von der Leistungsanforderung durch die angeschlossenen Applikationsroboter ab.
In einem Schritt S2 gibt der Bediener der Pumpenanordnung 1 dann eine Taktdauer T für einen Wechsel der eingeschalteten Pumpen 4.1-4.7 ein.
In einem Schritt S3 werden dann kurzzeitig alle Pumpen 4.1- 4.7 eingeschaltet, um das Beschichtungsmaterial in den Stich- leitungen zu den einzelnen Applikationsrobotern zu bewegen.
In einem Schritt S4 werden dann die ersten n Pumpen für den Betriebsstart ausgewählt. Bei einer Anzahl n=4 können beispielsweise die Pumpen 4.1-4.4 ausgewählt werden.
In einem folgenden Schritt S5 werden dann die ausgewählten n Pumpen eingeschaltet, während die restlichen Pumpen ausgeschaltet bleiben. Bei einer Anzahl n=4 können dann beispielsweise die Pumpen 4.1-4.4 eingeschaltet werden, während die Pumpen 4.5-4.7 ausgeschaltet bleiben.
In einem Schritt S6 wird dann laufend geprüft, ob die vorgegebene Taktdauer T abgelaufen ist.
Falls dies der Fall ist, so werden in einem Schritt S7 die nächsten n Pumpen ausgewählt. In dem bereits vorstehend erwähnten Beispiel können dann die Pumpen 4.2-4.5 für das folgende Einschalten ausgewählt werden, wohingegen die Pumpen 4.1 und 4.6, 4.7 ausgeschaltet bleiben sollen.
Schließlich wird dann zu dem Schritt S5 übergegangen, in dem dann die ausgewählten Pumpen eingeschaltet bzw. ausgeschaltet werden .
Auf diese Weise werden zyklisch nacheinander alle Pumpen 4.1- 4.7 eingeschaltet, wobei immer ein Teil der Pumpen 4.1-4.7 ausgeschaltet bleibt, sofern die Leistungsanforderung nicht erfordert, dass alle Pumpen 4.1-4.7 eingeschaltet werden. Dieses zyklische Wechseln der eingeschalteten Pumpen ist vorteilhaft, weil dadurch ein gleichmäßiger Verschleiß der Pumpen 4.1-4.7 erreicht wird.
Darüber hinaus ermöglicht die Kontrolleinrichtung 24 ein Be- triebsverfahren, das in Figur 4 in Form eines Flussdiagramms vereinfacht dargestellt ist und nachfolgend beschrieben wird.
In einem Schritt Sl wird zunächst die Hubgeschwindigkeit
VHUBI, ···, VHUB7 aller Pumpen 4.1-4.7 gemessen. Diese Messung kann beispielsweise mittels der Initiatoren 15.1-15.7 erfolgen .
In einem weiteren Schritt S2 wird dann die größte Hubgeschwindigkeit VMAX aller Pumpen 4.1-4.7 gemessen. In einem Schritt S3 wird dann geprüft, ob diese größte Hubgeschwindigkeit VMA einen vorgegebenen Maximalwert VMAXI überschreitet .
Falls dies der Fall ist, so wird in einem Schritt S4 eine zusätzliche Pumpe 4.1-4.7 eingeschaltet, um die Hubgeschwindigkeit VMAX unter den vorgegebenen Maximalwert VMAXI abzusenken. In einem Schritt S5 wird dann geprüft, ob die größte Pumpengeschwindigkeit VMAX einen vorgegebenen zweiten Maximalwert VMAX2 überschreitet.
Falls dies der Fall ist, so wird in einem Schritt S6 diejeni- ge Pumpe abgeschaltet, deren Hubgeschwindigkeit V A den vorgegebenen Maximalwert V AX2 überschreitet und es wird eine Warnmeldung ausgegeben.
Diese Geschwindigkeitsüberwachung und optionale Zuschaltung weiterer Pumpen soll verhindern, dass die Pumpengeschwindigkeit im Rahmen der Regelung vorgegebene Grenzwerte überschreitet .
Schließlich ermöglicht die Kontrolleinrichtung 24 noch ein Betriebsverfahren, das in Figur 5 in Form eines Flussdiagramms schematisch dargestellt ist und eine Leckageerkennung ermöglicht .
