DE3700212A1 - Verfahren und vorrichtung zum dosierten austragen eines viskosen mediums, insbesondere eines klebers - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum dosierten Austragen eines viskosen oder flüssigen Mediums mittels eines mit einer bestimmten Vorschubgeschwindigkeit bewegten, ein Auslaßventil aufweisenden Spritzgerätes, das von einem Dosiergerät mit einem in einen Zylinder verschiebbaren Plunger gespeist wird.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum dosierten Austragen eines viskosen Mediums, insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bestehend aus einem Dosiergerät mit einem in einen Zylinder verschiebbaren Plunger sowie einem mit dem Dosiergerät verbundenen Spritzgerät mit einem Auslaß­ ventil.

Derartige Vorrichtungen werden insbesondere dazu verwendet, mittels eines beweglichen Roboterarmes auto­ matisch Klebstoff in definierten Bahnen auf zu verkle­ bende Teile dosiert aufzubringen. Hierzu weist das Dosiergerät in der Regel einen hydraulisch angetrie­ benen Plunger auf, der in einen mit dem dosiert auszu­ tragenden Kleber gefüllten Zylinder verschoben wird und den Kleber so durch Verdrängung herausdrückt. Da­ bei wird der Hydraulikdruck auf einem bestimmten Wert konstant gehalten, der an die Vorschubgeschwindigkeit des Roboterarms, d. h. des an diesem angeordneten Spritz­ gerätes, angepaßt ist. Dies ist jedoch insofern von Nachteil, daß Systemänderungen, wie z. B. eine nicht konstante Viskosität des Klebers, zu Unregelmäßigkei­ ten der Austragsmenge/Zeit führen können, d. h. bei steigender Viskosität wird die Kleberbahn dünner und kann sogar durch Abriß Unterbrechungen aufweisen, und bei sinkender Viskosität tritt zu viel Kleber aus. Es wird folglich keine konstante Dosierung erzielt. Weiterhin treten auch Schwierigkeiten in der Öffnungs­ phase des Auslaßventils des Spritzgerätes auf. Der Hydraulikdruck zum Antrieb des Plungers ist nämlich auch in diesem Moment an eine konstante Vorschubge­ schwindigkeit des Spritzgerätes angepaßt, die jedoch in der Regel nicht mit der tatsächlichen Vorschubge­ schwindigkeit übereinstimmt.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der beschriebenen Art anzu­ geben, das eine absolut konstante Dosierung des Mediums unter allen Betriebsbedingungen gewährleistet. Weiterhin soll eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben werden, die sich durch einfachen Aufbau sowie Störungsunanfälligkeit auszeichnet.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß ein der Vorschubgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Austragsmenge/Zeit angepaßter Wert der Austragsge­ schwindigkeit als Sollwert erzeugt wird und mit einem der Verschiebegeschwindigkeit des Plungers entspre­ chenden Istwert der Austragsgeschwindigkeit in einem Vergleicher verglichen wird und der Ausgangswert des Vergleichers die Verschiebegeschwindigkeit des Plungers regelt. Durch diese erfindungsgemäße Regelung erfolgt somit eine automatische Anpassung der Verschiebege­ schwindigkeit des Plungers an die jeweils vorliegen­ den Systemgrößen, wodurch eine konstante Dosierung erreicht wird. Dabei ist es für die Öffnungsphase des Auslaßventils besonders vorteilhaft, wenn vor dem Öff­ nen des Auslaßventils ein der Vorschubgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Austragsmenge/Zeit angepaßter Wert des am Auslaßventil anstehenden Druckes des Mediums als Sollwert erzeugt wird und mit dem tatsächlichen am Auslaßventil vorhandenen Istwert des Druckes in einem Vergleicher verglichen wird und der Ausgangswert des Vergleichers den vom Plunger erzeugten Druck auf das Medium regelt. Hierdurch ist auch zu Beginn des Austragens unmittelbar die gewünschte Austragsmenge gewährleistet.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß das Dosierge­ rät einen den Verschiebeweg des Plungers erfassenden Weggeber aufweist, der über ein Differenzierglied mit einem Vergleicher verbunden ist, der über ein Proportional- Regelventil den Druck bzw. die Ölmenge auf einen den Plunger antreibenden Kolben regelt. Durch Anpassung des Druckes bzw. der Ölmenge wird die Verschiebegeschwindigkeit des Plungers konstant gehalten.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfin­ dung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Anhand der Zeichnungen soll im folgenden die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsge­ mäßes Dosiergerät,

Fig. 2 eine vergrößerte Detailansicht des Bereichs II gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine vergrößerte Detailansicht des Bereichs III gemäß Fig. 1,

Fig. 4 eine vergrößerte Detailansicht des Bereichs IV gemäß Fig. 1,

Fig. 5a eine vergrößerte Detailansicht des Bereichs V gemäß Fig. 1,

Fig. 5b einen Schnitt längs der Linie C-C gemäß Fig. 5a,

Fig. 6 einen Längsschnitt durch ein erfindungsge­ mäßes Spritzgerät,

Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie VII-VII gemäß Fig. 6,

Fig. 8 einen Schnitt längs der Linie VIII-VIII gemäß Fig. 6,

Fig. 9 und 10 Blockschaltbilder zur Erläuterung des er­ findungsgemäßen Verfahrens.

