泵组件及对应的运行方法与流程

本发明涉及一种泵组件，尤其是用于涂敷构件的涂敷设备中的一种泵组件，尤其是用于给机动车车身构件上漆的上漆设备中的一种泵组件。本发明还涉及一种用于这种泵组件的运行方法。

背景技术：

在用于给机动车车身构件上漆的现代上漆设备中，待上漆的机动车车身构件的缝(例如焊缝，卷边缝)通常借助密封剂(例如pvc：聚氯乙烯)来密封。密封剂的施加可通过施涂机器人进行，该施涂机器人使施涂器沿着缝在构件表面上移动。为此，在一个涂敷室中同时使用多个施涂机器人，这些施涂机器人从共同的供应管路获得密封剂。材料供应在此通过多个泵实现，这些泵在入口侧和出口侧联接并将密封剂泵送到供应管路中。由于各泵是并联连接的，因此需要手动设定泵速度，以使得这些泵可以协作。在正常的涂敷运行中，这些泵作为一个组被同时接通或关断。

这种传统泵组件的缺点首先在于在需要时不能保证泵启动，即可能发生各个泵在给出启动信号的情况下没有启动并且在运行中保持停止。这又可能导致泵的不均匀的磨损，这种不均匀的磨损是不被期待的。此外，密封剂还可能在故障的泵中硬化，这会导致泵的毁坏。此外，泵的故障会导致过程顺序出错。最后，各个泵故障的风险需要耗费手动检查。

现有技术还包括de60013013t2、de10134747al、de4118869al、de4025638al和de3711053al。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种相应地改进的泵组件和一种用于所述泵组件的相应的运行方法。

该任务目的根据本发明的泵组件和/或根据独立权利要求的相应的运行方法来实现。

根据本发明的泵组件首先与现有技术类似地设有多个泵，这些泵具有可调的泵功率并且用于输送涂敷剂。

所述涂敷剂例如可涉及密封剂(例如pvc：聚氯乙烯)，该密封剂用于对机动车车身构件上的焊缝进行密封。然而，对于涂敷剂，本发明不局限于密封剂，而是可以使用其它涂敷剂，例如粘接剂、漆、油、硅胶、绝缘材料或类似物。

在泵类型方面，在本发明的范畴内也存在多种可能性。所述泵例如可涉及活塞泵、齿轮泵、隔膜泵或正排量柱塞泵，这仅仅是列举的一些例子。

在根据本发明的泵组件中，这些泵优选在出口侧和入口侧并联连接，以使得这些泵由共同的入口管路获得待输送的涂敷剂并将涂敷剂输送给共同的出口管路。在泵组件中多个泵以这种方式并联连接的情况下，重要的是各个泵的运行特性能够被单独地调整，从而使各个泵尽可能高效地协作。

但在本发明的范畴内也存在以下可能性：这些泵仅在出口侧或仅在入口侧互连。

因此，本发明的一个方面提供了一种监控单元，该监控单元能将各个泵非同时地接通和/或关断。这一方面使得本发明与开头所描述的已知的泵组件区别开来，在已知的泵组件中泵总是被一起(即同时地)接通和关断。

单独地接通或关断各个泵例如能实现接通的泵的周期性轮换，从而使得各个泵交替地运行。这意味着各个泵在它们的运行中分别具有运行暂停，该运行暂停可用于维护目的或可以延长泵的使用寿命。接通的泵的周期性轮换还意味着能具有准备容量，而构成储备容量的泵没有一直保持关断，而一直保持关断可能例如由于持续关断的泵中涂敷剂的硬化而导致故障。

监控单元因而优选仅接通这些泵的一些，而使剩余的泵关断。接通的泵的数量在此可根据所需的泵容量来变化。例如，如果需要大的泵功率，则将与仅需要小泵功率的情况下相比较大数量的泵接通。

监控单元分别在预给定的运行时长之后轮换接通的那些泵，以使得在时间上所有的泵先后被接通然后又关断。接通的泵的轮换优选地周期性地进行，以使得接通时长和关断时长的比例对于所有的泵都是相等的。接通的泵在一运行时长之后轮换，该运行时长优选为十分钟至四个小时，例如位于30分钟至两小时的范围内。

