DE19615573A1 - Sprühvorrichtung, insbesondere für einen Montageautomaten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sprühvorrichtung, insbesondere für einen Montageautomaten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik

Bei der Fertigung verschiedenartigster technischer Vorrichtungen, beispielsweise von ABS-Pumpenelementen, ist es regelmäßig erforderlich, bestimmte Bauteile zu besprühen, um eine Schmierung, eine Beschichtung, oder dergleichen zu erzeugen. Häufig sind dabei insbesondere sehr kleine Dosierungen des Sprühmittels erforderlich, deren Regelung bislang ungelöste Schwierigkeiten aufwirft.

So ist die Mengenerfassung des versprühten Sprühmittels mittels einer Sensorik, beispielsweise durch Bilderkennung oder ähnlichen Mitteln, kaum möglich, da die Sensorik sich im Bereich des Sprühnebels befindet und daher leicht verschmutzt und somit keine zuverlässigen Meßergebnisse liefert. Auch eine Durchflußmessung des Sprühmittels in der Zufuhrleitung der Sprühdüse ist bei geringen Sprühmengen, die sich je nach Anwendungsfall im Bereich einiger Milligramm bewegen können, nicht möglich.

In Ermangelung einer entsprechenden Kontrollmöglichkeit des Sprühergebnisses wird daher häufig eine an sich zu große Dosis versprüht, um eine ausreichende Besprühung, beispielsweise mit Schmierstoff zu bewerkstelligen. Eine derartige Schmierung wird beispielsweise zum Ineinanderfügen von Bauteilen, für Prüfläufe oder als Korrosionsschutz während der Lagerung benötigt.

Über die Verwendung nicht notwendiger Sprühmengen an Sprühmittel hinaus ergeben sich weitere Nachteile durch das unkontrollierte Sprühen.

So wird beispielsweise nicht erkannt, ob überhaupt gesprüht wird, eine Blockade des Sprühvorgangs aufgrund einer verstopften Düse, eines geknickten Zufuhrschlauchs, oder anderen Defekten ohne weiteres möglich ist. Vor allem bei der automatischen Montage kann es hierbei vorkommen, daß eine Vielzahl von Werkstücken, beispielsweise Pumpenzylindern, nicht ausreichend besprüht und somit, im Falle eines Schmiermittels als Sprühmittel, nicht geschmiert werden. In der Folge ergeben sich somit Mängel in der Produktion, z. B. defekte Teile aufgrund des Ineinanderfügens nicht geschmierter Bauelemente während der weiteren Verarbeitung.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung hat daher die Aufgabe, eine Sprühvorrichtung vorzuschlagen, die insbesondere auch bei sehr kleinen Dosierungen von Sprühmittel eine Mengenerfassung des versprühten Sprühmittels ermöglicht und somit eine Kontrolle des Sprühvorgangs erlaubt.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Sprühvorrichtung der einleitend genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich.

Dementsprechend weist eine erfindungsgemäße Sprühvorrichtung in der Zufuhrleitung zwischen dem Vorratsbehälter für das Sprühmittel und dem Sprühventil der Sprühdüse einen Druckaufnehmer zur Aufnahme des Drucks in der Zufuhrleitung auf. Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, daß der zeitliche Verlauf des Drucks in der Zufuhrleitung nach dem Öffnen des Sprühventils eine Aussage über die durch das Sprühventil ausgetretene Menge an Sprühmittel erlaubt. Durch die Messung des Drucks in der Zufuhrleitung mit Hilfe des Druckaufnehmers besteht somit die Möglichkeit der unmittelbaren Kontrolle des Sprühvorgangs.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden weiterhin Mittel zur Auswertung des Druckverlaufs nach dem Öffnen des Sprühventils vorgesehen. Diese Mittel beinhalten vorteilhafterweise eine elektronische Auswerteeinheit und ordnen zeitabhängig dem Druckverlauf die zugehörige Menge an versprühtem Sprühmittel zu.

