DE19516697C2 - Vorrichtung zum Aufbringen pastöser Medien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufbringen pa­ stöser Medien gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei den aufzubringenden pastösen Medien kann es sich bei­ spielsweise um Klebstoffe handeln, die beispielsweise bei der Herstellung von Kraftfahrzeugen in Form streifenförmiger Be­ schichtungen aufgebracht werden und zur Befestigung bzw. An­ bringung von Bauteilen, wie etwa Windschutzscheiben, dienen. Die Zuführung des aufzubringenden pastösen Mediums erfolgt dabei von einem Vorratsbehältnis aus, wobei der den Transport bewerkstelligende Druck von einer Pumpe erzeugt wird.

Um zu verhindern, daß sich infolge der Pulsation der Pumpe auftretende Druckdifferenzen an dem aus der Austrittsdüse austretenden pastösen Medium bemerkbar machen, was z. B. zur Folge haben kann, daß die zu erstellende Beschichtung un­ gleichmäßig ist, ist es aus der Veröffentlichung DE 86 33 673 U1 bekannt, daß das von der Pumpe herangeführte pastöse Medium zunächst einem Verdrängungsraum zugeführt wird, von dem aus das Medium mit einem weitgehend konstanten Druck zur Austrittsdüse geleitet wird. Der Verdrängungsraum der bekannten Vorrichtung weist eine einzige Öffnung auf, die zeitlich nacheinander zunächst als Zuführanschluß zur Befüllung des Verdrängungsraums und dann anschließend zum Austritt des Mediums durch eine Austrittsdüse dient. Das pastöse Medium wird dem Verdrängungsraum in einer solchen Menge zugeführt, die dem Bedarf eines bestimmten Auftrags- Arbeitszyklus entspricht. Erst nachdem der Füllvorgang des Verdrängungsraumes abgeschlossen ist, kann das Auftragen des pastösen Mediums durch Öffnen der Austrittsdüse erfolgen. Die bekannte Vorrichtung arbeitet somit diskontinuierlich und ist steuerungstechnisch kompliziert und daher aufwendig und teuer.

Aus der gattungsgemäßen Veröffentlichung DE 90 03 568 U1 ist ein Vorrats- und Dosierzylinder für pastöse Massen bekannt, der mit einer Ansaug- und mit einer Ausstoßöffnung für diese pastösen Massen versehen ist und in dem mittels eines An­ triebs ein Kolben verschiebbar ist. Zum Befüllen des Vorrats- und Dosierzylinders führt der Kolben einen Saughub aus, bei dem über die Ansaugöffnung die pastöse Masse in den Zylinder hineingesaugt wird. Danach wird in einem Ausstoßhub, bei dem sich der Kolben in Richtung auf die Ausstoßöffnung bewegt, die pastöse Masse mit im wesentlichen konstantem Druck beaufschlagt und aus dem Zylinder herausgepreßt. Um eine ra­ sche und genaue Änderung der herausgepreßten Menge der pastö­ sen Masse zu ermöglichen, ist der Kolben des Zylinders mit einer Gewindespindel verbunden, auf der eine Mutter aufge­ schraubt ist, die ihrerseits an einen Drehantrieb angeschlos­ sen ist. Nachteilig ist bei dieser bekannten Vorrichtung, daß sie diskontinuierlich arbeitet und aufwendig konstruiert ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß sie kontinuierlich arbeitet und von einfachem Aufbau ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß eine Aufbringvorrichtung gemäß Anspruch 1 vorgesehen.

Bei der Erfindung wird somit der Verdrängungsraum vom Medium durchströmt, wobei der Verdrängungsraum somit stets eine definierte Menge des pastösen Mediums enthält. Die Vorrichtung arbeitet kontinuierlich. Bei einer Druckerhöhung des kontinuierlich über den Zuführanschluß zugeführten pastösen Mediums wird das Volumen des Verdrängungsraums in einer derartigen Weise vergrößert, daß hierdurch der Druck­ anstieg kompensiert wird, so daß das Medium unabhängig von dem Druckanstieg an der Zuführseite des Verdrängungsraums mit konstantem Druck aus der Austrittsdüse austritt. Verringert sich andererseits der Druck des zugeführten Mediums, so verkleinert sich durch Wirkung der Volumenveränderungsein­ richtung das Volumen des Verdrängungsraums, so daß dadurch die aufgetretene Druckabsenkung in dem pastösen Medium im Bereich der Austrittsdüse ebenfalls kompensiert ist.