Wie sich aus Fig. 1 ergibt, weist das erfindungsgemäße Dosiergerät einen Zylinder 1 mit einer Zylinderbohrung 2 auf. An der Oberseite des Zylinders 1 ist eine Kolben­ vorrichtung 3 angeflanscht, und an dem gegenüberliegen­ den Ende des Zylinders 1 befindet sich eine Einlaßven­ tilvorrichtung 4. Die Zylinderbohrung 2 dient zur Auf­ nahme eines viskosen Mediums, insbesondere eines Kle­ bers. Die Kolbenvorrichtung besteht aus einem Kolben­ gehäuse 5, in dem ein Kolben 6 mit einem Plunger 7 verschiebbar geführt ist. Der Plunger 7 ist derart aus­ gebildet, daß er in die Zylinderbohrung 2 eintaucht, wenn der Kolben 6 in Richtung auf den Zylinder 1 ver­ schoben wird. Dabei ist der Außendurchmesser des zylindri­ schen Plungers 7 derart kleiner als der Innendurchmesser der Zylinderbohrung 2, daß im eingetauchten Zustand des Plungers 7 ein Ringspalt zwischen dem Plunger 7 und der Wandung der Zylinderbohrung 2 vorhanden ist. In diesem Ringspalt steigt das durch den Plunger verdrängte Material nach oben. In dem am Zylinder 1 angrenzenden Ende des Kolbengehäuses 5 ist ein Zentrierring 8 eingesetzt und mit dem Kolbengehäuse 5 mittels nicht dargestellter Schrauben verbunden. Dieser Zentrierring 8 besteht vor­ zugsweise aus Bronze. Der Zentrierring 8 weist eine Füh­ rungsbohrung 9 für den Plunger 7 auf. Innerhalb des Zen­ trierrings 8 ist eine um den Plunger 7 herum verlaufende Ringkammer 10 ausgebildet. Der Plunger 7 ist in bezug auf den Kolbenhub des Kolben 6 derart dimensioniert, daß er auch in der obersten Kolbenstellung, wenn der Plunger 7 vollständig aus der Zylinderbohrung 2 heraus­ gefahren ist, noch mit seinem freien Ende innerhalb des Zentrierrings 8 geführt ist und bis in den Zylinderkopf 12 hineinragt. Durch die unterschiedliche Dimensionierung des Durchmessers des Kolbens 6 und des Plungers 7 wird eine Druckübersetzung aufgrund der unterschiedlich wirk­ samen Flächen erreicht.

In der Kopffläche des Zylinderkopfes 12 ist ein Dicht­ ring 13 in einer vorgeformten ringförmigen Ausnehmung 14 angeordnet, der eine Abdichtung des Spaltes zwischen dem Zentrierring 8 und dem Zylinderkopf 12 bewirkt sowie eine umfangsgemäße Abdichtung des Plungers 7. Die Ausführung des Dichtrings 13 ist weiter unten in bezug auf Fig. 2 beschrieben. Oberhalb der Ringkammer 10 ist innerhalb des Zentrierringes 8 eine Ringnut 15 mit einer Umfangsdichtung 16 ausgebildet, wie zu Fig. 4 näher beschrieben ist. Die Zylinderbohrung 2 weist un­ mittelbar unterhalb des Zylinderkopfes 12 eine radiale Auslaßbohrung 17 mit einem Anschluß für eine nicht dar­ gestellte Leitung auf. Die Verbindung zwischen dem Zylin­ der 1 und dem Kolbengehäuse 5 erfolgt über Schraubbolzen 18, die in einem äußeren Umfangsflansch 19 des Zylinder­ kopfes 12 geführt sind und in eine auf der Außenseite des Kolbengehäuses 5 auf ein Außengewinde 20 aufgeschraub­ te Überwurfmutter 22 eingeschraubt werden.

Das Kolbengehäuse 5 ist an seiner dem Zentrierring 8 gegenüberliegenden Oberseite durch einen Gehäusedeckel 23 verschlossen, wobei zwischen dem Gehäusedeckel 23 und dem Kolben 6 in der in Fig. 1 gezeigten obersten Kolbenstellung ein Druckraum 24 vorhanden ist, in den über eine im Druckraum 24 mündende Zuleitungsbohrung 25 ein Druckmedium, insbesondere eine Hydraulikflüssig­ keit eingeleitet wird. Die Zuleitungsbohrung 25 ist an ein Proportional-Regelventil 26 angeschlossen, das seinerseits mit dem Druckmittelanschluß verbunden ist.

