本发明涉及一种定量配料设备,该定量配料设备具有至少一个定量配料装置和至少一个与定量配料装置相关联的更换系统,该定量配料装置具有带有至少一个用于释放投加物质的定量配料阀的至少一个定量配料系统。本发明涉及一种更换系统和一种用于定量配料设备的定量配料装置,以及一种定量配料系统和一种用于定量配料系统的定量配料阀。本发明还涉及一种将至少一个定量配料阀与定量配料装置和/或与供应装置自动化耦合的方法。
背景技术:
1、开头所提及类型的定量配料系统通常用于将待定量配料的介质有针对性地,即在正确的时间点、正确的地点和以准确定量配料的量施加到目标表面上。定量配料系统通常包括至少一个定量配料阀,该定量配料阀用于实际的投加物质释放,并且视设计方案而定还包括其他元件,例如用于操作定量配料阀的控制装置和投加物质储存器。投加物质释放可以通过经由定量配料阀的喷嘴滴状地释放投加介质或投加物质来实现。视设计方案而定,定量配料阀也可以称为定量配料系统的定量配料头。
2、在所谓的“微计量技术”的框架内,常常需要将非常少量的投加物质精确地、而且非接触式地放置在目标表面上,即定量配料系统与目标表面之间没有直接接触。对此的典型示例是在装配电路板或其他电子元件时计量胶点、焊膏、涂料等,或者涂覆用于led的转换材料。
3、这样的非接触式方法通常被称为“喷射法”,其中根据喷射法工作的定量配料阀被称为“喷射阀”。投加介质从喷射阀中的释放通常这样来进行:布置在喷射阀的喷嘴内部的移动式喷出元件以相对较高的速度在喷出方向上朝喷嘴开口移动,从而将介质的单个液滴从喷嘴中喷出。在这样的喷出过程结束后,喷出元件在相反的回缩方向上重新缩回,以便喷出下一个液滴。
4、作为可移动喷出元件的替代或补充方案,喷射阀的喷嘴本身可以在喷出或回缩方向上移动,以释放投加物质。为了释放投加物质,喷嘴和布置在喷嘴内部的喷出元件可以在彼此靠近或互相远离的相对运动中移动,其中该相对运动可以仅通过喷嘴的运动来进行,或至少部分地还通过喷出元件的对应的运动来进行。
5、代替喷射阀,开头提到的用于释放投加物质的定量配料系统也可以包括接触式定量配料阀。此外,定量配料阀也可以被实现为针式定量配料阀。对应地,虽然之前描述的喷射阀是优选的,但本发明也不局限于特定类型的定量配料阀,而是可以应用于所有常见的定量配料阀或上述所提及类型的定量配料系统。
6、在定量配料系统的操作中,通常必须定期或者在发出故障消息时清洁和/或更换定量配料系统的特定部件,特别是定量配料阀的特定部件。例如,视投加物质的性质而定,可能需要定期清洁定量配料阀的流体导向的部件,以确保操作中的恒定的计量结果。在更换投加物质之前,也可能需要更换定量配料阀的流体导向的元件。对于配备有自己的投加物质储备的定量配料阀,可能需要在操作中定期更换投加物质筒。
7、为了获得特定的计量图,特别是为了制造具有特定投加物质图案的产品,可能需要在操作中更改定量配料系统,特别是定量配料阀的配置。定量配料阀的配置可以涉及例如喷嘴和/或喷出元件和/或致动器的设计方案和/或投加物质的性质。
8、特别是在开头提到的喷射阀中,在操作时出于维护的原因需要更换或替换特定部件,例如在操作中磨损严重的部件,以便达到恒定的计量结果。
9、在已知的定量配料系统中,更换特定部件通常要求必须从上级设备中拆掉整个定量配料系统,至少是拆掉定量配料系统的整个定量配料阀。为此,例如由操作员手动从上级设备拆卸定量配料阀,并且替换成另一个定量配料阀,其中通常还需要对定量配料阀进行手动调校。视定量配料阀的设计方案而定,更换定量配料阀可能需要大量时间,其中对应地还会中断制造过程。
10、特别是对于大型生产设备而言,在这些大型生产设备中,多个定量配料阀集成在一个上级设备内并且由该上级设备操作,仅更换一个定量配料阀便会导致整个生产设备在一段时间内停机。
11、然而,在操作中,为了恒定的计量结果,总归需要定期或根据情况更换定量配料阀的特定部件,例如磨损的部件。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种定量配料设备和操作该定量配料设备所需的模块或定量配料设备组件,它们可以避免或至少减少之前提到的缺点,并且使得定量配料系统或定量配料阀的尽可能高效的操作成为可能。
2、该目的通过根据权利要求1的定量配料设备、根据权利要求5的更换系统、根据权利要求6的定量配料装置、根据权利要求7的定量配料阀和根据权利要求14的定量配料系统以及根据权利要求15的方法来实现。
3、本发明的定量配料设备具有至少一个定量配料装置,该定量配料装置在操作中具有至少一个用于投加物质或投加介质的定量配料系统。
4、在本发明的范围内,定量配料装置被理解为上级单元或设备,它至少包括(提供)手段,从而可以通过至少一个与定量配料装置耦合的定量配料阀,优选定量配料系统,按照预定用途释放投加物质。该定量配料装置可以优选地包括至少一个供应装置和/或控制装置。至少一个单个的、优选两个或更多定量配料阀在操作中,即为了按照预定用途释放投加物质,可以与定量配料装置耦合。相应的定量配料阀或定量配料系统优选地构造成可单独控制驱动的。优选地,各一个定量配料阀,该定量配料阀借助耦合与定量配料装置处于作用接触中以释放投加物质,可以构成需单独操作的计量单元。
5、不论具体的实施方式如何,定量配料装置可以包括至少一个、优选几个用于以可拆卸的方式耦合各一个定量配料阀、优选定量配料系统的耦合点。优选地,每个耦合点可以分配有对接接口部分,以构成定量配料装置与相应的定量配料阀之间的接口。这将在后面详细描述。
6、本发明的定量配料系统包括至少一个定量配料阀,该定量配料阀构造成在操作中将投加物质控制地释放到基材上。该定量配料阀可以根据开头提到的类型中的任一类型构造而成。特别地,该定量配料阀可以是喷射阀。该定量配料阀具有作为其子组件的至少一个致动单元和在操作中与该致动单元耦合的并且在功能上协同作用的流体单元。该定量配料阀至少包括定量配料系统的在操作中参与实际的投加物质释放的部件。特别地,该定量配料阀可以构造成定量配料系统的子单元。
7、相应的定量配料系统除了定量配料阀外,附加地至少还具有投加物质储存器和相关联的控制装置,用于控制定量配料阀的操作。投加物质储存器和/或控制装置可以分配给特定的定量配料阀,特别地可以构造在特定的定量配料阀处和/或特定的定量配料阀内,例如作为被携带的投加物质筒或作为本地控制单元。替代性地或附加地,定量配料阀可以在操作中与外部的、特别是固定式的投加物质储备和/或与上级的、特别是外部的控制装置耦合,以构成定量配料系统。关于定量配料系统的详细信息将在后面提供。
8、根据本发明,定量配料设备包括至少一个更换系统,该更换系统在操作中至少在一段时间分配给定量配料装置。特别地,该更换系统可以在定量配料设备的操作中至少暂时地分配给特定的定量配料系统和/或特定的定量配料阀。视不同的实施方式而定,更换系统的至少部分可以永久地分配给特定的定量配料阀,以释放投加物质。
9、根据本发明,定量配料设备,特别是更换系统和/或定量配料装置和/或定量配料阀,构造成并且可由控制装置控制驱动,使得至少可将定量配料阀在自动化过程中经由更换系统,特别是经由更换系统的移动式更换装置以可拆卸的方式与定量配料装置耦合,特别是可逆地耦合,以释放投加物质。
10、根据一种实施方式,(相应的)定量配料阀可以直接或无中间手段地布置在定量配料装置本身处,以进行耦合,其中在耦合状态下,可以经由该定量配料阀按照预定用途释放投加物质。
11、根据一种实施方式,替代性地或附加地,定量配料阀可以与定量配料装置间接连接,以进行耦合。优选地,这样的(间接)耦合可以通过更换系统的移动式更换装置来实现。例如,移动式更换装置可以在定量配料操作中永久地分配给特定的定量配料阀,其中更换装置一方面与该定量配料阀以可拆卸的方式耦合,另一方面与定量配料装置处于作用接触中。对应地,该定量配料阀经由与移动式更换装置的耦合还可以与定量配料装置耦合。这两种实施方式的组合也是可行的。例如,定量配料设备可以具有至少一个定量配料阀,该定量配料阀直接布置在定量配料装置处,以释放投加物质,其中至少另一个用于释放投加物质的定量配料阀以可拆卸的方式与移动式更换装置耦合。
12、替代性地或附加地,定量配料设备,特别是更换系统和/或定量配料装置和/或定量配料阀,构造成并且可由控制装置控制驱动,使得至少可将定量配料阀在自动化过程中经由更换系统以可拆卸的方式与供应装置耦合,特别是可逆地耦合。