In einem Schritt Sl wird zunächst ein Zeitgeber t=0 initiali- siert.
In einem Schritt S2 wird dann ein Druck p in der Ausgansleitung 7 gemessen, was mittels des Drucksensors 20 erfolgen kann . In einem Schritt S3 wird dann der gemessene Druck p mit einem vorgegebenen Minimalwert PMIN verglichen. Falls der gemessene Druck p den vorgegebenen Minimalwert PMIN unterschreitet, so wird in einem Schritt S4 überprüft, ob der aktuelle Wert t des Zeitgebers einen vorgegebenen Zeitwert T überschreitet. Falls dies nicht der Fall ist, so versucht die Kontrolleinrichtung 24, den zu geringen Druck anzuheben, in- dem in einem Schritt S6 eine zusätzliche Pumpe 4.1-4.7 eingeschaltet wird. In einem Schritt S7 wird dann die Pumpenreaktion abgewartet, woraufhin dann in einem Schritt S2 der Druck p erneut gemessen wird. Falls die Drucküberprüfung ergibt, dass der gemessene Druck p den Minimalwert pMi nach dem Zuschalten einer weiteren Pumpe überschreitet, so sind keine weiteren Maßnahmen erforderlich.
Falls die Druckprüfung dagegen ergibt, dass der vorgegebene Minimaldruck pMiN immer noch unterschritten wird, so wird in dem Schritt S4 geprüft, ob die Druckunterschreitung bereits für die vorgegebene Zeitdauer T andauert.
Falls dies der Fall ist, so deutet dies auf eine Leckage hin. In einem Schritt S5 werden dann ggf. alle Pumpen 4.1-4.7 abgeschaltet und es erfolgt eine Leckagewarnung.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprü- chen und insbesondere auch unabhängig von den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs.
Bezugs zeichenliste :
1 Pumpenanordnung
2 Hinleitung auf dem Materialversorgungsraum
3 Eingangsleitung der Pumpen
4.1-4.7 Pumpen
5 Rückleitung
6.1-6.7 Rückschlagventil
7 Ausgangsleitung der Pumpen
8 Hinleitung
9 Hinleitung
10.1-10.7 2/2-Wege-Magnetventil
11.1-11.7 Proportionalventil
12 2/2-Wege-Magnetventil
13 Druckluftversorgung
14.1-14.7 Drucksensor
15.1-15.7 Initiator zur Hubüberwaehung
16 Drucksensor
17 Temperatursensor
18 Drucksensor in der Ausgangsleitung
19 Temperatursensor in der Ausgangsleitung
20 Drucksensor
21 Rücklaufleitung
22 Absperrarmatur
23 Absperrarmatur
24 Kontrolleinrichtung

Claims

ANSPRÜCHE
1. Pumpenanordnung (1), insbesondere in einer Beschich- tungsanlage zur Beschichtung von Bauteilen, insbesondere in einer Lackieranlage zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosse- riebauteilen, mit
a) mehreren Pumpen (4.1τ4.7) zum Fördern eines Beschich- tungsmittels mit einer einstellbaren Pumpleistung, insbesondere zum Fördern eines Dichtmittels zur Nahtabdichtung von Schweißnähten an einem Kraftfahrzeugkaros- seriebauteil ,
b) wobei die Pumpen (4.1-4.7) ausgangsseitig und/oder ein- gangsseitig parallel geschaltet sind, so dass die Pumpen (4.1-4.7) das zu fördernde Beschichtungsmittel aus einer gemeinsamen Eingangsleitung (3) beziehen und/oder in eine gemeinsame Ausgangsleitung (7) fördern,
gekennzeichnet durch
c) eine Kontrolleinrichtung (24) zur Steuerung oder Regelung jeweils einer Fluidgröße am Ausgang der einzelnen Pumpen (4.1-4.7), wobei die Kontrolleinrichtung (24) die einzelnen Pumpen (4.1-4.7) individuell ansteuert, und/oder
d) eine Überwachungseinheit (24), welche die Pumpen (4.1- 4.7) ungleichzeitig einschaltet und ausschaltet.
2. Pumpenanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinrichtung (24) eine Regeleinrichtung (24) ist, die jeweils eine Fluidgröße am Ausgang der einzelnen Pumpen (4.1-4.7) regelt, wobei die Regeleinrichtung (24) die geregelten Fluidgrößen jeweils auf einen Soll-Wert regelt .
3. Pumpenanordnung (1) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
a) dass die geregelte Fluidgröße am Ausgang der einzelnen
Pumpen (4.1-4.7) der Beschichtungsmitteldruck oder der von den einzelnen Pumpen (4.1-4.7) geförderte Flu- idstrom ist, und/oder
b) dass die Regeleinrichtung (24) die geregelten Fluidgrö- ßen am Ausgang der einzelnen Pumpen (4.1-4.7) auf einen gemeinsamen Soll-Wert regelt.
4. Pumpenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis3, dadurch gekennzeichnet,
a) dass die Regeleinrichtung (24) für die einzelnen Pumpen
(4.1-4.7) jeweils ein Messglied (14.1-14.7) aufweist, wobei das Messglied (14.1-14.7) einen Ist-Wert der geregelten Fluidgröße am Ausgang der einzelnen Pumpen (4.1-4.7) misst, und/oder
b) dass das Messglied (14.1-14.7) ein Drucksensor ist, der den Beschichtungsmitteldruck am Ausgang der einzelnen Pumpen (4.1-4.7) misst.
5. Pumpenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis4, dadurch gekennzeichnet,
a) dass die Regeleinrichtung (24) für die einzelnen Pumpen
(4.1-4.7) jeweils ein Stellglied (11.1-11.7) aufweist, wobei das Stellglied (11.1-11.7) die einzelnen Pumpen (4.1-4.7) mit einer variablen Stellgröße ansteuert, um den Ist-Wert der geregelten Fluidgröße auf den Soll- Wert einzuregeln, und/oder
b) dass die Pumpen (4.1-4.7) pneumatisch angetrieben sind, und/oder
c) dass das Stellglied (11.1-11.7) ein Stetigventil (11.1- 11.7) ist, insbesondere ein Proportionalventil (11.1-
11.7), das die pneumatisch angetriebenen Pumpen (4.1- 4.7) mit einem einstellbaren Druckluftstrom ansteuert
6. Pumpenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
a) dass die Regeleinrichtung (24) einen Regler (24) aufweist, und
b) dass der Regler (24) eingangsseitig mit den Messgliedern (14.1-14.7) der einzelnen Pumpen (4.1-4.7) verbunden ist und die gemessenen Ist-Werte der geregelten Fluidgrößen an den einzelnen Pumpen (4.1-4.7) von den Messgliedern (14.1-14.7) aufnimmt, und
c) dass der Regler (24) ausgangsseitig mit den Stellgliedern (11.1-11.7) der einzelnen Pumpen (4.1-4.7) verbunden ist und die Stellglieder (11.1-11.7) mit jeweils einer variablen Stellgröße ansteuert, wobei die Stellgröße von einer Soll-Ist-Abweichung zwischen einem vorgegebenen Soll-Wert und dem gemessenen Ist-Wert abhängt .
7. Pumpenanordnung (Ϊ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
a) dass die Überwachungseinheit (24) einen Teil der Pumpen
(4.1-4.7) einschaltet und die restlichen Pumpen (4.1- 4.7) ausschaltet,
b) dass die Überwachungseinheit (24) jeweils nach einer vorgegebenen Betriebsdauer (T) den eingeschalteten Teil der Pumpen (4.1-4.7) wechselt, so dass zeitlich nacheinander alle Pumpen (4.1-4.7) eingeschaltet und wieder . ausgeschaltet werden, und
c) dass die Betriebsdauer (T) vorzugsweise zwischen 10 Minuten und 4 Stunden, vorzugsweise 30 Minuten und 2 Stunden liegt.
