DE19516697A1 - Vorrichtung zum Aufbringen pastöser Medien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufbringen pa­ stöser Medien mit einem Zuführanschluß für das auf zubrin­ gende, unter Druck zugeführte Medium und mit einem Vorrats­ raum, aus dem das Medium aus einer Austrittsdüse aus der Vor­ richtung austritt.

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 auf zubringenden 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-GM 86 33 673.8 bekannt, daß das von der Pumpe herangeführte pastöse Medium zunächst einem Vorratsraum zugeführt wird, von dem aus das Medium mit einem weitgehend konstanten Druck zur Aus­ trittsdüse geleitet wird. Der Vorratsraum der bekannten Vor­ richtung weist eine einzige Öffnung auf, die zeitlich nach­ einander zunächst als Zuführanschluß zur Befüllung des Vor­ ratsraums und dann anschließend zum Austritt des Mediums durch eine Austrittsdüse dient. Das pastöse Medium wird dem Vorratsraum in einer solchen Menge zugeführt, die dem Bedarf eines bestimmten Auftrags-Arbeitszyklus entspricht. Erst nachdem der Füllvorgang des Vorratsraumes abgeschlossen ist, kann das Auftragen des pastösen Mediums durch Öffnen der Aus­ trittsdüse erfolgen. Die bekannte Vorrichtung arbeitet somit diskontinuierlich und ist steuerungstechnisch kompliziert und daher aufwendig und teuer.

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 vorgesehen, daß der Vorratsraum - in Materialfließrichtung gesehen - zwischen dem Zuführanschluß und der Austrittsdüse angeordnet ist, und dem Vorratsraum eine derartig ausgebildete Volumenverände­ rungseinrichtung zugeordnet ist, daß bei einem Druckanstieg in dem herangeführten Medium eine Volumenvergrößerung und bei einem Druckabfall in dem herangeführten Medium eine Volumen­ verringerung des Vorratsraums in einer Druckschwankungen in dem herangeführten Medium kompensierenden Weise erfolgt.

Bei der Erfindung wird somit der Vorratsraum vom Medium durchströmt, wobei der Vorratsraum somit stets eine defi­ nierte Menge des pastösen Mediums enthält. Die Vorrichtung arbeitet kontinuierlich. Bei einer Druckerhöhung des kontinuierlich über den Zuführanschluß zugeführten pastösen Mediums wird das Volumen des Vorratsraums in einer derartigen Weise vergrößert, daß hierdurch der Druckanstieg kompensiert wird, so daß das Medium unabhängig von dem Druckanstieg an der Zuführseite des Vorratsraums mit konstantem Druck aus der Austrittsdüse austritt. Verringert sich andererseits der Druck des zugeführten Mediums, so verkleinert sich durch Wir­ kung der Volumenveränderungseinrichtung das Volumen des Vor­ ratsraums, 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 Vorratsraum stets von dem auf zubringen­ den pastösen Medium durchströmt wird, d. h., daß sich kein Ma­ terial absetzen kann, was insbesondere bei reaktiven Materia­ lien wichtig ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ent­ sprechend den Eigenschaften des pastösen Mediums oder aus ap­ plikations-/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 Vorratsraums bildenden und unter Wirkung einer Vorspanneinrichtung bei Normaldruck des Mediums in ei­ ner Mittellage gehaltenen Verdrängungskörper aufweist. Der Verdrängungskörper selbst kann in vorzugsweiser Ausgestaltung der Erfindung als mit einem in einem Zylinder bewegbar ange­ ordneten Kolben verbundene, in den Vorratsraum ragende Nadel ausgebildet sein. Die Nadel selbst kann wiederum zur Anlage gegen einen im Eingangsbereich des Vorratsraumes angeordneten Nadelsitz ausgebildet sein, so daß die Möglichkeit besteht, den Vorratsraum eingangsseitig 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 auf gebrachten Druck zu unterstützen. Dabei ist dann in der Zuleitung des Hydraulik- und Pneumatik­ mediums an der dem Vorratsraum abgewandten Seite des Verdrän­ gungskörpers ein Proportionalventil vorgesehen. Der zusätzli­ che Einsatz eines Proportionalventils ist aber nicht grund­ sätzlich notwendig, sondern hängt von Materialdaten des auf­ zubringenden pastösen Mediums ab. Der Einsatz eines Propor­ tionalventils kann somit auch als Bereichserweiterung der Fe­ derkennlinie 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 auf zubringendes pastöses Medium aus der Pfeilrichtung C über einen mit 2 bezeichneten Zuführanschluß zugeführt. Das Medium tritt dann durch einen Kanal 3 in einen Vorratsraum 4 ein und wird dann einem Materialraum 5 zuge­ führt, welcher in eine mit 6 bezeichnete Austrittsdüse mün­ det, aus der das pastöse Medium bei geöffneter Austrittsdüse in Pfeilrichtung D austreten kann. Die Steuerung der Aus­ trittsdüse 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 geschlossenem Auslaßventil mit 10′. Die der Nadel 7 gegen­ überliegende Kolbenseite ist durch eine Vorspannfeder 11 ab­ gestützt, welche in ihrer der Schließstellung des Auslaßven­ tils entsprechenden Position mit 11′ bezeichnet ist. Die Fe­ der 11 kann über eine schematisch dargestellte und mit 12 be­ zeichnete 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 Zufuhr bzw. Ableitung des hydrau­ lischen oder pneumatischen Mediums erfolgt über Leitungen 17 und 18, welche zu einem mit 19 bezeichneten Steuerventil füh­ ren. Ein Proportionalventil trägt die Bezugsziffer 20. Wie ersichtlich, kann durch Beaufschlagen entweder der Kol­ benkammer 13 oder der Kolbenkammer 14 eine Bewegung des Kol­ bens 10 erfolgen und damit ein Öffnen bzw. Schließen des Aus­ laßventils 6 bewirkt werden.

