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DE2719601A1 - Fluidkomponentenwaehl- und dosiervorrichtung - Google Patents

Fluidkomponentenwaehl- und dosiervorrichtung

Info

Publication number
DE2719601A1
DE2719601A1 DE19772719601 DE2719601A DE2719601A1 DE 2719601 A1 DE2719601 A1 DE 2719601A1 DE 19772719601 DE19772719601 DE 19772719601 DE 2719601 A DE2719601 A DE 2719601A DE 2719601 A1 DE2719601 A1 DE 2719601A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fluid
scanner
subsystem
valve
drive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19772719601
Other languages
English (en)
Inventor
Joop Frans Hoekstra
Donovan Harold Lumby
William Duncan Vork
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Red Devil Inc
Original Assignee
Graco Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Graco Inc filed Critical Graco Inc
Publication of DE2719601A1 publication Critical patent/DE2719601A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B13/00Pumps specially modified to deliver fixed or variable measured quantities
    • F04B13/02Pumps specially modified to deliver fixed or variable measured quantities of two or more fluids at the same time
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/80Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/84Mixing plants with mixing receptacles receiving material dispensed from several component receptacles, e.g. paint tins
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/71Feed mechanisms
    • B01F35/713Feed mechanisms comprising breaking packages or parts thereof, e.g. piercing or opening sealing elements between compartments or cartridges
    • B01F35/7131Breaking or perforating packages, containers or vials
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05C11/10Storage, supply or control of liquid or other fluent material; Recovery of excess liquid or other fluent material
    • B05C11/1002Means for controlling supply, i.e. flow or pressure, of liquid or other fluent material to the applying apparatus, e.g. valves
    • B05C11/1007Means for controlling supply, i.e. flow or pressure, of liquid or other fluent material to the applying apparatus, e.g. valves responsive to condition of liquid or other fluent material
    • B05C11/101Means for controlling supply, i.e. flow or pressure, of liquid or other fluent material to the applying apparatus, e.g. valves responsive to condition of liquid or other fluent material responsive to weight of a container for liquid or other fluent material; responsive to level of liquid or other fluent material in a container
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05CAPPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C11/00Component parts, details or accessories not specifically provided for in groups B05C1/00 - B05C9/00
    • B05C11/10Storage, supply or control of liquid or other fluent material; Recovery of excess liquid or other fluent material
    • B05C11/1002Means for controlling supply, i.e. flow or pressure, of liquid or other fluent material to the applying apparatus, e.g. valves
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    • B05C11/1013Means for controlling supply, i.e. flow or pressure, of liquid or other fluent material to the applying apparatus, e.g. valves responsive to condition of liquid or other fluent material responsive to flow or pressure of liquid or other fluent material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44DECORATIVE ARTS
    • B44DPAINTING OR ARTISTIC DRAWING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; PRESERVING PAINTINGS; SURFACE TREATMENT TO OBTAIN SPECIAL ARTISTIC SURFACE EFFECTS OR FINISHES
    • B44D3/00Accessories or implements for use in connection with painting or artistic drawing, not otherwise provided for; Methods or devices for colour determination, selection, or synthesis, e.g. use of colour tables
    • B44D3/003Methods or devices for colour determination, selection or synthesis, e.g. use of colour tables
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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Description

PATENTANWÄLTE
DR.- ING. H. FINCKE DIPL.-ING. H. BOHR DIPL.-ING. S. STAEGER
Po'er.tcnwolte Dr. Fi π eke - Bohr ■ Stoeger ■ 8 München 5 · MOllerstraUe
8 MÖNCHEN 5, -. „, - _
MüllerstroSe 31 ^' :'ia- 1 9 ί
Fernruf (089)·26 40 60 2/19601
Telegramme- Claims München Telex: 5 239 03 claim d
Mappe No. A 6 9 6 Bitte in der Antwort angeben
File 5O5O-273WG
Beschreibung zum Patentgesuch
der Firma G r a c ο Inc. Minneapolis, Minnesota, USA
betreffend
"Fluidkomponentenwähl- und Dosiervorrichtung".
Priorität: 10. Mai 1976 - USA
Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren für cten Betrieb des Systems zum automatischen Dosieren und Abgeben von FIuidkomponenten, wie Anstrich-Farbkomponenten nach einem bestimmten und genauen Ansatz für ein gewünschtes Gemisch. Obwohl die bevorzugte Ausfüh-
Bankverbindung: Boytr. Weinsbonk Me-idien, Konto 620 404 ■ Poittchedikonto: München 27044-802
rungsform der Erfindung auf eine automatische Anstrichfarbe-Abgabevorrichtung gerichtet ist, ist sie zum Dosieren und zur Abgabe einer großen Vielfalt von Fiuidkomponenten geeignet, bei welchen genaue Ansätze erforderlich sind, um ein gewünschtes Gemisch zu erhalten.
Automatische Dosier- und Abgabesysteme, wie sie in der Vergangenheit entwickelt wurden, beruhen auf einem Problemlösung sweg, welcher von dem der Erfindung verschieden ist. Beispielsweise ist nach der US-Patentschrift 3 349 962 vom 31.10.1967 eine waagrecht angeordnete schneckencjetriebene Dosierzylinderanordnung vorgesehen, bei welcher die Dosiervorrichtung in Verbindung mit einem Kartenleser zum Wählen ces gewünschten dosierten Anstrichvolumens betrieben wird. Der Kartenlesemechanismus erfordert, daß die Karten linear mit dem Sclineckenantriebsmechanisir.us gefördert werden und die lineare Bewegung uer Dosierschnecke durch eine auf der Karte enthaltene Information gesteuert wira. Die Dosierung hängt daher von einem 1:1 Verhältnis zv/ischen der Stellung der Dosierschnecke und der Karte ab.
Andere ältere Patente zeigen verschiedene ähnliche Merkmale wie die Erfindung, jedoch ist bei keiner cer bekannten Vorrichtungen die fortgeschrittene Technologie und der neuartige Systemsteuermechanismus gemäß der Erfindung vorgesehen. Beispielsweise zeigt das US-Patent 2 79G 195 vom 1Ö.6.1957 einen Dosier zylinder, der mit einem Anstrichbzw. Farbebehälter verbunden ist, und ein Dreiwegeventil, welches den Farbefluß zu einer Abgabevorrichtung steuert.
Erfindungsgemäß ist eine Vielzahl von Fluidkomponentenventilen vorgesehen, die in einer kreisförmigen Bahn um
einen mittigen drehbaren Abtaster herum angeordnet sind, uiii ein Abtaster-Subsystem zu bilden, das so einstellbar ist, daß beliebige der Vielzahl von Fluidkomponenten gewählt werden Können. An jeder der Vielzahl von Fluidkomponentenstationen kann ein bewegliches Dosier-Subsystem zum Zumessen bzv/. Dosieren eines genauen Fluidvoluriens angebracht werden, und ein Ventil-Subsystem kann an jede Fluidkcmpcnentenstation zur Steuerung des Fluidflusses ^ur Dosierung und Abgabe angeschlossen v/erden. In Verbinuur.g mit der vorgenannten Vorrichtung kann ein Abgabe-Subsystem verv/encet werden, um eine Vielzahl von Fluidko.nponenten-Reservoiren und die Mittel zum Halten und Positionieren eines Behälters zur Aufnahme der zugemessenen Fluidkomponenten zu erhalten. Die Gesairitvorrichtung wire elektronisch durch ein Steuer-Subsystem gesteuert, cas einen vorprogrammierten Digitalcomputer aufweist, der ~Sz ei.'.er 'iastatureingabe rar die Wahl der Fluidkomponenten durch den Operator versehen ist, sowie einen automatischen optischen Lesemechanismus zum Lesen von Strichmarkierungen aus einer geeigneten Karten- oder Farbkennzeichnungsaufzeichnung.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher besenrieben und zwar zeigen:
Fig. 1 eine Gesamtansicht von vorne in schaubildlicher Darstellung der erfindungsgemäßen Anlage;
Fig. 2 in schaubildlicher Darstellung die Anlage nach Fig. 1 in Rückansicht;
Fig. 3 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Anlage von üer rechten Seite, teilv/eise im Schnitt;
Fig. 4 eine Draufsicht nach der Linie 4-4 in Fig. 3;
Fig. 5A eine Ansicht im Aufriß, teilweise im Schnitt, der Dosier- und Ventil-Subsysteme;
Tig. 5B eine Rückansicht im Aufriß nach der Linie 5-5 in Fig. 5A;
Fig. 5C eine Draufsicht im Schnitt nach der Linie 6-6 in Fig. 5A;
Fig. 6 eine schaubildliche Ansicht des Dosier-Subsystems;
Fig. 7 eine schematische Ansicht des Dosier-Subsystems;
Fig. 8 ein Schaltbild der erfindungsgemäßen Anlage;
Fig. 9 ein Funktionsschema des Steuerungs-Subsystems und
Fig. 10 ein Fließschema, welches die Operationsstufen der erfindungsgemäßen Anlage zeigt.
