[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mittels eines
Exzenters angetriebenen Quetschelements einer Peristaltikpumpe nach dem Oberbegriff
des unabhängigen Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner ein zweiteiliges Quetschelement
nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 11.
[0002] Bei einer linearen Peristaltikpumpe, wie sie beispielsweise aus
DE 102013103223 A1 bekannt ist, wird ein elastischer Schlauch mittels mehrerer Quetschelemente periodisch
wiederkehrend verformt. Die Verformung hat in der Regel einen sinusförmigen Verlauf.
Die Quetschelemente der Peristaltikpumpe sind meist als Quetschfinger ausgeführt und
aneinandergereiht angeordnet. Die Quetschelemente werden über eine gemeinsame Welle
angetrieben, welche mehrere Exzenternocken aufweist, wobei jedem Quetschfinger eine
der Exzenternocken zugeordnet ist. Durch die Exzenternocken wird eine Drehung der
Welle in eine oszillierende Linearbewegung der Quetschfinger umgesetzt.
[0003] Peristaltikpumpen werden unter anderem eingesetzt, wenn eine exakte Dosierung sichergestellt
werden muss. Eine exakte Dosierung ist beispielsweise dann erforderlich, wenn es sich
bei dem zu fördernden Medium um eine Medikamentenflüssigkeit handelt. Die Fördermenge
der Pumpe wird unter anderem durch das Flüssigkeitsvolumen bestimmt, das zwischen
zwei Quetschelementen der Pumpe eingeschlossen ist. Um eine exakte Dosierung sicherzustellen,
muss die Länge der Quetschelemente innerhalb eines sehr engen Toleranzbereichs liegen.
[0004] Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Peristaltikpumpen werden daher in der
Regel Einzelteile verbaut, die äußerst genau gefertigt werden, was einen hohen Fertigungs-
und Prüfaufwand bedeutet, so dass die Fertigungskosten relativ hoch sind.
[0005] Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Herstellung
eines Quetschelements für eine Peristaltikpumpe anzugeben, durch welches der Fertigungsaufwand
und die damit verbundenen Kosten reduziert werden können.
[0006] Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1. Demnach
liegt dann ein erfindungsgemäßes Verfahren vor, wenn das Quetschelement aus einem
Träger und einem Quetschende zusammengesetzt wird, wobei Träger und Quetschende zunächst
lose zusammengesetzt werden, wobei eine effektive Länge des Quetschelements anschließend
in einem Kalibrierschritt durch relatives Verschieben von Träger und Quetschende auf
ein bestimmtes Endmaß kalibriert wird, und wobei der Träger und das Quetschende nach
der Kalibrierung in einem Fügeschritt fest miteinander verbunden werden.
[0007] Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, dass das kritische Längenmaß der
Quetschelemente mit einem einfach handzuhabenden Prozess erreicht werden kann, wobei
die verwendeten separat gefertigten Einzelteile, nämlich der Träger und das Quetschende,
keine außerordentlich hohen Anforderungen hinsichtlich Maßgenauigkeit erfüllen müssen
und letztlich günstig hergestellt werden können.
[0008] Das Quetschelement ist vorzugsweise ein Quetschfinger. Der Träger des Quetschelements
weist vorzugsweise eine Aufnahme für den Exzenter auf. Das Quetschelement kann jedoch
auch mittels eines zusätzlichen Stößels angetrieben sein, welcher die Exzenteraufnahme
aufweist und die Rotationsbewegung der rotierenden Welle der Peristaltikpumpe in eine
oszillierende Linearbewegung des Quetschelements umsetzt.
[0009] Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand
der Unteransprüche.
[0010] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Träger
oder das Quetschende mit einem Vorsprung gefertigt, welcher in eine entsprechende
Ausnehmung des jeweils anderen Bauteils eingesetzt wird, um Träger und Quetschende
zusammenzusetzen. Diese Ausführungsform erleichtert die anschließende Kalibrierung
und auch das Fügen der beiden Bauteile.
[0011] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden
Vorsprung und Ausnehmung derart gefertigt, dass zwischen Vorsprung und Ausnehmung
eine Presspassung besteht. Dadurch wird sichergestellt, dass sich die beiden Bauteile
nach dem Kalibrierschritt nicht verschieben, bevor sie endgültig fest miteinander
verbunden werden. Die Presspassung ist vorzugsweise eine leichte Presspassung.
[0012] Fertigung und Montage vereinfachen sich weiter, wenn der Träger gemäß einer weiteren
bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Vorsprung aufweist, wobei
das Quetschende als Kappe gefertigt und auf den Vorsprung aufgesteckt wird.
