DE19713938A1 - Vorrichtung konstanter Ausströmgeschwindigkeit und Verfahren konstanter Ausströmgeschwindigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung konstanter Ausströmgeschwindigkeit und ein Ver­ fahren konstanter Ausströmgeschwindigkeit, und insbesondere eine Vorrichtung konstanter Ausströmgeschwindigkeit und ein Verfahren konstanter Ausströmgeschwindigkeit, die im­ stande sind, die Geschwindigkeit bzw. Menge eines Materials hoher Viskosität zu steuern, das aus einer Vorrichtung ausgestoßen wird.

In letzter Zeit werden hochviskose Materialien wie Silikongummi, Epoxidharz, Fett und dergleichen in stark zunehmenden Ausmaß verwendet als Dichtungsmaterialien oder Schmiermittel, die zwischen mechanischen Teilen aufgebracht werden, da sie Vorteile auf­ weisen, insofern ihr Abdichtungsvermögen hoch ist und Kostenverminderungen erzielt wer­ den können. Die Materialien dieser Art sind in einem Behälter einer Materialausstoßvor­ richtung enthalten. Sie können aus einer Düse ausgestoßen werden durch die Betätigung der Pumpeneinheit, welche mit dem Behälter verbunden ist.

Die Druckeinstellung verläßt sich bei der herkömmlichen Materialausstoßvorrichtung je­ doch nur auf die manuelle Einstellung des Arbeiters, da die Ausstoßmenge des Materials konstant gehalten wird, indem die Einstellung des Drucks in dem Zylinder zum Betätigen der Pumpeneinheit durchgeführt wird. In diesem Fall entsteht das Problem, daß die Bedie­ nungsperson immer einen Druckmesser überwachen sollte, und daß die Druckeinstellung, die auf dem Überwachungsergebnis beruht, Erfahrungen der Bedienungsperson erfordert. Insbesondere verändern Materialien hoher Viskosität ihre Viskosität in Abhängigkeit von Veränderungen in der Umgebungstemperatur und verschiedenen Losen. Die Ausströmge­ schwindigkeit des Materials weist eine starke Tendenz auf, sich mit Ablauf der Zeit zu ver­ ändern. Dementsprechend wird der Bedienungsperson eine beachtliche Bürde auferlegt.

Es gibt eine Vorrichtung, welche imstande ist, die oben erwähnten Materialien unter Druck zu pumpen mittels eines Servomotors und dergleichen, um einen Ausstoß konstanter Ge­ schwindigkeit für die oben erwähnten Materialien durchzuführen. Solch eine Vorrichtung bringt Nachteile mit sich, insofern ihre Herstellkosten hoch sind und ihr Aufbau kompliziert ist. Ferner nimmt das Gewicht der Ausstoßvorrichtung als Ganzes zu. Wenn die Ausstoß­ vorrichtung mit einem Anwendungsroboter verbunden wird, würde auf den Roboter mit Nachteil eine übermäßig hohe Beanspruchung angewendet.

Die Erfindung wurde unternommen, um die oben erwähnten Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. Ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung kon­ stanter Ausströmgeschwindigkeit und ein Verfahren konstanter Ausströmgeschwindigkeit, welche imstande sind, den Ausstoßdruck automatisch zu steuern durch Ermitteln oder Überwachen der Änderungen der Ausstoßgeschwindigkeit aufgrund von Veränderungen in der Viskosität des Materials.

Um das oben erwähnte Ziel zu erreichen, schafft die Erfindung eine Vorrichtung konstanter Ausströmgeschwindigkeit mit einem Behälter, der ein Material einer gegebenen Viskosität enthält, einer Pumpeneinheit zum Zuführen des Materials zu einer Düse und einem Zylinder zum Antreiben eines Axialteiles, das die Pumpeneinheit betätigt, wobei das Material in der Pumpeneinheit aus der Düse ausgestoßen werden kann, wenn das Axialteil durch den Zy­ linder bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßfühler zum Ermitteln der Bewe­ gungsgeschwindigkeit des Axialteiles in der Nähe des Axialteiles vorgesehen ist, und daß eine Steuereinrichtung auch vorgesehen ist, die eine Druckeinstellung des Zylinders auf der Grundlage des Ausgangssignals des Meßfühlers durchführt. Wenn bei solch einer Anord­ nung die Viskosität des Materials sich aus irgendeinem Grund ändert, verändert sich unver­ meidlich der fluidische Widerstand des Materials. Diese Veränderungen bewirken, daß die Bewegungsgeschwindigkeit des Axialteiles zunimmt oder abnimmt. Dementsprechend wird auf den Zylinder ein angemessener Druck ausgeübt auf der Grundlage des Vergleichs zwi­ schen der durch den Meßfühler ermittelten Bewegungsgeschwindigkeit des Axialteiles und der Bezugsgeschwindigkeit, um das Material immer mit einer konstanten Menge auszusto­ ßen. Die Bezugsgeschwindigkeit kann hierin bestimmt werden auf der Grundlage der Ge­ schwindigkeit des Axialteiles für eine gegebene Ausstoßmenge.