Der Kolben 6 weist an seinem Umfang in einer Nut 27 einen Dichtungsring 28 auf, der weiter unten zu Fig. 3 näher beschrieben ist. Die Nut 27 ist an ihrer dem Gehäusedeckel 23 zugekehrten Seite durch einen Kol­ benring 29 verschlossen, der vorzugsweise aus Aluminium besteht und zum Spannen des Dichtringes 28 dient. Der Kolbenring 29 weist in seiner längs der Innenwandung des Kolbengehäuses 5 gleitenden Umfangsfläche einen Kolbenführungsring 30, vorzugsweise aus Polytetrafluor­ äthylen auf. Der Kolbenring 29 ist mittels Schrauben 31 auf dem Kolben 6 befestigt. Auf dem Gehäusedeckel 23 ist ein Geber 32 befestigt, der mit einem Geber­ rohr 33, einem sogenannten Anticorodal-Rohr, in eine Innenbohrung 34 des Plungers 7 hineinragt. Bei dem Geber 32 handelt es sich vorzugsweise um einen be­ rührungslosen Wegaufnehmer, mit dem die Messung des Weges in Abhängigkeit von der Zeit möglich ist. Der Kolben 6 und das Kolbengehäuse 5 sind vorzugsweise aus Stahl gefertigt und der Zylinder 1 vorzugsweise aus Aluminium.

In dem Zentrierring 8 befindet sich eine Be- und Ent­ lüftungsbohrung 35 zum Innenraum des Kolbengehäuses 5, die mit einem Luftfilter versehen sein kann. Zu­ dem ist es möglich, über diese Belüftungsbohrung den Innenraum im Falle von Leckagen zu entleeren. Die im Zentrierring 8 befindliche Ringkammer 10 ist mit einem Trennmittel gefüllt, wodurch verhindert wird, daß Luft in den Innenraum des Zylinders 1 eindringen kann. Die Ringkammer 10 ist über eine Füllbohrung 36 von außen füllbar. Es kann auch noch eine zweite Anschlußbohrung zur Ringkammer 10 vorgesehen sein, so daß dann das Trennmittel umgepumpt werden kann, wodurch eine Kon­ trolle der Dichtigkeit durchgeführt werden kann. Darüber hinaus kann durch das Umpumpen des Trenn­ mittels ein Kühleffekt erreicht werden.

Wie insbesondere aus Fig. 5 ersichtlich ist, wird die Zylinderbohrung 2 von unten über eine radiale Zulei­ tung 37 gefüllt. Dabei endet die Zuleitung 37 in einer Bohrung 39 einer Abschlußbuchse 40, in der ein Abdichtbolzen 41 der Einlaßventilvorrichtung 4 ver­ schiebbar geführt ist. Die Bohrung 39 endet in einer Ringstufe 42 der Zylinderbohrung 2. In diese Ring­ stufe 42 paßt ein Ansatz 43 am freien Ende des Plungers 7, so daß in der unteren Verschiebestellung des Plungers der Ansatz 43 in die Ringstufe 42 ein­ greift, wodurch das in der Ringstufe befindliche Medium vollständig herausgedrückt wird. Die Ab­ schlußbuchse 40 sitzt in einer Bohrung im Gehäusebo­ den und ist umfangsgemäß abgedichtet. Diese Bohrung im Gehäuseboden endet in der Ringstufe 42. Innerhalb der Abschlußbuchse 40 befindet sich eine Ringkammer 44 zur Aufnahme eines Trennmittels. Die Ringkammer 44 ist über eine Eingangsbohrung 45 und eine Ausgangs­ bohrung 46 zugänglich, die durch den Zylinderboden und die Abschlußbuchse 40 verlaufen, so daß das Trenn­ mittel umgepumpt werden kann. Die Abdichtung des Ab­ dichtbolzens 41 erfolgt beidseitig der Ringkammer 44, und zwar auf der der Zylinderbohrung zugekehrten Sei­ te vorzugsweise durch eine federvorgespannte Lippen­ dichtung 47, die zu Fig. 2 beschrieben, und auf der gegenüberliegenden Seite vorzugsweise durch einen Viton-O-Ring 48 (Viton ist ein elastischer Kunststoff aus Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen). Inner­ halb der Bohrung 39 ist eine abgeschrägte Ringfläche 49 ausgebildet, die mit der Umfangsfläche eines Konus 50 am freien Ende des Abdichtbolzens 41 einen Dicht­ sitz bildet. Der Abdichtbolzen 41 ist einendig mit einem Kolben 51 verbunden, der in einem Zylinderge­ häuse 52 geführt ist. Das Zylindergehäuse 52 ist über vier Halteschrauben 53 am Boden des Zylinders 1 be­ festigt, so daß eine schnelle und leichte Montage und Demontage der Einlaßventilvorrichtung möglich ist, die vorzugsweise als 2/5-Wegeventil ausgebildet ist.