[0013] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden
Träger und Quetschende zunächst derart zusammengesetzt, dass die effektive Länge über
dem gewünschten Endmaß liegt, wobei das Quetschelement im Kalibrierschritt mithilfe
des Exzenters gegen einen Kalibrieranschlag bewegt wird, der in einem exakten Abstand
zu einer Drehachse des Exzenters positioniert wird, um so das Endmaß einzustellen.
Dadurch wird die Kalibrierung wesentlich vereinfacht. Bei dem Kalibrieranschlag handelt
es sich vorzugsweise um eine Kalibrierplatte, die weiter vorzugsweise in einem bestimmten
Abstand zur Drehachse des Exzenters positioniert und parallel zur Achse ausgerichtet
wird. Der Exzenter wird bei der Kalibrierung vorzugsweise um volle 360° gedreht, um
sicherzustellen, dass das Quetschelement auf die gewünschte effektive Länge gebracht
wird.
[0014] Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden mehrere Quetschelemente der Peristaltikpumpe gemeinsam auf das jeweils gewünschte
Endmaß kalibriert, indem die Quetschelemente auf eine mit entsprechenden Exzentern
ausgestattete Welle der Peristaltikpumpe aufgesetzt werden und im Kalibrierschritt
durch Drehen der Welle gegen den Kalibrieranschlag bewegt werden. Vorzugsweise werden
auf diese Weise sämtliche Quetschelemente einer Peristaltikpumpe kalibriert. Bei dieser
Ausführungsform ergibt sich nicht nur ein Zeitvorteil, da mehrere Quetschelemente
gleichzeitig kalibriert werden. Die Ausführungsform hat darüber hinaus auch den Vorteil,
dass die Peristaltikpumpe insgesamt kalibriert werden kann, wobei dabei nicht nur
Fertigungsungenauigkeiten der Träger und Quetschenden sondern auch weitere Toleranzen,
beispielsweise der Welle, der entsprechenden Lager, sowie der Exzenter ausgeglichen
werden. Die Quetschelemente sind in Bezug auf die Achse der Welle vorzugsweise axial
aneinandergereiht. Bei den Exzentern der Welle kann es sich beispielsweise um einfache
Exzenternocken handeln.
[0015] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden
Träger und Quetschende im Fügeschritt miteinander verschweißt. Diese Ausführungsform
bietet eine einfache und kostengünstige Art der endgültigen Fixierung der beiden Bauteile.
[0016] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden
Träger und Quetschende aus Kunststoff gefertigt. Dadurch ergeben sich eine kostengünstige
Fertigung und eine einfache Montage. Besonders bevorzugt kommt als Kunststoff Polyoxymethylen
zum Einsatz.
[0017] Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird das Bauteil, welches den Vorsprung aufweist, aus lichtundurchlässigem, insbesondere
schwarzem Kunststoff gefertigt, wobei das Bauteil mit der Ausnehmung aus lichtdurchlässigem,
insbesondere weißem Kunststoff gefertigt wird, und wobei die beiden Bauteile im Fügeschritt
mittels Laserlicht miteinander verschweißt werden, wobei das Laserlicht den lichtdurchlässigen,
insbesondere weißen Kunststoff zumindest teilweise passiert und von dem lichtundurchlässigen,
insbesondere schwarzen Kunststoff derart absorbiert wird, dass es an einer Verbindungsstelle
zwischen den beiden Bauteilen zu einer Materialaufschmelzung und dadurch zu einer
Verschweißung kommt.
[0018] Die Erfindung stellt auch ein Quetschelement für eine Peristaltikpumpen bereit, welches
aus einem Träger und einem Quetschende zusammengesetzt ist. Das Quetschelement ist
vorzugsweise nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, insbesondere nach einer oder mehrerer
der oben beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, hergestellt.
[0019] Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
[0020] Es zeigen:
- Figur 1:
- ein erfindungsgemäßes zweiteiliges Quetschelement in einer perspektivischen Ansicht,
- Figur 2:
- das zweiteilige Quetschelement aus Figur 1 in einer perspektivischen Explosionsdarstellung,
- Figur 3:
- einen Längsschnitt durch eine Peristaltikpumpe mit mehreren Quetschelementen gemäß
den Figuren 1 und 2, wobei die Quetschelemente zunächst jeweils lose zusammengesetzt
sind,
- Figur 4:
- den Längsschnitt aus Figur 3 nach dem Einsetzen der Peristaltikpumpe in eine Kalibriervorrichtung,
- Figur 5:
- den Längsschnitt aus Figur 4 nach dem Einstellen der Kalibriervorrichtung,
- Figur 6:
- den Längsschnitt aus Figur 5 nach Durchführen des Kalibrierschritts, und
- Figur 7:
- den Längsschnitt aus Figur 6 mit Darstellung des abschließenden Fügeschritts mittels
Laser.