此外，监控单元还可以优选地检查各个泵在实际上是否工作。这也将本发明与开头描述的已知泵组件区别来开，在已知的泵组件中无法保证所有的泵在有需求时实际启动，这是因为在传统泵组件中对此并没有进行自动检测。在根据本发明的泵组件中，由此在各个泵中优选地分别布置有泵传感器，所述泵传感器检测对应的泵是否工作。当泵被接通但实际上没有工作时，监控单元可发送报警信号。

在泵传感器的技术实现方面存在多种可能性。所述泵传感器例如可感测泵的驱动轴的转速或活塞速度。各个泵的运行状态(工作/不工作)也可通过泵出口处的压力测量来确定。但本发明在泵传感器的技术实现方面不局限于前述示例。

根据本发明的监控单元还能调节整个泵组件的泵容量以满足需求。例如，当整个泵组件的泵容量不足时，监控单元可接通附加的泵。根据本发明的泵组件因而优选地具有出口压力传感器，该出口压力传感器布置在泵的共同的出口管路中并测量整个泵组件的出口压力。监控单元为了出口压力查询出口压力传感器并且将该出口压力与预给定的最小压力比较。如果出口压力低于预给定的最小压力，则监控单元可以接通附加的泵，以提高整个泵组件的泵容量。

但在泵组件的出口管路中低于预给定的最小压力并不一定是由施涂设备所需要的容量提高而引起的。当然也存在以下可能性，即在管路系统中于泵组件的下游存在导致压降的泄漏。在存在这种泄漏的情况下，提高整个泵组件的泵容量是没有意义的。而更有意义的是将所有的泵关断，以限制由泄漏所造成的损害。监控单元因而优选地能实现泄漏识别，其中，当泵组件的共同的出口管路中测得的出口压力在预给定的最小时长上低于预给定的最小压力时，则监控单元判断出存在泄漏。

对识别出泄漏的反应上，本发明提供了多种可能性，这些可能性可相互组合地实现或在时间上交叉地实现。一种反应可能性是发出泄漏报警，该泄漏报警例如可具有光学的或声学的形式。另一种可能的反应是在泄漏时将所有的泵关断，以使泄漏所造成的损害最小化。此外还存在时间上交叉反应的可能性。例如，当测得的出口压力在预给定的时间段上低于最小压力时，则可先发送光学或声学的泄漏报警。如果低于预给定最小压力持续地更久，则监控单元可对此做出反应，其方式是，将所有的泵关断。

如之前所提到的那样，监控单元可对整个泵组件的增加泵容量的需求做出反应，其方式是，接通附加的泵。然而，优选地，为了满足增加泵容量的要求，首先增加各个泵的泵容量。然而，各个泵的泵容量的提高会受到结构决定的泵速度方面的极限的限制。例如，活塞泵中的活塞一般不应当超过一定的最大行程速度。因而，在本发明的优选实施例中，各个泵分别配属有一个速度传感器以测量各个泵的泵速度。监控单元查询各个速度传感器并且由此确定各个泵的泵速度。

当监控单元在此确定出在至少一个泵中测得的泵速度超过预给定的第一最大值时，则监控单元接通附加的泵，这是因为接通的泵不足以提供消耗侧单元所需的泵容量。

相反地，如果测得的泵速度超过更大的第二最大值时，则监控单元可以关断所涉及的泵。在这种情况下，各个泵的关断用于避免各个泵的损害，而各个泵的接通为此用于提高整个泵组件的泵容量。

还要提到的是，当至少一个泵中的泵速度超过预给定的最大值时，监控单元可发送报警信号。同样，在这种情况下，这两种反应(泵的关断和报警信号的发送)可如关于泄漏所描述的那样组合地、单独应用地、或时间上交叉地使用。

前面描述的是本发明的第一方面，该第一方面提供了一种监控单元，该监控单元使泵非同时地接通和关断，这迄今为止对于传统的泵组件是不可能的。

而本发明的第二方面提供了一种控制装置，所述控制装置用以单独地控制各个泵的出口处的流体参数(例如涂敷剂压力)。

在优选实施例中，所述控制装置是一种闭环式、即具有反馈回路的控制装置。但原则上也存在以下可能性，所述控制装置是一种开环式、即没有反馈回路的控制装置。

但优选的是，所述控制装置是这样的一种闭环式控制装置，该控制装置分别单独地调节各个泵的出口处的流体参数(例如涂敷剂压力)，其中，所述闭环式控制装置将各个泵的出口处的被调节的流体参数分别调节到共同的额定值。单独地调节各个泵的出口处的流体参数(例如涂敷剂压力)，显著地改善了各个泵之前的协作。此外也由此避免各个泵如开头所描述的传统泵组件中会发生的那样在接通过程中不启动。