Dem Vorratsraum 4 ist eine insgesamt mit 21 bezeichnete Volu­ menveränderungseinrichtung zugeordnet. Die Volumenverände­ rungseinrichtung weist einen als Nadel 22 ausgebildeten Ver­ drängungskörper auf, der mit seinem in der Zeichnung rechts dargestellten Stirnendbereich in den Verdrängungsraum 4 hin­ einragt. 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 Vorratsraum 4 abgewandten End­ bereich an einem Kolben 25 angebracht, welcher wiederum ge­ teilt dargestellt ist. In der den Kanal 3 abschließenden Stellung 22′ der Nadel trägt der Kolben in seiner entspre­ chenden Stellung die Bezugsziffer 25′. Der Kolben 25 ist über eine mit 26 bezeichnete Feder vorgespannt, welche in ihrer der Position 22′ der Nadel entsprechenden Stellung die Be­ zugsziffer 26′ trägt. Die Feder 26 ist in ihrer Vorspannung über eine Einstellschraube 27 einstellbar. Einem Kolbenraum 28 ist ein pneumatisches oder hydraulisches Medium über eine Zufuhröffnung 29 zuführbar. Durch die gleiche Öffnung kann das Medium auch wieder abgeleitet werden. Die Öffnung 29 steht über eine Leitung 30 mit der Leitung 18 und über eine Leitung 31 mit der Leitung 17 in Verbindung. In der Leitung 30 ist ein mit 32 bezeichnetes Proportionalventil 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 Vorratsraum 4 gegen einen Materialzustrom aus Pfeilrich­ tung C abgesperrt ist. Die Nadel wird in ihrer Stellung 22′ durch Wirkung eines pneumatischen oder hydraulischen Mediums (Gas, Luft, Flüssigkeit) gehalten, welches dem Kolbenraum 28 durch die Öffnung 29 zugeführt wird.

In Ruhestellung drückt außerdem der andere Kolben in seiner Position 10′ über die zugeordnete Nadel in ihrer Position 7′ auf den mit 35 bezeichneten Nadelsitz der Austrittsdüse 6 und verschließt damit den Austritt. Auch dieser Kolben wird durch eine pneumatische oder hydraulische Zuhalteenergie (Gas, Luft, Flüssigkeit), die durch die Öffnung 15 in den Kolben­ raum 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 Zu­ fuhranschluß und der Austrittsdüse 6 befindlichen pastösen Mediums.