In Fig. 2 ist die vorgespannte Lippendichtung darge­ stellt, wie sie beim Dichtungsring 13 und bei der Dich­ tung 47 zum Einsatz kommt. Sie besteht aus einem im Querschnitt etwa U-förmigen Dichtungsring 55, wobei die freien Enden der senkrechten U-Schenkel 56 auf­ einanderzu gerichtete Fortsätze 57 aufweisen. Zwischen den U-Schenkeln ist ein Federelement 58 eingesetzt, das die U-Schenkel auseinanderspreizt, so daß eine Anlage gegen den Plunger 7 bzw. den Abdichtbolzen 41 erfolgt. Der Dichtungsring 55 ist derart angeordnet, daß die senkrechten U-Schenkel 56 etwa parallel zur Längsachse des Zylinders 1 verlau­ fen. Als Material für den Dichtungsring 55 wird vorzugswei­ se Polytetrafluoräthylen verwendet.

In Fig. 3 ist der Aufbau des Dichtungsrings 28 gezeigt. Dieser besteht aus einem im Querschnitt U-förmigen Dichtring 60, vorzugsweise aus Polytetrafluoräthylen, dessen senkrechte U-Schenkel 61 horizontal, d. h. etwa senkrecht zur Zylinderlängsachse verlaufen. In die von den U-Schen­ keln gebildete Kammer ist ein sogenannter Quat-Ring 62 eingelagert. Der Dichtring 60 wird von einem O-Ring 63 umfaßt, der zur Erzeugung einer Vorspannung dient.

Fig. 4 zeigt den Aufbau der Umfangsdichtung 16. Diese besteht aus einem innenliegenden Abstreifring 64, vorzugs­ weise aus Polytetrafluoräthylen, mit einer inneren Ab­ streifkante 65, die das Ende eines in Richtung auf den Zylinder 1 ansteigenden Konusabschnitts ist, und aus einem außenliegenden O-Ring 66 zum Erzeugen einer radialen Vorspannung.

Mit der Auslaßbohrung 17 des Zylinders 1 ist über eine nicht dargestellte Leitung ein Spritzgerät 70, siehe Fig. 6, verbunden. Dieses Spritzgerät 70 besteht aus einem Kolbengehäuse 71, in dem ein Kolben 72, und zwar in einem Druckraum 73, verschiebbar geführt ist. An dem Kolben 72 ist ein Ventilstößel 74 befestigt, der in einer Zwischenwand 75 im Kolbengehäuse 71 geführt ist und durch diese verläuft. Im Bereich der Zwischen­ wand 75 ist der Ventilstößel zylinderförmig ausgebildet. An den Zylinderabschnitt 76 des Stößels 74 schließt sich ein verjüngter Stößelabschnitt 77 an. Am freien Ende dieses Abschnitts 77 sitzt ein Ventilkopf 78 mit einem kegelstumpfförmigen Abschnitt 79, der als Dicht­ fläche ausgebildet ist. Dabei ist der Verlauf des ke­ gelstumpfförmigen Abschnitts derart, daß sich sein Durchmesser, ausgehend vom Abschnitt 77, vergrößert. An den kegelstumpfförmigen Abschnitt 79 schließt sich ein zu einer Spitze verjüngender Abschnitt 80 an. Wie sich aus Fig. 6 in Kombination mit Fig. 8 ergibt, wird der Druckraum 73 einerseits durch die Bohrung 81 und andererseits durch die Einlaßbohrung 82 wechsel­ weise mit einem Druckmedium, insbesondere mit Druck­ luft, beaufschlagt, wodurch der Kolben 72 und damit der Stößel 74 hin und her verschoben werden. Unterhalb der Zwischenwand 75 in Richtung auf den Ventilkopf 78 befindet sich im Gehäuse 71 eine Kammer 83, die über eine Einlaß­ bohrung 84 mit der an dem Auslaß 17 des Zylinders 1 angeschlossenen Verbindungsleitung verbunden ist. Der kegelstumpf­ förmige Abschnitt 79 wirkt mit einer im Gehäuse 71 ausgebildeten Dichtfläche 85 zusammen. Dabei erfolgt der Übergang von der Kammer 83 zur Dichtfläche 85 in einem kegelstumpfförmigen Abschnitt 85 a, dessen Durch­ messer sich in Richtung auf den Ventilkopf 78 ver­ ringert. Die in der Kammer 83 druckbeaufschlag­ te Fläche des Abschnitts 79 des Ventilkopfes 78 ist derart bemessen, daß sie etwa gleich groß ist mit der am Übergang zwischen dem Zylinderabschnitt 76 und dem verjüngten Abschnitt 77 vorhandenen Ringfläche 86, so daß die wirksamen Druckflächen etwa gleich groß sind, so daß sich die auf sie wirkenden Innen­ drücke etwa aufheben, so daß damit von dem Kolben 72 nur noch die Stellkräfte aufzubringen sind. Im Innern der Kammer 83 erfolgt somit quasi ein Druckausgleich. In der Zwischenwand 75 ist eine den Zylinderabschnitt 76 umgebende Ringkammer 87 ausgebildet, in die zwei Mittelbohrungen 88, 89 münden, siehe Fig. 8. Durch diese Bohrungen 88, 89 kann Trennmittel in die Ring­ kammer 87 eingeleitet werden, so daß verhindert wird, daß Luft in die Kammer 83 eindringen kann. Hierzu ist zusätzlich beidseitig der Ringkammer 87 eine Abdich­ tung des Zylinderabschnitts 76 vorgesehen, wobei die untere Abdichtung 90, die der Kammer 83 zugekehrt ist, aus einer vorgespannten Lippendichtung, wie in Fig. 2 dargestellt ist, besteht. Die dem Kolben 72 zuge­ kehrte Abdichtung 91 entspricht der Ausführungsform, wie in Fig. 4 dargestellt. Wie aus Fig. 7 zu erkennen ist, endet in der Kammer 83 eine weitere Bohrung 92, in die ein Druckgeber, der nicht dargestellt ist, ein­ gesetzt ist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Spritzgerätes ergibt sich eine leichte Bauweise, wobei das erfindungsgemäße Spritzgerät schnell an­ steuerbar ist, da von dem Kolben lediglich die Ver­ stellkräfte aufgebracht werden müssen und insgesamt auch nur geringe Massekräfte wirken.

