DE3913000A1 - Vorrichtung zum abgeben hochviskoser, pastoeser, kompressibler substanzen - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Abgeben hoch­ viskoser, pastöser, kompressibler Substanzen, insbesondere zum Auftragen von Dicht- und Klebstoffen auf Karosserieteile im Automobilbau, mit einem Vorratsbehälter zum Aufnehmen der Sub­ stanz, mit einer Düse für den Austritt der Substanz, mit einer von dem Vorratsbehälter zur Düse führenden Speiseleitung und mit einer Pumpe zum Einspeisen der Substanz in die Speiselei­ tung.

Zu den Substanzen, mit deren dosiertem Abgeben und Auftragen sich dieses Patent befaßt, gehören z.B. heiß zu verarbeitende Ein­ komponenten-Dicht- und -Klebstoffe auf Butyl-Kautschuk-Basis, beispielsweise Polyisobutylene, die durch Erwärmung auf eine Temperatur zwischen 80°C und 140°C (je nach Materialtyp) so­ weit erweichen, daß sie pumpbar werden, heiß zu verarbeitende Zweikomponenten-Dicht- und -Klebstoffe wie z.B. Thiokole (Poly­ sulfide), sowie kalt zu verarbeitende Dicht- und Klebstoffe, darunter auch solche, die vernetzt werden können, beispielsweise Substanzen auf Polyvinylchloridbasis, auf Polyurethanbasis und Acrylplastisole.

Im Karosseriebau ist man bestrebt, solche Dicht- und Kleb­ stoffe einzusetzen, um Karosserieteile abzudichten und/oder miteinander zu verkleben, beispielsweise zum Verkleben oder Abdichten von Bördelfalzen, zur Abdichtung von Dachrahmen, zur Dachspriegel-Unterfütterung oder zum Aufkleben von Zier­ leisten. Dabei kommt es darauf an, die Dicht- und Klebstoffe in genau bestimmten Mengen punktweise oder raupenförmig oder in Form von endlosen Strängen aufzutragen. Eine hohe Dosier­ genauigkeit wird verlangt, weil ein zu geringer Auftrag zu einer mangelhaften Abdichtung oder Verklebung führen kann, während ein zu starker Auftrag dazu führen kann, daß über­ schüssiger Dicht- bzw. Klebstoff wieder entfernt werden muß, weil er beispielsweise bei einer Bördelfalz-Verklebung oder Abdichtung zu stark hervorquillt. Außerdem wird verlangt, daß die Vorrichtung zum Auftragen dieser Substanzen durch einen Roboter gehandhabt und geführt werden kann, damit das Austragen automatisiert erfolgen kann.

Es ist bekannt, solche Substanzen aus einem Faß, in welchem sie angeliefert werden, mit einer Faßpumpe, welche bei­ spielsweise in der französischen Patentanmeldung Nr. 84-14 182 beschrieben ist, herauszupumpen und unmittelbar einer verschließbaren Auftragsdüse zuzuführen, welche durch einen Roboter geführt werden kann. Dabei befindet sich zwi­ schen der Faßpumpe und der Düse zwangsläufig eine längere Förderleitung, beispielsweise eine beheizte Rohrleitung mit Gelenken oder ein Druckschlauch. Nachteilig dabei ist, daß man beim Fördern hochviskoser, pastöser Substanzen durch längere Förderleitungen einen hohen Druckverlust in Kauf nehmen muß: Förderdrücke zwischen 200 bar und 400 bar sind dabei keine Seltenheit. Der Förderdruck baut sich auf dem Weg von der Faßpumpe bis zur Auftragsdüse praktisch bis auf Null ab, wenn die Düse geöffnet ist. Wird die Düse geschlossen, findet in der Förderleitung ein Druckausgleich statt, d.h., daß vor der geschlossenen Düse der Druck ansteigt. Die Folge davon ist, daß beim Öffnen der Düse eine unkontrollierte Menge der hochviskosen Substanz austritt, bis sich der bei ge­ schlossener Düse an der Düse aufgebaute Druck wieder abgebaut hat. Es besteht zwar die Möglichkeit, den Druck in der Förder­ leitung bei geschlossener Düse beispielsweise durch Öffnen einer By-pass-Leitung abzubauen, doch erkauft man sich das mit einem nicht weniger gravierenden Nachteil, denn dann be­ wirkt die hohe Viskosität der Substanz, daß nach dem er­ neuten Öffnen der Düse aus dieser die Substanz zunächst nicht in der gewünschten Fördermenge austritt, sondern mit einer geringeren, allmählich ansteigenden Menge. Verschlimmert wird die unzureichende Dosiergenauigkeit durch den Einfluß der Kompressibilität der hochviskosen Substanzen, denn jede Änderung der Druckverhältnisse in der Förderleitung verändert den Massentransport durch die Förderleitung, wobei diese nach­ teilige Wirkung mit steigender Länge der Förderleitung zunimmt, weil damit auch das Volumen, auf welches sich schwankende Drücke auswirken, zunimmt. Besonders stark ändern sich die Druckver­ hältnisse nach dem Abschalten der Pumpe und nach dem Einschalten der Pumpe; vor allem nach dem Einschalten der Pumpe treten er­ hebliche Dosierungenauigkeiten auf.

