DE3624944A1 - Konstantdruckerzeuger fuer die dosierung viskoser klebstoffe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Konstantdruckerzeuger für die Dosierung viskoser Klebstoffe der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung. Konstantdruckerzeuger dieser Art werden vor allem in Kleberobotern eingesetzt, mit denen Klebstoff im Zuge der Fertigung von Industrie­ erzeugnissen vollautomatisch auf Werkstückoberflächen aufgetragen wird.

Es ist ein Konstantdruckerzeuger dieser Art bekannt, der eine als Zylinder ausgebildete Klebstoffkammer auf­ weist, die eine Einlaßöffnung für die Klebstoffzufuhr und eine hiervon getrennte Auslaßöffnung für den Kleb­ stoffausstoß aufweist und in die ein kolbenartiger Ver­ drängungskörper durch eine abgedichtete Kammeröffnung hindurch mit Hilfe eines Pneumatikzylinders axial ver­ schiebbar eingreift. Der Verdrängungskörper weist gegen­ über der Klebstoffkammer Untermaß auf, so daß zwischen Verdrängungskörper und Kammerwand ein Ringraum verbleibt, durch den Klebstoff beim Einfüllen unter hohem Druck zur Stirnseite des Verdrängungskörpers gelangen kann, so daß dieser bei entlastetem Pneumatikzylinder in seine äußere Endlage verschoben wird. Während des Befüllens übt der einströmende Klebstoff Scherkräfte auf den sich nach oben bewegenden Verdrängungskörper aus. Dadurch ergeben sich Verspannungen im System und ein einseitiger Verschleiß im Bereich der Dichtungen. Hinzu kommt, daß der am Verdrängungskörper nach unten strömende abrasive Klebstoff die Mantelfläche des Verdrängungskörpers aus­ wäscht. Da die Mantelfläche zusätzlich eine Dichtfunktion aufweist, wird die Vorrichtung dadurch bereits nach kurzer Zeit undicht.

In der Praxis kommt es immer wieder vor, daß das Aus­ stoßvolumen des Konstantdruckerzeugers bei vorgegebenem Hub geändert werden muß. Bei der bekannten Anordnung muß hierzu der Verdrängungskörper samt Dichtungssitz ersetzt werden. Da die Dichtungen und die zu verwendenden geschliffenen und polierten Kolben als Verdrängungskörper genormte Abmessungen aufweisen, kann das Ausstoßvolumen nur stufenweise und nicht beliebig geändert werden. Hinzu kommt, daß das System durch die vorhandene lange Kolben­ stange und die drei Führungen überbestimmt ist, so daß es zu Verspannungen und ruckartigen Bewegungsabläufen kommt. Bei einem Kammervolumen von 100 ccm und einer Druckübersetzung von 40:1 wiegt der bekannte Konstant­ druckerzeuger etwa 60 kg. Diese Masse ist zu groß, um an einem Roboter der für den Klebstoffauftrag in Betracht kommenden Art unmittelbar untergebracht werden zu können. Deshalb muß der Konstantdruckerzeuger im stationären Bereich der Anlage angeordnet werden, so daß der Klebstoff vom Konstantdruckerzeuger aus durch eine lange Hochdruck­ leitung von 10 bis 15 m zur Klebstoffpistole gefördert werden muß. In dieser Leitung, deren Innendurchmesser beispielsweise 22 mm beträgt, befindet sich eine große Menge komprimierbaren Klebstoffs. Außerdem expandieren die Klebstoffschläuche bei einem Förderdruck von 100 bis 200 bar so stark, daß ein definierter Klebstoff­ druck am Ende dieser langen Strecke nicht einstellbar ist. Da auch die Temperatur und somit das Fließ- und Sprühverhalten des Klebstoffs über die lange Strecke variieren kann, läßt die Dosiergenauigkeit dieser An­ ordnung zu wünschen übrig. Dies gilt umso mehr, als es dort beim ersten Befüllen und beim Betrieb zu Luftein­ schlüssen in der Klebstoffkammer kommen kann, für deren Beseitigung keine Vorkehrungen getroffen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Konstant­ druckerzeuger der eingangs angegebenen Art zu schaffen, der einen verschleißarmen Langzeitbetrieb mit hoher Ein­ stellgenauigkeit gewährleistet sowie eine kompakte und leichte Bauweise ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Anspruch 1 ange­ gebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Weitere vorteil­ hafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäße Lösung geht einmal von dem Gedanken aus, daß der von dem Klebstoff beim Befüllvorgang ange­ strömte Verdrängungskörper nicht zugleich Dichtfunktion haben darf, um einen verschleißarmen Betrieb zu gewähr­ leisten. Um eine kompakte und leichte Bauweise zu er­ möglichen sollte dazuhin ein Aufbau mit dünnwandigen Bauteilen gewählt werden. Ausgehend hiervon wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß die Klebstoffkammer aus zwei teleskopartig ineinandergreifenden, unter Ver­ änderung des Kammervolumens gegeneinander verschiebbaren, an ihren einander zugewandten Seiten offenen und an ihren Mantelflächen gegeneinander abgedichteten Teilkammern besteht. Die beiden Teilkammern befinden sich in einem Gehäuse, in welchem zusätzlich ein Pneumatikzylinder integriert ist. Die eine Teilkammer ist dabei mit dem Kolben des Pneumatikzylinders verbunden, während die andere Teilkammer gehäusefest ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die gehäusefeste Teilkammer mit einer gemeinsamen, vor­ zugsweise axial ausgerichteten Ein- und Auslaßöffnung versehen, die über ein externes Umsteuerventil wechsel­ weise mit einer Klebstoffzufuhrleitung und einer Ausstoß­ leitung verbindbar ist. Vorteilhafterweise ist die Ein- und Auslaßöffnung für den Klebstoff an der Unterseite und der Anschluß für die Druckluftleitung an der Oberseite des Gehäuses angeordnet und an der Oberseite der mit dem Kolben verbundenen Teilkammer ein nach außen führender verschließbarer Entlüftungskanal vorgesehen. Mit diesen Vorkehrungen werden Lufteinschlüsse beim erstmaligen Befüllen und während des Betriebs, die zu Ungenauigkeiten in der Klebstoffdosierung führen können, vermieden.