In einer weiteren Weiterbildung der Erfindung wird die Erfassung der versprühten Menge an Sprühmittel nicht nur zur Kontrolle genutzt, ob das Werkstück ordnungsgemäß bearbeitet wurde, sondern es werden zusätzlich Mittel zur Steuerung des Sprühventils vorgesehen. Hierdurch wird es möglich, den Sprühvorgang selbst abhängig von der versprühten Dosis an Sprühmittel zu steuern. Über die reine Kontrolle des Sprühvorgangs hinaus, die ohne aktive Einflußnahme auf den Fertigungsvorgang bereits zur Erkennung von Ausschußware dienen kann, wird somit eine geregelte Durchführung des Sprühvorgangs möglich, so daß zuverlässig die vorbestimmte Menge an Sprühmittel auf das Werkstück versprüht wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird zusätzlich ein Sperrventil zwischen dem Druckaufnehmer und dem Vorratsbehälter vorgesehen. Insbesondere bei sehr kleinen Sprühmengen ist es möglich, daß kein oder kein ausreichend nachweisbarer Druckabfall in der Druckleitung beim Öffnen des Sprühvorgangs eintritt. Vor allem in diesem Falle empfiehlt es sich, die unter Druck stehende Zufuhrleitung zwischen Vorratsbehälter und Sprühventil vom Vorratsbehälter mittels des zusätzlichen Sperrventils vom Vorratsbehälter abzukoppeln. Wird nun das Sprühventil bei gesperrtem Zusatzsperrventil geöffnet, so findet ein deutlicher Druckabfall in der Zufuhrleitung zwischen dem Zusatzsperrventil und der Sprühdüse statt. Dieser Druckabfall kann in der bereits oben beschriebenen Weise zur Erfassung der versprühten Menge an Sprühmittel und gegebenenfalls zur Steuerung des Sprühventils verwendet werden.

Vorzugsweise wird als Bezugsgröße für die Angabe der versprühten Menge an Sprühmittel die Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Zufuhrleitung nach dem Schließen des Zusatzsperrventils bei geschlossenem Sprühventil und dem Druck nach dem Öffnen des Sprühventils verwendet. Diese Druckdifferenz läßt sich besonders gut der jeweils versprühten Menge an Sprühmittel zuordnen.

Zur Messung der Druckdifferenz wird vorzugsweise eine Nullpunktjustage nach dem Schließen des Zusatzsperrventils und vor dem Öffnen des Sprühventils durchgeführt. Aufgrund dieser Nullpunktjustage ist der vom Druckaufnehmer nach dem Öffnen des Sprühventils auf genommene Druck unmittelbar anstelle der obenangeführten Druckdifferenz zu verwenden.

In einer besonderen Ausführungsform wird der vom Druckaufnehmer aufgenommene Druck nach Beendigung des Sprühvorgangs wieder auf den Absolutwert des in der Zufuhrleitung herrschenden Drucks zurückgesetzt, um bei geschlossenem Sprühventil und geöffnetem Zusatzsperrventil eine Druckkontrolle des Drucks im Vorratsbehälter durchzuführen.

Ausführungsbeispiel

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Im einzelnen zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Sprühvorrichtung und

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Druckverlaufs während des Sprühvorgangs.

Die Sprühvorrichtung 1 gemäß Fig. 1 umfaßt eine Sprühdüse 2 mit einem Sprühventil 3. Über eine Zufuhrleitung 4, in der ein Druckaufnehmer 5 angeordnet ist, ist die Sprühdüse 2 mit einem Vorratsbehälter 6 verbunden. Zwischen Druckaufnehmer 5 und Vorratsbehälter 6 ist in der Zufuhrleitung 4 ein Zusatzsperrventil 7 vorgesehen. Im Vorratsbehälter 6 befindet sich Sprühmittel 8 sowie ein Druckgas 9.

Der Vorratsbehälter 6 befindet sich unter Druck, beispielsweise unter dem Druck p₀ von 1 bar (s. a. Fig. 2). Die Arbeitsweise der Sprühvorrichtung 1 nutzt nun diesen Druck im Vorratsbehälter 6, indem bei geschlossenem Sprühventil 3 das Zusatzsperrventil 7 geöffnet wird, so daß die komplette Zufuhrleitung 4 unter diesem Druck p₀ steht. Dieser Druck p₀ kann über den Druckaufnehmer 5 gemessen und gegebenenfalls in einer nicht näher dargestellten Regel- oder Steuereinheit ausgewertet werden.

Sodann wird nach einer Zeit t₁ das Zusatzsperrventil 7 geschlossen, wodurch der Druck einen leichten Druckanstieg 10 auf den Druck p₁ erfährt (s. Fig. 2). Dieser Druckanstieg wird durch das Schließen des Ventils 7 verursacht, indem der Ventilteller auf seinen Ventilsitz gedrückt wird und dabei eine zusätzliche Kompression auf die Druckleitung 4 in Richtung zur Sprühdüse 2 ausübt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird nun zu einer Zeit t₂, nachdem sich der Druck p₁ eingestellt hat, eine Nullpunktjustage 11 durchgeführt. Anschließend wird zum Zeitpunkt t₃ das Sprühventil 3 geöffnet, so daß Sprühmittel 8 aus der Sprühdüse 2 austritt. Hierdurch ergibt sich ein Druckabfall 12 in der Zufuhrleitung 4.

Nach einer Zeit Δt = t₄ - t₃ hat sich eine Druckdifferenz Δp = p₁-p₂ eingestellt. Die Druckdifferenz Δp läßt sich unmittelbar einer versprühten Menge von Sprühmittel zuordnen.