[0021] Für die folgenden Ausführungen gilt, dass gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen
bezeichnet sind. Sofern in einer Figur Bezugszeichen enthalten sind, auf die in der
zugehörigen Figurenbeschreibung nicht näher eingegangen wird, so wird auf vorangehende
oder nachfolgende Figurenbeschreibungen Bezug genommen.
[0022] Die Figuren 1 und 2 zeigen ein erfindungsgemäßes zweiteiliges Quetschelement 2 für
eine Peristaltikpumpe. Das Quetschelement 2 ist als Quetschfinger ausgeführt und besteht
aus einem separat gefertigten Träger 4 und einem separat gefertigten Quetschende 5.
Der Träger 4 weist eine Exzenteraufnahme 14 für eine rotierende Exzenterscheibe oder
Exzenternocke auf. Die Exzenteraufnahme 14 ist länglich ausgeführt. Im fertig eingebauten
Zustand ist das Quetschelement 2 in einer Linearführung der Peristaltikpumpe aufgenommen,
die eine Linearbewegung orthogonal zur Längserstreckung der länglichen Exzenteraufnahme
14 zulässt, sodass eine Rotation der Exzenterscheibe in ein oszillierende Linearbewegung
des Quetschelements 2 umgesetzt wird. Der Träger 4 weist ferner einen nach oben abstehenden
Vorsprung 8 auf, auf welchen das als Kappe ausgeführte Quetschende 5 aufgesetzt ist.
Das Quetschende 5 weist zu diesem Zweck eine Ausnehmung 9 auf, in die der Vorsprung
8 eingesteckt werden kann. Eine effektive Länge des Quetschelements 2 hängt davon
ab, wie weit das Quetschende 5 auf den Vorsprung 8 des Trägers 4 aufgeschoben wird.
Zwischen dem Vorsprung 8 und der Ausnehmung 9 besteht eine leichte Presspassung, um
eine einfache Positionierung des Quetschendes zu ermöglichen und ein anschließendes
Verrutschen zu verhindern.
[0023] Das Verfahren zur Kalibrierung der Länge des Quetschelements 2 wird im Folgenden
anhand der Figuren 3 bis 7 erläutert. Figur 3 ist ein unvollständiger Längsschnitt
durch eine Peristaltikpumpe 1, die bereits mit mehreren Quetschelementen 2 bestückt
wurde. Alle Quetschelemente 2 sind jeweils lose zusammengesetzt. Die effektive Länge
der Quetschelemente liegt noch deutlich über dem gewünschten Endmaß. Die Peristaltikpumpe
1 weist ein lediglich teilweise dargestelltes Gehäuse 10 auf, in welchem eine rotierende
Welle 6 der Peristaltikpumpe drehbar um eine Achse 7 gelagert ist. Die Welle 6 weist
insgesamt zehn axial aneinandergereihte kreisförmige Exzenternocken 3 auf, wobei jede
Exzenternocke eines der Quetschelemente 2 antreibt.
[0024] Um die effektive Länge der Quetschelemente 2 zu kalibrieren, wird die unvollständig
zusammengesetzte Peristaltikpumpe 1 in die in Figur 4 gezeigte Kalibriervorrichtung
eingelegt. Die Kalibriervorrichtung kann aus einem unteren Anschlag 11 in Form einer
Anschlagplatte und einem oberen Kalibrieranschlag 12, der ebenfalls als Platte ausgeführt
ist, bestehen. Das Gehäuse 10 der Peristaltikpumpe 1 ruht auf dem unteren Anschlag
11. Im nächsten Schritt wird der Abstand zwischen dem unteren Anschlag 11 und dem
oberen Kalibrieranschlag 12 auf einen bestimmten Wert verringert, wie es in Figur
5 dargestellt ist. Dabei werden bereits einige der Quetschenden 5 deutlich weiter
auf die zugehörigen Vorsprünge 8 der Träger 4 aufgeschoben. Die eigentliche Kalibrierung
findet nun durch Drehen der Welle um volle 360° statt. Das Ergebnis der Kalibrierung
ist in Figur 6 dargestellt. Sämtliche Quetschenden 5 wurden so weit auf die zugehörigen
Vorsprünge 8 aufgeschoben, dass alle Quetschelemente 2 in ihrer höchsten Position
jeweils exakt das gleiche Niveau erreichten. Die so erreichte perfekte Positionierung
muss anschließend nur noch fixiert werden. Dies geschieht vorzugsweise durch Verschweißen
wie in Figur 7 dargestellt. Sowohl die Träger 4 als auch die Quetschenden 5 bestehen
vorzugsweise aus Polyoxymethylen, wobei die Quetschenden aus weißem Polyoxymethylen
bestehen, wohingegen die Träger aus schwarz eingefärbtem Polyoxymethylen gefertigt
sind. Die Verschweißung erfolgt einfach und kostengünstig mittels Laserstrahlung 13.