Im folgenden soll das erfindungsgemäße Verfahren anhand der Fig. 9 und 10 erläutert werden.

Fig. 9 zeigt die erfindungsgemäße Regelung während des Austragens des Mediums, d. h. bei geöffnetem Aus­ laßventil des Spritzgerätes. In diesem Fall werden über den Weggeber 32 dem Weg s des Plungers 7 entspre­ chende Signale erzeugt, die in einem Differenzierer 101 durch Differenzierung über die Zeit t in der Verschie­ begeschwindigkeit v des Plungers 7 entsprechende Signale umgeformt werden. Diese Signale werden in einem Umsetzer 102 in Signale umgeformt, die der Austragsgeschwindigkeit des Mediums entsprechen und als Istwert einem Verglei­ cher 103 zugeführt werden. Von einem Sollwertgeber 104 werden Sollwert-Signale erzeugt, die der Vorschub­ geschwindigkeit des Spritzgerätes in Abhängigkeit von der Austragsmenge/Zeit entsprechen. Ein Umsetzer 105 formt diese Signale in der Soll-Austragsgeschwindigkeit des Mediums entsprechende Signale um, die dem Vergleicher 103 zugeführt werden. Der Vergleicher 103 vergleicht die Ist- und Sollwerte der Austragsgeschwindigkeit miteinander und erzeugt Ausgangssignale, die über das Proportional-Regelventil 26 die Verschiebegeschwindig­ keit des Plungers 7 regeln. Damit erfolgt stets eine automatische Anpassung des Istwertes an den Sollwert der Austragsgeschwindigkeit des Mediums, was eine absolut konstante Austragsmenge gewährleistet.

Da bei geschlossenem Auslaßventil keine Verschiebung, d. h. Wegänderung des Plungers auftreten kann, ist für diesen Zustand eine in Fig. 10 dargestellte Druck­ regelung vorgesehen. Dabei wird ein der Vorschubge­ schwindigkeit des Spritzgerätes in Abhängigkeit von der Austragsmenge/Zeit angepaßter Wert des am Aus­ laßventil anstehenden Druckes des Mediums mittels eines Sollwertgebers 104 a als Sollwert erzeugt und mit dem tatsächlichen, mittels des Druckgebers 106 aufgenomme­ nen, am Auslaßventil des Spritzgerätes 70 vorhandenen Istwert des Druckes in dem Vergleicher 103 a verglichen. Der Ausgangswert des Vergleichers 103 a regelt über das Proportional-Regelventil 26 den vom Plunger 7 er­ zeugten Druck auf das Medium. Hierdurch tritt bereits im Öffnungsmoment des Auslaßventils eine exakt dosierte und an die Vorschubgeschwindigkeit angepaßte Menge des Mediums aus dem Spritzgerät aus.