In Fig. 1 ist eine Gesamtvorueransicht in schaubildlicher Darstellung der erfindungsgemäßen Anlage gegeben. Das Hauptgehäuse im Schrank 11 trägt und umschließt die erfinderischen Elemente der Anlage und auf der Oberseite des Schrankes 11 ist ein Digitalcomputer 12 angeordnet. Der Digitalcomputer 12'ist mit einer Bedienungseingabestation 11 mit einer Tastatur und Leuchtanzeigen an seiner Vorderseite versehen. Eine Fluidabyabeeinrichtung 14 ist oberhalb eines Behältertisches 16 angeordnet, der vertikal beweglich ist, um einen Behälter unter die Abgabeeinrichtung
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stellen zu können. Der Tisch 16 kann durch die Betätigung eines Sperrhandgriffes 17 freigegeben und in eine einer Anzahl bestimmter HöhenStellungen angehoben oder abgesenkt werden. Diese Höhenstellungen können entsprechend der jeweiligen Höhe einer Farbkanne von einem Quart, von einer Gallone, von 5 Gallonen oder Behältern mit metrischen Größen vorgesehen werden. Deckel 18 und 19 sind an ihren Hinterkanten so angelenkt, daß sie angehoben werden können, um die Anlage innerhalb des Schrankes 11 freizulegen. Diese Anlage umfaßt Fluidspeicherkanister zur Aufnahme einer Menge verschiedener Fluide, wie Anstrichfarben, und die Kanister können durch die Deckel 18 und 19 gefüllt werden.
Uin weiteres Merkmal der Fluidabgabeeinrichtung 14 ist ein Kannenlochungsmechanismus mit einem Handgriff 22. Wenn der Handgriff 22 nach unten gedruckt wird, kommt ein nachfolgend näher beschriebener Kannenlochungsmechanismus in Kontakt mit der Oberseite des auf dem Tisch 16 befindlichen Behälters. Dieser Kannenlochungsmechanismus ist so ausgefluchtet, daß die gelochte Kanne in der richtigen Stellung unterhalb den Auslaßleitungen der Fluidabgabeeinrichtung gehalten wird.
Fig. 2 zeigt eine schaubildliche Rückansicht der erfindungsgemäßen Anlage, bei welcher die Rückwände weggenommen sind, um die Anordnung innerhalb des Schrankes 11 zu zeigen. Ein Abtaster-Subsystem 20 ist mittig angeordnet und um eine Achse 24 über einen Kreisbogen von etwa 130° drehbar. Die Drehung des Abtaster-Subsystems 20 hat zur Folge, daß ein Dosier-Subsystem 30 eine Bewegung über einen kreisförmigen Bogen ausführt, der mit den Stellungen einer Vielzahl von Fluidkomponenten-Vorratsstationen ausgerichtet ist, die beispielsweise durch Zylinder 32 dargestellt sind. Die Zylinder sind auf einer Platte 26 angeordnet, die einen
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kreisförmigen Ausschnitt aufweist, damit sich das Abtaster-Subsystem 20 frei drehen kann. Jeder der Zylinder ist ferner mit einem Strömungsregelventil versehen, beispielsweise mit einem Ventil 34 für den Zylinder 32, zum Regeln und Leiten der Strömung der Fluidkomponente. Von der Oberseite jedes Zylinders steht ein Plungerarn 37 ab, der mit einem Plunger oder Kolben innerhalb des Zylinders verbunden und vertikal hin- und herbeweglich ist. Der Plungerarm 37 ist als Beispiel für die Zylinderplungerarne dargestellt.
Entlang der linken und dar rechten inneren Seitenkante aes Schrankes 11 ist eine Anzahl Fluidkompcnentenkänister auf der Platte 26 angeordnet. Dar Kanister 36 soll al3 Beispiel für diese Kanister dienen, von denen jeder 2ur Vorratshaltung einer anderen Fluidkomponente oestirnnt ist. Der Kanister 36 ist mit einem Strömungsventil 34 über einen Schlauch 30 verbunden und jeder der anderen Kanister ist in ähnlicher Weise mit einen Stromungsregelventil verbunden.
Die Drehung des Abtaster-Subsystems 20 on die Achse 24 hat zur Folge, daß das Dosier-Subsystem 30 über einen der Zylinderplungeranr.e angeordnet wire Fig. 2 zeigt beispielsweise das Dosier-Subsystem 30 über uen Zylinder 32 und ce-Ti Ventil 34 angeordnet, in welcher Stellung es mit dem Piungerarm 37 gekoppelt ist. Ein nachstehend näher beschriebener Antrieb dient als Drehantrieb fur eine Gewindespindel 40, durch welche aas Dosier-Subsystem 30 aufwärts bewegt werden kann. Da der Plungerarm 37 mit dam Dosiersubsystem 30 gekoppelt ist, steigt dieses ebenfalls an, wodurch der Plunger innerhalb des üylinders 32 aufwärtsbewegt wird. Kenn das Ventil 34 dann betätigt wird, fließt die Fluidkonponente in den Zylinder 32 über
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den Schlauch 33 aus dem Kanister 36. Nähere Einzelheiten über aie Arbeitsweise des Ventils 34 werden nachfolgend gegeben.
Fig. 3 ist eine Ansicht im Aufriß von der rechten Seite aer erfindungsgemä3en Anlage, teilweise im Schnitt, welche das Abtaster-Subsystem 20 in der gleichen relativen Stellung wie in Fig. 2 zeigt. Das Abtaster-Subsystem 20 wird απ die Achse 24 durch einen Antriebsmotor 50 gedreht. Der Antriebsmotor 50 trügt auf seinar Kelle ein Antriebszahnraü 52, das mit einem Hauptzahnrad 54 in Eingriff steht. Las ilauptzahnraa 54 ist starr auf der Achse 24 befestigt una das Ab taster-Subsystem 20 ist Ui1I die Welle 24 mittels Lagern 5C und 5 7 drehbar, so daß das Einschalten ues Antriebsuiotors 50 zur Folge hat, daß die Gesaratanordnuny mit den Platten 53 und 5 9 gedreht wird. Das ganze Abtaster-Subsystem ist auf einem Lagerblook 60 gelagert, der seinerseits auf der Platte 26 angeordnet ist.
Ferner ist am Abtaster-Subsystem 20 ein Dosier-Antriebsmotor 4 5 angebracht und mit diesem drehbar. Der Dosierantrieb ε;λοtor 4 5 ist mit der Gewindespindel 40 durch einen Riemen 4 3 und Riemenscheiben 4 6 und 4 7 verbunden. Das Einschalten des Dosierantriebsmotors 4 5 hat daher zur Folge, daß die Gewindespindel 40 gedreht wird, und da der Antriebsblock 31 mit der Spindel 40 in Gewindeeingriff staht, kann der Antriebsblock 31 durch eine entsprechende Drehung der Gewindespindel 40 angehoben oder abgesenkt weruen.
Mit dem Abtaster-Subsystem 20 ist ferner ein Ventilantriebsmotor 65 verbunden und mit diesem drehbar. Der Ventilantrieb sno tor 65 ist mit einem Exzenter 67 innenverzahnt und kuppelt den Exzenter 67 mechanisch mit einer
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Schubstange 70. Die Schubstange 70 hat eine Innenkupplung mit dem Ventil 34 zur Steuerung der inneren Ventilströmungskanäle zum Leiten des Fluidflusses entweder zwischen dem Zylinder 32 und aer Fluidabgabeeinrichtung 14 oder zwischen dem Zylinder 32 und dem Kanister 36. Der Exzenter 67 hat eine Ruhestellung, in welcher er mechanisch die Schubstange 70 verläßt und in dieser Ruhestellung kann der Exzenter 67 horizontal vom Ventil 34 mit Hilfe des Abtaster-Subsystems 20 wegbewegt werden.
In Fig. 3 ist ferner der Kannenlochungsiuechanismus dargestellt, der in der Abgabeeinrichtung 14 verwendet werden kann. Der Handgriff 22 ist um eine Achse 23 nach oben federbelastet. Wenn er nach unten bewegt wird, gleitet der Kannenlocher 27 nach unten, um den oberen Deckel eines Behälter zu durchstoßen, der auf dem Behältertisch 16 gehalten wird. Wenn der Handgriff 22 nach oben bewegt wird, tritt der Locher 27 in die Abgabeeinrichtung 14 zurück.