Infolge der kontinuierlichen Betriebsweise der erfindungsge­ mäßen Vorrichtung treten keine negativen Taktzeiteinflüsse auf, so daß ein pastöses Medium gleichmäßig und kontrolliert aufgebracht werden kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in einfacher Weise realisiert werden, was zu niedrigen Herstellungskosten führt. Bei der Erfindung ist weiterhin vorteilhaft, daß der Verdrängungsraum stets von dem aufzubringenden pastösen Medium durchströmt wird, d. h., daß sich kein Material absetzen kann, was insbesondere bei reak­ tiven Materialien wichtig ist. Die erfindungsgemäße Vorrich­ tung kann entsprechend den Eigenschaften des pastösen Mediums oder aus applikations-/operationsbedingten Gründen geheizt werden. Dazu können an bestimmten Stellen der Vorrichtung Bohrungen zur Aufnahme einer oder mehrerer Heizpatronen und zur Aufnahme eines Temperatursensors vorgesehen sein.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Volumenveränderungseinrichtung einen einen In­ nenwandbereich des Verdrängungsraums bildenden und unter Wirkung einer Vorspanneinrichtung bei mittlerem Druck des Me­ diums in einer Mittellage gehaltenen Verdrängungskörper auf­ weist. Der Verdrängungskörper selbst kann in vorzugsweiser Ausgestaltung der Erfindung als mit einem in einem Zylinder bewegbar angeordneten Kolben verbundene, in den Verdrängungs­ raum ragende Nadel ausgebildet sein. Die Nadel selbst kann wiederum zur Anlage gegen einen im Eingangsbereich des Ver­ drängungsraumes angeordneten Nadelsitz ausgebildet sein, so daß die Möglichkeit besteht, den Verdrängungsraum eingangs­ seitig durch den Verdrängungskörper abschließen zu können.

Die Vorspannung auf den Verdrängungskörper kann vorzugsweise durch eine Vorspannfeder aufgebracht werden. Die Kennlinie der Feder und eine mögliche Einstellbarkeit der Vorspannung der Feder wird dabei auf mögliche unterschiedliche Materi­ alcharakteristika des pastösen Mediums (Viskosität, Fließver­ halten, Thixotrophie, Kompressibilität od. dgl.) individuell abgestimmt.

In weiterer Ausbildung der Erfindung besteht die Möglichkeit, die Federvorspannung durch einen über ein Hydraulikmedium oder ein Pneumatikmedium aufgebrachten Druck zu unterstützen. Dabei ist dann in der Zuleitung des Hydraulik- oder Pneu­ matikmediums an der dem Verdrängungsraum abgewandten Seite des Verdrängungskörpers ein Proportionalventil vorgesehen. Der zusätzliche Einsatz eines Proportionalventils ist aber nicht grundsätzlich notwendig, sondern hängt von Materialda­ ten des aufzubringenden pastösen Mediums ab. Der Einsatz eines Proportionalventils kann somit auch als Bereichserwei­ terung der Federkennlinie der Vorspannfeder angesehen werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht einer Vorrichtung zum Aufbringen pastö­ ser Massen von der Austrittsdüse her gesehen;

Fig. 2 eine Längsschnittdarstellung der Vorrichtung gemäß Fig. 1, wobei der obere und der untere Bereich von Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1, und der hiervon durch die strichpunktierten Linien A und B getrennte Mittelbereich von Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie X-X in Fig. 1 zeigt.