Zweckmäßigerweise wird beim Öffnen des Auslaßventils die Druckregelung gemäß Fig. 10 abgeschaltet und die Weg- bzw. Geschwindigkeitsregelung gemäß Fig. 9 ein­ geschaltet (beim Schließen des Auslaßventils entspre­ chend umgekehrt). Dies kann zum Beispiel durch einen mit dem Auslaßventil zusammenwirkenden Umschalter (nicht dargestellt) erfolgen.

Die Erfindung ist nicht auf die in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern um­ faßt auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Merkmale. Insbesondere kann anstelle der räumlich getrennten und über eine Leitung miteinander verbundenen Dosier- und Spritzgeräte auch eine kompakte Baueinheit vorgesehen sein.

Claims (40)

1. Verfahren zum dosierten Austragen eines viskosen oder flüssigen Mediums mittels eines mit einer bestimm­ ten Vorschubgeschwindigkeit bewegten, ein Auslaßventil aufweisenden Spritzgerätes, das von einem Dosiergerät mit einem in einen Zylinder verschiebbaren Plunger gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein der Vorschubgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Austragsmenge/Zeit angepaßter Wert der Aus­ tragsgeschwindigkeit als Sollwert erzeugt wird und mit einem der Verschiebegeschwindigkeit des Plungers entsprechenden Istwert der Austragsgeschwindigkeit in einem Vergleicher verglichen wird und der Ausgangs­ wert des Vergleichers die Verschiebegeschwindigkeit des Plungers regelt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebegeschwindigkeit des Plungers durch Differenzieren des Verschiebeweges des Plungers über die Zeit in einem Differenzierer erhalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Öffnen des Auslaßventils ein der Vor­ schubgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Aus­ tragsmenge/Zeit angepaßter Wert des am Auslaßventil anstehenden Druckes des Mediums als Sollwert erzeugt wird und mit dem tatsächlichen am Auslaßventil vor­ handenen Istwert des Druckes in einem Vergleicher verglichen wird und der Ausgangswert des Vergleichers den vom Plunger erzeugten Druck auf das Medium regelt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim Öffnen des Auslaßventils die Druckregelung abgeschaltet wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Verschiebegeschwindigkeit bzw. des Druckes mit einem Proportional-Regelventil er­ folgt.

6. Vorrichtung zum dosierten Austragen eines viskosen oder flüssigen Mediums, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, bestehend aus einem Dosiergerät mit einem in einen Zylinder verschiebbaren Plunger sowie einem mit dem Dosiergerät verbundenen Spritzgerät mit einem Auslaßventil, dadurch gekennzeichnet, daß das Dosiergerät einen den Verschiebeweg des Plungers (7) erfassenden Weggeber (32) aufweist, der über einen Differenzierer (101) mit einem Ver­ gleicher (103) verbunden ist, der aufgrund eines Vergleichs mit einem Sollwert über ein Proportional- Regelventil (26) den Druck auf einen den Plunger (7) antreibenden Kolben (6) regelt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Dosiergerät einen Zylinder (1) mit einer Zylinderbohrung (2) zur Aufnahme des viskosen Me­ diums aufweist, wobei an der Oberseite des Zylin­ ders (1) eine Kolbenvorrichtung (3) mit einem Kol­ bengehäuse (5) angeflanscht ist, in dem ein Kol­ ben (6) mit dem daran befestigten und in den Zylin­ der (1) verschiebbaren Plunger (7) geführt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Plunger (7) zylindrisch mit einem derart kleineren Außendurchmesser als der Innendurchmesser der Zylinderbohrung (2) ausgebildet ist, daß in der in den Zylinder (1) verschobenen Stellung des Plungers (7) zwischen diesem und der Wandung der Zylinderbohrung (2) ein Ringspalt ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem an den Zylinder (1) angrenzenden Ende des Kolbengehäuses (5) ein Zentrierring (8), vorzugs­ weise aus Bronze, eingesetzt ist, der eine zentri­ sche Führungsbohrung (9) für den Plunger (7) aufweist und vorzugsweise mit dem Kolbengehäuse (5) ver­ schraubt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Zentrierringes (8) eine den Plun­ ger (7) umschließende Ringkammer (10) zur Aufnahme eines Trennmittels ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in die Ringkammer (10) mindestens eine nach außen führende Bohrung (36) mündet.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Plunger (7) in bezug auf den Kolbenhub des Kolbens (6) derart dimensioniert ist, daß er auch in der obersten Kolbenstellung, d. h. wenn der Plun­ ger (7) vollständig aus der Zylinderbohrung (2) heraus verschoben ist, noch mit seinem freien Ende innerhalb des Zentrierringes (8) geführt ist und bis in den Zylinderkopf (12) hineinragt.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der An­ sprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (6) und der Plunger (7) unterschied­ liche oder gleiche Querschnittsflächen aufweisen.