13、根据一种实施方式,至少一个定量配料阀可以直接或无中间手段地布置在供应装置本身处,以进行耦合。替代性地或附加地,至少一个定量配料阀可以经由移动式更换装置与供应装置(间接)耦合,其中该定量配料阀与该更换装置耦合,并且其中该更换装置与供应装置处于作用接触中。它们的组合也是可行的。
14、供应装置可以构造成定量配料装置的一部分,其中在此经由定量配料装置可将定量配料阀以可拆卸的方式与供应装置耦合。
15、替代性地或附加地,优选单独构成的供应装置可以与作为更换系统的一部分的库(magazin)连接,其中在此经由该库可将定量配料阀以可拆卸的方式与供应装置耦合。替代性地或附加地,供应装置可以优选地相对于定量配料装置单独构成,其中可(仅)经由更换系统将定量配料阀与供应装置耦合,例如在定量配料设备中运输定量配料阀期间。不论供应装置的具体实施方式如何,可以将该(相应的)定量配料阀直接或间接地,例如经由移动式更换装置与供应装置耦合,特别是在自动化过程中。
16、自动化过程被理解为在没有人员的直接人工参与的情况下,优选地按照预定用途可执行或执行定量配料阀的耦合过程。可以由控制装置,特别是由定量配料设备的上级控制装置控制基于自动化耦合过程的单个方法步骤和/或与耦合过程相关的手段,从而使得耦合定量配料阀的耦合过程和/或解耦定量配料阀的解耦过程全自动地进行。
17、为了至少将定量配料阀与定量配料装置和/或与供应装置进行耦合,更换系统,特别是移动式更换装置,可以与定量配料装置和/或与定量配料阀的至少部分至少暂时地在功能上进行交互。特别地,更换系统提供这样的手段,该手段构造成由此,特别是通过与定量配料装置和/或定量配料阀的相互作用,至少借助与定量配料装置和/或供应装置的耦合来耦合定量配料阀。对应地,更换系统优选地也提供这样的手段,以便由此至少执行定量配料阀与定量配料装置和/或供应装置的解耦。
18、根据本发明,该更换系统构造成在自动化过程中至少将定量配料阀以可拆卸的方式与相关联的耦合伙伴耦合。对应地,可以经由更换系统在自动化过程中构成(完整的)定量配料系统,特别是通过将定量配料阀与定量配料装置耦合,该定量配料装置包括相关联的控制装置和相关联的投加物质储存器。此外,更换系统还构造成在自动化过程中将(完整的)定量配料系统以可拆卸的方式与定量配料装置和/或以可拆卸的方式与供应装置耦合,特别是当定量配料阀具有本地控制单元和被携带的投加物质储备时。
19、有利的是,经由具有定量配料装置和对应结构的定量配料阀的本发明定量配料设备,结合更换系统,可以在完全自动化的过程中实现定量配料阀与定量配料装置的耦合和解耦。例如,可以手动创建用于控制耦合或解耦过程的控制软件,其中,定量配料设备中的实际更换过程在此就可以经由控制装置在没有操作员直接参与的情况下进行。
20、有利的是,通过本发明的定量配料设备和其他定量配料设备组件,与手动更换相比,定量配料阀的更换可以更快地进行,从而尽量减少定量配料操作的中断。特别是在具有多个定量配料阀的大型制造设备中,可以减少定量配料设备的停机时间,其中,定量配料设备的效率得以提高。此外,通过自动化的更换过程,可以减少在更换定量配料阀时的人为错误源,这就提高了制造质量。
21、进一步的优点可以从中得出,即可以经由更换系统将与定量配料装置解耦的定量配料阀带入与供应装置的作用接触。有利的是,可以经由供应装置对未处于定量配料操作中的定量配料阀执行清洁和/或加热,和/或可以由控制装置控制驱动定量配料阀,特别是用于定量配料阀的校准和示教过程。这将在后面更详细地描述。
22、本发明还涉及一种用于定量配料设备的、特别是用于本发明定量配料设备的更换系统,其中该定量配料设备具有至少一个定量配料装置,该定量配料装置在操作中包含至少一个定量配料系统,该定量配料系统具有至少一个定量配料阀,优选之前描述的定量配料阀。根据本发明,该更换系统构造成并且可由控制装置控制驱动,使得至少可将定量配料系统的定量配料阀在自动化过程中经由更换系统以可拆卸的方式与定量配料装置耦合,以释放投加物质,和/或使得至少可将定量配料阀在自动化过程中经由更换系统以可拆卸的方式与供应装置耦合,特别是分别与其可逆地耦合。
23、该更换系统优选地构造成并且可由控制装置控制驱动,使得至少可将定量配料系统的定量配料阀在自动化过程中经由更换系统与定量配料装置和/或与供应装置解耦。
24、优选地,更换系统具有至少一个对接接口部分,该对接接口部分构造成通过与定量配料阀的相关联的阀接口部分的协同作用,在形成接口的情况下,在自动化过程中将定量配料阀以可拆卸的方式与更换系统耦合。
25、根据一种实施方式,更换系统可以具有至少一个、优选两个或更多单独可控的移动式更换装置。优选地,相应的更换装置具有与阀接口部分互补的对接接口部分。进一步优选地,相应的移动式更换装置可以与定量配料装置和/或供应装置处于作用接触中,其中可将定量配料阀在自动化过程中经由相应的对接接口部分以可拆卸的方式与移动式更换装置耦合。对应地,经由与移动式更换装置的耦合,也可以将定量配料阀与定量配料装置和/或供应装置(间接)耦合。换句话说,为了将定量配料阀与定量配料装置和/或供应装置耦合,可以通过移动式更换装置构造出定量配料阀与定量配料装置和/或供应装置的作用连接。这意味着,(相应的)移动式更换装置可以提供分配给定量配料装置和/或供应装置的对接接口部分。
26、优选地,根据该实施方式,相应的移动式更换装置可以形成定量配料阀与定量配料装置或供应装置之间的中间元件或连接元件,因此也被称为移动式中间环节。优选地,移动式中间环节可以通过具有对接接口部分的可控的机器人手臂来实现。优选地,机器人手臂的一部分可以位置固定地布置在定量配料设备中,例如经由与定量配料装置或供应装置的固定连接,其中同一机器人手臂的第二部分是可移动的,特别是关于库和/或定量配料装置和/或计量点可移动。根据该实施方式的这种移动式中间环节被称为“工作操纵器”。优选地,一个定量配料装置可以分配有两个或更多需单独操作的工作操纵器(作为更换系统的一部分)。
27、本发明还涉及一种用于定量配料设备的、特别是用于本发明定量配料设备的定量配料装置,其中该定量配料装置在操作中具有至少一个定量配料系统,该定量配料系统包含至少一个定量配料阀,优选之前描述的定量配料阀,并且其中定量配料装置构造成并且可由控制装置控制驱动,使得至少可将定量配料系统的定量配料阀在自动化过程中经由定量配料设备的更换系统以可拆卸的方式与定量配料装置耦合,以释放投加物质,和/或使得至少可将定量配料阀在自动化过程中经由定量配料设备的更换系统以可拆卸的方式与供应装置耦合,特别是分别与其可逆地耦合。
28、该定量配料装置优选地构造成并且可由控制装置控制驱动,使得至少可将定量配料系统的定量配料阀在自动化过程中经由定量配料设备的更换系统与定量配料装置和/或供应装置解耦。优选地,定量配料阀的耦合和/或解耦可以经由更换系统的移动式更换装置,优选工作操纵器来进行。
29、本发明还涉及一种用于定量配料系统的、特别是用于本发明定量配料设备的定量配料阀。该定量配料阀优选地包括至少一个致动单元和特别地以可拆卸的方式与该致动单元耦合的流体单元。这样的由致动单元和流体单元构成的定量配料阀也可以被同义地称为定量配料系统的定量配料头。
30、该致动单元优选地具有至少一个致动器,用于移动定量配料阀的喷出元件,以释放投加物质。优选地,致动器可以是气动致动器。气动致动器可以优选地包括膜,该膜可通过压力介质被施加压力和/或偏转,以便由此在喷出方向上移动喷出元件。优选地,致动器可以是压电致动器。替代性地,可以设置有电磁驱动装置或不同致动器类型的组合作为驱动形式。流体单元包括至少一个用于投加物质的输送通道和用于从定量配料阀中释放投加物质的喷嘴。流体单元和/或致动单元可以优选地具有至少一个加热装置,用于在定量配料阀中调节投加物质的温度。关于致动单元和流体单元的详细信息将在后面提供。
31、根据本发明,定量配料阀具有至少一个阀接口部分,该阀接口部分构造成通过与分配给定量配料装置的相关联的对接接口部分的协同作用和/或通过与分配给供应装置的相关联的对接接口部分的协同作用,特别是在形成接口的情况下,在自动化过程中将定量配料阀以可拆卸的方式与定量配料装置和/或与供应装置耦合,以释放投加物质。阀接口部分和对接接口部分特别地构造成,可以在形成接口的情况下,在自动化过程中将定量配料阀以可拆卸的方式与定量配料装置连接,例如以可拆卸的方式布置在该定量配料装置处,以按照预定用途释放投加物质。
32、阀接口部分可以至少部分地构造成定量配料阀本身的一部分,特别是构造成整体式组成部分。替代性地或附加地,阀接口部分可以至少部分地布置在定量配料阀处。替代性地或附加地,阀接口部分可以至少部分地被构造在壳体处和/或构造成壳体的一部分,该壳体部分地或完全地包围定量配料阀。优选地,阀接口部分可以构造成接口模块的形式。