Um von einer längeren Förderleitung unabhängig zu sein, ist es bereits bekannt, für das Auftragen solcher hochviskosen Sub­ stanzen einen Auspreßzylinder zu verwenden, in welchem eine gewisse Menge der Substanz gespeichert ist. Aus diesem Auspreß­ zylinder wird die Substanz durch einen hydraulisch betätigten Kolben ausgepreßt. Ist der Zylinder leer, muß der Auftragsvor­ gang unterbrochen werden, damit der Zylinder nachgefüllt bzw. durch einen nachgefüllten Zylinder ersetzt werden kann. Solche Unterbrechungszeiten sind häufig unerwünscht. Um sie gering zu halten, verwendet man Auspreßzylinder mit möglichst großem Fassungsvermögen. Je größer jedoch die Menge der im Auspreß­ zylinder gespeicherten hochviskosen Substanz ist, desto größer wird der nachteilige Einfluß der Kompressibilität auf die Dosiergenauigkeit. Mit zunehmender Menge der hochviskosen Sub­ stanz nimmt nämlich der Druck zu, der benötigt wird, um die Sub­ stanz aus dem Zylinder auszupressen, und mit zunehmendem Druck wird die Substanz zunehmend komprimiert. Als weiterer Nachteil kommt hinzu, daß der zum gleichmäßigen Auspressen benötigte Druck mit fortschreitender Entleerung des Zylinders abnimmt, wobei das Ausmaß der erforderlichen Druckanpassung mit zu­ nehmendem Fassungsvermögen des Zylinders ansteigt. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß Auspreßzylinder, die ein großes Fassungsvermögen haben, damit sie nicht in kurzen Zeitab­ ständen unter Unterbrechung des Dosiervorgangs nachgefüllt oder ausgetauscht werden müssen, so schwer sind, daß sie unter den gegebenen Verhältnissen im Karosseriebau durch einen Roboter nicht mehr gehandhabt werden können.

Aus der DE-A-35 42 767 sind bereits Vorrichtungen zum Fördern von Dicht- und Klebstoffen zum Versiegeln von Isolierglas be­ kannt, welche als Zwischenspeicher einen laufend nachfüllbaren Zylinder haben, aus welchem der Dicht- oder Klebstoff ohne Unter­ brechung durch einen Nachfüllvorgang durch einen Kolben ausge­ preßt werden kann, auf den eine gleichbleibende Kraft ausgeübt wird. Auf diese Weise wird die Dosiergenauigkeit in erster Linie vom Volumen des Zwischenspeichers, von der auf seinem Kolben lastenden Kraft und von den Verhältnissen im Leitungsweg vom Zwischenspeicher zur Düse beeinflußt. Im Leitungsweg zwischen dem Zwischenspeicher und der Düse sind bei der bekannten Vor­ richtung u.a. ein Mischer vorgesehen. Nach wie vor hat aber die Kompressibilität der zu fördernden Substanz einen nicht zu ver­ nachlässigenden Einfluß auf die Dosiergenauigkeit, weshalb im Leitungsweg zur Düse noch eine Dosierpumpe vorgesehen ist. Nach­ teilig ist ferner, daß Änderungen der Dosiermenge bei ununter­ brochenem Dosiervorgang weder schnell genug noch genau genug möglich sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die den oben geschilderten Anforderungen im Karosseriebau gerecht wird, ein Dosieren hoch­ viskoser, pastöser, kompressibler Substanzen mit hoher Genauig­ keit und geringen Zeitverzögerungen ermöglicht und ohne weiteres eine Handhabung und Führung der Auftragsdüse durch einen Roboter erlaubt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiter­ bildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der Erfinder hat erkannt, daß es für ein genaues und reak­ tionsschnelles Dosieren nicht genügt, die Substanz in einer größeren Entfernung von der Düse durch einen Kolben unter Druck zu setzen, der mit einer vorgegebenen gleichbleibenden Kraft belastet wird. Erfindungsgemäß ist vielmehr vorgesehen, zu­ sätzlich zur Pumpe nahe bei der Mündung der Düse einen Pufferbehälter anzuordnen, dessen Fassungsvermögen durch einen unmittelbar am oder im Pufferbehälter angeordneten Drucker­ zeuger veränderbar ist. Dieser Pufferbehälter erlaubt es, Schwankungen der Fördermenge auf dem Weg vom Vorratsbehälter bis zum Pufferbehälter auszugleichen. Außerdem kann der Puffer­ behälter entsprechend seinem Fassungsvermögen eine gewisse Menge der Substanz zwischenspeichern, so daß auch bei zeitweilig nachlassender oder bei unterbrochener Förderleistung der Pumpe der Dosiervorgang ohne Unterbrechung weiterlaufen kann. Damit der Pufferbehälter nach einem Stillstand oder einer verminderten Förderleistung der Pumpe wieder aufgefüllt werden kann, ist es lediglich erforderlich, daß der Druck, mit welchem die Pumpe, bei der es sich um eine Faßpumpe handeln kann, wie sie in der französischen Patentanmeldung Nr. 84 14 182 beschrieben ist, die Substanz in den Pufferbehälter einspeist, größer ist als der Druck, der vom Druckerzeuger auf die im Puffer­ behälter befindliche Substanz ausgeübt wird. Da der Druck­ erzeuger auch während des Nachfüllvorgangs Druck auf die Sub­ stanz im Pufferbehälter ausübt, wird gewährleistet, daß die Substanz auch während des Nachfüllvorganges mit gleichbleibender Dosiergenauigkeit durch die Düse hindurch ausgepreßt werden kann, weil dafür der vom Druckerzeuger ausgeübte Druck bestimmend ist, solange durch das Nachfüllen der Pufferbehälter nicht bis zu seinem maximalen Fassungsvermögen gefüllt ist, denn dann würde der Druck im Pufferbehälter unerwünscht ansteigen. Um das zu vermeiden, sieht man zweckmässigerweise Schaltmittel, z.B. einen oder zwei Lagesensoren, vor, die ansprechen, be­ vor der Pufferbehälter ganz voll ist und dann die Pumpe ab­ schalten, und die auch ansprechen, bevor der Pufferbehälter ganz leer ist und dann die Pumpe einschalten. Um seine Auf­ gabe zu erfüllen, kann der Pufferbehälter recht klein sein: Es genügt ein Fassungsvermögen in der Größenordnung von 100 ml. Vorzugsweise beträgt das Fassungsvermögen nicht mehr als 100 ml. Dementsprechend kann auch das Volumen, um welches sich das Fassungsvermögen des Pufferbehälters durch die Pufferung ändern kann, sehr klein sein: 100 ml sind für den angestrebten Zweck ausreichend, vorzugsweise ändert sich das Fassungsver­ mögen durch die Pufferung um nicht mehr als 70 ml.