在本发明的优选实施例中，闭环式控制装置对于各个泵分别具有测量元件，其中，测量元件测量各个泵的出口处的被调节的流体参数(例如涂敷剂压力)的实际值。例如，为此可在各个泵的下游分别布置一个压力传感器以测量对应泵的出口压力。

闭环式控制装置还优选包括用于各个泵的致动元件，其中，致动元件以可变的调整参数操控各个泵，以将被调节的流体参数的实际值调整至预给定的额定值。

在气动驱动的泵中，致动元件例如可为连续阀(例如比例阀)，该连续阀以可调的压缩空气流来操控气动驱动的泵，从而调节泵容量以遵循所要求的设定。连续阀(例如比例阀)由此可以作为致动元件来控制用于驱动对应的泵的压缩空气流，从而实现泵功率的调整。将连续阀(例如比例阀)用作操控气动泵的致动元件是有利的，这是因为它实现了对相应的泵的泵容量的连续调整，其方式是，压缩空气流被连续地改变。但在本发明的范畴内原则上还可以将其它类型的阀用作用于操控气动泵的致动元件。在此要提到的是，控制器感测多个测量参数(例如各个泵的出口处的涂敷剂压力)并且将多个调整参数(例如用于各比例阀的控制信号)发送给各个泵的致动元件。

根据本发明的闭环式控制装置优选地具有控制器，所述控制器在输入侧与各个泵的测量元件连接并且从测量元件接收各个泵处的被调节的流体参数(例如出口压力)的测得的实际值。在输出侧，控制器与各个泵的各致动元件(例如比例阀)连接并分别以可变的调整参数来相应地操控这些致动元件，其中，调整参数与预给定的额定值和测得的实际值之间的额定-实际偏差有关。也即，控制器总体负责所有的泵并能实现对调节参数(例如出口压力)的单独感测和对各个泵的单独操控。

还要提到的是，本发明并不仅要求保护前述泵组件。而且，本发明还要求保护对应的运行方法，其中，运行方法的细节可由上文描述得出并由此不需要单独说明。

附图说明

本发明的其它有利的扩展方案在从属权利要求中说明或在下文中与本发明的优选实施例的描述一起根据附图详细解释。附图示出：

图1是根据本发明的泵组件的示意图，

图2是图1的泵组件的示意图，

图3是示出根据本发明的运行方法的流程图，其具有接通的泵的周期性轮换，

图4是示出各个泵的速度控制的流程图，以及

图5是示出根据本发明的泄漏监测的流程图。

具体实施方式

图1示出泵组件1，该泵组件用在用于给机动车车身构件上漆的上漆设备中，用以将密封剂(例如pvc：聚氯乙烯)泵送给多个施涂机器人(附图中未示出)并用以将密封剂施涂到待上漆的机动车车身构件的缝(例如卷边缝、焊缝)上，这在现有技术中是已知。

在此，在附图中在虚线下方是材料供应室，其也称为“pvc室”。在另一方面，虚线内的区域位于上漆线或上漆室的附近中，但位于上漆线或上漆室之外。

泵组件1在此经由输出管路2由材料供应室获得密封剂。

输出管路2通到入口管路3，所述入口管路以密封剂供应并联连接的多个泵4.1-4.7。

从泵4.1-4.7的共同的入口管路3还分支出返回管路5，以能够实现材料供应室和泵组件1之间的材料流通，这同样由现有技术已知。

泵4.1-4.7在出口侧分别经由一个止回阀6.1-6.7与共同的出口管路7连接，即泵4.1-4.7由共同的入口管路3获得密封剂并且将密封剂泵送给共同的出口管路7。

从共同的出口管路7出发延伸出两个输出管路8、9，密封剂通过这两个输出管路输送给各施涂机器人。在此，两个输出管路8、9向上漆线的相对置的侧上的施涂机器人供料。即输出管路8供应上漆线的一侧上的施涂机器人，而输出管路9供应上漆线的另一侧上的施涂机器人。