Fig. 3 zeigt beispielsweise einen Behälter 76 mit gestrichelten Linien. Der Behälter 7 6 wird auf dem Tisch in der Weise angeordnet, daß er auf den Tisch 16 aufgesetzt und gleitend in Anlage an zwei Anschlagstiften bewegt wird, von denen einer in Fig. 3 bei 77 gezeigt ist. Hierdurch wird der Behälter 7 6 in der richtigen Stellung mit Bezug auf den Locher 27 sowie mit Bezug auf die Vielzahl von Abgabeaus.lassen gehalten, von welch letzteren einer, der mit 80 bezeichnet ist, in Fig. 3 dargestellt ist. Wenn gewünscht, kann auch ein geeignet angeordneter elektrischer Schalter zur Anzeige der Stellung des Behälters verwendet werden. Die Abgabeauslässe sind in der Abgabeeinrichtung 14 in Form eines kreisförmigen Bogens angeord-
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net, wie nachfolgend gezeigt wird. In dar Anlage wird der Behälter dauurch gedreht, da3 der Tisch IC zusammen iiiit dem Abtaster-Subsystem 20 gedreht wird. Der Tisch IG wird von einer Welle 73 getragen, die sich gegen ein Drucklager 82 abstützt. Auf der Welle 73 ist eine Riemenscheibe 83 befestigt, die durch einen Riemen 85 mit einer zweiten Riemenscheibe 86 gekuppelt ist, welch letztere auf der Platte 53 gelagert ist. Eine Drehung des Abtaster-Subsystems 20 bewirkt eine Drehung der Riemenscheibe 86, die ihrerseits die Riemenscheibe 83 und die Welle 73 antreibt. Die Welle 78 bewirkt eine Drehung des Tisches 16 und des Behälters 76 in winkeliger Übereinstimmung mit der Drehung des Abtaster-Subsystems 20. Die Lochung an der Oberseite des Behälters 76 wird daher längs einer bogenförmigen Bahn gedreht, wodurch sie unter den richtigen Abgabeauslaß gebracht wird, der der Winkelstellung des Abtastersystems 20 entspricht und mit dem entsprechenden Zylinder gekuppelt ist. Jedesmal, wenn das Abtaster-Subsystem in Ausfluchtung mit einem besonderen Zylinder zum Stillstand kommt, befindet sich die Lochung des Behälters in Ausfluchtung unterhalb des Abgabeauslasses für diesen Zylinder.
Fig. 4 zeigt eine Draufsicht nach der Linie 4-4 in Fig. Der Antriebsblock 31 kann durch die Gewindespindel 40 nach oben und unten getrieben werden und wird bei dieser Bewegung durch Stangen 88 und 89 geführt, die eine glatte Lagerfläche'zur vertikalen Bewegung aufweisen, jedoch eine Drehbewegung des Antriebsblocks 31 verhindern.
Der Dosier-Antriebsmotor 45 ist an einer vertikalen Seitenwand 90 befestigt und durch diese gelagert, welche Seitenwand an den Platten 53 und 59 befestigt ist. Eine zweite vertikale Seitenwand 91 dient zur zusätzlichen Ab-
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Stützung zwischen den Platten 33 und 59.
Das Ventil-Subsystem
Fig. 5Λ, eine Ansicht im Aufriß und teilweise im Schnitt des Strömungsventils 34, das ein wesentliches Element des Ventilsubsystems bildet. Das Strömungsver.til 34 ist an der Platte 26 und an der Zylinderendkappe 33 befestigt. Das Ventil 34 weist einen Ventilkanal 102 auf, der mit dem Kanister 36 durch einen Schlauch 38 verbunden wtrcjn kann. Ein zweiter Kanal 104 in Ventil 34 kann über einen Schlauch 39 mit der Fluidabgabeeinrichtung 14 yerbu;:^:i werden. Ein dritter Ventilkanal 106 verläuft vom Ventil 34 aus mit einem Kinkel senkrecht zu den Strömungεrichtungen der Kanäle 102 und 104. Der Kanal 106 steht rr.it der Zylinderendkappe 3 3 und instesondere mit einen Kanal 105 in dieser Endkappe in Verbindung. Der Kanal 10 5 mündet in das Innere des Zylinders 32, um eine Fluids^röiaung in diesem zu ermöglichen. Eine Dichtung 107 bildet eine fluidaichte Kupplung zwischen dem Ventil 34 und der Endkappe 33.
Im Ventil 34 sitzt ein Kegelschieber 100 drehbar, jedoch fluiddicht. Die Innenkanäle im Keilschieber 100 ermöglichen eine Fluiökupplung zwischen dam Kanal 102 und 106, wenn sich der Kegelschieber 100 in einer ersten Stellung befindet, und ermöglicht eine Fluidl^upplung zwischen eiern Kanal 106 und dem Kanal 104, wenn sich der Kegelschieber in einer zweiten Stellung befindet. Der Kogelschieber 100 kann daher gedreht werden, um einen Fluidkanal zwischen cam Kanister 36 und dem Inneren des Zyiinaers 32 zu bilden, oder er kann zur Fiuidkupplung zwischen dem Inneren des Zylinders 32 und der Fluidabgabeeinrichtung 14 angeordnet werden. Mit dem Ende des Kegel Schiebers ICO
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BAD ORIGINAL
ist ein Schaft 110 verkeilt, so da.G eine Drehung des Schaftes 110 eine Drehung des Kegelschiebers 100 zur Folge hat. Mit aera Ventil 34 kann ein Anschlag 111 verschraubt weraen, der gegen die Aussenfläche des Schaftes 110 anliegt, um daaurch die inneren Ventilelenente in ihrer Lage zu halten. Wenn der Anschlag 111 fest gegen den Ventilschaft HO gepreßt wird, urückt er den Kegelschieber 100 nach rückwärts gegen einen Federring 113, um eine dichte jecoch drehbare Kupplung zu erhalten. Der Schafe 110 ist mit einem seitlichen Arm 114 versenen, der zim Kegelschieber 100 achsversetzt ist. In aen Arn 114 ist eine Schubstange 70 eingebettet, die zur nechaniseäen Kupplung in einen Schlitz 116 eines Ventura tltigungsorgaris 12C hineinragt. Das Ventilbetätigungsorgan 120 kann durch das Einschalten des Ventilantriebsrcotors 65 gedreht worden.
Das Ventiibecatigungsorgan 12G weist einen Exzenter auf, der in Kontakt Konjnen unc die Betätigung von Schaltern 122 und 124 bewirken kann. Diese Schalter sind von der in cer Inaustrie als Microschalter bekannten Art, üei der eine Kurvenrolle vorgesehen ist, welche am Schalterbetätigungsarm angebracnt ist. Der Schalter ist uer "Vontilruhestailungs"-Schalter und wird betätigt, wenn das Ventilbetätigungsorgan 120 sich in der in Fig. 5C gezeigten Stellung befindet. Der Schalter 124 ist der "Abgabe"-Schalter und wird betätigt, wenn das Ventilbetätigungsorgan 120 zu der in Fig. 5A dargestellten Stellung senkrecht ist. Der Schalter 124 liefert ein Signal zur Anzeige, da3 der Kegclschieber 100 sich in einer Stellung für eine Fluidströmung für den Zylinder 32 und cer Fluidabgabeeinrichtung 14 befindet. Der Schalter 122 wird betätigt, wenn aas Ventilbetätigungsorgan 120 in seine "Ruhe"-Stellung zurückgekehrt ist, welches
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die Stellung ist, die erforderlich ist, bevor das h'otaster-Subsystem 20 betätigt werden kann. Wenn sich das Ventilbetätigungsorgan 120 in der "Ruhe"-Stellung befindet, besteht ein Spiel im Schlitz 116 zur freien seitlichen Bewegung des Ventilbetätigungsorgans 120 an der Schubstange 70 vorbei, was notwendig ist, damit ias Abtaster-Subsystem den Ventilantriebsnotor 6 5 mit der geeigneten Fluidvorratssteilung in Ausfluchtung gebracht werden kann.
Im Betrieb bringt das Abtaster-Subsystem 20 zuerst das Ventilbetätigungsorgan 120 in Ausfluchtung mit dem Ventil 34. Der Plunger 41 wird sodann um einen bestimmten Betrag zurückgezogen, um eine Fluidströmung aus dem Kanister in den Zylinder 32 zu erir.öglichen. Sodann wird der Ventilantriebsnotor 65 betätigt, um eine Fluidkupplung zwischen dem Zylinder 32 und der Fluidabgabeeinrichtung 14 herzustellen, und der Plunger 41 wird um einen bestimmten Betrag nach unten gedrückt, um die geeignete Fluidmenge zur Abgabeeinrichtung 14 zu dosieren. Kach dem Zumessen der gewünschten Menge wird der Ventilantriebsmotor 65 wieder betätigt, um den Kegelschieber in seine ursprüngliche Stellung zurückzuführen. Die Schalter 122 und 124 liefern ein elektrisches Signal zur Steuerung des Betriebs des Ventilantriebsmctors 65 und zur Anzeige, daß das Ventil entweder in die "Ruhe"- oder "Abgabe"-Stellung gebracht worden ist.