Vorzugsweise umfaßt der Zylinder einen Druckluftzylinder und kann die Bewegungsge­ schwindigkeit des Axialteiles gesteuert werden durch Steuern der Menge der dem Zylinder zugeführten Luft. Unter Verwendung des Druckluftzylinders können die Herstellkosten der Vorrichtung vermindert werden durch ihren einfachen Aufbau, und Wartung und Überprü­ fung können leicht durchgeführt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbei­ spiels im einzelnen beschrieben. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Ansicht des Gesamtaufbaus eines Beispiels für eine Vorrichtung mit konstan­ ter Ausströmgeschwindigkeit.

Der Aufbau der gesamten Vorrichtung einer Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 1 schematisch gezeigt. In dieser Figur umfaßt eine Vorrichtung 10 konstanter Ausströmge­ schwindigkeit einen Hauptkörper 11. Der Hauptkörper 11 umfaßt einen Behälter 13, der in einer unteren Position in einem beweglichen Rahmen 12 angeordnet ist, eine Pumpeneinheit 15, die mit dem Behälter 13 über eine Materialdurchlaufhülse 14 in Verbindung steht, eine Düse 16, die mit der Pumpeneinheit 15 durch einen Schlauch verbunden ist, und die imstan­ de ist, das Material daraus auszustoßen mittels der Pumpeneinheit 15 sowie einen Druck­ luftzylinder 18, der ein Axialteil zum Betätigen der Pumpeneinheit 15 in einer vertikalen Richtung antreibt.

Ein Material M mit hoher Viskosität wie Silikon und dergleichen ist in dem Behälter 13 enthalten. Eine Abstreifplatte 20, in deren Mittelpunkt ein Loch ausgebildet ist, das eine Materialpassage bildet, ist über dem Niveau des Materials M angeordnet. Die Abstreifplatte 20 ist an ihrer Peripherie mit einem Flansch 21 versehen. Der Flansch 21 ist verschiebbar entlang der inneren Umkreisfläche des Behälters 13, so daß er sich senken kann, während er das an der inneren Umkreisfläche des Behälters 13 haftende Material M abstreift. Die Ab­ streifplatte 20 dient auch dazu, die Innenseite des Behälters 13 ständig in einem Druckzu­ stand zu halten durch die Gewichte der Pumpeneinheit 15 und des Zylinders 18 etc., die sich über der Abstreifplatte 20 befinden.

Die Materialdurchlaufhülse 14 ist in das Loch der Abstreifplatte 20 eingesetzt. Ein stationärer Flansch 25 ist an dem äußeren Umkreis der Materialdurchlaufhülse 14 ange­ bracht, und ein Dichtungsring 24 ist zwischen den Flansch 25 und die obere Fläche der Ab­ streifplatte 20 zwischengelegt. Die Pumpeneinheit 15, die sich über der Materialdurchlauf­ hülse 14 befindet, ist dafür vorgesehen, das Material M darin anzusaugen, wenn das Axial­ teil 17 durch den Zylinder 18 aufwärts verschoben wird, und das Material zu der Düse 16 hin zu pumpen, um das Material M aus der Düse 16 auszustoßen, wenn das Axialteil 17 abwärts verschoben wird. Die Pumpeneinheit 15 umfaßt ferner ein Rückschlagventil (nicht gezeigt), um zu verhindern, daß das Material M zu dem Behälter 13 zurückkehrt, was ande­ renfalls eintreten kann, wenn das Axialteil 17 sich senkt.

Ein Meßfühler 30 ist in einer seitlichen Position des Axialteiles 17 angeordnet. Der Meß­ fühler 30 umfaßt in der Erfindung einen Lasersensor. Verschiedene Meßfühler, welche eine äquivalente Funktion ausführen können, um die Bewegung des Axialteiles 17 zu ermitteln, können anstelle des hierin verwendeten Lasersensors verwendet werden.

