DE102009005723B4

DE102009005723B4 - Spritzeinrichtung zum Verspritzen eines flüssigen Materials

Info

Publication number: DE102009005723B4
Application number: DE102009005723.4A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Schleicher
Original assignee: Ludwig Schleicher Maschb Ind und Anlagenbau GmbH; Ludwig Schleicher Maschinenbau Industrie- und Anlagenbau GmbH
Current assignee: Ludwig Schleicher Anlagenbau & Co Kg De GmbH
Priority date: 2009-01-22
Filing date: 2009-01-22
Publication date: 2015-12-17
Anticipated expiration: 2029-01-23
Also published as: DE102009005723A1

Abstract

Spritzeinrichtung für ein flüssiges Material, wie ein Ein- oder Zweikomponenten-Kunststoffmaterial, die ein Gehäuse (12) mit einer Spritzöffnung (14) aufweist, wobei im Gehäuse (12) eine Nadel (16) zwischen einer die Spritzöffnung (14) verschließenden Verschlußstellung und einer die Spritzöffnung (14) freigebenden Spritzstellung verstellbar vorgesehen ist, und das Gehäuse (12) einen Material-Einlass (20), mindestens einen Nadelbetätigungs-Lufteinlass (22) und mindestens einen Proportional-Lufteinlass (24) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadel (16) mit einem Antrieb (26) verbunden ist, der mit dem Gehäuse (12) eine Baueinheit bildet und der zur kontinuierlichen, gesteuerten Verstellung der Nadel (16) in Bezug zur Spritzöffnung (14) vorgesehen ist, dass mit dem mindestens einen Proportional-Lufteinlass (24) ein verstellbares Proportional-Luftventil (30) verbindbar ist, das mit dem Antriebsmotor (26) mittels einer ersten Steuerungs-Wirkverbindung (32) zusammenschaltbar ist, dass der Material-Einlass (20) mit mindestens einem Material-Vorratsbehälter (46, 48) verbindbar ist, der mit dem Antrieb (26) mittels einer zweiten Steuerungs-Wirkverbindung (52) zusammenschaltbar ist, und dass das mindestens eine Proportional-Luftventil (30) mit dem mindestens einen Material-Vorratsbehälter (46, 48) mittels einer dritten Steuerungs-Wirkverbindung (54) zusammenschaltbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spritzeinrichtung für ein flüssiges Material, wie ein Ein- oder Zweikomponenten-Kunststoffmaterial o. dgl., die ein Gehäuse mit eine Spritzöffnung aufweist, wobei im Gehäuse eine Nadel zwischen einer die Spritzöffnung verschließenden Verschlußstellung und einer die Spritzöffnung freigebenden Spritzstellung verstellbar vorgesehen ist, und das Gehäuse einen Material-Einlass, mindestens einen Nadelbetätigungs-Lufteinlass und mindestens einen Proportional-Lufteinlass aufweist.
Derartige Spritzeinrichtungen sind an sich bekannt. Diese bekannten Spritzeinrichtungen weisen eine Nadelhub-Stellschraube auf, um einen bestimmten Nadelhub einzustellen. Während der Betätigung der Nadelhub-Stellschraube muß sich die Spritzeinrichtung jedoch im Ruhezustand befinden.
Spritzeinrichtungen der oben genannten Art kommen bspw. an Mehrachs-Robotern zur Anwendung. Während des Betriebes des Roboters, d. h. während einer Bewegung der Spritzeinrichtung mit Hilfe des Roboters, ist bei den bekannten Spritzeinrichtungen eine Verstellung der Nadelhub-Stellschraube nicht möglich, was bedeutet, dass mit solchen bekannten Spritzeinrichtungen eine Steuerung der Strahlgeometrie des Material-Strahles während der Bewegung der Spritzeinrichtung und der Materialausgabe aus der Spritzeinrichtung nicht möglich ist.
Eine Spritzeinrichtung der eingangs genannten Art ist aus der DE 100 59 406 A1 bekannt.
Aus der DE 102 39 351 A1 ist eine Spritzeinrichtung bekannt, deren Nadel mit einem Nadelantrieb verbunden ist. Der Nadelantrieb ist von einem Linearmotor gebildet, der als Hubmagnet ausgebildet sein kann. Eine Baueinheit bildet der Nadelantrieb mit dem die Spritzkammer bestimmenden Gehäuse nicht. Dieses Teilmerkmal ist zwar aus der US 4 032 670 A bekannt, bei der aus dieser Druckschrift bekannten Spritzeinrichtung ist die Nadel jedoch nicht mit dem Antrieb, der mit der Spritzeinrichtung eine Einheit bildet, verbunden, sondern dort bildet der Antrieb nur einen verstellbaren Anschlag, gegen welchen die Nadel durch Druckluftbeaufschlagung bewegt und die Düsenöffnung entsprechend definiert geöffnet wird.