Die Vorrichtung zum Aufbringen pastöser Medien weist einen insgesamt mit 1 bezeichneten Applikationskopf auf. Dem Appli­ kationskopf 1 wird aufzubringendes pastöses Medium aus der Pfeilrichtung C über einen mit 2 bezeichneten Zuführanschluß zugeführt. Das Medium tritt dann durch einen Kanal 3 in einen Verdrängungsraum 4 ein und wird dann einem Materialraum 5 zugeführt, welcher in eine mit 6 bezeichnete Austrittsdüse mündet, aus der das pastöse Medium bei geöffneter Austritts­ düse in Pfeilrichtung D austreten kann. Die Steuerung der Austrittsdüse erfolgt über eine Nadel 7, welche in Fig. 2 je­ weils hälftig in einer Öffnungsstellung und in einer Schließ­ stellung gezeichnet ist. In der Öffnungsstellung trägt die Nadel die Bezugsziffer 7 und in der Schließstellung die Be­ zugsziffer 7'. Die Nadelachse ist mit 8 bezeichnet. Weiterhin ist in dem Applikationskopf 1 ein Zylinder 9 vorgesehen, in welchem ein Kolben 10 verschiebbar geführt ist. Der Kolben 10 trägt an seiner entsprechend der Zeichnung unteren Seite die Nadel 7. Die Stellung des Kolbens bei geöffnetem Auslaßventil 6 ist mit 10 bezeichnet, und die Stellung des Kolbens bei ge­ schlossenem Auslaßventil mit 10'. Die der Nadel 7 gegenüber­ liegende Kolbenseite ist durch eine Vorspannfeder 11 abge­ stützt, welche in ihrer der Schließstellung des Auslaßventils entsprechenden Position mit 11' bezeichnet ist. Die Vorspann­ feder 11 kann über eine schematisch dargestellte und mit 12 bezeichnete Einstellschraube in ihrer Vorspannung eingestellt werden. Den beidseitig der Stirnseiten des Kolbens 10 liegen­ den Kolbenkammern 13 und 14 kann über Zuführ- bzw. Austritts­ öffnungen 15 und 16 ein pneumatisches oder hydraulisches Me­ dium zugeführt werden. Die Zuführ bzw. Ableitung des hydrau­ lischen oder pneumatischen Mediums erfolgt über Leitungen 17 und 18, welche zu einem mit 19 bezeichneten Steuerventil führen. Ein Proportionalventil trägt die Bezugsziffer 20. Wie ersichtlich, kann durch Beaufschlagen entweder der Kolbenkam­ mer 13 oder der Kolbenkammer 14 eine Bewegung des Kolbens 10 erfolgen und damit ein Öffnen bzw. Schließen der Austritts­ düse 6 bewirkt werden.

Dem Verdrängungsraum 4 ist eine insgesamt mit 21 bezeichnete Volumenveränderungseinrichtung zugeordnet. Die Volumenverän­ derungseinrichtung weist einen als Nadel 22 ausgebildeten Verdrängungskörper auf, der mit seinem in der Zeichnung rechts dargestellten Stirnendbereich in den Verdrängungsraum 4 hineinragt. Die Nadel 22 ist geteilt dargestellt, wobei mit 22 eine Mittelstellung der Nadel dargestellt ist und mit 22' eine Position, in der ein Stirnendbereich 23 gegen einen am linken Ende des Kanals 3 vorgesehenen Nadelsitz 24 anliegt. Die Nadel 22 ist in ihrem dem Verdrängungsraum 4 abgewandten Endbereich an einem Kolben 25 angebracht, welcher wiederum geteilt dargestellt ist. In der den Kanal 3 abschließenden Stellung der Nadel 22' trägt der Kolben in seiner entspre­ chenden Stellung die Bezugsziffer 25'. Der Kolben 25 ist über eine mit 26 bezeichnete Vorspannfeder vorgespannt, welche in ihrer der Position der Nadel 22' entsprechenden Stellung die Bezugsziffer 26' trägt. Die Vorspannfeder 26 ist in ihrer Vorspannung über eine Einstellschraube 27 einstellbar. Einer Kolbenkammer 28 ist ein pneumatisches oder hydraulisches Me­ dium über eine Zuführöffnung 29 zuführbar. Durch die gleiche Öffnung kann das Medium auch wieder abgeleitet werden. Die Zuführöffnung 29 steht über eine Zuleitung 30 mit der Leitung 18 und über eine Leitung 31 mit der Leitung 17 in Verbindung. In der Zuleitung 30 ist ein mit 32 bezeichnetes Proportional­ ventil vorgesehen. Die der Kolbenkammer 28 gegenüberliegende Kolbenkammer 33 steht über eine Bohrung 34 mit der Atmosphäre in Verbindung.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist wie folgt:

In Ruhestellung liegt die den Verdrängungskörper bildende Na­ del in ihrer Position 22' gegen den Nadelsitz 24 an, wodurch der Verdrängungsraum 4 gegen einen Materialzustrom aus Pfeil­ richtung C abgesperrt ist. Die Nadel wird in ihrer Stellung 22' durch Wirkung eines pneumatischen oder hydraulischen Me­ diums (Gas, Luft, Flüssigkeit) gehalten, welches der Kolben­ kammer 28 durch die Zuführöffnung 29 zugeführt wird.

In Ruhestellung drückt außerdem der andere Kolben 10 in seiner Position 10' über die zugeordnete Nadel 7 in ihrer Po­ sition 7' auf den mit 35 bezeichneten Nadelsitz der Aus­ trittsdüse 6 und verschließt damit den Austritt. Auch dieser Kolben wird durch eine pneumatische oder hydraulische Zuhal­ teenergie (Gas, Luft, Flüssigkeit), die durch die Zuführöffnung 15 in den Zylinder 9 eintritt, in der Position 10' gehalten.

In dem vorstehend beschriebenen geschlossenen Zustand ist der in dem Zuführungsanschluß 2 herrschende Druck des über eine Druckpumpe zugeführten pastösen Mediums (= Staudruck) erheb­ lich größer als der Druck des in dem Bereich zwischen dem Zuführanschluß und der Austrittsdüse 6 befindlichen pastösen Mediums.

Zu Beginn des Aufbringvorganges des pastösen Mediums wird die Kolbenkammer 28 über die Zuführöffnung 29 entleert. Da die Kolbenkammer 33 über die Bohrung 34 mit der Atmosphäre ver­ bunden ist, kann bei einer Bewegung des Kolbens 25 entspre­ chend der Zeichnung nach links Umgebungsluft in die Kolben­ kammer 23 einströmen. Gleichzeitig damit oder - materialab­ hängig - zeitversetzt hierzu wird die Nadel 7 durch Entleeren der Kolbenkammer 13 über die Zuführöffnung 15 sowie Belüften der Kolbenkammer 14 über die Austrittsöffnung 16 in die Öffnungsstellung gebracht. Das Ansteuern der Anschlüsse 15 und 16 kann über das Proportionalventil 20 oder über ein Vierwegeventil erfolgen, wobei eine Einstellung durch Betäti­ gung der Einstellschraube 12 und/oder durch Austausch einer Blende 36 im Bereich der Austrittsdüse 6 erfolgen kann.

Die Vorrichtung kann auch eingesetzt werden, um bei gleich­ förmiger Bewegung unterschiedliche Querschnitte des aufzu­ bringenden Mediums oder aber auch gleiche oder gewollt unter­ schiedliche Querschnitte des aufzubringenden Mediums bei un­ terschiedlichen Bewegungsgeschwindigkeiten der Austrittsdüse über dem entsprechenden Objekt zu erzeugen. Angaben über die Bewegungsgeschwindigkeit des Objektes relativ zu der Vorrich­ tung (oder umgekehrt) können beispielsweise der Vorrichtung über analoge Eingänge zugeführt werden.

Durch Wirkung des Staudrucks im Bereich des Zuführanschlusses 2 wird die Nadel 22 aus ihrer Position 22' entsprechend der zeichnerischen Darstellung nach links verschoben, und zwar entgegen dem Druck der Feder 26. Dadurch wird das Volumen des Verdrängungsraums 4 vergrößert, was eine Verringerung des Drucks im Verdrängungsraum 4 zur Folge hat. Auf diese Weise wird ein aus der Staudruckentladung resultierender Material­ überschuß im Verdrängungsraum 4 kompensiert.