In der oberen und der unteren Position des Zylinders 18 sind Öffnungen 18A bzw. 18B aus­ gebildet. Diese Öffnungen 18A, 18B sind mit einer Luftquelle 36 über ein elektromagneti­ sches Ventil 32, eine Steuereinrichtung 33 und einen Luftfilter 34 verbunden. Dementspre­ chend können die Zufuhr von Luft in den Zylinder 18 und die Einstellung der Menge der zugeführten Luft, das heißt, die Einstellung des Luftdrucks, durch Steuerung mit der Steu­ ereinrichtung 33 erzielt werden. Die Steuereinrichtung 33 ist mit dem Meßfühler 30 verbun­ den, so daß sie den an den Zylinder 18 in Reaktion auf ein Ausgangssignal von dem Meß­ fühler 30 angelegten Luftdruck richtig einstellen kann. Die Steuereinrichtung 33 ist versehen mit verschiedenen voreingestellten Schaltern, Tauchschaltern, einer Flüssigkristallanzeige, welche den Druckwert und dergleichen anzeigt, und Anzeigelampen zum Anzeigen der Zu­ stände verschiedener Warnungen und der Bewegungsgeschwindigkeit des Axialteiles, so daß ein Arbeiter den Zustand der Operation der Vorrichtung 10 konstanter Ausströmge­ schwindigkeit visuell überwachen kann.

Das Bezugszeichen 38 in der Figur bezeichnet eine Dichtungskontrolltafel, welche das An­ steuern eines Roboters 39 steuert, der die Düse 16 betätigt, sowie eine integrierte Kontrolle anderer Bauteile einschließlich der Steuereinrichtung 33. Das Bezugszeichen 40 bezeichnet einen Luftauslaßschlauch.

Nun wird die Arbeitsweise der Vorrichtung in der vorliegenden Ausführungsform beschrie­ ben.

Zuerst wird eine Druckeinstellung manuell durchgeführt, so daß eine optimale Ausströmge­ schwindigkeit bzw. Ausströmmenge erhalten werden kann in Abhängigkeit von einem Werkstück, bei dem ein ausgestoßenes Material aufzutragen ist, und der Viskosität des Materials und so weiter. Dann wird die Bewegungsgeschwindigkeit des Axialteiles 17, bei der das Material angemessen aufgetragen werden kann, gespeichert und in der Steuerein­ richtung 33 als Bezugsgeschwindigkeit voreingestellt. Die Bewegungsgeschwindigkeit des Axialteiles 17, mit der es sich tatsächlich bewegt, wird ständig mit der gespeicherten Be­ zugs(bewegungs)geschwindigkeit verglichen. Wenn die Differenz zwischen den beiden Ge­ schwindigkeiten außerhalb eines gegebenen Bereichs liegt, wird der Druck verstellt, so daß die tatsächliche Bewegungsgeschwindigkeit des Axialteiles 17 sich der Bezugsgeschwindig­ keit nähert. Die Druckkorrektur wird nicht rasch und groß durchgeführt, sondern wird um solch einen sehr kleinen Betrag durchgeführt, daß die Geschwindigkeit nach mehreren Auf­ trägen des Materials auf einen angemessenen Wert zurückgeführt werden kann. In der Ausführungsform ist der maximale Betrag, um den der Druck korrigiert wird, auf 0,05 kgf/cm² voreingestellt. Wenn die tatsächliche Bewegungsgeschwindigkeit stark von der Bezugsgeschwindigkeit abweicht, wird die Druckkorrektur um einen maximalen Betrag durchgeführt. Die Bewegungsgeschwindigkeit des Axialteiles 17 wird so gesteuert, daß der korrigierte Betrag so genau und frühzeitig wie möglich vermindert wird, wenn sich die Be­ wegungsgeschwindigkeit der Bezugsgeschwindigkeit nähert. Der korrigierte Betrag wird bestimmt auf der Grundlage eines Mittelwertes, der durch N Abtastungen erhalten wird. Die Anzahl N der Abtastungen ist variabel.