Zu Beginn des Aufbringvorganges des pastösen Mediums wird die Kolbenkammer 28 über den Anschluß 29 entleert. Da die Kolben­ kammer 33 über die Bohrung 34 mit der Atmosphäre verbunden ist, kann bei einer Bewegung des Kolbens 25 entsprechend der Zeichnung nach links Umgebungsluft in den Kolbenraum 23 ein­ strömen. Gleichzeitig damit oder - materialabhängig - zeitversetzt hierzu wird die Nadel 7 durch Entleeren der Kam­ mer 13 über den Anschluß 15 sowie Belüften der Kammer 14 über den Anschluß 16 in die Öffnungsstellung gebracht. Das Ansteu­ ern der Anschlüsse 15 und 16 kann über das Proportionalventil 20 oder über ein Vierwegeventil erfolgen, wobei eine Einstel­ lung durch Betätigung der Einstellschraube 12 und/oder durch Verstellung einer Blende 36 im Bereich der Austrittsdüse 6 erfolgen kann.

Die Vorrichtung kann auch eingesetzt werden, um bei gleich­ förmiger Bewegung unterschiedliche Querschnitte des auf zu­ bringenden Mediums oder aber auch gleiche oder gewollt unter­ schiedliche Querschnitte des auf zubringenden 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 der Zuführöffnung 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 Vorratsraums 4 vergrößert, was eine Verringerung des Drucks in der Vorratskammer 4 zur Folge hat. Auf diese Weise wird ein aus der Staudruckentladung resultierender Materialüber­ schuß in der Vorratskammer 4 kompensiert.

Während des Aufbringens pastöser Medien durch die Austritts­ düse 6 wird kontinuierlich neues pastöses Medium über eine Pumpe (nicht dargestellt) dem Zufuhranschluß 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" des pastösen Mediums eine Mittellage einnimmt, die etwa der in Fig. 2 gezeichneten Position entspricht, bei einem Druckan­ stieg des aus Pfeilrichtung c herangeführten pastösen Mediums entgegen der Vorspannkraft der Feder 26 nach links bewegt wird, was eine Volumenvergrößerung des Vorratsraums 4 und da­ mit einen entsprechenden Druckabfall zur Folge hat. In ent­ sprechender Weise bewegt sich die Nadel 22 bei einer Druck­ verringerung nach rechts, was zu einer Verkleinerung des Vo­ lumens des Vorratsraums 4 und einem entsprechenden Druckan­ stieg führt. Auf diese Weise wird der Auftragvorgang des pastösen Mediums in ein "dynamisches Gleichgewicht" versetzt. Der Vorgang der Volumenvergrößerung bzw. Volumenverkleinerung ist grundsätzlich mit dem Öffnen des Auslaßventils 6 ver­ gleichbar, 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 den Anschluß 26 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 36 bzw. 24 gedrückt.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Aufbringen pastöser Medien mit einem Zu­ führanschluß für das auf zubringende, unter Druck zuge­ führte Medium, und mit einem Vorratsraum, aus dem das Me­ dium durch eine Austrittsdüse aus der Vorrichtung aus­ tritt, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsraum (4) - in Materialflußrichtung gesehen - zwischen dem Zuführ­ anschluß (2) und der Austrittsdüse (6) angeordnet ist, und dem Vorratsraum (4) eine derartig ausgebildete Volumenveränderungseinrichtung (21) zugeordnet ist, daß bei einem Druckanstieg in dem herangeführten Medium eine Volumenvergrößerung und bei einem Druckabfall in dem herangeführten Medium eine Volumenverringerung des Vor­ ratsraums in einer Druckschwankungen in dem herangeführ­ ten Medium kompensierenden Weise erfolgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumenveränderungseinrichtung (21) einen einen In­ nenwandbereich des Vorratsraums (4) bildenden und unter Wirkung einer Vorspanneinrichtung bei Normaldruck des Me­ diums 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 Vor­ ratsraum (4) ragende Nadel (22) ausgebildet ist.

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

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Vorspannung durch eine Vorspannfe­ der (26) aufgebracht wird.

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 Vor­ ratsraum (4) abgewandten Seite des Verdrängungskörpers ein Proportionalventil (32) vorgesehen ist.