Vorzugsweise sind die Teilkammern durch zylindrische Teleskoprohre begrenzt, wobei das innere Teleskoprohr mit dem Pneumatikzylindergehäuse verbunden ist und an seiner im Kammerinneren befindlichen Stirnseite einen gegen die Innenfläche des äußeren Teleskoprohrs anliegen­ den Dichtungs- und Absteifring trägt.

Die Anpassung an unterschiedliche Ausstoßmengen kann einfach dadurch bewerkstelligt werden, daß Klebstoffzylin­ der unterschiedlichen Durchmessers gegeneinander ausge­ tauscht werden.

Um eine Einstellung definierter Strömungsverhältnisse zu gewährleisten, kann in einem im Kammerinneren befind­ lichen Zapfen eine Heiz- und/oder Kühlquelle für die Temperierung des Klebstoffs angeordnet werden. Der Klebstoffdruck wird zweckmäßig über einen Drucksensor erfaßt und über den einstellbaren Luftdruck im Pneumatik­ zylinder auf einen vorgegebenen Sollwert geregelt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand des in der Zeich­ nung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Anordnung zum Auftragen von Klebstoff auf Werkstückoberflächen mit einem Industrie­ roboter;

Fig. 2a, b einen senkrechten Schnitt durch einen Konstant­ druckerzeuger im entleerten und gefüllten Zustand;

Fig. 3 einen senkrechten Schnitt durch einen Konstant­ druckerzeuger mit Entlüftungsvorrichtung.

Die Roboteranordnung nach Fig. 1 weist einen an einer Tragschiene 10 hängend verfahrbaren Industrieroboter 12 auf, der über eine Energiezufuhrkette mit Elektro-, Pneumatik- und Klebstoffleitungen 14 verbunden ist. Der Klebstoff wird aus einem Vorratsbehälter mit Hilfe einer Förderpumpe 18 durch die Klebstoffhochdruckleitung 14 unter einem Druck von ca. 250 bar zu den am Roboter 12 angeordneten Aggregaten 2, 4, 6 gefördert. Dort gelangt der Klebstoff zunächst in einen Konstantdruckerzeuger 2 und von dort über ein Klebstofftemperiergerät 4 in eine steuerbare Klebstoffpistole 6. Während die von der stationären Förderpumpe 18 zum Roboter geführte Hoch­ druckleitung 14 etwa 10 bis 15 m lang ist, beträgt die Entfernung zwischen den auf dem Roboter angeordneten Aggregaten allenfalls 1 m. Die Anordnung des Konstant­ druckerzeugers 2 unmittelbar auf dem Roboter 12 ist nur durch die im folgenden beschriebene leichte Bauweise möglich.