Bei so kleinen Volumina hat die Kompressibilität der hoch­ viskosen Substanz kaum noch einen Einfluß auf die Dosier­ genauigkeit, ihr Einfluß auf die Dosiergenauigkeit nimmt ab, je kleiner die Volumina sind. Gleichzeitig wird die aus der Düse, dem Pufferbehälter und dem Druckerzeuger gebildete Bau­ einheit so leicht, daß sie mühelos von einem Roboter ge­ handhabt und geführt werden kann, und dennoch ist ein unter­ brechungsfreies Dosieren möglich.

Das Vorsehen eines solchen Pufferbehälters ist jedoch nicht allein verantwortlich für den Erfolg der Erfindung, vielmehr wird er kombiniert mit einem Drucksensor, welcher den in der Speiseleitung herrschenden Druck an einer stromabwärts vom Druckerzeuger gelegenen Stelle aufnimmt und als IST-Wert in einen Regelkreis gibt, der diesen Druck durch Steuerung des Druckerzeugers auf einen vorgegebenen Sollwert regelt. Bei gattungsgemäßen Vorrichtungen ist eine solche, nicht die von einer Kolben-Zylinder-Einheit ausgeübte Kraft, sondern un­ mittelbar den Druck in der zu dosierenden Substanz bestimmende Regelung neu, insbesondere eine Regelung des Drucks in der Substanz an einer im Nahbereich der Düse gelegenen Stelle. Regelt man nämlich den Druck in der Substanz im Nahbereich der Düse, dann hat der Leitungsweg von dort bis zur Düsenmündung keinen wesentlichen Einfluß mehr auf die Dosiergenauigkeit; der Einfluß auf die Dosiergenauigkeit ist um so geringer, je kürzer der Leitungsweg vom Regelort bis zur Mündung der Düse ist und je geringer das Volumen der Substanz auf diesem Weg ist. Praktisch kann man davon ausgehen, daß bei so kurzen Wegen zwischen Regelort und Düsenmündung die Dosiergenauigkeit genausogut ist wie die Genauigkeit, mit der am Regelort der Druck in der Substanz geregelt wird. Als weiterer Vorteil kommt hinzu, daß die erfindungsgmäße Vorrichtung sehr reaktionsschnell ist, weil der Druckerzeuger, der Druck­ sensor und die Düsenmündung nahe beieinander liegen; die Dosiermenge kann in Reaktionszeiten, die im Millisekundenbe­ reich liegen, geändert werden, ohne daß Regelschwingungen auftreten, und der Regler kann mit einer entsprechend steilen Regelkennlinie betrieben werden.

Mit besonderem Vorteil ist es deshalb erfindungsgemäß möglich, die in der Zeiteinheit abgegebene Menge ausschließlich druck­ abhängig zu steuern, nämlich dadurch, daß man bei unveränder­ lichem lichten Querschnitt der Düse und der Speiseleitung zwi­ schen dem Pufferbehälter und der Düse am Regler veränderliche Sollwerte des Drucks vorgibt. Damit eignet sich die erfindungs­ gemäße Vorrichtung besonders für den Einsatz in automatisierten Fertigungen.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die besten Ergeb­ nisse erzielt, wenn folgende Regeln beachtet werden: Der Druck­ sensor sollte so nahe wie möglich bei der Mündung der Düse liegen; die vom Pufferbehälter zur Mündung der Düse führende Leitung sollte so kurz wie möglich sein; zugleich sollte der Pufferbe­ hälter möglichst nahe beim Drucksensor liegen; die Volumina im Pufferbehälter und im Leitungsweg vom Pufferbehälter zur Mündung der Düse sollten möglichst klein sein.