Gemäß der aus der oben genannten DE 102 39 351 A1 ist das mit einem Regler einer Regelungseinrichtung wirkverbundene Ventil ein Absperrventil und kein verstellbares Proportional-Luftventil, das mit dem Antriebsmotor mittels einer ersten Steuerungs-Wirkverbindung verbunden wäre.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spritzeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der jederzeit eine Strahlgeometrie-Steuerung möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1, d. h. dadurch gelöst, dass die Nadel mit einem Antrieb verbunden ist, der mit dem Gehäuse eine Baueinheit bildet und der zur kontinuierlichen, gesteuerten Verstellung der Nadel in Bezug zur Spritzöffnung vorgesehen ist, dass mit dem mindestens einen Proportional-Lufteinlass ein verstellbares Proportional-Luftventil verbindbar ist, das mit dem Antriebsmotor mittels einer ersten Steuerungs-Wirkverbindung zusammenschaltbar ist, dass der Material-Einlass mit mindestens einem Material-Vorratsbehälter verbindbar ist, der mit dem Antrieb mittels einer zweiten Steuerungs-Wirkverbindung zusammenschaltbar ist, und dass das mindestens eine Proportional-Luftventil mit dem mindestens einen Material-Vorratsbehälter mittels einer dritten Steuerungs-Wirkverbindung zusammenschaltbar ist.
Die erfindungsgemäße Spritzeinrichtung ermöglicht in vorteilhafter Weise während einer Bewegung der Spritzeinrichtung kontinuierlich eine gesteuerte Verstellung der Nadel und somit jederzeit eine gewünschte, zeitlich variable Steuerung der Strahlgeometrie des aus der Spritzöffnung der Spritzeinrichtung austretenden Material-Strahls.
Bei der erfindungsgemäßen Spritzeinrichtung bildet der Antriebsmotor mit dem Gehäuse eine Baueinheit. Der Antriebsmotor ist vorzugsweise ein elektrischer Miniaturmotor, der mit der Nadel der Spritzeinrichtung vorzugsweise mittels einer Kupplung verbunden ist.
Erfindungsgemäß ist mit dem mindestens einen Proportional-Lufteinlass ein verstellbares Proportional-Luftventil verbindbar, das mit dem Antriebsmotor mittels einer ersten Steuerungs-Wirkverbindung zusammenschaltbar ist. Mit Hilfe des mindestens einen Proportional-Luftventiles ist es möglich, die Luftmenge für die Spritzeinrichtung gesteuert wunschgemäß variabel einzustellen. Entsprechend der jeweiligen variabel programmierbaren Einstellung des mindestens einen Proportional-Luftventiles wird mittels der ersten Steuerungs-Wirkverbindung simultan mit Hilfe des Antriebsmotors die Nadel der Spritzeinrichtung passend verstellt. Eine große Luftmenge geht mit einer entsprechenden Vergrößerung des Durchlass-Querschnittes zwischen der Spritzöffnung und der Nadel und dem entsprechend mit einer großen aus der Spritzöffnung austretenden Materialmenge einher.
Erfindungsgemäß ist der Material-Einlass mit mindestens einem Material-Vorratsbehälter verbindbar, und der mindestens eine Material-Vorratsbehälter ist mit dem Antriebsmotor mittels einer zweiten Steuerungs-Wirkverbindung zusammenschaltbar. Mit Hilfe der zweiten Steuerungs-Wirkverbindung ist es möglich, den Materialverbrauch pro Zeiteinheit im zugehörigen Vorratsbehälter zu detektieren und den Antrieb entsprechend anzusteuern. Ist der Materialverbrauch groß, so wird mit Hilfe der zweiten Steuerungs-Wirkverbindung der Antrieb derartig angesteuert, dass der Durchlass-Querschnitt zwischen der Spritzöffnung und der Spitze der Nadel entsprechend groß ist.
Erfindungsgemäß ist das mindestens eine Proportional-Luftventil mit dem mindestens einem Material-Vorratsbehälter mittels einer dritten Steuerungs-Wirkverbindung zusammenschaltbar. Auch hierdurch ist mit der erfindungsgemäßen Spritzeinrichtung eine definierte zeitlich variable Steuerung der Strahlgeometrie des aus der Spritzeinrichtung austretenden Material-Strahles möglich.
Erfindungsgemäß können mindestens zwei Material-Vorratsbehälter vorgesehen sein, die mit einem Mischer verbunden sind, der an den Material-Einlass anschließbar ist.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Spritzeinrichtung ist es in optimaler Weise möglich, bspw. ein Zweikomponenten-Spritzmaterial zu verarbeiten und hierbei eine gewünschte variable Steuerung der Strahlgeometrie während einer Programm-gesteuerten Bewegung der Spritzeinrichtung zu verwirklichen.
Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung schematisch, abstrahiert verdeutlichten Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Spritzeinrichtung.