Der Konstantdruckerzeuger 2 besteht im wesentlichen aus einer über eine gemeinsame Ein- und Auslaßöffnung 22 mit der Klebstoffzufuhrleitung 14 und der Klebstoffaus­ stoßleitung 15 wahlweise verbindbaren Klebstoffkammer 24 und einem Pneumatikzylinder 26 zur Änderung des Kammer­ volumens heim Befüll- und Ausstoßvorgang. Die Klebstoff­ kammer 24 weist zwei ineinandergreifende, gegeneinander verschiebbare Teleskoprohre 28, 30 auf, von denen das eine, die Ein- und Auslaßöffnung aufweisende Teleskoprohr 30 starr mit dem Gehäuse 22 des Pneumatikzylinders 26 verbunden ist, während das andere Teleskoprohr 28 mit dem axial verschiebbaren Kolben 34 des Pneumatikzylinders verbunden ist. Das innere Teleskoprohr 30 trägt im Bereich seines stirnseitigen Endes einen radial nach außen weisen­ den Dichtungsring 36, der gegen die Innenfläche des äuße­ ren Teleskoprohrs 28 anliegt. Zusätzlich befindet sich im Inneren des äußeren Teleskoprohrs 28 ein axial ausge­ richteter, vorzugsweise zylindrischer Zapfen 38, der gleichfalls durch den Kolben 34 verschiebbar ist und je nach Verschiebelage mehr oder weniger tief in die durch das innere Teleskoprohr 30 begrenzte Teilkammer eingreift.

Die Klebstoffkammer 24 besteht somit aus zwei Teilkammern 24′, 24′′, von denen die eine durch das feststehende innere Teleskoprohr 30 und die andere durch den zwischen Dich­ tungsring 38 und Kolben 34 befindlichen Teil des äußeren Teleskoprohrs 28 begrenzt ist (Fig. 2b).

Beim Befüllen wird die Ein- und Auslaßöffnung 22 über ein nicht dargestelltes Umsteuerventil mit der Klebstoff­ zufuhrleitung 14 verbunden, so daß die Klebstoffkammer 24 unter Druck mit Klebstoff beaufschlagt wird. Gleich­ zeitig wird die Druckkammer 40 des Pneumatikzylinders 26 über die Öffnung 42 und ein nicht dargestelltes Um­ steuerventil entlüftet, so daß sich der Kolben 34 von der in Fig. 2a gezeigten Ausgangsstellung unter der Ein­ wirkung des durch die Förderpumpe 18 erzeugten Klebstoff­ drucks in die in Fig. 2b gezeigte Endstellung bewegt. Dabei wird die sich teleskopartig ausdehnende Klebstoff­ kammer 24 mit Klebstoff gefüllt und der Zapfen 38 aus der Teilkammer 24′ herausgezogen. Nach Beendigung des Füllvorgangs wird die Verbindung zur Zufuhrleitung 14 unterbrochen und eine Verbindung zwischen der Öffnung 22 und der Ausstoßleitung 15 hergestellt. Das Ausstossen erfolgt dann unter konstantem Druck mit Hilfe einer in der Druckkammer 40 des Pneumatikzylinders 26 erzeugten Druckkraft, die den Kolben 34 zusammen mit dem äußeren Teleskopzylinder 28 und dem Verdrängungskörper 38 unter Verkleinerung des Kammervolumens allmählich in seine Ausgangslage (Fig. 2a) zurückschiebt. Der Klebstoffdruck wird über einen nicht dargestellten Drucksensor erfaßt und der Luftdruck im Pneumatikzylinder so nachgeregelt, daß ein weitgehend konstanter Klebstoffdruck erreicht wird.

Bei vorgegebenem Kolbenhub kann das Ausstoßvolumen durch die Verwendung unterschiedlich großer Teilkammern 28 entsprechend den jeweiligen Anforderungen verändert wer­ den. Zur Einstellung der für einen genauen Dosiervorgang vorgeschriebenen Viskosität kann in dem Zapfen 38 und/oder im gehäusefesten Teleskoprohr 30 eine Heiz- und/oder Kühlquelle angeordnet werden.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel eines Konstantdruckerzeugers ist das den Klebstoffzylinder bildende größere Teleskoprohr 28 gehäusefest angeordnet, während das den Verdrängungskörper 30 bildende kleinere Teleskoprohr 30 mit dem Kolben 34 des Pneumatikzylinders 40 verbunden ist. Dementsprechend ist der in der Teilkam­ mer 24′ des Klebstoffzylinders 28 befindliche Zapfen 38 ebenfalls am Gehäuse befestigt. Die gemeinsame Ein- und Auslaßöffnung befindet sich an der Unterseite des Gehäuses 26, während der Druckluftanschluß 42 des Pneuma­ tikzylinders an der Oberseite des Gehäuses angeordnet ist. Die mit dem Kolben 34 verschiebbare Teilkammer 24′′ mündet an ihrer Oberseite in einen Entlüftungskanal 43, der mit einem Ventil 44 von außen her verschließbar ist. An der Stirnseite des Verdrängungskörpers 30 ist ein Dichtungsring 36 angeordnet, der gegen die Innenfläche des Klebstoffzylinders 28 anliegt.