33、阀接口部分优选地构造成多件式的。特别地,阀接口部分可以包括两个或更多元件(称为阀接口元件)。相应的阀接口元件,特别是由此各自构成的联接元件,可以单独构成,例如在空间上彼此分开。
34、对接接口部分优选地构造成多件式的。特别地,对接接口部分可以包括两个或更多元件(称为对接接口元件)。相应的对接接口元件或区域可以单独构成,例如在空间上彼此分开。
35、根据一种实施方式,分配给定量配料装置和/或供应装置的对接接口部分的至少一个对接接口元件可以至少分区段地构造成定量配料装置本身的一部分,和/或可以至少分区段地布置在定量配料装置处。
36、根据一种实施方式,替代性地或附加地,分配给定量配料装置和/或供应装置的对接接口部分的至少一个对接接口元件可以通过更换系统,特别是移动式更换装置提供。
37、此外,分配给供应装置的对接接口部分的至少一个对接接口元件可以至少分区段地构造成供应装置本身的一部分,并且/或者可以至少分区段地布置在供应装置处。替代性地或附加地,还可以通过更换系统的库提供对接接口元件。详细信息将在后面提供。
38、根据本发明,定量配料阀具有至少一个耦合区域,该耦合区域构造成,为了定量配料阀与定量配料装置的耦合和/或为了定量配料阀与供应装置的耦合,在自动化过程中与至少在一段时间分配给定量配料阀的更换系统进行交互。该更换系统优选地是定量配料设备的之前所述的本发明更换系统。该更换系统至少在相应的定量配料阀的更换时段内分配给特定的定量配料阀。该更换系统可以交替地分配给不同的定量配料阀和/或不同的定量配料装置。
39、定量配料阀处的耦合区域优选地构造成,更换系统可以经由该耦合区域与定量配料阀这样相互作用,特别地可以这样作用于该定量配料阀,使得将该定量配料阀与定量配料装置和/或该定量配料阀与供应装置带入作用接触。耦合区域进一步优选地构造成,更换系统可以由此与定量配料阀这样相互作用,使得在自动化过程中也可执行定量配料阀与定量配料装置和/或定量配料阀与供应装置的解耦。
40、优选地,定量配料阀的耦合区域可以构造成阀接口部分的一部分。原则上,定量配料阀可以具有两个或更多甚至是不同的耦合区域。
41、根据一种实施方式,耦合区域可以构造成阀接口部分的运输联接元件的形式。在此,阀接口部分优选地构造成通过与更换系统的相关联的对接接口部分的协同作用,特别地在形成接口的情况下,在自动化过程中将定量配料阀以可拆卸的方式与更换系统耦合,特别是用于在定量配料设备中运输定量配料阀。
42、在这种实施方式中,阀接口部分可以构造成至少三件式的。优选地,阀接口部分在此包括三个阀接口元件,其中一个阀接口元件构成供应联接元件,并且其中(另)一个阀接口元件构成功能联接元件,并且其中(另)一个阀接口元件构成运输联接元件。阀接口部分优选地构造成,定量配料阀同时经由两个或更多阀接口元件构成(唯一)一个接口。对应地,一个接口可以特别地根据参与的阀接口元件具有不同的设计方案和/或可以包括两个或更多接口段。详细信息将在后面提供。
43、根据一种实施方式,阀接口部分可以具有两个阀接口元件,其中一个阀接口元件构成供应联接元件,并且其中另一个阀接口元件构成功能联接元件。优选地,定量配料阀的耦合区域可以在此通过阀接口部分的功能联接元件来实现。优选地,定量配料阀在此还可以在定量配料操作中经由耦合区域与更换系统进行交互,特别是可以以可拆卸的方式布置在移动式更换装置处,其中该定量配料阀可以经由移动式更换装置与定量配料装置和/或与供应装置耦合。
44、本发明还涉及一种用于定量配料设备的、特别是用于本发明定量配料设备的定量配料装置的定量配料系统。该定量配料系统具有至少一个定量配料阀,特别是本发明定量配料阀,和相关联的控制装置,用于控制该定量配料阀。控制定量配料装置可以是定量配料设备的控制装置和/或是定量配料系统自己的、例如(本地的)控制单元。该定量配料系统构造成并且可由控制装置控制驱动,使得至少可将定量配料阀在自动化过程中经由定量配料设备的更换系统,特别是经由本发明更换系统以可拆卸的方式与定量配料装置耦合,以释放投加物质,和/或使得至少可将定量配料阀在自动化过程中经由更换系统以可拆卸的方式与供应装置耦合。
45、进一步地,定量配料系统优选地构造成可由相关联的控制装置控制驱动,使得至少可将定量配料系统的定量配料阀在自动化过程中经由定量配料设备的更换系统与定量配料装置和/或与供应装置解耦。
46、有利的是,定量配料设备的所有之前描述的模块或定量配料系统组件都基于相同的发明概念,即能够在自动化过程中更换定量配料系统的定量配料阀。因此,对于本发明定量配料设备所描述的相同的有利效果,也以对应的方式适用于定量配料装置、更换系统、定量配料系统和定量配料阀。
47、在一种至少将定量配料阀、优选本发明定量配料阀和/或用于本发明定量配料设备的定量配料阀与定量配料装置和/或与供应装置自动化耦合的本发明方法中,该自动化耦合优选地至少包括更换定量配料阀。优选地,可以在定量配料设备的操作中进行自动化耦合,特别是在同一定量配料设备的至少另一个定量配料系统继续进行定量配料操作期间。
48、该方法至少可以包括以下步骤:
49、在一个可选的步骤中,可以使装配好的定量配料阀的至少一个接口(该接口具有阀接口部分和对接接口部分)进入该接口的转移状态,以便使得具有阀接口部分的定量配料阀的自动化更换成为可能。优选地,可以通过将至少一个(接口)部分的至少一个接口元件切换成无电和/或无压来实现转移状态。优选地,可以将供应联接部切换成无电和/或无压。特别地,可以经由分配给定量配料阀的、优选上级的控制装置的控制驱动来建立接口的转移状态。
50、在一个可选的步骤中,可以将定量配料阀转移到更换系统,优选地利用定量配料阀的分配给更换系统的耦合区域。优选地,可以将定量配料阀转移到更换系统的移动式更换操纵器。
51、在一个可选的步骤中,可以将接口转移到解耦状态,优选地通过分配给定量配料阀的控制装置。为了转移到解耦状态,可以解除阀接口部分与对接接口部分之间的耦合,优选机械耦合,特别地可以打开功能联接部。
52、在一个可选的步骤中,可以将已脱离或解耦的定量配料阀转移到库,优选地转移到更换系统的库。优选地,可以通过更换系统的移动式组件,特别是经由移动式更换操纵器进行转移。可以优选地利用与定量配料装置和/或供应装置(直接)耦合的定量配料阀执行之前描述的方法步骤。
53、替代性地或附加地,根据一种实施方式,首先可以使装配好的定量配料阀的接口,如之前描述的那样,进入转移状态,其中定量配料阀与作为移动式更换装置的工作操纵器耦合。优选地,可以通过工作操纵器将定量配料阀转移到更换系统的库。随后可以使接口进入解耦状态,以便将已解耦的定量配料阀放置在库中。可能也可行的是,首先经由工作操纵器将定量配料阀置于库中,以便在那里才建立接口的转移状态和解耦状态。
54、优选地在需要更换定量配料阀时执行之前描述的可选的方法步骤,即在同一方法流程中用另一个例如功能相同的定量配料阀替换一个定量配料阀。因此,该方法在此可以称为组合式解耦/耦合法,或简称“更换方法”。因此,不必严格按照所述顺序实施之前描述的步骤,其中也可以基本上同时地实施几个步骤,或者也可以省略单个步骤。
55、在任何情况下,本发明方法包括以下描述的方法步骤。如果作为更换方法执行该方法,则以下描述的方法步骤在此可以基本上直接接在之前描述的解耦步骤之后。
56、替代性地,也可以独立于前面的可选步骤执行后续步骤,例如,在较长时间的中断后为定量配料装置配备定量配料阀时。
57、首先提供具有阀接口部分的定量配料阀,优选地通过更换系统。提供至少意味着更换系统能够访问定量配料阀,特别是可以与定量配料阀进行交互。
58、根据一种实施方式,为了提供,更换系统的对接接口部分可以在构成接口的情况下与阀接口部分,特别是与运输联接元件进行交互,优选地以构成该接口的第一接口段。之后利用更换系统,将定量配料阀的阀接口部分,特别是功能联接元件和供应联接元件与和它互补的、分配给定量配料装置和/或供应装置的对接接口部分结合,特别地用于形成第二接口段。在这种实施方式中,可以将定量配料阀优选地直接与定量配料装置和/或供应装置耦合。
59、根据一种实施方式,工作操纵器的对接接口部分可以在构成接口的情况下与阀接口部分进行交互。在这种情况下,可以将阀接口部分与工作操纵器的互补的对接接口部分结合,即利用更换系统,其中工作操纵器的对接接口部分分配给定量配料装置和/或供应装置。