Der vorangehend beschriebene Arbeitsablauf gewährleistet volle Genauigkeit beim Dosieren und vermeidet alle Fehler, die normalerweise bei Ventilsteuerungsungenauigkeiten in Dosiersystemen auftreten. Das Ventil 34 wird niemals während des eigentlichen Dosierzyklus betätigt, d.h. während der Zeit, während welcher Fluid aus dem Zylinder
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zur Fluidabgabeeinrichtung 14 abgegeben wird. Daher wird aurch Einschalt- und Abschaltverzögerungen beim Ventil 34 das Volumen des abgegebenen Fluids nicht beeinflußt, da aas Ventil 34 eingestellt wird, bevor das Fluid aus aera Zylinder 32 abgegeben wird, und die Abgabe von Fluid wird dadurch gestoppt, daß die Abwärtsbewegung des Plungers 41 angehalten wird, bevor das Ventil 34 in seine ursprüngliche Stellung betätigt wird.
Jedes der Strcmungsregelventile arbeitet nach der vorangehend gegebenen Beschreibung. Durch die Einhaltung eines bestimmten Arbeitsablaufs ist es daher möglich, daß eine unendliche Vielfalt von Fluidkomponentengemischen in die Fluidabgabeeinrichtung fließt.
Das Dosier-Sübsystem
In Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht des Dosier-Subsystems 30 gegeben. Es ist an dem Abtaster-Subsystem befestigt dargestellt, das über den Abtasterantriebsmotor 50 und das Antriebszahnrad 52 einen Drehantrieb um das Hauptzahnrad 54 bewirkt. Das Hauptzahnrad 54 ist an der vorangehend beschriebenen Welle 24 befestigt, um das gesamte Abtaster-Subsystem 20 zur Drehung anzutreiben. Das Dosier-Subsystem dreht sich, da es mit dem Abtaster-Subsystem verbunden ist, ebenfalls um die Achse 24 zur Einstellung benachbart einem vorgewählten Zylinder. Nach dieser Einstellung wird das Dosiersubsystem betätigt, um das Zumessen einer abgemessenen Fluidmenge zur Abgabeeinrichtung zu bewirken.
Das Dosier-Subsystem wird durch den Dosierantriebsmotor 4 5 betätigt, der über einen Zahnriemen 4 3 eine Gewindespindel 40 antreibt. Die Gewindespindel 40 steht in Ge-
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windeeingriff mit einem Antriebsblock 31, der einen Teil des DosierSubsystems 30 bildet. Eine Drehung der Gewindespindel 40 hat zur Folge, daß sich der Antriebsblock 31 aufwärts- oder abwärtsbewegt, wobei er durch Stangen 83 und 89 geführt und an einer Drehung gehindert wira. Diese Stangen haben eine glatte Auflagefläche, ura den Antriebsblock 31 ohne Drehbewegung nach oben zu führen.
Immer wenn die Gewindespindel 40 eine Aufwärts- oder Abwärtsbewegung des Antriebsblocks 31 bewirkt, führen zwei Greifschultern 62 und 63, die in den geschlitzten Plungerarm 37 eingreifen, eine entsprechende Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Plungerarmes herbei. Dies hat wiederum eine Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Zylinderplungers 41 zur Fluiddosierung zur Folge.
Am oberen Ende cer Gewindespindel 40 ist eine genutete Scheibe 72 befestigt. Die Scheibe 72 dreht sich mit der Spindel 40 und ihr genuteter Aussenumfang bewegt sich an einem elektrooptischen Lesekopf 75 vorbei. Der Lesekopf 75 ist mit einer Lichtquelle und einer Photozelle versehen, um ein Lichtsignal zu erzeugen, das durch die Umfangsnuten der Scheibe 72 hindurchtritt. Die Photozelle im Lesekopf 55 tastet das Vorhandensein und Fehlen vcn Licht von der inneren Lichtquelle ab und erzeugt entsprechende elektrische Signale. Diese elektrischen Signale werden über geeignete Drähte (nicht gezeigt) einer Zählschaltung zugeführt, welche die Zahl der empfangenen Impulse zählt und eine der Zahl der Drehungen und Teildrehungen der Spindel 40 entsprechende Zählung speichert. Auf diese Weise überwacht die elektrische Schaltung die vertikale Stellung des Antriebsblocks 31 und aanit des Dosierplungers 41. Da die Volumenabmessungen des Plungers 41 bekannt und festgelegt sind, ermöglicht eine Messung
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der vertikalen Stellung des Plungers 41 eine Bestimmung des zugemessenen Fluidvolumens.
ßei der bevorzugten Ausführungsform hat dia Gewindespindel 40 eine Länge von etwas über 40,6 cm (etwas über 16 ") und 86 Gangstufen, so daß sich eine lineare Bewegung des Antriebsblocks 31 bei jeder Umdrehung der Spindel 40 von etwa 4,76 mm (etwa 3/16 ") ergibt. Die Codierscheibe 72 hat 157 Nuten in gleichen Abständen um ihren Umfang herum, so daß 157 elektrische Signale bei jeaer Umdrehung der Spindel 40 erhalten werden, was eine lineare Bewegungsauflösung des Antriebsblocks 31 von etwa 0,025 mm (etwa 0,001 ") ergibt. Die Zylindergrößen sind so gewählt, daß 0,303 mm (1/96 Unze) Fluid durch eine lineare Bewegung des Plungers von 0,025 ran (0,001 ") verdrängt weraen, so daß das System eine Gesamtfluiddosierauflösung von 0,303 ml (1/96 Unze) hat. Ein voller Hub eines Plungers in einem Zylinder verdrängt etwa 4140 ml (etwa 140 Unzen) Fluid, so daß die Dosiergenauigkeit des Systems höher als ein Teil in 10 0OO ist.
Der Dosierantriebsmotor 45 ist ein Gleichstrommotor mit der Bezeichnung Modell NSH 55 und einer Leistung von 1/4 PS, der von der Bodine Manufacturing Company hergestellt wird. Der Motor 4 5 ist ein Drehzahlregelmotor, der für üLa Zwecke der Erfindung so gebaut ist, daß er mit zwei Drehzahleinstellungen unter der Steuerung einer Drehzahlregelschaltung arbeitet, die von der Minarik Company, Los Angeles, California, V.St.A. unter der Bezeichnung Modell W 63 hergestellt wird. Bei der Einstellung für die hönere Drehzahl treibt dieser Motor 4 5 die Gewindespindel 40 mit etwa 160 U/min an, während beim Betrieb mit niedriger Drehzahl die letztere etwa 1/10 derjenigen beim Betrieb mit hoher Drehzahl beträgt. Jeder der Drehzahleinstellungen aes Motors 4 5 ist unter der Steuerung
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des Steuerungs-Subsystems wählbar. Bei normalen Betriebsbedingungen wählt das Steuerungs-Subsystem die Einstellung für die hohe Drehzahl zur Zumessung von Fluidvolumen über 14,785 ml (0,5 Unzen), während es für Zumessungen von Fluidvolumen unter 14,785 ml (0,5 Unzen) die Einstellung für die niedrige Drehzahl wählt. Wenn ein großes Fluidvolumen abgegeben werden soll, wählt das Steuerungs-Subsystem anfänglich die Einstellung für die hohe Drehzahl, um die Masse des FIuidVolumens sehr schnell zuzumessen, und schaltet auf die Einstellung für die niedrige Drehzahl um, um das letzte Teilfluidvolumen sehr langsam zuzumessen. Dieser Arbeitsablauf gewährleistet sowohl einen hochvolumigenFörderwirkungsgrad als auch eine hohe Genauigkeit hinsichtlich des geförderten Gesamtvolumens.