Wie kurz die Wege und wie klein die Volumina gewählt werden können, hängt von den durch den jeweiligen Anwendungsfall vorgegebenen technischen Randbedingungen ab. So wird die Düse im allgemeinen eine bestimmte Mindestlänge aufweisen müssen, um sie halten, führen, möglicherweise drehbar lagern oder bis zu einer bestimmten Tiefe in ein Werkstück eintauchen lassen zu können. Welche Länge der Leitungsweg vom Pufferbehälter zur Mündung der Düse haben kann, ohne daß er die Dosierge­ nauigkeit nennenswert beeinträchtigt, hängt auch von der Viskosität der zu verarbeitenden Substanzen ab. Je höher die Viskosität ist, desto stärker wirkt sich die Länge des Leitungs­ weges auf die Dosiergenauigkeit aus. Für das Verarbeiten hochviskoser, pastöser Dicht- und Klebstoffe, wie sie eingangs genannt sind, sollte die vom Pufferbehälter zur Mündung der Düse führende Leitung kürzer als 20 cm, vorzugsweise kürzer als 15 cm sein.

Besonders kompakt und deshalb für die Ausbildung kurzer Leitungs­ wege und für die Handhabbarkeit durch einen Roboter günstig ist ein Aufbau der Vorrichtung, bei dem die Düse und der Pufferbe­ hälter auf einer gemeinsamen Halterung angeordnet sind und die Leitung vom Pufferbehälter zur Düse auf dem kürzesten Weg in der Halterung verläuft, insbesondere wenn der Pufferbehälter in der Halterung für die Düse oder sogar in der Düse selbst angeordnet ist oder wenn die Düse unmittelbar an den Pufferbehälter an­ schließt, so daß eine besondere Verbindungsleitung zwischen beiden entfällt.

Weil erfindungsgemäß der Druck in der Substanz nahe bei der Düse geregelt wird, eignen sich für die Verwendung in der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung besonders auch Düsen, die durch ein Ventil verschließbar sind, denn es kommt dann weder zu einem Nachlaufen der Substanz nach einem Abschalten der Vorrichtung noch kommt es zu einer überschießenden Dosierung unmittelbar nach dem Ein­ schalten der Vorrichtung. Besonders geeignet sind Sitzventile, insbesondere Nadelventile, welche nur eine geschlossene Stellung und eine geöffnete Stellung mit gleichbleibendem Öffnungsquer­ schnitt einnehmen. Der Sitz für die Nadel kann unmittelbar an der Düsenöffnung vorgesehen sein, so daß praktisch nichts von der Substanz nachlaufen kann, wenn die Düse geschlossen wird. Soll mit der Nadel zugleich der Durchsatz der Substanz durch die Düse beeinflußt werden, sieht man am besten ein den Hub der Nadel veränderndes Verstellorgan, insbesondere einen verstell­ baren Anschlag vor. Wie schon weiter vorne erläutert, kann in diesem Fall erfindungsgemäß die Dosiermenge pro Zeiteinheit durch Ändern des Drucks im Pufferbehälter reaktionsschnell ge­ ändert werden, indem am Regler eine entsprechende Änderung der Sollwertvorgabe erfolgt, vorteilhafterweise durch eine numeri­ sche Steuerung. Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich deshalb gut für den Einsatz in einer automatisierten Fertigungs­ straße im Automobilbau.

Es ist auch möglich, aber weniger vorteilhaft, als Ventil ein Stellventil, z.B. ein Drehschieberventil, ein Stößel- oder Kegel­ ventil zu verwenden. Mit einem solchen Stellventil ist eine ver­ änderliche Mengendosierung möglich, indem der Druck, den der Druck­ sensor aufnimmt, auf einen konstanten Wert geregelt wird und bei gleichbleibendem Druck die Dosiermenge durch Verändern des Öffnungs­ querschnittes des Stellventiles verändert wird.

Im Karosseriebau besteht aber nicht nur die Forderung, unter­ schiedliche Mengen von Dicht- und Klebstoffen pro Zeiteinheit auf Karosserieteile aufzutragen oder in Karosserieteile ein­ zuspritzen bzw. unterschiedlich dicke Raupen oder Stränge dieser Substanzen aufzutragen. Hinzu kommt, daß häufig nicht nur geradlinige, sondern gekrümmte, insbesondere zu einem Ring ge­ schlossene Stränge von Dicht- und Klebstoffen aufzutragen sind. Wenn das mit Strängen geschehen soll, die eine von der Kreisform verschiedene Querschnittsgestalt haben (z.B. Rechteckprofilstränge), dann muß die Düse entlang ihres Weges gedreht werden können. Grundsätzlich ist es möglich, die gesamte, den Pufferbehälter mit der darin gespeicherten Substanz und die Düse umfassende Vorrichtung als Ganzes zu drehen. Im Hinblick darauf, daß der Pufferbehälter aber mit seinem Druckerzeuger und mit einer Speiseleitung zum Nachfüllen verbunden ist, ist es wesentlich günstiger, die Düse und den Pufferbehälter auf einer gemeinsamen Halterung anzuordnen und die Düse relativ zum Pufferbehälter um ihre Längsachse drehbar zu lagern. In diesem Fall kann der Roboter, der die Düse führen soll, unmittelbar an der Düse oder an einem drehfest mit der Düse verbundenen Montageteil angreifen und die Düse nach Bedarf drehen, während die Halterung, an welcher der Pufferbehälter angeordnet ist, diese Drehbe­ wegung nicht mitmachen muß.