60、无论具体的实施方式如何,卡扣连接分配给定量配料装置和/或供应装置的阀接口部分和/或对接接口部分的至少一个接口元件,优选地通过由分配给定量配料阀的控制装置的控制驱动,以便将定量配料阀经由阀接口部分以可拆卸的方式或以可逆的方式与分配给定量配料装置的对接接口部分和/或与分配给供应装置的对接接口部分耦合,以耦合定量配料阀。耦合可以间接地进行,其中定量配料阀可以经由工作操纵器与定量配料装置和/或供应装置可逆地耦合。
61、在一个可选的步骤中,视实施方式而定,可以解除更换系统的对接接口部分与阀接口部分,特别是与运输联接元件之间的连接。
62、如果定量配料阀与移动式工作操纵器耦合,则之前构成的接口也可以在定量配料阀的
63、定量配料操作中保持关闭。
64、在一个可选的步骤中,可以对致动单元的致动器进行调校。特别地对于具有移动式喷出元件的喷射阀而言,在定量配料精度方面进行调校是有利的。优选地,调校可以这样进行,使得在致动器的限定的操作状态下,特别是在致动器的偏转的操作状态下,通过致动器产生将喷出元件压入流体单元的喷嘴的特定压紧力。优选地,可以经由分配给定量配料阀的、优选上级的控制装置来控制调校过程。
65、有利的是,自动化更换方法或自动化更换过程也基于与根据定量配料设备所描述的相同的发明概念。对应地,针对该方法也产生相同的有利效果。
66、之前描述的更换方法也可以有利地集成到用于控制至少一个、优选几个具有各一个定量配料阀的定量配料系统、优选地用于控制本发明定量配料系统的方法中。可以优选地这样执行该控制方法,使得在至少一个定量配料系统的操作中,从定量配料阀中按照预定用途释放投加物质。优选地,在该控制方法中,可以至少一次将定量配料阀在自动化过程中经由阀接口部分与分配给定量配料装置和/或供应装置的对接接口部分耦合,以便将定量配料阀以可拆卸的方式与定量配料装置和/或与供应装置耦合。优选地,可以这样执行该控制方法,使得至少一次将定量配料阀在自动化过程中与定量配料装置和/或供应装置解耦,特别地可以至少一次用另一个定量配料阀替换定量配料阀。
67、“可拆卸的耦合”或“可拆卸的可耦合性”这一特征在本发明的上下文中意味着,定量配料阀和/或相关联的耦合伙伴,特别是阀接口部分和对接接口部分,构造成可以将它们互相耦合,并且可以稍后使它们再次彼此分开。这意味着,可以将定量配料阀,特别是在保持其技术规格的情况下,再次与其耦合伙伴分离。特别地,一个定量配料阀的解耦和随后另一个定量配料阀的耦合,即定量配料阀的更换,可以在一个共同的方法流程中实现。
68、本发明的其他特别有利的设计方案和改进方案在从属权利要求以及后续描述中得出,其中一个权利类别的独立权利要求也可以类似于另一权利类别的从属权利要求和实施例进行改进,特别是也可以将不同实施例或变体的单个特征组合成新的实施例或变体。
69、开头描述的定量配料设备包括至少一个、优选两个或更多单独的定量配料装置。定量配料设备可以例如是完整的生产设施,并且可以至少包括实施本发明所需的模块或定量配料设备组件。这意味着,定量配料设备优选地至少包括各一个定量配料装置、更换系统、定量配料系统、定量配料阀和控制装置。
70、如果一个定量配料设备具有两个或更多定量配料装置,则可以在单个定量配料装置上例如制造不同的制品。对应地,相应的定量配料装置可以彼此分开地操作,和/或可由控制装置单独控制驱动。定量配料装置可以构造成不同的。例如,定量配料装置可以构造成,至少一个定量配料阀直接布置在定量配料装置处,以释放投加物质,其中另一个定量配料装置经由移动式中间环节与至少一个定量配料阀耦合,以释放投加物质。
71、优选地,定量配料设备可以具有控制装置,该控制装置可以单独地控制驱动定量配料设备的所有模块,特别是相应的定量配料阀。这个控制装置可以具有所有硬件组件,例如与定量配料设备的单个模块的接口,并且可以对应地编程,以便为相应的模块施加控制信号,用于自动化耦合和/或解耦过程,和/或以便控制单个定量配料阀的计量过程。这样的控制装置也可以称为“上级”控制装置,并且可以实现为集中式的。然而优选的是,上级控制装置构造成分散式的。
72、例如,上级控制装置可以包括由几个协同作用的子控制装置组成的系统,这些子控制装置也可以布置在定量配料设备中的不同位置处。优选地,相应的子控制装置可以互相通信,特别是为了交换控制信号和/或测量信号。
73、优选地,上级控制装置可以包括至少两个协同作用的子控制装置。优选地,(第一)子控制装置可以在此构造成对定量配料设备的特定设备功能执行控制,特别是不涉及计量过程本身的设备功能。优选地,这样的“设备控制单元”可以至少控制特定定量配料阀在定量配料设备中的定位和/或对制品的处理,特别是将制品运输到计量点或从计量点运输而来,和/或实行监控功能,特别是关于相应的定量配料阀的定量配料精度。这种设备控制单元可以例如通过标准化的可编程逻辑控制器(sps)来实现。优选地,在设备控制单元中可以存储定量配料设备的具体设计方案,特别是模块或定量配料设备组件在定量配料设备中的位置。
74、优选地,设备控制单元可以与(第二)子控制装置进行交互,该子控制装置控制定量配料设备的相应的定量配料阀的实际计量过程和/或特定定量配料阀的自动更换过程(以下称为“操作控制单元”)。优选地,设备控制单元和操作控制单元可以互相通信,特别是为了交换控制信号。操作控制单元可以优选地至少对定量配料设备的以下元件进行各自单独的控制驱动:更换系统,特别是用于定量配料阀的库和移动式更换装置或(相应的)工作操纵器,以及定量配料设备的相应的定量配料阀,特别是相应的定量配料阀的阀接口部分和各自相关联的对接接口部分。
75、原则上可行的是,仅通过操作控制单元控制定量配料阀的更换过程。
76、然而优选的是,两个或更多子控制装置协同作用,以进行定量配料阀的自动化更换。优选地,设备控制单元可以这样控制定量配料设备的参与的模块,使得将特定的(待更换的)定量配料阀置于更换位置。为了执行实际的更换方法,操作控制单元可以,优选地根据设备控制单元的控制信号,控制驱动参与更换过程的模块,即特别是更换系统和特定的定量配料阀以及参与的接口部分。在更换过程结束后,特别是根据操作控制单元的控制信号,可以通过设备控制单元将已更换的定量配料阀从更换位置再次置于工作位置。
77、为完整起见,应指出的是,原则上也可能可以由唯一一个、适当时集中式的上级控制装置既执行自动化更换过程的方法步骤,又控制定量配料阀的计量过程,也就是说,以便整体控制本发明定量配料设备。
78、在描述中,假设一个上级控制装置具有至少两个协同作用的子控制装置,因为这样可以带来特别的优点,但不局限于此。例如,在将本发明实施到现有的定量配料设备时,可能可以利用已经存在的控制装置,因此,例如仅改装特别的操作控制单元以控制自动化的更换过程。
79、上级控制装置可以优选地还具有调节功能。例如,可以将相应的定量配料阀或其子组件的操作参数馈入控制装置中并且在那里加以处理。优选地,上级控制装置可以在考虑到至少一个操作参数的情况下,以调节的方式干预特定的定量配料阀和/或特定的定量配料装置的定量配料操作,从而达到操作参数的目标值。这样的操作参数可能可以例如是操作中的致动器偏转或柱塞行程。
80、优选地,上级控制装置可以构造成在定量配料设备的操作中至少对定量配料系统的、特别是定量配料阀的优选至少一个部件的状态值连续进行主动监测。这样的状态值可以例如是定量配料阀的单个部件的磨损参数、温度或磨损程度,例如喷出元件的磨损程度。
81、其他状态值可以是注射周期数;液滴检测的(传感器)信号,特别是缺失液滴中断;输送通道中的流量传感器的信号,特别是偏离目标值的流量;投加物质筒的液位传感器的信号;限定的时间间隔结束,特别是关于投加物质的处理时间或达到部件的定期维护间隔。
82、状态值也可以这样确定,使得由此可确定特定定量配料阀的定量配料精度。优选地,状态值可以是在相应的喷出过程中从定量配料阀中释放的投加物质量,和/或可以是释放的投加物质滴的形状。
83、优选地,可以将表示相应的状态值的测量值输送给控制装置。优选地,可以通过控制装置根据至少一个状态值,特别是根据测量值触发更换过程。例如,操作控制单元可以根据至少一个状态值生成控制信号和/或将控制信号传递给设备控制单元,以便将特定的定量配料阀布置在更换位置。
84、可以经由定量配料阀的传感器和/或通过作为定量配料设备的一部分的称重设备或摄像系统生成这些测量值。优选地,控制装置可以将操作中的、优选实时的相应状态值与相关联的预定目标值进行比较,其中由此可确定部件的还剩余的使用时长和/或可以(预)确定更换定量配料阀的时间点(更换时间点)。