Sobald durch die Messung von Δp die gewünschte Dosierung erreicht ist, d. h. zum Zeitpunkt t₄, wird das Sprühventil 3 geschlossen. Im weiteren Verlauf (Zeitpunkt t₅) wird sodann die oben erwähnte Rücksetzung 13 des Meßdrucks auf den Absolutdruck durchgeführt, so daß bei dem in Fig. 2 nicht mehr dargestellten Öffnen des Zusatzsperrventils 7 eine Kontrolle darüber möglich ist, ob sich der Ausgangsdruck p₀ wieder einstellt.

In Fig. 2 sind weiterhin obere und untere Schranken 14, 15 bzw. 16, 17 als Toleranzintervall für den Ausgangsdruck p₀ bzw. den Enddruck p₂ eingezeichnet. Bei Über- oder Unterschreitung der Schranken 14, 15 bzw. 16, 17 wird ein Fehler im Fertigungsablauf erkannt, so daß entsprechend entgegengewirkt werden kann.

So kann beispielsweise die Fertigung gestoppt werden, was insbesondere bei einer zu großen Abweichung des Enddrucks p₂ ratsam ist, da hier ein Defekt an der Sprühdüse 2, beispielsweise eine Verstopfung oder aber ein Defekt an der Zufuhrleitung 4, z. B. ein Knick im Leitungsschlauch vorliegen kann. Auch eine Gegensteuerung, beispielsweise bei einer Abweichung des Drucks p₀ durch eine Nachregelung des Drucks im Vorratsbehälter 6 wäre denkbar.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren in den dargestellten Ausführungsformen eignet sich besondere gut zur Dosierung kleiner Sprühmengen, z. B. 10 bis 20 mg. Es ist jedoch ohne weiteres denkbar, den Druckverlauf in der Zufuhrleitung 4 der Sprühdüse 2 auch für größere Dosierungen als Maß für die versprühte Menge an Sprühmittel 8 zu verwenden und so eine Kontrolle über den Sprühvorgang zu erreichen. Die nicht näher dargestellte Regel- oder Steuereinheit, die die Auswertung des an dem Druckaufnehmer 5 auf genommenen Druckverlaufs und insbesondere auch die Steuerung der Ventile 3, 7 durchführt, kann in Form üblicher elektronischer Steuergeräte, beispielsweise in Form einer sogenannten SPS-Steuerung, ausgeführt sein.

Bezugszeichenliste

1 Sprühvorrichtung
2 Sprühdüse
3 Sprühventil
4 Zufuhrleitung
5 Druckaufnehmer
6 Vorratsbehälter
7 Zusatzsperrventil
8 Sprühmittel
9 Druckgas
10 Druckanstieg
11 Nullpunktjustage
12 Druckabfall
13 Rücksetzung der Druckmessung
14 obere Schranke
15 untere Schranke
16 obere Schranke
17 untere Schranke.

Claims (8)

1. Sprühvorrichtung, insbesondere für einen Montageautomaten, beispielsweise zum Sprühen von Schmiermittel, mit einer Sprühdüse (2), einem Vorratsbehälter (6) für ein Sprühmittel (8), einer Zufuhrleitung (4) und einem Sprühventil (3) zum Ein- und Ausschalten der Sprühdüse (2), dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckaufnehmer (5) zur Aufnahme des Drucks in der Zufuhrleitung (4) vorgesehen ist und daß Mittel zur Auswertung des Druckverlaufs nach dem Öffnen des Sprühventils (3) vorhanden sind, die eine Angabe der Menge des versprühten Sprühmittels beinhalten.

2. Sprühvorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Steuerung des Sprühventils (3) vorgesehen sind.

3. Sprühvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zusatzsperrventil (7) zwischen dem Druckaufnehmer (5) und dem Vorratsbehälter (6) vorhanden ist.

4. Sprühvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche 2 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Auswertung des Druckverlaufs so ausgebildet sind, daß die Druckdifferenz Δp zwischen dem Druck p₁ in der Zufuhrleitung (4) nach dem Schließen des Zusatzsperrventils (7) bei geschlossenem Sprühventil (3) und dem Druck p₂ nach Öffnen des Sprühventils (3) der versprühten Menge an Sprühmittel (8) zuzuordnen ist.

5. Sprühvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche 2 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Auswertung des Druckverlaufs eine Nullpunktjustage (11) bei geschlossenem Sprühventil (3) beinhalten.

6. Sprühvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche 2 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Auswertung des Druckverlaufs eine Rücksetzung (13) des Druckmeßwertes auf den Absolutwert des Drucks in der Zufuhrleitung (4) für eine Druckkontrolle des Drucks p₀ im Vorratsbehälter (6) beinhalten.

7. Verfahren zur Erfassung einer versprühten Menge an Sprühmittel einer Sprühvorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß eine Sprühvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 verwendet wird.

8. Montageautomat dadurch gekennzeichnet, daß er eine Sprühvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 umfaßt.