Die Leitung vom Pufferbehälter zur drehbaren Düse könnte im Prinzip eine Schlauchleitung sein, die entweder mit dem Pufferbehälter oder mit der Düse oder mit beiden durch eine drehbare Kupplung verbunden ist. Besser ist es jedoch, die Leitung so anzuordnen, daß sie in der Halterung verläuft und die Halterung selbst als drehbare Kupplung auszubilden, die die Düse umgibt. Dadurch kann die Leitung sehr kurz ge­ halten werden, was für die praktische Umsetzung der Erfindung wichtig ist, da längere Verbindungsleitungen zwischen dem Pufferbehälter und der Düse unerwünscht sind. Andererseits wird durch die Anordnung der Verbindungsleitung in der Halterung eine besonders günstige Möglichkeit geschaffen, durch Beheizung der Halterung diese Leitung und gleichzeitig die Düse zu be­ heizen. Eine solche Beheizung ist von Bedeutung, wenn die Vor­ richtung mit heiß zu verarbeitenden Substanzen arbeiten soll, denn deren Temperatur beeinflußt über die Viskosität die Dosier­ genauigkeit und kann durch eine solche Beheizung stabilisiert werden. Deshalb sind in der erfindungsgmäßen Vorrichtung vor­ zugsweise auch ein oder mehrere Heizelemente zum Beheizen des Pufferbehälters und/oder der Düse sowie wenigstens ein Temperatur­ sensor vorgesehen, welcher zusammen mit den Heizelementen in einem Regelkreis liegt, dessen Regler die Temperatur auf einen vorgebbaren Sollwert stabilisiert. Der Temperatursensor sollte zweckmäßigerweise in der Halterung an einer nicht weit von der Düse entfernten Stelle angeordnet sein, damit er die Temperatur möglichst dicht an der Düse erfaßt; zweckmäßiger­ weise liegt er auch nahe beim Drucksensor. Wenn die Düse nicht unmittelbar an den Pufferbehälter anschließt, erreicht man eine besonders gute Temperaturkonstanz dann, wenn man die Halterung mit der Düse einerseits und den Pufferbehälter andererseits durch getrennte Heizkreise mit je wenigstens einem Heizelement und je einem Temperatursensor regelt.

Ein Temperatursensor in der Vorrichtung ist nicht nur für heiß zu verarbeitende Substanzen, sondern auch für kalt zu verar­ beitende Substanzen von Vorteil, denn sie können sich auf ihrem Weg zur Düse erwärmen, wodurch ihre Viskosität abnimmt und die Dosiergenauigkeit beeinflußt werden kann. Dem begegnet man mit Vorteil durch einen Temperatursensor, der zusammen mit dem Drucksensor Bestandteil eines Regelkreises ist, dessen Regler den Druck in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur nach gespeicherten Erfahrungswerten nachregelt.

Läßt man die Leitung von dem Pufferbehälter zur drehbaren Düse - wie es bevorzugt ist - in der Halterung verlaufen, dann ist es am besten, in der Halterung einen Ringkanal vorzusehen, wel­ cher die Düse oder eine die Düse tragende Welle umgibt. In die­ sen Ringkanal soll einerseits die vom Pufferbehälter kommende Leitung einmünden; andererseits soll der Ringkanal durch einen in der Düse bzw. in ihrer Welle verlaufenden Kanal mit der Mündung der Düse Verbindung haben. Ein solcher Ring­ kanal erlaubt ohne weiteres eine Drehung der Düse um 360° oder mehr.

Der Ringkanal eignet sich auch besonders, um in seiner Nach­ barschaft den Drucksensor anzuordnen. Er kann in der Halterung so angeordnet sein, daß er unmittelbar an den Ringkanal an­ grenzt und den Druck im Ringkanal erfaßt, also an einer Stelle, die außerordentlich nah bei der Mündung der Düse liegt. Auf dem Weg zum Ringkanal bis zur Düsenmündung findet zwar ein Druckabfall statt, es sind jedoch keine unvorhergesehenen Druck­ schwankungen mehr zu erwarten, so daß ein im Ringkanal konstant geregelter Druck zu einem entsprechend konstanten Austragen der Substanz aus der Düsenmündung führt, weshalb die Anordnung des Drucksensors am Ringkanal sehr vorteilhaft ist. Bei kurzem Weg vom Pufferbehälter zur Mündung der Düse kann der Drucksensor aber auch im Pufferbehälter selbst angeordnet werden.

Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung eignet sich als Pufferbehälter ein Behälter mit einem darin verschieblich geführten Kolben, der von dem Druckerzeuger beaufschlagt wird. Um den Pufferbehälter nachfüllen zu können, mündet an einer vor dem Kolben in seiner vordersten Stellung gelegenen Stelle die Speiseleitung in den Pufferbehälter. Außerdem sind Schaltmittel vorgesehen, die auf eine vordere und auf eine hintere Stellung des Kolbens ansprechen und die die Pumpe in Betrieb setzen, wenn sie auf die vordere Stellung des Kolbens ansprechen, und die die Pumpe außer Betrieb setzen, wenn sie auf die hintere Stellung des Kolbens ansprechen. Dabei ist die vom Druckerzeuger auf den Kolben ausgeübte Kraft so auf den Förderdruck der Pumpe abgestimmt, daß der Druck in der Speiseleitung an ihrer Einmündung in den Pufferbe­ hälter größer ist als der vom Kolben auf die Substanz ausge­ übte Druck. Als Druckerzeuger eignet sich insbesondere eine druckmittelbetätigte Kolben-Zylinder-Einheit, deren Kolben beidseitig mit Druckmittel beaufschlagbar ist. Beim Nach­ füllen des Pufferbehälters treten beim Zurückschieben des Kolbens im Pufferbehälter und in dem auf ihn einwirkenden Druckerzeuger (Kolben-Zylinder-Einheit) Reibungsverluste auf, zumal dann, wenn auch der Pufferbehälter als eine Kolben- Zylinder-Einheit ausgebildet ist. Bei Ausbildung des Druck­ erzeugers als doppelt wirkender Zylinder können die Reibungs­ verluste ausgeglichen werden, indem man den Kolben des doppelt wirkenden Zylinders auf seiner dem auf die Substanz im Pufferbehälter einwirkenden Kolben abgewandten Seite permanent mit einem vorgegebenen Druck beaufschlagt, wohin­ gegen er auf seiner gegenüberliegenden Seite während des Be­ triebes der Pumpe mit einem geringeren Gegendruck beaufschlagt wird. Dieser Gegendruck wird so bemessen, daß er die beim Nachfüllen des Pufferbehälters auftretenden Reibungsverluste gerade ausgleicht. Die Höhe des Gegendrucks kann als Erfahrungs­ wert gewonnen und dann als gleichbleibender Druck vorgegeben werden. Im übrigen wird ein ungewolltes Erhöhen der Dosiermenge während des Nachfüllvorganges durch die Druckregelung mit Hilfe des Drucksensors wirksam unterbunden.

Die Pumpe, die die Substanz aus dem Vorratsbehälter (Faß) in den Pufferbehälter fördert, reagiert träge. Beim Inbetrieb­ setzen der Pumpe könnte der Druck im Pufferbehälter deshalb kurz­ zeitig absinken, bis die Pumpe ihre volle Förderleistung er­ reicht hat, wenn zugleich mit dem Inbetriebsetzen der Pumpe der Gegendruck im doppelt wirkenden Zylinder aufgebaut wird. Entsprechend könnte es beim Abschalten der Pumpe geschehen, daß der Druck im Pufferbehälter kurzzeitig ansteigt, bis sich der Förderdruck der Pumpe abgebaut hat, wenn zugleich mit dem Abschalten der Pumpe auch der Gegendruck im doppelt wirkenden Zylinder abgebaut wird. Vorzugsweise ist deshalb ein Zeitver­ zögerungsglied vorgesehen, welches den Aufbau des Gegendrucks gegenüber dem Inbetriebsetzen der Pumpe und den Abbau des Gegendrucks gegenüber dem Außerbetriebsetzen der Pumpe ein wenig verzögert. Der beschriebene Ausgleich der Reibungsver­ luste erleichtert die Druckregelung in der Substanz mit Hilfe des Drucksensors.

Der Pufferbehälter kann als Zylinder mit einem darin ver­ schieblichen Verdrängerkolben ausgebildet sein; es kann auch ein Behälter sein, in den ein Tauchkolben eintaucht. Die dabei durch die Kolbenbewegung auftretenden Reibungs­ verluste vermeidet mit besonderem Vorteil ein Pufferbehäl­ ter, der ein dehnbarer Abschnitt der Speiseleitung ist, welchen der Druckerzeuger von außen mit Druck beaufschlagt. Am einfachsten verwirklicht man einen solchen Pufferbe­ hälter, indem man zwei Rohrleitungsabschnitte oder zwei Rohrstutzen, die Bestandteil der Speiseleitung sind, durch einen dehnbaren Schlauch miteinander verbindet und diese Anordnung in einer Druckkammer unterbringt, die über ein Servoventil mit vorwählbarem Druck beaufschlagt werden kann. Die Druckkammer kann z.B. als Manschette ausgebildet sein, welche die Speiseleitung in diesem Abschnitt umgibt.