85、例如,控制装置可以在定量配料阀的特定状态值达到和/或超过最高允许值和/或偏离相关联的目标值的特定值时执行定量配料阀的自动化更换。可选地,可能可以提前通过控制装置生成更换消息或磨损消息,该消息在适当时必须由用户确认。
86、优选地,控制装置可以构造成为该自动化更换方法创建流程规划,特别是如果定量配料设备包括数个定量配料阀和/或定量配料装置。优选地,控制装置可以考虑到不同定量配料阀的状态值这样来规划定量配料设备中的更换过程,使得可尽可能不间断地执行设备的操作。在该流程规划中,可以优选地考虑部件的还剩余的使用时长、需要更换的部件类型、确切的更换时间点、更换的地点,即定量配料阀和/或定量配料装置在定量配料设备中的空间位置。
87、替代性地或附加地,控制装置也可以被编程为定期或间隔性地更换特定的定量配料阀。对应的状态值可以例如是喷出元件的最长使用时长,或者是压电致动器的最高允许的伸展周期数,或者是特定的注射周期数。原则上也可行的是,例如当(在例外情况下)不管有没有达到状态值都要更换特定的定量配料阀时,手动干预自动化更换过程,也就是说,更换方法也可以通过手动(用户)输入引发。
88、为完整起见,应指出的是,在构造成用于自动化更换方法的定量配料设备中,也可行的是,可以通过用户(纯)手动进行定量配料阀的耦合和/或解耦,特别是在定量配料阀与定量配料装置和/或供应装置之间构成接口的情况下。
89、优选地,上级控制装置构造成自行执行本发明方法的所有方法步骤以进行自动化的耦合和/或解耦,和/或构造成向参与的模块施加对应的控制信号以执行该方法,特别是考虑到之前生成的流程规划。
90、优选的是,单个定量配料系统和/或单个定量配料装置具有各一个自己的、单独的(本地)控制单元,特别是以子控制单元的形式。特别地,相应的定量配料阀可以分配有自己的子控制单元,以便由此构成定量配料系统。例如,在定量配料阀的相应的致动单元中可以布置有(本地)子控制单元。优选地,子控制单元至少构造成本地控制相应定量配料阀的定量配料操作。例如,可以通过子控制单元来控制定量配料阀的冷却和/或加热装置,例如,以便设定投加物质中的特定温度和/或可以控制释放投加物质的节拍频率。
91、优选地,定量配料阀或定量配料系统的相应的子控制单元可以与定量配料设备的其他子控制单元进行通信,特别是还与操作控制单元和/或设备控制单元进行通信。特别地,定量配料阀的子控制单元可以构成上级控制装置的一部分。换句话说,相应的子控制单元可以构造成上级控制装置的子组件。
92、原则上可能可行的是,特别是如果一个定量配料设备只具有唯一一个定量配料系统,那么该定量配料设备的控制装置作为特定定量配料系统的一部分实现。例如,定量配料系统的(本地)控制单元原则上也可以构造成既控制定量配料系统的定量配料操作又控制自动化更换的方法。此外,原则上可行的是,定量配料设备的至少某些定量配料阀没有自己的、单独构成的子控制单元,而仅由上级控制装置控制。
93、在本发明的框架内,然而优选的是,相应的定量配料阀分配有自己的子控制单元,其中该定量配料阀也可由上级控制装置控制驱动。优选地,上级控制装置可以在此至少对与定量配料阀的耦合和/或解耦过程相关的定量配料阀功能进行控制。这意味着,定量配料系统优选地由此构成,使得相应的定量配料阀在操作中分配有定量配料设备的例如外部的、上级的控制装置,其中定量配料阀附加地具有(内部的)单独的子控制单元,特别是用于控制定量配料操作,并且其中定量配料阀分配有投加物质储存器。本发明将通过一种具有本地子控制单元的此类定量配料阀进行描述,但不局限于此,该子控制单元作为上级控制装置的一部分实现,其中上级控制装置,至少经由子控制单元,也构造成单独控制和/或调节相应的定量配料阀的定量配料操作。
94、在本发明的范围内,定量配料设备可以包括两个或更多定量配料装置。为了便于理解,以下将通过具有仅一个定量配料系统或定量配料阀的单一定量配料装置仅示例性地描述本发明,除非另有说明且不对此进行限制。本发明的有利的改进方案同样可适用于几个定量配料装置和/或定量配料阀。对应地,更换系统的组件也可以多次存在。
95、定量配料设备可以优选地具有至少一个更换系统,该更换系统包含至少一个库或(中间)仓库,用于存放至少一个定量配料阀。优选地,相应的库可以构造成能够同时在其中存放两个或更多定量配料阀。这样的库可以例如以储藏站的形式实现。
96、库或更换库可以在其最简单的形式中是静态的、例如线性的库,具有至少一个存放位置,优选地具有两个或更多单独的存放位置,用于各一个定量配料阀。这样的静态库的优点在于,它相对成本低廉并且适合仅需同时存放少量定量配料阀的情况。
97、然而,库可以优选地构造成,至少一个定量配料阀在库中以可移动的方式存放。例如,库可以通过旋转盘来实现(旋转盘库),其中,例如在操作中,水平可旋转的轮盘具有数个存放位置。替代性地或附加地,库可以构造成“自由轨道”的形式,具有至少一个可移动的链条,其中该可移动的链条具有几个存放位置,用于各一个定量配料阀。在库中以可移动的方式存放可能可以例如还通过库中可控的输送带来实现。
98、不论具体的设计方案如何,更换系统的库优选地构造成储备至少两种不同设计方案和/或配置的定量配料阀,特别是同时储备。对应地,库中的至少两个存放位置或容纳点可以构造成不同的,使得不同实施方式的定量配料阀可在其中存放。例如,库可以构造成容纳至少一个喷射阀、接触定量配料阀和/或针式定量配料阀。
99、原则上,定量配料设备的库可以构造成容纳至少一个定量配料阀和至少一个其他工具,优选地同时容纳。这样的工具可以是例如用于固化胶水的紫外线灯或用于移动/放置组件的抓取器。
100、为了在库中存放定量配料阀,库可以包括卡扣元件和/或优选可控的锁定机构。锁定机构优选地构造成在库按照预定用途运动时,例如当库在定量配料设备中移动时,将存放在库中的定量配料阀保持在库中。优选地,库中的每个存放位置可以分配有需单独操作的子锁定机构。例如,相应的定量配料阀在库中的锁定可以通过单独的快速卡扣机构进行。替代性地或附加地,锁定还可以通过形状配合的连接来进行。例如,可能可以将特定的定量配料阀在存放位置处插装在互补构造的配对件上。此外,还可行的是,将定量配料阀挂在存放位置,其中定量配料阀在此通过自身的重量保持。
101、不论具体的实施方案如何,库可以位置固定地布置在定量配料设备中。例如,位置固定的库可以布置在定量配料设备的维护区域内,特别是与定量配料阀和/或定量配料装置在空间上分开。那么,优选的是,定量配料装置构造成至少部分移动式的,以便将定量配料装置处的定量配料阀置于特定的更换位置,特别是在经由上级控制装置的控制驱动下。
102、优选地,定量配料装置可以构造成至少部分移动式的,特别是关于库移动式的,并且可被控制驱动,使得在自动化过程中将库中的定量配料阀带入与定量配料装置的作用接触,以便与定量配料装置耦合。特别地,定量配料阀可以是由于该作用接触而被耦合的。优选地,可以这样移动定量配料装置,使定量配料装置的对接接口部分与待耦合的定量配料阀的阀接口部分发生作用接触。
103、优选地,定量配料装置可以是可由控制装置控制驱动并且构造成,使得在自动化过程中将来自库的特定定量配料阀带入与定量配料装置的作用接触,以耦合定量配料阀,和/或使得在自动化过程中将与定量配料装置耦合的特定定量配料阀放置在库中,优选地放置到特定位置处。特别地,可以将定量配料装置的特定的(空闲的)对接接口部分与库中特定的定量配料阀带入作用接触。这意味着,可这样控制定量配料装置的至少一个元件,优选地控制整个定量配料装置,使得将特定的耦合点(作为对接接口部分)移动到库上,以耦合定量配料阀。
104、该定量配料装置可以包括例如移动式机器人系统或另一个定位系统,例如三轴定位系统。优选地,定量配料装置的至少一个移动式部分可以构造成能够逼近或前往库中的特定位置。
105、替代性地或附加地,库可以构造成关于定量配料装置移动式的并且可由控制装置控制驱动,使得优选地在自动化过程中将库中的特定定量配料阀带入与定量配料装置的作用接触,以耦合定量配料阀,这特别地导致耦合。优选地,库可以构造成移动式的,使得将库中的特定定量配料阀的阀接口部分带入与定量配料装置的特定对接接口部分的作用接触。
106、此外,库可以构造成移动式的并且可被控制驱动,使得在自动化过程中将与定量配料装置耦合的特定定量配料阀放置在库中,优选地放置到特定位置。
107、在这种情况下,因而将库在空间上关于定量配料装置移动。移动式库可以优选地包括可控的并且在定量配料设备中可移动的机器人系统。特别有利地,可以将移动式库与静态(在定量配料设备中位置固定)布置的定量配料阀或“静态操纵器”结合使用。例如,在输送带上进行计量的定量配料装置的定量配料阀就是这种情况。原则上,之前描述的实施方式的组合也可能是可行的。例如,可能可以通过至少部分移动式的定量配料装置将定量配料阀置于特定的更换位置,其中将移动式库移动到同一更换位置以进行更换过程。