Im Betrieb wird das Dosiersubsystem zuerst in Kontakt mit der vorgewählten Fluidvorratsstation bewegt, so daß die Schultern 62 und 63 mit dem geschlitzten Plungerarm in Eingriff kommen. Das Steuerungs-Subsystem schaltet dann den Dosierantriebsmotor 45 ein, um die Spindel 40 und die Scheibe 72 in Drehung zu versetzen. Die Spindel 40 bewirkt eine vertikale Anhebung des Antriebsblocks und der Lesekopf 75 erzeugt elektrische Signale, welche den vertikalen Betrag darstellen, um den der Antriebsblock 31 angehoben wird. Das Steuerungssubsystem bringt die vertikale Bewegung des Antriebsblocks 31 zum Stillstand, wenn er um einen Betrag angehoben worden ist, der gleich dem Fluidvolumen ist, das abgegeben werden soll, oder etwas mehr als dieses, und bewegt dann den Antriebsblock 31 um einen kleinen Betrag nach unten zurück, um irgendwelche Dosierungenauigkeiten zu beseitigen, welche durch mechanische Toleranzschwankungen im Antriebssystem verursacht worden sind. Hierauf wird das Strömungsventil
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gedreht, um einen Fluidströraungsweg zwischen dem Zylinder und der Abgabeeinrichtung 14 freizugeben, und die Gewindespindel 40 wird betätigt, um den Antriebsblock 31 um einen genauen Betrag nach unten zu treiben, wie er durch die elektrischen Signale vom Lesekopf 75 bestimmt wird. Nachdem das bestimmte Fluidvolumen auf diese Weise abgegeben worden ist, wird die Gewindespindel 40 wieder zum Stillstand gebracht und wird der Ventilantriebsmotor 65 eingeschaltet, um das Strömungsventil 34 zu drehen, wodurch ein Fluidströmungsweg zwischen dem Zylinder und dem Fluidvorratskanister freigegeben und der Strömungsweg zur Abgabeeinrichtung 14 geschlossen wird. Die Gewindespindel 40 wird dann von neuem in Drehung versetzt, um den Antriebsblock 31 in seine abgesenkte bzw. Ruhestellung zurück zu bewegen. Hiermit ist der Dosierzyklus beendet.
Das Abtaster-Subsystem.
Fig. 2, 3 und 6 zeigen die Elemente des Abtaster-Subsystems 20. Das Subsystem 20 ist auf der Achse 24durch Lager 56 und 57 drehbar gelagert und wird auf dem Lagerblock 60 durch ein Drucklager getragen. Der Lagerblock 60 ist starr auf der Platte 26 befestigt und die Achse 24 steht starr auf dem Lagerblock 6O. Das Abtaster-Subsystem 20 befindet sich in einem starren Gehäuse mit einer oberen und einer unteren Platte 58 bzw. 5 9 und starr befestigten Seitenplatten 9O und 91. Der Abtaster-Antriebsnotor 50 ist an diesem Gehäuse starr befestigt. Das Hauptzahnrad 54 ist starr auf der Achse 24 befestigt und aer Antriebsmotor 50 steht mit dem Hauptzahnraa 54 über ein Antriebszahnrad 52 in Eingriff. Das Einschalten des Abtaster-Antriebsmotors 50 hat daher zur Folge, daß das ganze Abtaster-Subsystem um die Achse 24
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herumläuft, wobei sie um den Umfang des Hauptzahnrades 54 durch das Antriebszahnrad 52 herumgetrieben wird.
Auf der Welle des Motors 50 ist eine genutete Scheibe befestigt, so daß sie sich mit dieser dreht. Der Umfang der Scheibe 53 ist in der gleichen Weise genutet, wie vorangehend in Verbindung mit der Scheibe 72 angegeben, und am Umfang der Scheibe 53 ist ein optischer Lasekopf 5 5 so angeordnet, daß elektrische Signale erzeugt werden können, welche die relative Kinkeldrehung der Scheibe 53 darstellen. Das Prinzip der Arbeitsweise der Scheibe 53 und des Lesekopfes 55 sind ähnlich wie in Verbindung mit der Scheibe 72 und dem Lesekopf 75 beschrieben. In beiden Fällen werden die elektrischenSignale dem Steuerungs-Subsystem zugeführt, in welchem ein entsprechend programmierter Digital-Computer die relative WeIlenstellung des jeweiligen An triebst tors überwachen kann.
Das Dosier-Subsystem
Fig. 7 zeigt in schematischer Darstellung das Dosier-Subsystem, das eine Vielzahl von Fluidvorratskanistern und deren Strömungswege zur Abgabeeinrichtung 14 aufweist. In Fig. 7 ist beispielsweise ein einziger Strömungswag dargestellt, obwohl bei der bevorzugten Ausfuhrungsrorn 16 verschiedene Strömungswege vorgesehen sind, die in der Abgabeeinrichtung 14 münden. Die Mündungsöffnungen in der Abgabeeinrichtung 14 sind längs eines kreisförmigan Bogens angeordnet, der den Winkelverhältnissen der den jeweiligen Abtaster-Vorratsstationsstellungen entspricht. Die kreisförmige Anordnung der Abgabeöffnungen ist so vorgesehen, daß diese jeweils in überdeckung mit dem gestanzten Loch im Behälter 76 (siehe Fig. 3) gebracht
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werden können, wenn der Behälter 76 auf dem Behälter tisch 16 in Uberdeckung mit dem Abtaster-Subsystem 20 gedreht wiru. Die Riemenscheibe 86 ist starr auf der Platte 53 befestigt und dreht sich mit dieser. Die Riemenscheibe ist über einen Antriebsriemen 85 mit der Riemenscheibe
33 gekuppelt, die auf die Welle 78 aufgekeilt ist, um dar Welle 73 und dem Behältertisch 16 eine 1:1 Drehung mitzuteilen. Der Behälter 76 dreht sich daher in einem 1:1 Verhältnis mit dem Abtaster-Subsystem 20. Der Behälterlochung smechanismus wird betätigt, wenn sich das Abtaster-Subsystem 20 in seiner "Ruhe"-Stellung befindet, die in fig. 7 boi 126 angegeben ist, und jede der nachfolgenden Stellungen des Abtasters 20 entspricht einer Auslaßöffnung der Dosiereinrichtung 14.
In Fig. 7 ist das Abtaster-Subsystem 20 in der Wählstellung gezeigt, die dem Kanister 36 und dem Strömungsrogelventil
34 entspricht. In dieser Stellung fließt eine Fluidkomponente im Kanister 36 imi.ier in den Zylinder 32, wenn das Ventil 34 sich in einer ersten Ventilstellung befindet, und fließt aus dem Zylinder 32 zur Abgabeeinrichtung 14 immer, wenn sich das Stromungsregelventil 34 in seiner zweiten Stellung befindet. Wie vorangehend beschrieben, wire das Ventil 34 durch den Ventilantriebsmotor 65 gesteuert.
Das Dosier-Subsystem weist ferner eine Einrichtung zum Ermitreln der Größe des Behälters auf, der auf den Tisch 16 gestellt wird. Dies geschieht durch die Verwendung einer Vielzahl von Schaltern, welche die relative Höhe aes Tisches 16 feststellen, welche Höhe durch die Bedienungsperson dadurch vorgewählt werden kann, daß der Handgriff 17 gezogen wird, um eine Sperrnase ausser Ein-
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griff mit der Welle 78 zu bringen, so daß der Tisch in Anpassung an den Behälter angehoben oder abgesenkt werden kann, der bei einem besonderen Abgabevorgang verwendet wird. Für die VielIe 78 ist eine Anzahl bestimmter SperrStellungen vorgesehen, so daß der Tisch 16 zur Aufnahme einer Anzahl genormter Behältergrößen eingestellt werden kann. Von der Welle 7S erstreckt sich eine Verlängerung 79 nach unten in den Bereich unter der Platte 26. An einer Stelle der Lange der Verlängerung ist ein Nocken 81 fest angeordnet und eine Anzahl Fühlschalter 94, 95, 96 ist in verschiedenen vertikalen Stellungen vorgesehen, um in Höhen des Tisches 16 betätigt zu werden, die den gewählten Behälternorngrössen entsprechen. Beispielsweise wird, wenn ein Behälter für eine Gallone mit einer bestimmten Fluidformel gefüllt werden soll, der Tisch 16 so eingestellt, daß der Behälter sich unmittelbar unter der Abgabeeinrichtung befindet. Dies hat zur Folge, daß der Nocken 81 einen der Schalter 94, 95, 96 betätigt. Das Schalterbetätigungssignal kann elektrisch dem Steuerungs-Subsystem zugeführt werden, um eine Signalanzeige für das abzugebende Formelvolumen zu erhalten, und das Steuerungssubsystem kann dann die jeweiligen Fluidkomponenten-Volumen berechnen, die erforderlich sind, um einen Behälter für eine Gallone mit richtig bemessenen Fluidkomponenten zu füllen. Die durch diese Berechnung bestimmten Fluidkomponenten-Volumen können dann die Basis für die Wahl und die Steuerung des Dosier-Subsystems bilden, um das Fluid durch das Dosier-Subsystern zu fördern.
Ein weiteres Merkmal des Dosier-Subsystems besteht in der Steuerung des Fluids in den Vorratskanistern. Jedem Kanister ist ein motorgetriebenes Rührsystem zugeordnet, das entweder von Hand oder unter der Steuerung des Steuerungs-
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Subsystems betätigt werden kann. Beispielsweise ist der Kanister 36 mit einem Rührmotor 130 versehen, der mit einem Rührer 131 mechanisch gekuppelt ist, der in das im Kanister 36 befindliche Fluid taucht. Immer wenn der Motor 130 elektrisch betätigt wird, wird der Rührer 131 in Gang gesetzt, um die Fluidkomponenten zu mischen.