Eine andere vorteilhafte Variante ist ein Pufferbehälter, der wenigstens einen Balg enthält, dessen Innenraum mit einer steuerbaren Druckmittelquelle verbunden ist. In beiden Fällen kann das Fassungsvermögen des Pufferbehälters praktisch reibungsfrei verändert werden. Es ist auch eine Kombination dieser beiden Varianten dahingehend möglich, daß in einer Kammer oder in einem Käfig einer oder mehrere Bälge ent­ halten sind, die auf einen dehnbaren Abschnitt der Speise­ leitung einwirken, welche durch den Käfig bzw. durch die Kammer hindurchführt. Durch die Wechselwirkung zwischen dem Balg bzw. den Bälgen und dem dehnbaren Abschnitt der Speise­ leitung kann dieser nach Bedarf mehr oder weniger stark ver­ engt oder aufgeweitet werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wirkt mit ihren Vorteilen:

• - leichte Bauweise,
• - kleine Baugröße,
• - Verwendung eines Pufferbehälters mit minimalem Fassungs­ vermögen, dadurch Minimierung von durch die Kompressibilität bedingten Dosierfehlern,
• - kontinuierliches, unterbrechungsfreies Auftragen der Sub­ stanzen, da ein Nachfüllen des Pufferbehälters während des Dosiervorganges ohne Beeinträchtigung der Dosiergenauigkeit möglich ist,
• - Regelung des Drucks in der Substanz an einer nahe bei der Mündung der Düse gelegenen Stelle,
• - einfache, insbesondere druckabhängige, verzögerungsfreie Steuerung der in der Zeiteinheit dosierten Menge,
• - leichte Handhabbarkeit durch einen Roboter,

allen Anforderungen in einer automatisierten Fertigung in der Automobilindustrie gerecht. Die Erfindung kann mit Erfolg auch in anderen Bereichen der Technik eingesetzt werden, in denen Kleb- und Dichtstoffe mit hoher Genauigkeit dosiert abgegeben werden sollen, z.B. beim Versiegeln von Isolierglasscheiben, insbesondere für Fenster in Automobilen, die wegen ihres un­ gleichmäßig gekrümmten Randes besondere Anforderungen an die Dosiergenauigkeit und rasche Änderung der Dosiermenge stellen.

Die Erfindung kann übertragen werden auf eine nicht konti­ nuierlich nachfüllbare, sondern diskontinuierlich arbeitende Vorrichtung zum Dosieren hochviskoser, pastöser, kompressibler Substanzen, die einen kleinen Vorratsbehälter zum Aufnehmen der Substanz haben, welcher in Dosierpausen nachgefüllt oder ausge­ wechselt wird, wobei die Düse unmittelbar am Vorratsbehälter angebracht oder mit ihm höchstens durch eine kurze Speiselei­ tung verbunden ist und zusammen mit dem Vorratsbehälter eine Baueinheit bildet, in welcher der Vorratsbehälter und die Düse allenfalls gegeneinander verdrehbar, im übrigen aber starr oder steif miteinander verbunden sind. Auch in einer solchen Vor­ richtung sieht man erfindungsgemäß vor, das Fassungsvermögen des Vorratsbehälters durch einen unmittelbar am oder im Vor­ ratsbehälter angeordneten Druckerzeuger zu verändern, und zwar in Kombination mit einem Drucksensor, welcher den an einer stromabwärts vom Druckerzeuger gelegenen Stelle herrschenden Druck aufnimmt und zusammen mit dem Druckerzeuger Bestandteil eines Regelkreises ist, der diesen Druck auf einen vorge­ gebenen Sollwert regelt. Ausgestaltungen der Erfindung, die für die unterbrechungsfrei betreibbare Vorrichtung beschrieben wurden, sind auch auf die nur diskontinuierlich betreibbare Vorrichtung übertragbar, insbesondere was die Ausbildung und Anordnung des Pufferbehälters, der Düse und des Drucksensors betrifft; dabei stellen sich zwar die von dem Anschluß einer längeren Speiseleitung herrührenden Probleme nicht, gleich­ wohl ist eine in der Nähe der Düsenmündung erfolgende Regelung des Drucks der Substanz auch bei der Übertragung auf eine Vorrichtung zum diskontinuierlichen Betrieb für eine hohe Dosiergenauigkeit von Vorteil.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind schematisch in den Zeichnungen dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine erste Vorrichtung in einer Dar­ stellung mit geschnittenem Pufferbehälter und mit einem Schaltbild für das zugehörige Druck­ mittelsystem und die Steuerungselemente,

Fig. 2 zeigt als Detail den Pufferbehälter aus Fig. 1 mit einer anderen verschließbaren Düse,

Fig. 3 zeigt als Detail zu Fig. 2 die Halterung für den Pufferbehälter mit der drehbar darin gelagerten Düse, aber ohne den Pufferbehälter im Längs­ schnitt,

Fig. 4 zeigt die Ansicht auf die Halterung mit der dreh­ baren Düse in Richtung des Pfeils V in Fig. 3.