108、特别优选地,更换系统可以具有至少一个、优选两个或更多移动式更换装置,这些更换装置各自构造成并且可由上级控制装置控制驱动,使得通过相应的更换装置在自动化过程中至少可执行定量配料阀在库与定量配料装置之间的转移。
109、特别地,该相应的移动式更换装置可以构造成可控制驱动的,使得经由更换装置在自动化过程中将来自库的定量配料阀带入与定量配料装置的作用接触,以进行耦合,和/或使得将定量配料装置的定量配料阀、优选待解耦的定量配料阀转移到库中。
110、根据一种实施方式,移动式更换装置优选地是单独的、特别是在定量配料设备中自由移动式的中间系统,并且可以至少将定量配料阀从库运输到定量配料装置并且反之亦然。这种移动式更换装置被称为“更换操纵器”。
111、优选地,更换操纵器(作为更换系统的一部分)分配有具有运输联接元件的对接接口部分,以形成运输联接部,其中阀接口部分可以具有互补的运输联接元件。优选地,阀接口部分和/或对接接口部分构造成经由阀接口部分与对接接口部分之间的交互,在自动化过程中将定量配料阀以可拆卸的方式与更换系统耦合,优选地与更换操纵器耦合,用于在定量配料设备中运输定量配料阀。
112、更换操纵器可以构造成与两个或更多定量配料阀构成各一个运输联接部。对应地,更换操纵器可以具有两个或更多单独可控的运输联接元件。
113、运输联接部可以基于联接部分或运输联接元件的电气和/或气动和/或液压连接。原则上,联接部分的机械连接也是可行的。优选地,可以由上级控制装置控制运输联接部,特别是联接部的打开和关闭。
114、相应的运输联接元件优选地构造成经由运输联接部在更换操纵器与定量配料阀之间,特别是在定量配料阀与和更换操纵器协同作用的供应装置之间建立至少一个、优选几个电气和/或机械和/或信号技术和/或气动和/或流体导向的连接。对应地,运输联接部可以构造成将定量配料阀以可拆卸的方式与相关联的供应装置耦合,特别是在定量配料设备中运输定量配料阀的过程中。有利的是,在定量配料设备内运输的过程中也可以为定量配料阀例如供电或供应压缩空气,其中将定量配料阀保持在例如待机模式。对应地,定量配料阀在与定量配料装置耦合后可以无需准备措施直接投入使用。进一步有利地,经由运输联接部可以防止投加物质在运输期间泄漏。
115、相应的更换操纵器可以包括至少一个可控的机器人,特别是工业机器人。优选地,更换操纵器可以包括可控的且在定量配料设备中可自由移动的机器人手臂,该机器人手臂具有至少一个布置在此处的对接接口部分,优选地与在定量配料设备中可自由移动的、例如可行进的底座组合。有利的是,由此可以扩大和个性化定量配料设备中的运动半径。
116、替代性地或附加地,更换操纵器也可以通过运输装置来实现,该运输装置可以固定地安装在定量配料设备中。例如,运输装置可以具有导向系统,其中更换系统的至少一个对接接口部分构造成可沿导向系统的至少一个导向面移动,特别是以线性运动移动。优选地,导向系统还可以具有两个或更多导向面或导向轴,其中导向系统可以特别地构造成双轴或三轴机器人(xyz系统)。原则上,定量配料设备可以具有两个或更多甚至是不同的更换操纵器。
117、根据一种实施方式,更换系统的移动式更换装置可以构造成并且可由控制装置控制驱动,使得至少一个定量配料阀以可拆卸的方式与更换装置耦合,以释放投加物质。优选地,移动式更换装置,特别是工作操纵器,可以构造成,使得为了释放投加物质或在释放投加物质期间,定量配料阀也与移动式更换装置耦合。优选地,相应的工作操纵器,与更换操纵器不同,可以构造成由此可建立耦合的定量配料阀与定量配料装置和/或供应装置之间的作用连接,以按照预定用途释放投加物质。有利的是,可以在操作中通过机器人手臂将定量配料阀置于特定的计量点和/或在此处保持,和/或可以将定量配料阀置于不同计量点之间。
118、优选地,工作操纵器构造成可控制驱动的,使得通过工作操纵器在自动化过程中将来自库的定量配料阀带入与定量配料装置的作用接触,以进行耦合,其中作用接触是由工作操纵器本身实现的。对应地,工作操纵器可以构造成并且是可控制驱动的,使得通过工作操纵器将有待与定量配料装置解耦的定量配料阀转移到库中或放置在库中。
119、根据这种实施方式,工作操纵器本身,特别是对接接口部分,可以实施运动,以耦合和/或解耦定量配料阀。优选地,可以通过工作操纵器将耦合的定量配料阀在工作位置或计量点与更换位置和/或库之间移动。
120、有利的是,通过移动式更换装置,可以克服库或更换位置与定量配料阀的特定工作位置之间的空间距离。这样做的优点一方面是,库和/或定量配料装置可以构造成关于彼此位置固定的或在定量配料设备内位置固定的(静态的),这使得模块更加成本低廉。进一步有利地,在具有几个定量配料阀的位置固定的定量配料装置中,也可以在定量配料装置的操作中进行更换,即在其余定量配料阀激活期间。与手动更换组件相比,在可控的更换操纵器中,不需要出于安全原因关闭定量配料装置。进一步有利地,可以在更换定量配料阀后将更换操纵器再次完全从定量配料装置的工作区域移除,从而不对工作区域造成永久性限制。
121、应指出的是,更换系统还可以具有由至少一个工作操纵器和至少一个更换操纵器组成的组合。例如,针对定量配料阀的更换过程,可能可以将更换操纵器置于更换位置,其中工作操纵器将待更换的定量配料阀从工作位置出发带到同一更换位置,并且其中工作操纵器将定量配料阀传递给更换操纵器。此外,原则上也可以将移动式更换装置与移动式库和/或至少部分移动式定量配料装置结合使用,其中相应的组件优选地可以前往同一更换位置以进行更换过程。
122、有利的是,不论具体的实施方式,更换系统和/或定量配料装置可以构造成并且可由控制装置控制驱动,使得将来自库的特定定量配料阀带入与定量配料装置的作用接触,特别是与定量配料装置处的作为对接接口部分的特定耦合点作用接触,或者与工作操纵器的对接接口部分作用接触,以耦合定量配料阀。“特定”的定量配料阀可以由此来表征,即通过该定量配料阀可实现特定的计量图。例如,特定的定量配料阀可以具有特殊的喷嘴形状和/或特别的喷出元件,以便实现定量配料系统在操作中的所需配置。此外,更换系统和/或定量配料装置,特别是更换操纵器和/或工作操纵器,可以构造成可控制驱动的,使得将解耦的定量配料阀放置到库中的特定位置,即限定的位置。
123、为了选择性地将来自库的定量配料阀与定量配料装置直接或间接地耦合,库可以优选地包括(库)内部的运动机构,以便将特定的定量配料阀和/或特定的(空闲的)存放位置带到限定的位置,特别是带到传递位置。优选地,可以在传递位置进行定量配料阀的耦合和/或解耦,特别是在构造成局部移动式的库中。
124、替代性地或附加地,更换操纵器和/或工作操纵器可以构造成可控制驱动的,以便从库中选择性地提取特定定量配料阀。优选地,更换操纵器和/或工作操纵器可以具有集成式工具识别,例如作为对接接口部分的一部分,以识别不同的定量配料阀。优选地,更换操纵器和/或工作操纵器可以具有用于非接触式识别和/或分配特定定量配料阀的识别手段。优选地,可以经由rfid系统(射频识别)进行身份识别。优选地,更换操纵器和/或工作操纵器,特别是对接接口部分,可以包括至少一个rfid读取器,以便识别特定定量配料阀的标识代码。对应地,相应的定量配料阀可以分配有rfid转发器,或者相应的定量配料阀可以具有这样的转发器。有利的是,经由集成式工具识别,可以由更换操纵器或工作操纵器识别和/或选择具有特定配置的定量配料阀。
125、替代性地或附加地,相应的定量配料阀可以例如经由条形码等机器可读代码进行标识,该代码可被更换操纵器和/或工作操纵器检测到。可能同样可行的是,更换操纵器和/或工作操纵器具有位置确定系统,并且优选地可以通过控制装置的控制驱动前往定量配料设备中的预定位置,特别是库中的特定位置。
126、有利的是,通过这种可控的更换系统可以实现的是,相应的库可以同时储备大量定量配料阀,从而减少定量配料设备中所需的库,其中仍然确保特定定量配料阀的选择性耦合。进一步有利地,更换系统,特别是库,可以具有至少一个封口元件,以便从外部封闭定量配料阀的喷嘴开口,特别是在更换过程中和/或在库中存放的过程中。优选地,更换系统,特别是库,可以具有几个单独可控的封口元件,以便在更换系统中的暂时保存期间封闭各一个相关联的喷嘴开口。有利的是,因此还可以在具有“常开”位置的定量配料阀中防止投加物质的泄露。