Während des Aufbringens pastöser Medien durch die Austritts­ düse 6 wird kontinuierlich neues pastöses Medium über eine Pumpe (nicht dargestellt) dem Zuführanschluß 2 zugeführt. Durch die Pulsation der Pumpe entstehende Druckdifferenzen werden bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgeglichen, und zwar dadurch, daß die insgesamt mit 21 bezeichnete Volu­ menveränderungseinrichtung, welche bei "Normaldruck", also mittlerem Druck des pastösen Mediums eine Mittellage ein­ nimmt, die etwa der in Fig. 2 gezeichneten Position 22 ent­ spricht, bei einem Druckanstieg des aus Pfeilrichtung C her­ angeführten pastösen Mediums entgegen der Vorspannkraft der Feder 26 nach links bewegt wird, was eine Volumenvergrößerung des Verdrängungsraums 4 und damit einen entsprechenden Druckabfall zur Folge hat. In entsprechender Weise bewegt sich die Nadel 22 bei einer Druckverringerung nach rechts, was zu einer Verkleinerung des Volumens des Verdrängungsraums 4 und einem entsprechenden Druckanstieg führt. Auf diese Weise wird der Auftragvorgang des pastösen Mediums in ein "dynamisches Gleichgewicht" versetzt. Der Vorgang der Volu­ menvergrößerung bzw. Volumenverkleinerung ist grundsätzlich mit dem Öffnen der Austrittsdüse 6 vergleichbar, wobei jedoch die Druckdifferenz jeweils wesentlich geringer ausfällt.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die bei Normaldruck des zugeführten Mediums eingestellte "Mittellage" durch die Vorspannkraft der Feder 26 bestimmt. Zusätzlich dazu kann diese Vorspannkraft durch ein hydraulisches oder pneumatisches Medium erhöht werden, welches der Kolbenkammer 28 über die Zuführöffnung 29 zugeführt werden kann, und dessen Vorspannkraft über das Proportionalventil 32 einstellbar ist. Wie bereits erwähnt, ist aber der zusätzliche Einsatz eines Proportionalventils nicht zwingend erforderlich.

Der Applikationsvorgang pastösen Mediums wird dadurch been­ det, daß über das Steuerventil 19 der Kolben 10 in die mit 10' bezeichnete Stellung und der Kolben 25 in die mit 25' be­ zeichnete Stellung bewegt werden. Die Bewegung kann gleich­ zeitig oder zeitversetzt erfolgen. Dadurch werden die Nadeln 7 und 22 gegen ihre Nadelsitze 35 bzw. 24 gedrückt.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Aufbringen pastöser Medien, mit einem Zu­ führanschluß für das aufzubringende, unter Druck zuge­ führte Medium und mit einem Verdrängungsraum, in den das Medium über eine Einlaßöffnung eintritt und aus dem es über eine Auslaßöffnung durch eine Austrittsdüse aus der Vorrichtung austritt, und mit einer dem Verdrängungsraum zugeordneten Volumenveränderungseinrichtung, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Medium kontinuierlich vom Zuführanschluß (2) zur Austrittsdüse (6) führbar ist und die Volumenveränderungseinrichtung (21) derart betätigbar ist, daß bei einem Druckanstieg in dem herangeführten Medium eine Volumenvergrößerung und bei einem Druckabfall in dem herangeführten Medium eine Volumenverringerung des Verdrängungsraumes (4) erfolgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumenveränderungseinrichtung (21) einen einen In­ nenwandbereich des Verdrängungsraums (4) bildenden und unter Wirkung einer Vorspanneinrichtung bei mittlerem Druck des Mediums in einer Mittellage gehaltenen Verdrängungskörper aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper als mit einem in einem Zylinder bewegbar angeordneten Kolben (25) verbundene, in den Verdrängungsraum (4) ragende Nadel (22) ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadel (22) zur Anlage gegen einen im Eingangsbereich des Verdrängungsraums (4) angeordneten Nadelsitz (24) ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Vorspannungen der Nadel (22) bzw. der Nadel (7) durch eine Vorspannfeder (26) bzw. eine Vorspannungsfeder (11) aufgebracht werden.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Vorspannung durch ein Hydraulikme­ dium aufgebracht wird.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Vorspannung durch ein Pneumatikme­ dium aufgebracht wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich­ net, daß in der Zuleitung (30) für das Hydraulikmedium bzw. für das Pneumatikmedium zur Zufuhr zu der dem Verdrängungsraum (4) abgewandten Seite des Verdrängungs­ körpers ein Proportionalventil (32) vorgesehen ist.