Wenn die Luftzufuhr zu dem Zylinder 18 gestartet wird, um den Ausström- oder Ausstoß­ vorgang einzuleiten, nachdem die anfängliche Voreinstellung auf diese Weise durchgeführt ist, wird das Axialteil 17 aufwärts bewegt. Diese Bewegung des Axialteiles 17 bewirkt, daß der Druck in der Pumpeneinheit 15 ein Unterdruck wird, so daß das Material M in die Pumpeneinheit 15 hinaufgesaugt wird. Wenn das Axialteil 17 sich absenkt, wird das Rück­ schlagventil (nicht gezeigt) geschlossen. Die Druckzunahme in der Pumpeneinheit 15, die durch das Absenken des Axialteiles 17 bewirkt wird, veranlaßt, daß das Material M unter Druck zu der Düse 16 gepumpt wird.

Die Bewegungsgeschwindigkeit des Axialteiles 17 wird zu vorgegebener Zeit im Verlauf des Ausströmvorgangs durch den Meßfühler 30 ermittelt. Ein Ermittlungsergebnis wird der Steuereinrichtung 33 zugeführt. Falls das Ergebnis eines Vergleichs zwischen der gemesse­ nen Geschwindigkeit und der Bezugsgeschwindigkeit ermittelt, daß die tatsächliche Bewe­ gungsgeschwindigkeit des Axialteiles 17 niedriger ist als die Bezugsgeschwindigkeit, wird eine Korrektur des Drucks durchgeführt, um den Druck zu erhöhen. Falls andererseits er­ mittelt wird, daß die Bewegungsgeschwindigkeit des Axialteiles 17 höher ist als die Be­ zugsgeschwindigkeit, wird eine Korrektur durchgeführt, um den Druck zu vermindern. Die Arbeitskontinuität geht nicht verloren, da die Verstellung schrittweise durchgeführt wird, selbst wenn der Vergleich der Geschwindigkeiten eine Abweichung zeigt.

Der oben erwähnte Vorgang wird automatisch durchgeführt. In der vorliegenden Ausfüh­ rungsform kann eine manuelle Korrektur von einem Arbeiter durchgeführt werden. In die­ sem Fall wird die tatsächliche Bewegungsgeschwindigkeit des Axialteiles 17 mit der Be­ zugsgeschwindigkeit verglichen. Der Druck kann stufenlos verstellt werden in Abhängigkeit von der Differenz. Dies macht es möglich, einen angemessenen Zustand voreinzustellen beim Start der Vorrichtung 10 konstanter Ausströmgeschwindigkeit in einer kurzen Zeit­ spanne und macht es leichter, mit dem Fall fertigzuwerden, in dem ein Material ausgestoßen werden soll, von welchem keine empirischen Daten bekannt sind.

In der obigen Beschreibung sind die Operationsbedingungen nur beispielhaft dargestellt. Die Bedingungen wie die Anzahl von Abtastungen, die Größe des zu korrigierenden Drucks und Kriterien zur Feststellung von Abnormalität können nach Wunsch bestimmt werden je nach den Aufbringungsbedingungen jedes Materials. Obwohl der Druck korrigiert wird auf der Grundlage des Mittelwertes, der durch mehrmaliges Abtasten erhalten wird, kann ein Warn­ signal gegeben werden, wenn festgestellt wird, daß eine extreme Abnormalität auftritt.

Obwohl der Zylinder 18 ein Druckluftzylinder ist, kann er auch ein Hydraulikzylinder sein. Es ist vorteilhafter, einen Druckluftzylinder zu verwenden, um eine Vereinfachung des Auf­ baus und eine Verminderung der Fertigungs- und Wartungskosten zu erzielen.

Obwohl die Ausführungsform dargestellt und beschrieben worden ist, in welcher die Vor­ richtung von vertikal angeordnetem Typ ist, ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Die Erfindung kann in gleicher Weise als eine Vorrichtung von quer angeordnetem Typ sein.

Das Material wird in der oben erwähnten Ausführungsform nach oben gesaugt und dann unter Druck zu der Düse 16 gepumpt. Alternativ kann das Material direkt durch die Ab­ streifplatte 20 ausgestoßen werden, um die Innenseite des Behälters 13 unter Druck zu set­ zen.

Die Erfindung ist konfiguriert und angeordnet, um gemäß obiger Beschreibung zu arbeiten. Dementsprechend kann die Einstellung des Drucks zum Aufrechterhalten einer konstanten Ausströmgeschwindigkeit automatisch erzielt werden durch Ermitteln oder Überwachen der Veränderungen der Ausströmmenge, die aufgrund einer Veränderung der Viskosität des Materials und dergleichen auftreten. Es kann eine Vorrichtung geschaffen werden, welche imstande ist, einen Ausstoß konstanter Geschwindigkeit bzw. Menge auf sehr einfache und genaue Weise in Vergleich zu der manuellen Einstellung, die bisher von einem Arbeiter durchgeführt worden ist.