各个泵4.1-4.7分别气动地驱动。为此，泵4.1-4.7分别通过相应的两位两通电磁阀10.1-10.7和相应的比例阀11.1-11.7经由共同的两位两通电磁阀12与压缩空气供应部13连接。

两位两通电磁阀12在此可将压缩空气向全部的泵4.1-4.7释放或截止。这使得能通过两位两通电磁阀12来实现泵4.1-4.7的共同的接通和/或关断。

但各个泵4.1-4.7也还可被单独地接通和/或关断，其方式是，将对应的两位两通电磁阀10.1-10.7打开或关闭。

各个泵4.1-4.7的泵容量也还可以被单独地调整并且确切地说通过对各个比例阀11.1-11.7的合适的操控来调整。

在每个泵4.1-4.7的下游分别布置有压力传感器14.1-14.7，其中，各压力传感器14.1-14.7分别测量各泵4.1-4.7的出口压力。

此外，每个泵4.1-4.7分别配属有一个起始器(initiator)15.1-15.7，用于监测各个泵4.1-4.7的行程。一方面，起始器15.1-15.7使得能监测各个泵4.1-4.7的泵速度，如下文所详细描述的。在另一方面，起始器15.1-15.7也允许检查各个泵4.1-4.7实际上是否在工作。

还要指出，这些泵4.1-4.7的共同的入口管路3配属有压力传感器16，该压力传感器测量入口管路3中的压力。

此外，泵4.1-4.7的共同的入口管路3还具有温度传感器17，该温度传感器测量入口管路3中的密封剂的温度。

在出口管路7中也布置有分别测量出口管路7中的密封剂的压力或温度的压力传感器18和温度传感器19。在出口管路7中还设有另外的压力传感器20，该另外的压力传感器如后面还会描述的那样向控制器提供电压力信号。

最后，泵组件1还包括回流管路21和两个气动驱动的隔离阀22、23。隔离阀22在生产模式中关闭并且在循环模式中打开。而隔离阀23在生产模式中打开而在循环模式中关闭。所述生产模式在此是以下运行状态：在该状态下，附接的施涂机器人需要密封剂，即处于正常的涂敷运行中。而循环模式则是以下运行状态：在该状态下，附接的施涂机器人不需要任何密封剂，例如处于夜间或周末的运行暂停过程中或处于维护停机过程中。

图2示出前述的并在图1中示出的泵组件1的示意图。除了图1中的图示以外，在此还示出控制装置24，该控制装置包含闭环式控制装置和监控单元。

在输入侧，控制装置24与压力传感器14.1-14.2连接，以在上游测量各个泵4.1-4.7之后的压力，这使得能对各个泵4.1-4.7的出口压力进行调节，如下文所详细描述的。

控制装置24在输入侧还与温度传感器17、压力传感器16、压力传感器18和温度传感器20连接，以在控制泵组件1时能考虑这些传感器的测量值。

控制装置24在输出侧与两个隔离阀22、23并与两位两通电磁阀12连接，以控制泵组件1的运行，如下文所详细描述的。

控制装置24在输出侧还与比例阀11.1-11.7连接，以在调节的范畴内能够单独地操控各个泵4.1-4.7。

最后，控制装置24在输出侧还与各个泵4.1-4.7的两位两通电磁阀10.1-10.7连接，以单独地接通或关断各个泵4.1-4.7，如下文所详细描述的。

已在前面简要地提到的是，控制装置24包含控制器，以调节各个泵4.1-4.7的出口压力。为此，控制装置24通过压力传感器14.1-14.2分别感测各个泵4.1-4.7的出口压力的实际值并且将所测的实际值与用于该压力的预给定的、统一的额定值进行比较。控制装置24由此算出各个泵4.1-4.7的额定值与实际值之间的额定-实际偏差。然后，根据所述额定-实际偏差，控制装置24利用控制信号单独地操控各个比例阀11.1-11.7，以针对每个泵4.1-4.7单独地将各个泵4.1-4.7的出口压力实际值调整到额定值。

控制装置24还可如前面已简要提到的那样将各个泵4.1-4.7单独地接通或关断。这可利用图3中以流程图的形式示出的运行方法来进行，以将各个泵4.1-4.7周期性地接通，如下所述。