Ein weiteres Merkmal des Abgabe-Subsystems ist die überwachung der in den jeweiligen Kanistern zu einem gegebenen Zeitpunkt enthaltenen Fluidkomponenten. Jeder der Kanister ist auf der Platte 2 6 durch einen federbelasteten Mechanismus gelagert. Dieser Federbelastungsmechanismus trägt den Kanister in einer Höhe, die von dem im Kanister enthaltenen Fluidvolumen abhängt. Durch das Ableiten von Fluid aus dem Kanister wird durch die Feder der Kanister immer weiter nach oben bewegt, welche Aufwärtsbewegung schließlich einen Endschalter auslöst, der ein elektrisches Signal an das Steuerungssubsystem zur Anzeige abgibt, daß das Kanisterfluidvolumen gering ist und aufgefüllt werden sollte. Beispielsweise ist der Kanister 3 6 in Fig. 7 symbolisch durch eine Feder 134 getragen dargestellt, die mit dem Kanister 36 durch einen Stützarm 135 verbunden ist. Ein Kurvenelement 136 bildet einen Teil des Stützarms 135 und ein Endschalter 137 ist so angeordnet, daß er am Kurvenelement 136 zur Anlage kommt, wenn der Stützarm 135 sich zu einer bestimmten Stellung aufwärts bewegt. Diese Stellung entspricht einem Gewicht des Kanisters 36, wenn das Fluidvolumen im Kanister 36 nahezu geleert ist. Das durch den Schalter 137 erzeugte elektrische Signal steuert einen Alarmanzeiger, der das Nachfüllen des Kanisters fordert und beeinflußt das Steuerungssubsystem derart, daß eine weitere Abgabe bis zur Nachfüllung verhindert wird.
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Das Steuerungs-Subsystem
Das Steuerungs-Subsystem umfaßt die elektrischen Schaltungen, welche die Betätigung der verschiedenen Motoren des Systems steuern, und einen geeignet programmierten Digital-Computer, der Eingänge aus dem System aufnimmt, und der Systemoperator stellt innere Berechnungen hinsichtlich der Fluidabgabeanteiie an und erzeugt Ausgangssignale zur Betätigung der Systemelemente in der richtigen Folge. Fig. 3 und 9 zeigen die verschiedenen Aspekte und Elemente des Steuerungs-Subsystems. Fig. 3 ist ein Schaltbild der verschiedenen Motorsteuerschaltungen. Diese Schaltungen v/erden entweder durch andbetätigte Schalter, Fühlerschalter cdsr durch elektrische Signale aus dem Digital-Computer aktiviert. Die Aktivierungssignale sind auf der linken Seite der Fig. 3 als Computer-gesteuerte Binärsirjnale gezeigt. Diese Signale entstehen in einem Computer-Ausgaberegister, in welchem jede Register-Bitstellung eine andere £ingabeleitung steuert. Zur Erläuterung ist jede der Signalleitungen, welche Information aus dem Digitalsteuer-Computer zur Schaltungsanordnung der Fig. 8 überträgt, numerisch mit 1, 2, ... 11 bezeichnet. In ähnlicher Weise sind aus zweckmässigen Gründen die Signalleitungen, welche Information aus der Schaltungsanordnung nach Fig. 8 auf den Digital-Steuercomputer übertragen, alphabetisch mit A, B, ... F bezeichnet. Die rechte Seite der Fig. 8 zeigt eine /anzahl von Signalen, die durch Fühlschalter entwickelt worden sind, welche zur Feststellung der mechanischen Stellungen verschiedener wichtiger Elemente geschaltet sind. Beispielsweise ist jeder der Fluidkanister mit einem Kanisterfühlschalter, wie der Schalter 137 (Fig. 7) zur Anzeige versehen, wenn das Fluidvolumen eine bestimmte
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Mindesthöhe erreicht. Es kann eine Anzahl verschiedener Fühlschalter für verschiedene Eehältergrößen, wie die Schalter 94, 95 und 96, vorgesehen werden, um die Stellung des Tisches 16 zur Bestimmung der Größe des mit der Erfindung verwendeten Behälters anzuzeigen. Der Tisch 16 kann ebenfalls einen Eehälterfühlerschalter aufweisen, der so angeordnet ist, daß er das Vorhandensein eines auf dem Tisch befindlichen Behälters abfühlt. Bei der bevorzugten Ausfuhrungsform muß der Behälterfühlerschalter betätigt werden, bevor das Steuerungs-Subsystem die Abgabe von Fluiden ermöglicht.
Die Signalleitung 1 überträgt ein Signal vom Digital-Steuerungsconputer zur Betätigung des Abtaster-Antriebsnxstors 50 in aer Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung, was durch die in Fig. 3 dargestellte Relaisschaltung geschieht. In ähnlicher Weise überträgt die Signalleitung 4 ein Signal von Digital-Steuercomputer, um das An- bzw. Abschalten des Abtasterantriebsmotors 50 zu ermöglichen, und dieses Signal muß vorhanden sein, bevor das Signal auf der Leitung 1 erkannt werden kann. Die Abtasterbewegung kann sofort durch die Zufuhr eines Signals auf der Leitung 5 zum Stillstand gebracht werden, das eine Abtasterbremse 166 betätigt, um die Welle des >Jotors 5O mechanisch anzuhalten.
Die Signalleitung 2 überträgt ein Signal vom Digital-Steuercomputer, um eine Dosierkupplung 168 einzurücken, und die Signalleitung 3 überträgt ein Signal zum Anziehen einer Dosierbremse 170. Diese Vorrichtungen bilden einen Teil des Dosierantriebsmotorgehäuses 45 und umfassen elektrisch betätigte Bremsen und Kupplungen zum Einrücken und Ausrücken der Motorantriebswelle. Zusätzlich zu diesen Signalen kann der Dosierantriebsmotor durch die Zu-
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fuhr eines Signals auf der Leitung 7 an- oder abgeschaltet werden und durch die Zufuhr eines Signals auf der Leitung 8 in der Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung bewegt werden.
Die Signalleitung 6 überträgt ein Signal vom Digital-Steuercomputer zur Aktivierung der Relaisschaltungsanordnung zum Einschalten der Rührwerkantriebsniotoren. Beispielsweise sind durch den Kreis 172 schematisch die 8 Kanisterantriebsmotoren auf der einen Seite des Schrankes der Anlage dargestellt, während durch den Kreis schematisch die 8 Kanister auf der anderen Seite des Schrankes der Anlage dargestellt sind. Natürlich kann eine grössere oder geringere Anzahl von Rührwerken und Kanistern vorgesehen werden und sie können mit irgendeiner Anzahl von vorgeschriebenen Kombinationen betätigt werden.
Die Signalleitung 9 überträgt ein Signal aus dem Digitalsteuercomputer zur Betätigung der Relaisschaltungsanordnung, die ihrerseits eine Drehzahlregelschaltung steuert. Die Schaltung 175 ist eine im Handel erhältliche Drehzahlregelschaltung wie vorangehend beschrieben und hat die Aufgabe, einen Doppeldrehzahlantrieb für den Dosierantriebsmotor 45 zu vermitteln.
Die Signalleitung 10 überträgt ein Signal aus dem Digitalsteuercomputer zum An- und Abschalten des Ventilmotors 65. Dieses Signal wird in Verbindung mit aem Signal auf der Leitung 11 zur Steuerung der Drehrichtung des Ventilmotors 65 verwendet.
Ein Abtaster-"Ruhe"-Schalter und ein Abtaster-"End"-Schal-
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ter sind so angeordnet, daß sie an den Bewegungsandpunkten des Abtastermechanismus betätigt werden und diese Signale werden auf den Digitalsteuerconputer über Signalleitungen A und B übertragen. Die Drehrichtung des Dosierantriebsrnotors wird über Signalleitungen C. und C2 auf den Digital Steuercomputer übertragen. In ähnlicher IVeise werden die elektrischen Signale, die durch die Ableseköpfe ü5 und 75 in Kombination mit den jeweiligen Scheibencodierern erzeugt werden, auf den Digitalsteuerconiputer zur genauen Berechnung der Drehwellenstellung übertragen.
Eine Signalleitung D überträgt ein Signal über den Digitalsteuercomputer zur Abtastung, wenn das Dosiersubsystem in seine tiefste oder "Ruhe"-Stellung zurückgekehrt ist.
Die Signalleitungen E und F liefern Anzeigesignale an den Digitalsteuercomputer zur Anzeige, ob sich das Steuerventil in der "Reservoir"-Stellung oder in der "Abgabe"-Stellung befindet. Diese Signale werden durch Schalter und 124 ausgelöst, die am Gehäuse benachbart dem Ventilantriebsmotor 6 5 angebracht sind.