Da die Einrichtung zum Messen der Veränderung der Ausströmgeschwindigkeit einen Meßfühler umfaßt, welcher die Bewegungsgeschwindigkeit des Axialteiles mißt, ermöglicht es diese Einrichtung, den Meßfühler für eine existierende Materialausstoßvorrichtung zu verwenden. Dies kann die Anpassungsfähigkeit der Vorrichtung steigern und kann eine ef­ fektive Verwendung vorhandener Anlagen erzielen.

Die Anordnung, die einen Druckluftzylinder verwendet, erzielt eine weitergehende Verein­ fachung und Gewichtsverminderung der Vorrichtung als im Fall der Verwendung einer hy­ draulischen Einrichtung. Es ist leicht, die gesamte Vorrichtung zu transportieren und zu handhaben.

Claims (6)

1. Vorrichtung konstanter Ausströmgeschwindigkeit mit einem Behälter, der ein Mate­ rial enthält, welches eine gegebenen Viskosität aufweist, einer Pumpeneinheit zum Zuführen des Materials zu einer Düse und einem Zylinder zum Antreiben eines Axialteiles, das die Pumpeneinheit betätigt, wobei das Material in der Pumpeneinheit aus der Düse ausgesto­ ßen werden kann, wenn das Axialteil durch den Zylinder bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßfühler (30) zum Ermitteln der Bewegungsgeschwin­ digkeit des Axialteiles (17) in der Nähe des Axialteiles (17) vorgesehen ist, und daß eine Steuereinrichtung (33) vorgesehen ist, die eine Druckeinstellung des Zylinders (18) auf der Grundlage des Ausgangssignals des Meßfühlers (30) durchführt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder einen Druckluftzylinder (18) umfaßt, und daß die Bewegungsgeschwindigkeit des Axialteiles (17) eingestellt wird durch Steuern der dem Druckluftzylinder (18) zugeführten Luftmenge.

3. Verfahren konstanter Ausströmgeschwindigkeit, mit einem Behälter, der ein Materi­ al enthält, welches eine gegebenen Viskosität aufweist, einer Pumpeneinheit zum Zuführen des Materials zu einer Düse und einem Zylinder zum Antreiben eines Axialteiles, das die Pumpeneinheit betätigt, wobei das Material in der Pumpeneinheit aus der Düse ausgesto­ ßen werden kann, wenn das Axialteil durch den Zylinder bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsgeschwindigkeit des Axialteiles ermittelt wird und mit einer Bezugsgeschwindigkeit verglichen wird, und daß die Einstellung des Drucks in dem Zylinder in der Weise ausgeführt wird, daß die ermittelte Bewegungsgeschwindig­ keit mit der Bezugsgeschwindigkeit übereinstimmt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsgeschwindig­ keit ermittelt wird auf der Grundlage der Bewegungsgeschwindigkeit des Axialteiles, wenn das Material geeignet aufgebracht wird, indem eine manuelle Druckeinstellung durchgeführt wird, so daß eine optimale Ausströmgeschwindigkeit erhalten wird je nach Art eines Werk­ stucks, auf welches das Material aufzubringen ist, und der Viskosität des Materials, und daß die Bewegungsgeschwindigkeit, wenn das Material auf das Werkstück aufgebracht wird, mit der Bezugsgeschwindigkeit verglichen wird und die Geschwindigkeit des Axialteiles korrigiert wird, um sich einer Bezugsgeschwindigkeit zu nähern, wenn die Differenz zwi­ schen der Bezugsgeschwindigkeit und der tatsächlichen Bewegungsgeschwindigkeit von einem gegebenen Bereich abweicht.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck um solch einen sehr kleinen Betrag korrigiert wird, daß der Druck nach mehreren Aufträgen des Materials auf einen angemessenen Wert zurückgeführt werden kann.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck um einen ma­ ximalen Betrag korrigiert wird, wenn die tatsächliche Bewegungsgeschwindigkeit stark von der Bezugsgeschwindigkeit abweicht und der Betrag, um den der Druck zu korrigieren ist, vermindert wird, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit sich der Bezugsgeschwindigkeit nähert.