127、在将移动式更换操纵器和/或工作操纵器与具有内部运动机构的库相结合时,得出特别的优点。库可以被这样控制,使得在传递位置中布置有空闲的存放位置,然后可以这样与更换操纵器或工作操纵器协同作用,使得容纳“旧的”、即已解耦的或待解耦的定量配料阀。在完成传递后,可以经由内部运动机构在同一传递位置提供“新的”、即待耦合的定量配料阀,并且由更换操纵器或工作操纵器容纳,而无需为此移动更换操纵器或工作操纵器本身。因此可以加快更换过程。优选地,可以将参与的组件置于同一更换位置,以进行更换过程。
128、原则上,也可能可行的是,将之前描述的实施方案组合起来。这意味着,定量配料设备可以包括至少一个位置固定的库和/或至少一个在空间上可移动的库,各自具有或不具有内部运动机构,和/或至少一个至少部分移动式的定量配料装置和/或至少一个静态定量配料装置和/或至少一个移动式更换操纵器和/或至少一个工作操纵器,它们可以各自相互交互,以进行自动化的定量配料阀更换。
129、不论具体的设计方案如何,更换系统的库可以具有至少一个维护联接元件,该维护联接元件构造成与定量配料阀的相关联的耦合元件、优选阀接口部分的至少一个供应联接元件协同作用,以形成维护联接部。维护联接元件优选地由对接接口部分的对接接口元件构成。
130、维护联接部优选地构造成将定量配料阀的至少一条供应管路,特别是在库中存放期间,以可拆卸的方式与供应装置连接,特别是与维护装置连接。维护装置可以是供应装置的一部分,并且优选地单独可控。在这种设计方案中,对接接口元件分配给供应装置,其中对接接口元件由库提供。在这种实施方式中,可以通过更换系统在自动化过程中将定量配料阀经由库中的维护联接元件以可拆卸的方式(仅)与供应装置耦合。对应地,定量配料阀在此不与定量配料装置耦合。优选地,定量配料设备的供应装置可以包括单独构成的并且可控制驱动的维护装置,该维护装置供应维护联接部。
131、维护联接元件优选地构造成,当定量配料阀在库中存放期间,在维护联接元件与阀接口部分之间经由维护联接部建立至少一个、优选几个电气和/或机械和/或信号技术和/或气动和/或流体技术的连接,特别是介质导向的连接。优选地,库中的用于定量配料阀的每个存放位置可以分配有单独可控的维护联接元件。
132、优选地,相应的维护联接部构造成将清洁剂引入定量配料阀以进行清洁。替代性地或附加地,维护联接部可以构造成,定量配料阀的加热装置由此可控制驱动,并和/或可以读取定量配料阀的存储器。优选地,可以经由维护联接部通过控制装置对定量配料阀进行控制驱动。根据一种实施方式,维护联接部还可以包括功能联接部,例如用于在库中保持定量配料阀。
133、有利的是,经由维护联接部,可以从内部eeprom中读取数据并且输送给控制装置,例如以下参数:序列号、注射计数器、定量配料阀配置、投加介质或投加物质及其他数据。因此,可以将相应的定量配料阀的配置和/或状态以视觉方式呈现给定量配料设备的操作员,例如,某个定量配料阀是否功能正常,何时或是否需要维护,投加物质筒的填充状态等。此外,可以通过控制装置如此处理读取的信息,使得在即将更换时选择特定的“合适的”定量配料阀以进行自动化的更换。进一步有利地,可以在库中或储藏站中存放期间,经由维护联接部对定量配料阀,特别是对流体单元执行(预)清洁,从而防止流体单元内的材料固化,并且简化可能的后续维护或可能需要进行的进一步清洁。
134、进一步有利地,通过对库中的加热装置进行控制驱动,可以例如将喷嘴和/或整个流体单元和/或流体单元中的投加物质预热到特定的(操作)温度,特别是在即将更换定量配料阀之前。有利的是,可以设定定量配料阀中的预保持温度,从而使得在更换后可以直接继续进行计量过程,例如通过将库中的定量配料阀保持在待机模式。
135、特别有利地,可以经由维护联接部对定量配料阀进行校准和/或调校,特别是通过控制装置。优选地,可以经由维护联接部对致动器进行调校。此外,可以经由维护联接部为库中的定量配料阀供电和/或供应压缩空气。
136、为了构成维护联接部,库中的相应的维护联接元件优选地构造成与阀接口部分互补,优选地与供应联接元件和/或与功能联接元件互补,特别是为了在自动化过程中构成维护联接部。
137、定量配料阀的供应联接元件可以优选地由阀接口元件形成,并且(也)被构造用于在定量配料操作中与对接接口部分形成供应联接部,该对接接口部分优选地分配给定量配料装置,特别地包括供应装置。
138、优选地,分配给定量配料装置的对接接口部分可以具有对接接口元件,其中至少一个与定量配料阀的供应联接元件互补的供应联接元件由此构造而成。优选地,可以在构成接口的情况下,在自动化过程中将阀接口部分的供应联接元件与分配给定量配料装置的供应联接元件带入作用接触,其中由此构成供应联接部。供应联接元件可以布置在定量配料装置本身处,和/或可以通过工作操纵器提供。
139、供应联接部优选地构造成在定量配料阀的操作中将定量配料阀的至少一条、优选多条供应管路与供应装置耦合,优选地与定量配料装置耦合。定量配料阀的供应管路可以是以下(操作)管路中的一条:用于投加物质压力供应的管路;用于输送(加压)投加物质的管路;用于控制定量配料阀的加热装置的和/或冷却装置的管路;用于将冷却介质送入定量配料阀的管路;用于控制致动器的管路,例如用于供应压缩空气;数据传输管路,特别是用于控制致动器的控制信号和/或定量配料阀的传感器的测量值。
140、供应装置可以优选地构造成定量配料装置的一部分,并且优选地可控制驱动,使得在操作中可经由相应的供应联接部单独地控制驱动几个定量配料阀。在这种设计方案中,可以经由分配给定量配料装置的对接接口部分将定量配料阀同时与定量配料装置和供应装置耦合。不论具体的设计方案如何,供应装置可以至少构造成,以控制和/或调节的方式为耦合的定量配料阀输送用于致动器的压力介质和/或用于投加物质的压力介质和/或加压的投加物质和/或特别是预冷却的冷却介质,其中通过供应装置也为定量配料阀供电。
141、优选地,定量配料阀的相应的供应联接元件可以构造成将定量配料阀的两条或更多单独的供应管路与对接接口部分中的各一条相关联的管路在功能上耦合。定量配料阀的供应联接元件优选地构造成,在定量配料阀的操作中,在阀接口部分与对接接口部分之间经由供应联接部建立至少一个、优选几个电气和/或机械和/或信号技术和/或气动和/或流体技术的连接,特别是介质导向的连接。
142、阀接口部分中的供应联接元件可以包括至少一个封闭机构,该封闭机构构造成以气密和/或液密的方式封闭至少一条通向定量配料阀、优选通向流体单元的供应管路,特别是在解耦状态下。优选地,阀接口部分中的相应的流体导向管路可以构造成自封闭式的,使得防止在接口打开时介质从管路中泄露。同样地,对接接口部分的接口元件也可以具有封闭机构。例如,阀接口部分和/或对接接口部分的供应联接元件可以构造成“自封闭式联接部”或封口联接部。
143、优选地,经由供应联接部还可以在定量配料阀与上级控制装置之间构造出信号技术连接。优选地,可以经由供应联接部将控制信号和/或调节信号输送到定量配料阀,其中可以将定量配料阀的传感器信号或测量值输送到控制装置。优选地,上级控制装置可以构造成定量配料装置的一部分,其中定量配料阀在此可以经由分配给定量配料装置的对接接口部分与供应装置和与控制装置(各自作为定量配料装置的一部分)耦合,特别是经由供应联接元件。
144、优选地,定量配料阀的阀接口部分具有其他阀接口元件,经由该阀接口元件形成(第一)功能联接元件。对应地,与阀接口部分协同作用的优选地分配给定量配料装置的对接接口部分可以具有其他对接接口元件,其中由此实现(第二)互补功能联接元件,以形成功能联接部。第二功能联接元件可以视实施方式而定,布置在定量配料装置本身处,或者可以通过工作操纵器提供。
145、优选地,阀接口部分和/或对接接口部分,特别是相应的功能联接元件,构造成经由阀接口部分与对接接口部分之间的交互,将定量配料阀以可拆卸的方式与相关联的耦合伙伴耦合,特别是在自动化过程中。例如,可以在构成功能联接部的情况下将定量配料阀布置和/或保持在定量配料装置处,用于按预期目的进行定量配料操作。替代性地,为了释放投加物质和/或在运输期间,可以通过功能联接部将定量配料阀保持在工作操纵器处。
146、功能联接部优选地构造成,在定量配料阀与定量配料装置或工作操纵器之间建立可逆的连接,特别是基本上无间隙地。优选地,经由功能联接部这样建立相应的连接,使得(装配好的)定量配料阀在操作中承受高达10g的加速度力。
147、供应联接部和/或功能联接部特别地构造成可由上级控制装置控制驱动的,使得经由相应的耦合系统在自动化过程中进行定量配料阀与供应装置和/或与定量配料装置的耦合。该耦合可以如所述的那样直接或经由移动式更换装置间接进行。