在第一步骤s1中，泵组件1的操作者输入将启动运行的泵的数量n。所需的泵的数量与附接的施涂机器人的容量需求有关。

然后，在步骤s2中，泵组件1的操作者输入用于轮换接通的泵4.1-4.7的周期t。

然后，在步骤s3中，短暂地接通所有的泵4.1-4.7，以使接管中的涂层材料移动到各个施涂机器人。

然后，在步骤s4中选择将启动运行的第一批n个泵。例如，在数量n＝4时可选择泵4.1-4.4。

然后，在接下来的步骤s5中将选出的n个泵接通，而使剩余的泵保持关断。例如，在数量n＝4时，可将泵4.1-4.4接通，而使泵4.5-4.7保持关断。

然后，在步骤s6中实施连续监测以检查预给定的周期t是否已走完。如果已走完的话，则在步骤s7中选出接下来的n个泵。在已提到的示例中，可选取泵4.2-4.5用于随后的接通，而使泵4.1和4.6、4.7保持关断。

最后来到步骤s5，在该步骤中将选出的泵接通或关断。

通过该方式，所有的泵4.1-4.7以周期性的顺序接通，其中，总是有一些泵4.1-4.7保持关断，除非所需的容量需要将所有的泵4.1-4.7全部都接通。接通的泵的周期性的轮换是有利的，这是因为由此实现了泵4.1-4.7的均匀的磨损。

此外，控制装置24使得能实现在图4中以流程图的形式简化示出并在下文中予以描述的一种运行方法。

在步骤s1中，首先测量所有的泵4.1-4.7的行程速度vhub1…vhub7。该测量可例如借助起始器15.1-15.7来进行。

然后，在进一步的步骤s2中测量所有的泵4.1-4.7中的最大行程速度vmax。

在步骤s3中检查最大行程速度vmax是否超过预给定的第一最大值vmax1。

如果超过的话，则在步骤s4中将附加的泵4.1-4.7接通，以将行程速度vmax降低到预给定的第一最大值vmax1以下。

在步骤s5中检查最大泵速度vmax是否超过预给定的第二最大值vmax2。

如果超过的话，则在步骤s6中将行程速度vmax超过预给定的最大值vmax2的泵关断并且发送报警信号。

这种速度监测和附加泵的选择性的接通应该能防止泵速度超过预给定的边界值。

最后，控制装置24还使得能实现一种另外的运行方法，该另外的运行方法在图5中以流程图的形式示意性示出并能实现泄漏识别。

在步骤s1中首先进行计时器t＝0的初始化。

在步骤s2中测量输出管路7中的压力p，这可借助压力传感器20进行。

在步骤s3中将所测的压力p与预给定的最小值pmin进行比较。

如果所测的压力p低于预给定的最小值pmin，则在步骤s4中检查实际时间值是否超过预给定的时间值t。如果没有超过的话，则控制装置24尝试增大过小的压力，其方式是，在步骤s6中接通附加的泵4.1-4.7。然后，在步骤s7中等待泵反应，基于该反应，接着在步骤s2中重新测量压力p。

如果压力检查揭示出在接通附加的泵后所测的压力p超过最小值pmin，则不需要执行任何其它动作。

而如果压力检查揭示出仍低于预给定的最小压力pmin，则在步骤s4中检查过小的最小压力是否已持续预给定的时长t。

如果是的话，则表明存在泄漏。那么，在步骤s5中在必要时将所有的泵4.1-4.7全部关断并且发送泄漏报警。

本发明不局限于前述优选实施例。而是可实现多种变型和改型，它们同样使用发明构思并且因而落在保护范围之内。本发明尤其独立于从属权利要求所引用的权利要求并尤其独立于独立权利要求的特征部分中的特征地也要求保护从属权利要求的主题和特征。

附图标记列表

1泵组件

2材料供应室上的输出管路

3泵的入口管路

4.1-4.7泵

5返回管路

6.1-6.7止回阀

7泵的出口管路

8输出管路

9输出管路

10.1-10.7两位两通电磁阀

11.1-11.7比例阀

12两位两通电磁阀

13压缩空气供应部

14.1-14.7压力传感器

15.1-15.7用于行程监测的起始器

16压力传感器

17温度传感器

18出口管路中的压力传感器

19出口管路中的温度传感器

20压力传感器

21回流管路

22隔离阀

23隔离阀

24控制装置