Fig. 9 zeigt ein Blockschaltbild des Steuer-Subsystems. iJin Zentralprozessor 150, der gewöhnlich ein Mehrzweck-Digitalcomputer zur Durchführung der Grundrechenarten und Programmieraufgaben ist, dient zur Steuerung der automatischen Arbeitsweise des ganzen Systems. Der Zentralprozessor 150 ist vorzugsweise ein Computer mit 8 Bit von der Art, wie sie im Handel gewöhnlich erhältlich ist, beispielsweise ein Intel-Mehrzweck-Computer Modell 8080. Der Prozessor 150 ist mit ei . Speicher 151 mit wahlfreiem
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Zugriff gekoppelt, der eine Speicherkapazität von etwa 256 Wörtern mit 8 Bits hat. Das Compaterprogranin für den Betrieb des Prozessors 150 ist vorzugsweise in einem Auslesespeicher 152 mit einer Speicherkapazität von etwa 60OO Maschinenbefehlen gespeichert. Eine große Vielfalt von im Handel erhältlichen Microprozessoren kann den Erfordernissen des Steuerungssubsystems angepaßt werden, wobei die vorstehend genannten Parameter nur als Beispiele far eine in der Computertechnik an sich bekannte Einrichtung angegeben wurden.
Der Prozessor 150 hat einen Ein-Ausgabekanal 154, über walchen der Prozessor mit elektrischen Einrichtungen ausserhalb des Computers in Verbindung steht. Zu diesen Einrichtungen kann ein Lichtschreiber 156, eine Sichtanzeige IjS, eine Tastatur 16O und eine Anzahl relaisaktivierter Schalter gehören, wie sie in Fig. 8 gezeigt sind. Der Datenkanal 154 nimmt ferner Eingänge von Endschaltern und anderen hier beschriebenen Schaltern auf.
Der Lichtschreiber 156 kann eine im Handel erhältliche Einheit sein, beispielsweise die Modelle, die von der Scanomatic Company, der Intermec-Corporation und anderen Firnen hergestellt werden. Der Lichtschreiber wird gewöhnlich in Verbindung mit einem Druckstabcode aus abwechselnden schwarzen und weissen auf eine Karte gedruckten Streifen verwendet. Der Lichtschreiber wandelt die von den schwarzen und weissen Streifen aufgenommenen Lichtsignale in eine sich verändernde Spannung um, die in eine Gleichstromimpulskecte durch die Lichtschreibergrenzfläche 157 umgewandelt ur.d auf uen Prozessor IbO übertragen wird. Natürlich kann der Druckstabcode die gewünschten Fluidkornponentonanteile darstellen und im Falle einer Anstrichausgabeeinrichtung kann
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der Stabcode die Menge und die Art jedes zuzusetzenden und zuzu^ischenden Farbstoffs, um die gewünschte Anstrichfarbe zu erhalten, darstellen. Strichiaarkierungscode sind an sich bekannt und besonders geeignet, wenn Darstellungen von Fluidansätzen erhalten werden sollen, da die ütrichcodefornel für ein genormtes Einheitsvolumen dargestellt werden kann und die verschiedenen Anteils je nacn der Größe des Behälters erhöht oder vermindert werden können. Bei eier bevorzugten Ausführungsform wira eine Strichcodekonventicn verwendet, bei welcher schwarze Striche von veränderlicher Breite durch zwischenliegende wiiisse Zwischenräume getrennt sind. Die veränderliche Breite der schwarzen Striche stellen Binärcode dar, die ihrerseits in dezimale numerische Darstellungen von Interesse umgewandelt werden können. Eine Zwei-aas-Fünf-Kodierungskonvention wird verwendet, bei welcher 5 Binärziffern für jedes Dezimalzeichen dargestellt wercien und bei welcher der Stellenwert von zwei der fünf Binärziffern die eigentliche Dezimalzahl darstellen. Diese Codekonvention ist an sich bekannt und für die Zwecke der Erfindung zur Förderung der notwendigen Dezimalinformation und um einen selbstprUfenden Code für den Lesemechanismus zu erhalten, geeignet.
Bei dem für die bevorzugte Ausführungsform gewählten Strichcodefcrmat sind die Enden des Strichcodemusters in besonderer Weise codiert, um ein "Start"- und "Stop"-Zeichen darzustellen. Kenn der Lichtschreiber bzw. -stift über das Strichcodemuster geführt wird, sammelt und speichert der Digitals teuercomputer die gesamte passende Binärinformation und sucht den richtigen "Start"-Code. Wenn kein "Start"-Code festgestellt wird, erzeugt der Digitals teuercomputer eine Fehleranzeige. Die beiden Dezimalzeichen, die dem "Start"-Code unmittelbar benachbart sind,
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werden zur numerischen Bezeichnung des ersten Fluidkomponentenkanisters bzw. der Vorratsstation, die gewählt werden soll, verwendet. Die nächsten drei benachbarten Dezimalzeichen stellen den relativen Anteil derjenigen Fluidkomponente dar, die in dem besonderen Ansatz verwendet wird. Diese Fünfzeichen-Fluididentifizierung und Volumenbezeichnung kann bis zu fünfmal bei der bevorzugten Ausführungsform wiederholt werden, da angenommen wird, daß nicht mehr als fünf Fluidkomponenten einem gegebenen Fluidgemisch einverleibt werden. Die Erfindung kann jedoch einer grösseren oder geringeren Anzahl von Fluidkomponenten angepaßt werden. Nach dem letzten Fluidkomponenten- und Volumenbezeichner wird eine Dreizeichen-Kontrollzahl dargestellt. Diese Kontrollzahl ist eine Dezimalzahl, welche die Summe aller in dem Strichcodemuster enthaltenen Zahlen darstellt, und ergibt eine weitere Bestätigung zur Verwendung durch den Digitalsteuercomputer, daß die Signalübertragung genau war. Wenn der Digitalsteuercomputer eine abweichende Kontrollzahl als die Zahl, die er abliest, errechnet, liefert er eine Fehleranzeige und überspringt die Fluidansatzdaten, die abgelesen worden sind.
Die Sichtanzeige 158 wird gewöhnlich aus lichtemittierenuen Dioden (LED) hergestellt, die in bestimmten Kombinationen aktiviert werden können, um numerische oder alphanumerische Ziffern zu bilden. Bei der bevorzugten Ausführungsform enthält die Sichtanzeige sechs Ziffern, welche unter der Steuerung des Prozessors 150 beleuchtet werden, um die Prozeßstufe zu kennzeichnen, in welcher das System gerade arbeitet, sowie die Menge der Fluidkomponente, die während dieser Stufe abgegeben wird.
Die Tastatur 160 wird durch eine Vielzahl von Druckknopf-
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schaltern gebildet, die in einer alphanumerischen Tastaturanordnung vorgesehen sind, um codierte Eingänge far cen Prozessor 150 zu erzeugen. Die Tastatur-Interface 161 enthält einen elektrischen Scanner, der aen Status aller Tastaturschalter überwacht und immer ein binär codiertes Signal für den Prozessor 150 erzeugt, wenn ein besonderer Tastaturschalter gedrückt wird. Das innere Programm im Prozessor 150 bewirkt dann das Decodieren des empfangenen Binärsignals und die Durchführung der notwendigen Coir.puteroperationen, die als Resultat eines solchen Signals erforderlich sind. Die Tastatur 160 kann dazu verwendet werden, die Kunden-Fluidkonponentenansätze dem Prozessor einzugeben oder eine andere veränderliche Information zu liefern, die im Steuerungsvorgang verwendbar ist.
Die Aasgabe-Interfaceschaltung 162 liefert eine Anzahl elektrischer Signale zur Steuerung der verschiedenen Subsysteme. Jede Äusgabe-Interfaceleitung mündet gewöhnlich an einem Relaisschalterkontakt, der eine v/eitere elektrische Schaltung zur Erregung des gesteuerten Elenents aktiviert. Die Ausgabesignale entstehen unter der Steuerung das Prozessors 150 und umfassen die folgenden Signale :
A. Dosier-Subsystern und Abtaster-Subsystembremse
B. Dosier-Antriebsmotor Ein/Aus
C. Dosier-Antriebsmotor vorwärts/rückwärts
D. Dosier-Antriebsmotor-Drehzahlwahl
E. Abtasterantriebsmotor Ein/Aus
F. Abtasterantriebsmotor vorwärts/rückwärts
G. Ventilantriebsmotor Ein/Aus
H. Ventilantriebsmotor vorwärts/rückwärts I. Rührmotoren Ein/Aus
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Die Interface 164 bildet die elektrische Interfaceschaltungsanoronung zur Aufnahme der Schaltarsignale von. den Subsystemelementen und deren Umwandlung in Spannungssignale, die zur Aufnahme durch den Prozessor 150 geeignet sind. Diese Eingabesignale umfassen die folgenden:
A. Die Kar.nengrößeeingänge: Signale, die von den Schaltern empfangen werden, welche auf dem Behältertisch angeordnet sind, um die Größe des verwendeten Behälters abzutasten.