Das weiße Polyoxymethylen der Quetschenden lässt die Laserstrahlung passieren, wohingegen
das schwarze Polyoxymethylen der Träger die Laserstrahlung absorbiert. So kann genau
an der Grenzfläche zwischen den beiden Bauteilen eine Materialaufschmelzung und damit
eine Verschweißung der beiden Bauteile erreicht werden.
Bezugszeichenliste
[0025]
- 1
- Peristaltikpumpe
- 2
- Quetschelement
- 3
- Exzenter
- 4
- Träger
- 5
- Quetschende
- 6
- Welle
- 7
- Achse
- 8
- Vorsprung
- 9
- Ausnehmung
- 10
- Gehäuse
- 11
- Anschlag
- 12
- Kalibrieranschlag
- 13
- Laserlicht
- 14
- Exzenteraufnehmung
1. Verfahren zur Herstellung eines mittels eines Exzenters (3) angetriebenen Quetschelements
(2) einer Peristaltikpumpe (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Quetschelement (2) aus einem Träger (4) und einem Quetschende (5) zusammengesetzt
wird, wobei Träger (4) und Quetschende (5) zunächst lose zusammengesetzt werden, wobei
eine effektive Länge des Quetschelements (2) anschließend in einem Kalibrierschritt
durch relatives Verschieben von Träger (4) und Quetschende (5) auf ein bestimmtes
Endmaß kalibriert wird, und wobei der Träger (4) und das Quetschende (5) nach der
Kalibrierung in einem Fügeschritt fest miteinander verbunden werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (4) oder das Quetschende (5) mit einem Vorsprung (8) gefertigt wird, welcher
in eine entsprechende Ausnehmung (9) des jeweils anderen Bauteils eingesetzt wird,
um Träger (4) und Quetschende (5) zusammenzusetzen.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Vorsprung (8) und Ausnehmung (9) derart gefertigt werden, dass zwischen Vorsprung
(8) und Ausnehmung (9) eine Presspassung besteht.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (4) den Vorsprung (8) aufweist, wobei das Quetschende (5) als Kappe gefertigt
und auf den Vorsprung (8) aufgesteckt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Träger (4) und Quetschende (5) zunächst derart zusammengesetzt werden, dass die effektive
Länge über dem gewünschten Endmaß liegt, wobei das Quetschelement (2) im Kalibrierschritt
mithilfe des Exzenters (3) gegen einen Kalibrieranschlag (12) bewegt wird, der in
einem exakten Abstand zu einer Achse (7) des Exzenters (3) positioniert wird, um so
das Endmaß einzustellen.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Quetschelemente (2) der Peristaltikpumpe (1) gemeinsam auf das jeweils gewünschte
Endmaß kalibriert werden, indem die Quetschelemente (2) auf eine mit entsprechenden
Exzentern (3) ausgestattete Welle (6) der Peristaltikpumpe (1) aufgesetzt werden und
im Kalibrierschritt durch Drehen der Welle (6) gegen den Kalibrieranschlag (12) bewegt
werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Träger (4) und Quetschende (5) im Fügeschritt miteinander verschweißt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Träger (4) und Quetschende (5) aus Kunststoff gefertigt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Träger (4) und Quetschende (5) aus Polyoxymethylen gefertigt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 2, insbesondere in Verbindung mit einem der Ansprüche 3 bis
9, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (4, 5) mit dem Vorsprung (8) aus lichtundurchlässigem, insbesondere schwarzem
Kunststoff gefertigt wird, wobei das Bauteil (4, 5) mit der Ausnehmung (9) aus lichtdurchlässigem,
insbesondere weißem Kunststoff gefertigt wird, und wobei die beiden Bauteile (4, 5)
im Fügeschritt mittels Laserlicht (13) miteinander verschweißt werden, wobei das Laserlicht
(13) den lichtdurchlässigen, insbesondere weißen Kunststoff zumindest teilweise passiert
und von dem lichtundurchlässigen, insbesondere schwarzen Kunststoff derart absorbiert
wird, dass es an einer Verbindungsstelle zwischen den beiden Bauteilen (4, 5) zu einer
Materialaufschmelzung und dadurch zu einer Verschweißung kommt.
11. Quetschelement (2) für eine Peristaltikpumpe (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Quetschelement (2) aus einem Träger (4) und einem Quetschende (5) zusammengesetzt
ist.
12. Quetschelement (2) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Quetschelement (2) gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 hergestellt
ist.