8. Pumpenanordnung (1) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
a) dass den einzelnen Pumpen (4.1-4.7) jeweils einen Pumpensensor (15.1-15.7) zugeordnet ist, der detektiert, ob die jeweiligen Pumpe (4.1-4.7) arbeitet oder nicht, und
b) dass die Überwachungseinheit (24) durch Abfrage der
Pumpensensoren (15.1-15.7) überprüft, ob die einzelnen Pumpen (4.1-4.7) im eingeschalteten Zustand auch tat- sächlich arbeiten, und/oder
c) dass die Überwachungseinheit (24) eine Warnmeldung aus¬ gibt, wenn eine Pumpe (4.1-4.7) eingeschaltet ist, aber tatsächlich nicht arbeitet.
9. Pumpenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
a) dass zur Messung des Ausgangsdrucks (p) in der gemeinsamen Ausgangsleitung (7) ein Ausgangsdrucksensor (20) vorgesehen ist,
b) dass die Überwachungseinheit (24) den Ausgangsdruck (p) von dem Ausgangsdrucksensor (20) abfragt, und
c) dass die Überwachungseinheit (24) eine zusätzliche Pum¬ pe (4.1-4.7) einschaltet, wenn der gemessene Ausgangsdruck (p) einen vorgegebenen Minimaldruck (PMIN) unter- schreitet, und/oder
d) dass die Überwachungseinheit (24) alle Pumpen (4.1-4.7) abschaltet, wenn der gemessene Ausgangsdruck (p) den vorgegebenen Minimaldruck (PMIN) über eine vorgegebene Mindestzeitdauer (T) unterschreitet, und/oder
e) dass die Überwachungseinheit (24) eine Leckagewarnung ausgibt, wenn der gemessene Ausgangsdruck (p) den vorgegebenen Minimaldruck (PMIN) über eine vorgegebene Mindestzeitdauer (T) unterschreitet.
10. Pumpenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet ,
a) dass den einzelnen Pumpen (4.1-4.7) jeweils ein Geschwindigkeitssensor (15.1-15.7) zugeordnet ist, der die Pumpengeschwindigkeit (VHUBI, . . · , VHUB7) der jeweili¬ gen Pumpen (4.1-4.7) misst, insbesondere die Hubgeschwindigkeit (VHUBI I · · · I VHUB7 ) von Kolben bei einer Kolbenpumpe, und
b) dass die Überwachungseinheit (24) die einzelnen Geschwindigkeitssensoren (15.1-15.7) abfragt und dadurch die Pumpengeschwindigkeiten (VHUBI, . . · , VHUB7) der einzelnen Pumpen (4.1-4.7) ermittelt, und
c) dass die Überwachungseinheit (24) eine zusätzliche Pum¬ pe (4.1-4.7) einschaltet, wenn zumindest eine der gemessenen Pumpengeschwindigkeiten (VHUBI , · . . , VHUB7 ) einen vorgegebenen ersten Maximalwert (VMAXI) überschreitet, und/oder
d) dass die Überwachungseinheit (24) diejenigen Pumpen
(4.1-4.7) abschaltet, bei denen die Pumpengeschwindigkeit (VHUBI, VHOB7) einen vorgegebenen zweiten Maximalwert (vMAX2) überschreitet, wobei der zweite Maximalwert (VMAX2) größer ist als der erste Maximalwert
( VMAXI) , und/oder
e) dass die Überwachungseinheit (24) eine Warnmeldung aus gibt, wenn die Pumpengeschwindigkeit (VHUBI, · . . , VHUB7) bei zumindest einer Pumpe (4.1-4.7) den zweiten Maximalwert ( MAX2) überschreitet.
11. Betriebsverfahren für einen Pumpenanordnung (1) mit mehreren Pumpen (4.1-4.7), die eingangsseitig und/oder aus- gangsseitig parallel geschaltet sind, insbesondere in einer Beschichtungsanlage zur Beschichtung von Bauteilen, insbeson dere in einer Lackieranlage zur Lackierung von Kraftfahrzeug karosseriebauteilen, insbesondere für eine Pumpenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
a) Kontrollieren jeweils einer Fluidgröße am Ausgang der einzelnen Pumpen (4.1-4.7), insbesondere durch eine Regelung oder Steuerung, wobei die kontrollierte Fluid- größen jeweils auf einen Soll-Wert gesteuert oder geregelt wird, und/oder
b) Ungleichzeitiges Einschalten und/oder Ausschalten der
Pumpen (4.1-4.7 ) .
12. Betriebsverfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch folgenden Schritt:
Kurzzeitiges Einschalten aller Pumpen (4.1-4.7), um das Be- schichtungsmittel zu bewegen, das sich in Stichleitungen befindet, die von den einzelnen Pumpen (4.1-4.7) ausgehen, wobei die Pumpen (4.1-4.7) für eine Einschaltdauer eingeschaltet werden, die im Bereich von ls-10s liegt.
13. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 12, gekennzeichnet durch folgende Schritte, die zyklisch wiederholt werden:
a) Einschalten eines Teils der Pumpen (4.1-4.7) und Ausschalten der restlichen Pumpen (4.1-4.7),
b) Pumpbetrieb der eingeschalteten Pumpen (4.1-4.7) während einer vorgegebenen Betriebsdauer, wobei die Betriebsdauer vorzugsweise zwischen 10 Minuten und 4 Stunden, vorzugsweise 30 Minuten und 2 Stunden liegt, c) Wechseln des eingeschalteten Teils der Pumpen (4.1- 4.7), so das zeitlich nacheinander alle Pumpen (4.1- 4.7) abwechselnd eingeschaltet und wieder ausgeschaltet werden .
14. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Überwachen einer Betriebsgröße (VMAX ) der Pumpen (4.1- 4.7) zur Erkennung einer Überschreitung eines maximal zulässigen ersten Maximalwerts ( V AXI ) bei den einzelnen Pumpen (4.1-4.7), und
b) Einschalten einer zusätzlichen weiteren Pumpe, wenn die überwachte Betriebsgröße (VMAX ) bei einer der Pumpen (4.1-4.7) den ersten Maximalwert ( VMAXI ) überschreitet.
15. Betriebsverfahren nach Anspruch 14,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
a) Überwachen der Betriebsgröße (VMAX) der Pumpen (4.1-4.7) zur Erkennung einer Überschreitung eines maximal zulässigen zweiten Maximalwerts (VMAX2 ) bei den einzelnen Pumpen (4.1-4.7), und
b) Ausschalten der Pumpe (4.1-4.7), bei der die überwachte
Betriebsgröße (VMAX) den zweiten Maximalwert (V AX2 ) überschreitet, wobei der zweite Maximalwert (VMAX2) größer ist als der erste Maximalwert (VMAXI ) · 16. Betriebsverfahren nach Anspruch 14 oder 15,
dadurch gekennzeichnet,
a) dass die Pumpen (4.1-4.7) Kolbenpumpen sind, die mit einer variablen Hubgeschwindigkeit der Kolben arbeiten, und
b) dass die überwachte Betriebsgröße (VMAX) der Pumpen
(4.1-4.7) die Hubgeschwindigkeit der Kolben wiedergibt, insbesondere die größte Kolbengeschwindigkeit (VMAX ) von allen Pumpen (4.1-4.7). 17. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
a) Überwachen des Beschichtungsmitteldrucks (p) in der gemeinsamen Ausgangsleitung (7) der Pumpen (4.1-4.7) zur Erkennung einer Unterschreitung eines vorgegebenen Mi- nimalwerts (PMIN) des Beschichtungsmitteldrucks (p) , b) Einschalten einer zusätzlichen Pumpe (4.1-4.7), wenn der Beschichtungsmitteldruck (p) in der gemeinsamen Ausgangsleitung (7) den vorgegebenen Minimalwert (PMIN ) unterschreitet, und/oder
c) Abschalten aller Pumpen (4.1-4.7), wenn der Beschichtungsmitteldruck (p) in der gemeinsamen Ausgangsleitung (7) den vorgegebenen Minimalwert (PMIN) über einen bestimmten Mindest Zeitraum (T) unterschreitet, und/oder d) Ausgeben einer Leckagewarnung, wenn der Beschichtungsmitteldruck (p) in der gemeinsamen Ausgangsleitung (7) den vorgegebenen Minimalwert (PMIN) über einen bestimmten Mindest Zeitraum (T) unterschreitet.
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