B. Die Fluidvolumen-Niveauabtastung: Die Signale, die von Schaltern an jeeem der Fluidkanister empfangen werden, im ein niedriges Fluidvolunen in aen jeweiligen Kanistern anzuzeigen.
C. Der Dosier-Subsystem-Ruheschalter: Ein Signal, das von einem Schalter enpfangen wird, welcher zur Abtastung angeordnet ist, v/enn der Antriebsblock 31 in seine unterste Stellung zurückgeführt worden ist, die hier als "Ruhe"-Stellung bezeichnet wird.
D. Der Abtaster-Ruheschalter: Das Signal, das von einem Schalter empfangen wird, der zur Abtastung angeordnet ist, wenn das Abtaster-Subsystem in seiner "Ruhe"-Stellung angeordnet ist, welches die Stellung ist, in der der Behälter auf den Behältertisch gebracht werden kann und der Kannanlochingsmechanismus betätigt wird.
E. Der Abtaster-Endschalter: Ein Signal, das von einem Schalter empfangen wird, der zur Abtastung der Winkelbewegungsendstellung des Abtasters angeordnet
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ist, um anzuzeigen, daß der Abtaster sich auf dem Weg zum entgegengesetzten Ende seiner Bewegung sgrenze befindet.
F. Ventilstellung: Zwei vorangehend beschriebene Schalter zur überwachung des Strömungsregelventiles zur Bestimmung, ob das Ventil zur Strcmungsverbindung zwischen einen Zylinder und einem Kanister oder zwischen einem Zylinder und einer Abgabeeinrichtung angeordnet ist.
F. Verkoder: Signale, die von jeder der Codierscheiben empfangen werden, um die relative Winkelbewegung der Gewindespindel 4O und des Abtasterantrieb srr.otors festzustellen; d.h. der Dosier-Subsystem-Codierer erzeugt 20 Impulse je 0,303 ml (1/96 Unze) der Fiuidkomponente und der Abtaster-Subsyste;n-Codierer erzeugt 20 Impulse für jeden Fluid-Vorratsstationszuwachs.
Die Software zur Steuerung der Arbeitsweise des Steuerungs-Subsystems ist im Lesespeicher vorgespeichert. Sie umfaßt einen sequentiellen Satz von Maschinenbefehlen, welche die Arbeitsweise des Systems in einer von drei Betriebsarten regelt. Eine "Kundenformel"-Betriebsart ermöglicht dein Operator die Voreinstellung in der Tastatur der jeweiligen Fluidkomponentenanteile, so daß der Operator jedss gewunschts Gemisch im Behälter auf dem Tisch 16 sammeln kann.
Bei einer "halbautomatischen" Betriebsart kann der Operator in der Tastatur eine Formel-Identifizierungszahl voreinstellen, welche Zahl dann durch den Prozessor interpretiert wird und der Prozessor steuert das System zur Mischung der
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Forme!komponenten. Die Formelidentifizierungszahl nuß eine sein, die im Prozessor vorgespeichert v/oraen ist und durch diesen erkannt werden kann. Ferner müssen die zum Mischen der gewählten Formel erforderlichen Komponenten alle in ihren jeweiligen Kanistern vorhanden sein, oa, wenn bei einer erforderlichen Komponente das Volumenniveau im Kanister unterhalb der unteren Grenze liegt, das System zum Stillstand kommt und eine Alarmanzeige ausgelöst wird.
Eine dritte Betriebsart ist die "automatische" Betriebsart, bei welcher der Lichtstift zum Lesen eines Strichcodemusters auf vorgedruckten Karten verwendet wird, und automatisch die gewünschte Formel erzeugt wird. Fig. 10 zeigt ein vereinfachtes Fließschema der automatischen Betriebsart, bei welcher das System automatisch das Vorhandensein eines Behälters auf dem Behältertisch 16 prüft, das Fluidniveau in allen Kanistern prüft, die über den Lichtstift eingegebene Formel prüft und einen Anzeiger für den Operator beleuchtet, daß es sich vor Abgabe der Formel in Bereitschaft befindet. Wenn der Operator den '!Abgabe"-Druckknopf des Systems drückt, bewegt sich der Abtaster automatisch zur ersten gewählten Fluidkomponente, dosiert das gewünschte Volumen dieser Fluidkomponente und gibt sie ab und führt das Dosier-Subsystem in seine Ruhestellung zurück. Das System setzt dann automatisch den Arbeitsvorgang für jede der anderen Fluidkomponente, die zur Herstellung der Formel erforderlich sind,'fort und führt nach Beendigung des Vorgangs den Abtaster in seine Ruhestellung zurück. Das System bringt dann einen Anzeiger zum Aufleuchten, um den Operator zu erkennen zu geben, daß der Abgabevorgang beendet ist.
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27191
Eine weitere Funktion des Steuerungs-Subsystems ist das Einschalten der Rührmotoren bei jedem der Fluidkanister. Diese Motoren werden automatisch für einen Zeitraum von 30 Minuten nach der ersten Leistungszufuhr zum System eingeschaltet. Sie können für einen Zeitraum von 10 Minuten von Hand dadurch betätigt werden, daß ein "Rjhr"-Druckknopf gedrückt wird.
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Claims (6)

  1. A G96 2719Β0Ί
    Ansprüche :
    Fluidkomponentenwähl- und Dosiervorrichtung zun Auswählen eines Fluidkomponentenansatzes aus einer Anzahl von vorgespeicherten Fluidkorr.ponentenansätzen und Dosieren der Fluidkomponenten aus Reservoiren durch eine einzige Abgabeeinrichtung anteilnässig entsprechend dem gewählten Fluidkomponentenansatz, dadurch gekennzeichnet,
    daß eine Anzahl Verdrängerdosierpumpen längs einer kreisförmigen gekrümmten Bahn angeordnet und jede mit einem Fluidströmungsventil verbunden ist, welches ferner mit der Abgabeeinrichtung und mit einem Fluidkomponenten-Reservoir gekuppelt und durch ein Glied betätigbar ist, das sich längs der kreisförmigen Bahn erstreckt, und ein drehbarer Abtaster mittig mit Bezug auf den erwähnten Kreisbogen angeordnet ist, welcher Abtaster ein Dosierpumpenantriebssystem und ein Fluidstrcmungsventil-Antriebssystem aufweist, die mit einer Dosierpumpe bzw. einem Fluidströmungsventil gekoppelt sind, und ein Steuerungssystem so geschaltet ist, daß es den gewählten Fluidkomponentenansatz in Antriebssignale umsetzt, welche das Dosierpumpenantriebssystem und das Fluidströmungsventil-Antriebssystem antreiben.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dosierpumpenantriebssystem ferner eine motor-
    - 34 7 0 9 $ /, « / 0 7 9 1
    ORieiNAL INSPECTED
    «Ο
    getriebene Spindel in Gewindeeingriff nit einem Antriebsblock aufweist und Mittel zum Koppeln des Antriebsblocks mit einer Dosierpumpe durch eine entsprechende Dreheinstellung des Abtasters vorgesehen sind.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da3 der Abtaster ferner einen Drehtisch aufweist, der auf einer Mittelachse drehbar gelagert ist, und seinen Drehantrieb durch einen Motor über eine Zahnradkupplung erfährt.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnten Verdrängerpumpen je ferner einen vertikalen Zylinder und einen beweglichen inneren Plunger mit einem Antriebsblock-Angriffsglied an seinem einen Ende aufweist.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ciaß das Steuerungssystem ferner Wellencodierer aufweist, die mit dem Abtaster und dem Dosierpumpenantriebssystem verbunden sind, und elektrische Steuerschaltungen zur Aktivierung der erwähnten Systeme und zun Abtasten der Wellencodierer und der erwähnten gewählten Fluidkonroonantenanteile.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgabeeinrichtung ferner eine Anzahl Auslässe
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    aufweist, die längs einer kreisförmigen Bahn angeordnet sind, von denen jeder mit einem Fluidstrümungsventil verbunden ist, und ein kreisförmiger Behältertisch unter den erwähnten Auslässen angeordnet ist, und ferner ein Drehantriebssystem zwischen dem Abtaster und dem Behältertisch vorgesehen ist, um den Behältertisch entsprechend der Abtasterdrehung zu drehen, und ein Behälterlochungswerkzeug längs der erwähnten Auslaßkreisbahn angeordnet ist.
    Für: GRACO INC.
    PATENT» WALT*
    OR.-ING. H. ΓΙΝΓΚΓ, "iF'I.ING H BOHR OIPL.-ING. S. STAl ü t h, ÜR. ;«. uat. R.
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