148、原则上,功能联接部和供应联接部,特别是相应的接口元件,可以构造成在空间上彼此分开的。
149、然而,优选的是,定量配料阀的功能联接元件和/或供应联接元件相互融合和/或构成组合式的或多功能的联接区域。对应地,对接接口部分也可以形成多功能的联接区域。优选地,多功能联接区域至少可以结合功能联接元件和供应联接元件的功能,优选地还可以结合用于更换系统的耦合区域的功能。优选地,可以在构成接口的情况下经由两个协同作用的多功能联接区域来构成多功能联接部,其中一个多功能联接区域分配给定量配料阀,另一个多功能联接区域分配给定量配料装置。多功能联接部或组合联接部被理解为由两个联接部分组成的联接系统,其中经由多功能联接部(视设计方案或控制驱动方式而定)可以构成功能联接部和/或供应联接部和/或运输联接部。
150、优选地,多功能联接部可以构造成联接系统,用于自动更换功能。优选地,这样的多重联接部可以以快速更换联接部的形式实现。优选地,联接系统可以基于两个联接部分之间的电气和/或气动和/或液压连接,以构成联接部,特别是构成功能联接部。原则上,联接部分的机械连接也是可行的。
151、有利的是,在具有这样的阀接口部分的定量配料阀中可以实现定量配料阀的特别快速的更换,因为可以在唯一一个自动化的耦合过程中构成定量配料阀的所有操作和供应管路,其中,同时将定量配料阀安全地固定在定量配料装置或工作操纵器处。有利的是,经由阀接口部分,可以既耦合具有被携带的(自给自主式的)投加物质供应部的定量配料阀,也耦合经由供应装置持续供应投加介质的定量配料阀。在这两种情况下,可以将整个定量配料阀快速且无需手动干预地从定量配料装置或工作操纵器拆出,并且可以例如在定量配料装置的工作区域外进行维护,从而不会在操作中造成延迟。在更换定量配料阀的配置时,可以明显缩短设备的装备时间。由于分配给定量配料装置的对接接口部分优选地与不同工作方式的定量配料阀兼容,因此可以灵活使用定量配料设备中存在的不同类型的定量配料阀。
152、根据一种实施方式,库的对接接口部分,特别是维护联接元件,可以构造成,可以由此在自动化过程中构成与定量配料阀的多功能联接部,该多功能联接部包括供应联接部和功能联接部。那么原则上,分配给库的对接接口部分和分配给定量配料装置的对接接口部分可以构造成相同的。多功能联接部可以作为库中适当时存在的锁定机构的替代或附加方案构成。
153、为了可拆卸的耦合,定量配料阀可以优选地包括连接机构,该连接机构具有第一功能联接元件和/或第二功能联接元件,特别是各自作为多功能联接区域的一部分。第一功能联接元件优选地是阀接口部分的一部分,其中第二功能联接元件可以是定量配料装置和/或库和/或更换系统的对接接口部分的一部分。以下将借助工作操纵器的对接接口部分描述连接机构,但不局限于此,其中对应的特征也可以在其他对接接口部分中实现。
154、连接机构可以优选地包括可控的电气联接机构和/或气动联接机构和/或液压联接机构和/或机械联接机构。
155、连接机构可以具有至少一个、优选可控的锁定机构,用于以可拆卸的方式卡扣连接两个功能联接元件,特别是用于卡扣连接两个多功能联接区域或联接部分。优选地,锁定机构构造成定量配料装置和/或库和/或更换系统的对接接口部分的一部分。例如,锁定机构可以至少部分地布置在工作操纵器处或工作操纵器中。可以在操作中由控制装置控制锁定机构。
156、锁定机构可以优选地包括至少一个可移动的执行元件,该执行元件可以与定量配料阀的功能联接元件中的相关联的、例如互补的卡扣元件进行交互,以进行卡扣连接。执行元件可以是气动执行元件、电气执行元件、磁性执行元件和/或液压执行元件。
157、有利的是,可以在自动化过程中经由可控的锁定机构在定量配料阀与工作操纵器之间建立特别安全的连接。通过在对接接口部分中布置可移动的执行元件,可以将定量配料阀的重量保持得尽可能低。进一步有利地,因此还可以使定量配料设备中所需的执行元件数量尽可能少。优选地,这样的具有锁定机构的连接机构可以是多功能联接部的一部分。根据一种实施方式,这样的连接机构可以是运输联接部的一部分。
158、优选地,功能联接元件和/或供应联接元件和/或运输联接元件被设计成和/或布置成,使得可同时经由功能联接元件和/或经由供应联接元件和/或经由运输联接元件,特别是经由所有三个元件,将定量配料阀与各自相关联的耦合伙伴耦合。根据一种实施方式,可以经由功能联接元件和供应联接元件在定量配料操作中构造出多功能联接部,优选地构造出与工作操纵器的多功能联接部。这可以特别地是这样的情况:功能联接元件也提供定量配料阀的耦合区域。根据另一种实施方式,功能联接元件和供应联接元件可以构成多功能联接部,例如与定量配料装置的对接接口部分的多功能联接部,其中可以同时经由运输联接元件实现其他多功能联接部,例如与更换操纵器的多功能联接部。
159、优选地,可以由控制装置单独控制相应的联接元件以及还有各自的联接部。例如,可以视定量配料阀的操作状态而定,构成或重新解除特定的联接部。相应的联接部特别地构造成在定量配料阀与相关联的耦合伙伴之间构成接口。接口被理解为地点或区域,在该地点或区域,定量配料阀与相关联的装置,例如与另一台机器进行交互。视定量配料阀的耦合状态而定,接口还可以包括两个或更多、例如在空间上分开的(接口)段。
160、有利的是,可以经由这样的接口进一步优化定量配料阀的更换过程。例如,为了解耦定量配料阀,可以在将定量配料阀与定量配料装置之间的(多功能)联接部切换成无电和/或无压之前,作为可选的方法步骤,首先构成与更换操纵器的(多功能)联接部,其中也由此将定量配料阀与供应装置耦合。只有构成这个接口段之后,才可以打开与定量配料装置的联接,以便将定量配料阀从定量配料装置拆卸并且转移到库中。因此,在整个更换过程期间,定量配料阀可以基本上不间断地与供应装置连接。
161、优选地,阀接口部分,特别是功能联接元件和/或供应联接元件和/或运输联接元件和/或耦合区域可以各自构造成定量配料阀本身的一部分,特别是定量配料阀的整体式组成部分,用于经由更换系统进行自动化更换。
162、有利的是,通过将联接元件中的至少一个联接元件集成到定量配料阀中,可以将定量配料阀的重量保持得尽可能低。例如,至少一个联接元件可以由定量配料阀本身构成,例如通过致动器壳体。
163、对应地,至少分配给更换系统的对接接口部分可能可以至少部分地通过更换系统本身、优选地通过工作操纵器和/或更换操纵器构成,特别是作为整体式组成部分。替代性地,对接接口部分可以至少部分地布置在工作操纵器和/或更换操纵器处,例如加装在外部。
164、定量配料阀可以具有信号发生器,用于更换系统的示教程序,特别是用于编程工作操纵器和/或更换操纵器。优选地,定量配料阀可以具有可控的激光器作为信号发生器。这样的激光器可以集成在相应的定量配料阀中,或者可以是可加装的。优选地,激光束可以基本上与投加物质从喷嘴中的喷出方向平行,或者基本上与定量配料阀的喷出元件的运动平行。可能还可行的是,在定量配料设备中设置特定的定量配料阀,使得仅被构造用于示教程序。例如,在这样的定量配料阀中,可以特别地在同一位置设置激光器而非喷嘴。有利的是,利用这样的被构造用于示教程序的定量配料阀,可以通过轨迹跟踪减少更换系统的编程工作量,特别是工作操纵器和/或更换操纵器的编程工作量。例如,可以由此学习基材上的特定计量位置和/或定量配料阀关于更换系统的位置。
165、优选地,定量配料阀可以分配有至少一种被动和/或主动降噪的装置,特别是为了在定量配料阀的操作中减少噪音排放。被动降噪可以例如通过隔音部实现,其中主动降噪可以通过反相声波进行。例如,(相应的)定量配料阀可以布置在具有阀接口部分的壳体中,其中该壳体具有(被动)隔音部和/或主动噪音抑制。
166、根据一种实施方式,对接接口部分可以包括至少一个(其他)接口元件,以便以可拆卸的方式耦合和/或操作(另一)工具,例如紫外线灯。优选地,对接接口部分,特别是工作操纵器的多功能联接区域,除了描述过的用于以可拆卸的方式耦合定量配料阀的组件之外,还可以具有至少一个单独可控的元件,该元件可以与工具的互补元件协同作用,以便在操作中供应工具。为了以可拆卸的方式耦合,可以经由多功能联接区域的功能联接元件将工具与工作操纵器(在功能上)耦合。有利的是,在这种改进方案中,工作操纵器一方面可以经由对接接口部分以可拆卸的方式耦合定量配料阀,用于按照预定用途进行定量配料操作,其中,另一方面,例如在完成计量任务后,同一工作操纵器可以耦合另一工具,例如用于对之前计量的投加物质进行后处理。