14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der An­ sprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abdichtung des Spaltes zwischen dem Zentrierring (8) und dem Zylinderkopf (12) so­ wie zur umfangsgemäßen Abdichtung des Plungers (7) in der Kopffläche des Zylinderkopfes (12) ein Dichtring (13) in einer unterhalb der Ring­ kammer (19) vorgeformten ringförmigen Ausnehmung angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (13) als vorgespannte Lippen­ dichtung ausgebildet ist, die aus einem im Quer­ schnitt etwa U-förmigen Dichtungsring (55) besteht, wobei die freien Enden der senkrechten U-Schenkel (56) aufeinanderzu gerichtete Fortsätze (57) auf­ weisen, zwischen den U-Schenkeln ein diese auseinan­ derspreizendes Federelement (58) eingesetzt ist und der Dichtungsring (55) derart angeordnet ist, daß die senkrechten U-Schenkel (56) etwa parallel zur Längsachse des Zylinders (1) verlaufen.

16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Ringkammer (10) innerhalb des Zentrierringes (8) eine Ringnut (15) ausgebildet ist, in der eine den Plunger (7) umschließende Umfangsdichtung (16) angeordnet ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsdichtung (16) aus einem innenliegenden Abstreifring (64) mit einer vom Ende eines in Rich­ tung auf den Zylinder (1) ansteigenden Konusabschnittes gebildeten inneren Abstreifkante (65) sowie aus einem außenliegenden O-Ring (66) zum Erzeugen einer radialen Vorspannung besteht.

18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderbohrung (2) unmittelbar unterhalb des Zylinderkopfes (12) eine radiale Auslaßbohrung (17) vorzugsweise mit einem Anschluß für eine Lei­ tung aufweist.

19. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (1) mit dem Kolbengehäuse (5) über Schraubbolzen (18) verbunden ist, die in einem äuße­ ren Umfangsflansch (19) des Zylinderkopfes (12) geführt und in eine auf der Außenseite des Kolben­ gehäuses (5) auf ein Außengewinde (12) aufgeschraub­ te Überwurfmutter (22) eingeschraubt sind.

20. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Kolbengehäuse (5) an seiner dem Zentrier­ ring (8) gegenüberliegenden Oberseite durch einen Gehäusedeckel (23) verschlossen ist, wobei zwi­ schen dem Gehäusedeckel (23) und dem Kolben (6) in dessen oberster Kolbenstellung ein Druckraum (24) vorhanden ist, in den über eine im Druck­ raum (24) mündende Zuleitungsbohrung (25) ein Druckmedium, insbesondere eine Hydraulikflüssig­ keit eingeleitet wird.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungsbohrung (25) an ein Proportional- Regelventil (26) angeschlossen ist, das seinerseits mit dem Druckmittelanschluß verbunden ist.

22. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (6) an seinem Umfang in einer Nut (27) einen Dichtungsring (28) aufweist, der vor­ zugsweise aus einem im Querschnitt U-förmigen Dichtring (60) besteht, dessen senkrechte U-Schen­ kel (61) horizontal, d. h. etwa senkrecht zur Zylinderlängsachse verlaufen, wobei in die von den U-Schenkeln (61) gebildete Kammer ein soge­ nannter Quat-Ring (62) eingelagert ist und der Dichtring (60) von einem O-Ring (63) zur Erzeugung einer Vorspannung umfaßt ist.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (27) des Kolbens (6) an ihrer dem Gehäusedeckel (23) zugekehrten Seite durch einen zum Spannen des Dichtringes (28) dienenden Kolben­ ring (29) verschlossen ist, wobei der Kolbenring (29) mittels Schrauben (31) an dem Kolben (6) be­ festigt ist und in seiner längs der Innenwandung des Kolbengehäuses (5) gleitenden Umfangsfläche einen Kolbenführungsring (30) aufweist.

24. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Weggeber (32) als berührungsloser Weg­ aufnehmer ausgebildet ist, der mit einem Geber­ rohr (33) in eine Innenbohrung (34) des Plungers (7) hineinragt.

25. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zentrierring (8) eine Be- und Ent­ lüftungsbohrung (35) zum Innenraum des Kolben­ gehäuses (5) angeordnet ist, die vorzugsweise mit einem Luftfilter versehen ist.

26. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (1) an seinem unteren, dem Kol­ bengehäuse (5) abgekehrten Ende eine radiale Zulei­ tungsbohrung (37) aufweist, die in einer axialen Bohrung (39) einer Abschlußbuchse (40) mündet, in der ein Abdichtbolzen (41) einer Einlaß­ ventilvorrichtung (4) verschiebbar geführt ist.

27. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (39) in einer Ringstufe (42) der Zylinderbohrung (2) endet, in die ein Ansatz (43) am freien Ende des Plungers (7) in dessen unterer Verschiebestellung eingreift.

28. Vorrichtung nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Abschlußbuchse (40) eine den Abdichtbolzen (41) umschließende Ringkammer (44) zur Aufnahme eines Trennmittels angeordnet ist, wobei die Ringkammer (44) vorzugsweise über eine Eingangsbohrung (45) und eine Ausgangsbohrung (46) zugänglich ist, die durch den Zylinderboden und die Abschlußbuchse (40) verlaufen.

29. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Abdichtbolzen (41) beidseitig der Ring­ kammer (44) mittels Dichtringen abgedichtet ist, wobei der auf der der Zylinderbohrung (2) zugekehr­ ten Seite angeordnete Dichtring vorzugsweise als analog zu dem Dichtungsring (13) ausgebildete Lippendichtung (47) und der auf der gegenüberlie­ genden Seite angeordnete Dichtring vorzugsweise als Viton-O-Ring (48) ausgebildet ist.

30. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Bohrung (3) eine abgeschrägte Ringfläche (49) ausgebildet ist, die mit der Umfangsfläche eines Konus (50) am freien Ende des Abdichtbolzens (41) einen Dichtsitz bildet.

31. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 26 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Abdichtbolzen (41) einendig mit einem Kolben (51) verbunden ist, der in einem Zylinder­ gehäuse (52) geführt ist, das vorzugsweise über Halteschrauben (53) am Boden des Zylinders (1) befestigt ist.

32. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Spritzgerät (70) aus einem Kolbenge­ häuse (71) besteht, in dem in einem Druckraum (73) ein Kolben (72) verschiebbar geführt ist, wobei an dem Kolben (72) ein Ventilstößel (74) befestigt ist, der in einer Zwischenwand (75) im Kolbengehäuse (71) geführt ist und durch die­ se hindurch verläuft.

33. Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilstößel (74) im Bereich der Zwischen­ wand (75) zylinderförmig ausgebildet ist, daß sich an diesen Zylinderabschnitt (76) ein verjüng­ ter Stößelabschnitt (77) anschließt und daß am freien Ende dieses Abschnitts (77) ein Ventilkopf (78) sitzt, der einen sich ausgehend vom Abschnitt (77) im Durchmesser vergrößernden kegelstumpf­ förmigen Abschnitt (79) aufweist, an den sich ein zu einer Spitze verjüngender Abschnitt (80) anschließt.

34. Vorrichtung nach Anspruch 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, daß in den Druckraum (73) Bohrungen (81, 82) zum wechselweisen Beaufschlagen des Kolbens (72) mit einem Druckmedium, insbesondere mit Druckluft, münden.

35. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 32 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Zwischenwand (75) in Richtung auf den Ventilkopf (78) im Gehäuse (71) eine Kammer (83) angeordnet ist, die über eine Ein­ laßbohrung (84) mit dem Auslaß (17) des Zylinders (1) verbunden ist.

36. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 32 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß der kegelstumpfförmige Abschnitt (79) des Ventilkopfes (78) mit einer im Gehäuse (71) ausgebildeten Dichtfläche (85) zusammenwirkt, wobei vorzugsweise der Übergang von der Kammer (83) zur Dichtfläche (85) in einem kegelstumpf­ förmigen Abschnitt (85 a) erfolgt, dessen Durch­ messer sich in Richtung auf den Ventilkopf (78) verringert.

37. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 32 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Kammer (83) druckbeaufschlagte Fläche des Abschnittes (79) des Ventilkopfes (78) etwa gleich der am Übergang zwischen dem Zylinder­ abschnitt (76) und dem verjüngten Abschnitt (77) vorhandenen Ringfläche (86) ist.

38. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 32 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zwischenwand (75) eine den Zylinder­ abschnitt (76) des Ventilstößels (74) umgebende Ringkammer (87) zur Aufnahme eines Trennmittels ausgebildet ist, wobei in die Ringkammer (87) vorzugsweise zwei Bohrungen (88, 89) von außen münden.

39. Vorrichtung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß beidseitig der Ringkammer (87) jeweils eine Abdichtung des Zylinderabschnittes (76) vorge­ sehen ist, wobei die der Kammer (83) zugekehrte untere Abdichtung (90) vorzugsweise aus einer analog zum Dichtungsring (13) ausgebildeten Lippendichtung besteht, und die dem Kolben (72) zugekehrte Abdichtung (91) vorzugsweise analog zu der Umfangsdichtung (16) ausgebildet ist.

40. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 32 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß in die Kammer (83) eine Bohrung (92) mündet, in die ein Druckgeber einsetzbar ist.