Claims (10)

1. Konstantdruckerzeuger für die Dosierung viskoser Klebstoffe oder Klebstoffkomponenten mit einem eine Klebstoffkammer enthaltenden Klebstoffzylinder und einem in den Klebstoffzylinder eingreifenden, unter Veränderung des Kammervolumens zwischen zwei Endstel­ lungen mit pneumatischen Mitteln verschiebbaren Ver­ drängungskörper, wobei der Klebstoff über wechsel­ weise verschließbare Ein- und Auslässe unter Verschie­ ben des Verdrängungskörpers in die Klebstoffkammer einfüllbar und aus dieser ausstoßbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper (30) einen zur Klebstoffkammer (24) hin offenen, einen Teil der Klebstoffkammer (24) bildenden Hohlraum (24′′ bzw. 24′) aufweist, daß der Klebstoffzylinder (28) und der Verdrängungskörper (30) in einem gemeinsamen Gehäuse (26) angeordnet sind, von denen das eine Teil (28 bzw. 30) starr mit dem Gehäuse (26) verbun­ den ist und die Ein- und Auslässe (22) für den Kleb­ stoff aufweist und das andere Teil (30 bzw. 28) mit einem Kolben (34) eines in dem Gehäuse (26) integrier­ ten, auf der dem Ein- und Auslaß (22) für den Kleb­ stoff gegenüberliegenden Seite des Gehäuses (26) an eine Druckluftleitung (42) anschließbaren Pneuma­ tikzylinders (40) verbunden ist.

2. Konstantdruckerzeuger nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine gemeinsame Ein- und Auslaß­ öffnung (22) für den Klebstoff vorgesehen ist, die über ein Umsteuerventil wechselweise mit einer Kleb­ stoffzufuhrleitung (14) und einer Ausstoßleitung (15) verbindbar ist.

3. Konstantdruckerzeuger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und Auslaßöffnung (22) für den Klebstoff an der Unterseite und der Anschluß (42) für die Druckluftleitung an der Oberseite des Gehäuses (26) angeordnet ist, und daß an der Ober­ seite des mit dem Kolben (24) verschiebbaren Teils (24′′) der Klebstoffkammer ein nach außen führender verschließbarer Entlüftungskanal (43) angeordnet ist.

4. Konstantdruckerzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungs­ körper (30) mit dem Kolben verbunden und der Kleb­ stoffzylinder (28) gehäusefest angeordnet ist.

5. Konstantdruckerzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Klebstoffzylinders (28) ein axial ausgerichteter, in den Hohlraum des Verdrängungskörpers (30) ein­ führbarer Zapfen (38) angeordnet ist.

6. Konstantdruckerzeuger nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Zapfen (38) eine Heiz- und/oder Kühlquelle für die Klebstofftemperierung aufweist.

7. Konstantdruckerzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Klebstoff­ zylinder (28) in dem Gehäuse (26) lösbar und gegen einen anderen Klebstoffzylinder austauschbar ange­ ordnet ist.

8. Konstantdruckerzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungs­ körper an seiner nach dem Kammerinneren weisenden Stirnseite einen gegen die Innenfläche des Klebstoff­ zylinders (28) anliegenden Dichtungs- und Abstreif­ ring (36) trägt.

9. Konstantdruckerzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen den Klebstoffdruck in der Klebstoffkammer (24) oder in der Ausstoßlei­ tung (15) messenden Drucksensor sowie einen mit dem Druckmeßwert des Drucksensors beaufschlagbaren Regler zur Nachführung der Vorschubkraft des Pneumatikzy­ linders (40) nach Maßgabe eines vorgegebenen Druck­ sollwerts.

10. Konstantdruckerzeuger für die Dosierung viskoser Klebstoffe oder Klebstoffkomponenten mit einem eine Klebstoffkammer enthaltenden Klebstoffzylinder und einem in den Klebstoffzylinder eingreifenden, unter Veränderung des Kammervolumens zwischen zwei Endstel­ lungen mit pneumatischen Mitteln verschiebbaren Ver­ drängungskörper, wobei der Klebstoff über wechselweise verschließbare Ein- und Auslässe unter Verschieben des Verdrängungskörpers in die Klebstoffkammer ein­ füllbar und aus dieser ausstoßbar ist, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ein- und Auslässe (22) für den Klebstoff an der Unterseite und die pneumatischen Mittel (34, 40) für die Verschiebung des Verdrängungskörpers an der Oberseite des Klebstoffzylinders (28) angeord­ net sind, und daß an der Oberseite der Klebstoffkam­ mer (24) ein nach außen führender verschließbarer Entlüftungskanal (43) angeordnet ist.