Die Figur zeigt teilweise aufgeschnitten eine Ausbildung der Spritzeinrichtung 10, die ein Gehäuse 12 mit einer Spritzöffnung 14 aufweist. Die Spritzeinrichtung 10 weist eine Nadel 16 auf, deren Spitze 18 der Spritzöffnung 14 zugeordnet ist. Durch die axiale Position der Spitze 18 der Nadel 16 ist der Durchlass-Querschnitt für einen aus der Spritzeinrichtung 10 austretenden Material-Strahl bestimmt.
Die Nadel 16 ist im Gehäuse 12 zwischen einer die Spritzöffnung 14 verschließenden Verschlußstellung und einer die Spritzöffnung freigebenden Spritzstellung verstellbar.
Das Gehäuse 12 weist in bekannter Art einen Material-Einlass 20, mindestens einen Nadelbetätigungs-Lufteinlass 22 und mindestens einen Proportional-Lufteinlass 24 auf. Der Nadelbetätigungs-Lufteinlass 22 dient bekanntermaßen dazu, die Nadel 16 derartig zu betätigen, dass die Spritzöffnung 14 frei gegeben wird.
Die Nadel 16 ist mit einem Antrieb 26 verbunden. Zwischen dem Antrieb 26 und der Nadel 16 ist eine Kupplung 28 vorgesehen, so dass es problemlos einfach möglich ist, im Bedarfsfall eine Reinigung der Spritzeinrichtung 10 vorzunehmen.
Der Antrieb 26 bildet mit dem Gehäuse 12 der Spritzeinrichtung 10 eine Baueinheit, wobei es einfach möglich ist, den Antrieb 26 im Bedarfsfall – bspw. zu Reinigungszwecken der Spritzeinrichtung 10 – vom Gehäuse 12 zu entfernen.
Bei dem Antrieb 26 handelt es sich z. B. um einen handelsüblichen elektrischen Miniaturmotor.
Mit dem mindestens einen Proportional-Lufteinlass 24 ist zweckmäßigerweise ein gesteuert variabel verstellbares Proportional-Luftventil 30 verbindbar. Das Proportional-Luftventil 30 ist mit dem Antrieb 26 mittels einer ersten Steuerungs-Wirkverbindung 32 zusammenschaltbar. Das mindestens eine Proportional-Luftventil 30 ist an eine Druckluft-Quelle 34 anschließbar. Entsprechend der jeweiligen variabel programmierbaren Einstellung des mindestens einen Proportional-Luftventiles 30 wird über die erste Steuerungs-Wirkverbindung 32 der Antrieb 26 angesteuert und die Nadel 16 der Spritzeinrichtung 10 passend verstellt, um bspw. einer großen Luftmenge entsprechend den Durchlass-Querschnitt an der Spritzöffnung 14 der Spritzeinrichtung 10 zu vergrößern.
Mit der Bezugsziffer 36 sind in der Zeichnung an sich bekannte Hornluftkanäle bezeichnet, die im Gehäuse 12 – der Spritzöffnung 14 zugeordnet – ausgebildet sind, und die aus sich gegenüberliegenden Hörnern 38 des Gehäuses 12 ausmünden. Werden die Hornluftkanäle 36 mit Druckluft, d. h. Hornluft, beaufschlagt, so wird der aus der Spritzöffnung 14 austretende Material-Strahl in seinem Querschnitt abgeflacht. Ein solcher abgeflachter Materialstrahl ist in der Zeichnung mit der Bezugsziffer 40 bezeichnet. Demgegenüber ist mit der Bezugsziffer 42 ein Material-Strahl bezeichnet, wie er aus der Spritzöffnung 14 austritt, wenn die Hornluftkanäle 36 nicht mit Druckluft beaufschlagt werden. Der jeweiligen, aus den Hornluftkanälen 36 austretenden Druckluft entsprechend ist die durch den Doppelpfeil 44 angedeutete Breite des abgeflachten Materialstrahles 40 wunschgemäß einstellbar.
Der Material-Einlass 20 ist mit zwei Material-Vorratsbehältern 46 und 48 verbindbar. Die beiden Material-Vorratsbehälter 46 und 48 sind in bekannter Weise mit einem Mischer 50 verbunden, der an den Material-Einlass 20 anschließbar ist. Im Mischer 50 werden die in den Material-Vorratsbehältern 46 und 48 befindlichen Materialien miteinander gemischt. Bei den besagten Materialien handelt es sich um bestimmte Viskositäten besitzende Flüssigkeiten, wie einer flüssigen Kunststoff-Komponente und einem zugehörigen Härter. Die Material-Vorratsbehälter 46 und 48 sind jeweils mittels einer zweiten Steuerungs-Wirkverbindung 52 mit dem Antrieb 26 zusammenschaltbar. Außerdem ist das mindestens eine Proportional-Luftventil 30 mit den Material-Vorratsbehältern 46 und 48 jeweils mittels einer dritten Steuerungs-Wirkverbindung 54 zusammenschaltbar.
Durch die Ausbildung der Spritzeinrichtung 10 und ihre oben beschriebenen peripheren Komponenten ist jede gewünschte Strahlgeometrie-Steuerung des aus der Spritzeinrichtung 10 ausgegebenen Material-Strahles während bspw. einer programmgesteuerten Bewegung der Spritzeinrichtung 10 in Bezug zu einem mit dem Material zu versehenden (nicht dargestellten) Flächenelementes möglich.
Bezugszeichenliste

10: Spritzeinrichtung
12: Gehäuse (von 10)
14: Spritzöffnung (von 12 für 16)
16: Nadel (von 10 in 12)
18: Spitze (von 16)
20: Material-Einlass (von 12)
22: Nadelbetätigungs-Lufteinlass (von 12)
24: Proportional-Lufteinlass (von 12)
26: Antrieb (von 10 für 16)
28: Kupplung (zwischen 26 und 16)
30: verstellbares Proportional-Luftventil (bei 24)
32: erste Steuerungs-Wirkverbindung (zwischen 30 und 26)
34: Druckluft-Quelle (für 22; 30)
36: Hornluftkanäle (in 12 bzw. 38)
38: Hörner (von 12)
40: abgeflachter Materialstrahl-Querschnitt
42: runder Materialstrahl-Querschnitt
44: Doppelpfeil/Breite (von 40)
46: Material-Vorratsbehälter
48: Material-Vorratsbehälter
50: Mischer (an 46 und 48)
52: zweite Steuerungs-Wirkverbindung (zwischen 46, 48 und 26)
54: dritte Steuerungs-Wirkverbindung (zwischen 30 und 46, 48)

Claims

Spritzeinrichtung für ein flüssiges Material, wie ein Ein- oder Zweikomponenten-Kunststoffmaterial, die ein Gehäuse (12) mit einer Spritzöffnung (14) aufweist, wobei im Gehäuse (12) eine Nadel (16) zwischen einer die Spritzöffnung (14) verschließenden Verschlußstellung und einer die Spritzöffnung (14) freigebenden Spritzstellung verstellbar vorgesehen ist, und das Gehäuse (12) einen Material-Einlass (20), mindestens einen Nadelbetätigungs-Lufteinlass (22) und mindestens einen Proportional-Lufteinlass (24) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadel (16) mit einem Antrieb (26) verbunden ist, der mit dem Gehäuse (12) eine Baueinheit bildet und der zur kontinuierlichen, gesteuerten Verstellung der Nadel (16) in Bezug zur Spritzöffnung (14) vorgesehen ist, dass mit dem mindestens einen Proportional-Lufteinlass (24) ein verstellbares Proportional-Luftventil (30) verbindbar ist, das mit dem Antriebsmotor (26) mittels einer ersten Steuerungs-Wirkverbindung (32) zusammenschaltbar ist, dass der Material-Einlass (20) mit mindestens einem Material-Vorratsbehälter (46, 48) verbindbar ist, der mit dem Antrieb (26) mittels einer zweiten Steuerungs-Wirkverbindung (52) zusammenschaltbar ist, und dass das mindestens eine Proportional-Luftventil (30) mit dem mindestens einen Material-Vorratsbehälter (46, 48) mittels einer dritten Steuerungs-Wirkverbindung (54) zusammenschaltbar ist.
Spritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (26) ein elektrischer Miniaturmotor ist.
Spritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Material-Vorratsbehälter (46, 48) vorgesehen sind, die mit einem Mischer (50) verbunden sind, der an den Material-Einlass (20) anschließbar ist.