Fig. 5 zeigt als Detail den an der Halterung gemäß Fig. 3 zu befestigenden Pufferbehälter im Längsschnitt mit aufgesetztem, aber nicht geschnittenem Betätigungs­ zylinder für seinen Kolben,

Fig. 6 zeigt eine andersartige kompakte Baueinheit aus Düse, Pufferbehälter und Druckerzeuger im Längs­ schnitt,

Fig. 7 zeigt als Detail einen dehnbaren Pufferbehälter mit einem ihn umgebenden Druckerzeuger im Längsschnitt, und

Fig. 8 zeigt als Detail in einer Darstellung wie in Fig. 7 einen Pufferbehälter, dessen Fassungsvermögen durch einen Balg zu verändern ist.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 enthält als Pufferbehälter 1 einen Zylinder zur Aufnahme einer hochviskosen, pastösen, kompressib­ len Substanz. Im Pufferbehälter 1 ist ein Kolben 2 verschieb­ bar angeordnet, der durch eine Kolbenstange 3 mit dem Kolben 4 eines doppelt wirkenden Druckmittelzylinders 5 verbunden ist, der als Druckerzeuger für den Pufferbehälter 1 dient. Der Druckmittelzylinder 5 kann hydraulisch oder pneumatisch be­ tätigt sein, im vorliegenden Fall sei angenommen, daß er hydraulisch betätigt wird.

In der Spitze des Pufferbehälters 1 befindet sich ein Stell­ ventil 6 in Gestalt eines Drehschieberventiles, welches mittels eines hydraulisch oder pneumatisch betätigten Stellzylinders 7 betätigt werden kann, dessen Kolbenstange 8 an einem mit dem drehbaren Ventilkörper verbundenen Schwenkhebel 8 ange­ lenkt ist, welcher in der Zeichnung nur symbolisch darge­ stellt ist. Unmittelbar vor dem Drehschieberventil 6 ist eine Düse 10 ausgebildet.

In der Nähe des Drehschieberventils 6 mündet in den Puffer­ behälter 1 eine Speiseleitung 11, welche von einer Pumpe 12 kommt, die aus einem Vorratsbehälter 13, bei dem es sich üblicherweise um ein Faß handelt, die hochviskose Substanz herauspumpt und in den Pufferbehälter 1 füllt. Damit der Kolben 2 die Substanz nicht in die Speiseleitung 11 zurück­ drücken kann, ist in dieser ein Rückschlagventil 13 ange­ ordnet.

Auf der Kolbenstange 3 ist ein Vorsprung 14 angeordnet, bei dem es sich im dargestellten Ausführungsbeispiel um einen Ring handelt. Neben der Kolbenstange 3 sind in Längsrichtung der Kolbenstange hintereinander als Schalt­ mittel für die Steuerung der Kolbenbewegung zwei Sensoren 15 und 16 angeordnet, welche auf die Lage des Vorsprungs 14 ansprechen.

Das Druckmittelsystem für die Betätigung des Druckmittel­ zylinders 5 und des Stellzylinders 7 umfaßt eine Druck­ mittelpumpe 20, die durch einen Motor 20 a betätigt wird und die das Druckmittel, nämlich eine Hydraulikflüssigkeit, aus einem Vorratsbehälter 21 in eine Hauptdruckmittelleitung 22, die durch ein Druckbegrenzungsventil 23 abgesichert und über ein Rückschlagventil 38 mit einem Druckspeicher 24 verbunden ist. Zur Druckbeaufschlagung der Rückseite des Kolbens 4 führt von der Hauptdruckmittelleitung 22 eine Zweigleitung 25, in welcher ein proportional steuerbares Druckminderventil 40 liegt, zum hinteren Ende des Zylinders 5. Zur Druckbeaufschlagung der Vorderseite des Kolbens 5 führt von der Hauptdruckmittelleitung 22 eine weitere Zweig­ leitung 27, in welcher ein Druckminderventil 28 liegt, zum vorderen Ende des Zylinders 5.

Der Stellzylinder 7 wird in diesem Beispiel pneumatisch be­ tätigt. Zu diesem Zweck ist ein 4/2-Wegeventil 41 mit zwei Entlüftungen vorgesehen, welches einerseits mit einer Druck­ luftquelle 42 und andererseits mit den beiden Enden des doppelt wirkenden Zylinders 7 verbunden ist.

In der dargestellten Stellung des Ventils 41 wird die Vorder­ seite des Kolbens 7 a mit Druckluft beaufschlagt und dadurch das Ventil 6 im Pufferbehälter 1 völlig geöffnet. In der zweiten Stellung des Ventils 41 wird die Rückseite des Kolbens 7 a beaufschlagt und dadurch das Ventil 6 völlig geschlossen.

An der Spitze des Pufferbehälters 1 ist ein Drucksensor 43 vorgesehen, bei dem es sich vorzugsweise um einen solchen handelt, der mit Dehnungsmeßstreifen arbeitet. Der Drucksensor 43 und das Proportional-Druckminderventil 40 sind zur Bildung eines Regelkreises für den Druck in der Substanz mit einem Regler 44 verbunden.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt:

Der Kolben 4 wird auf seiner Rückseite über die Zweigleitung 25 mit einem vorgegebenen Druck beaufschlagt. Bei geöffnetem Ventil 6 mit unveränderlichem Öffnungsquerschnitt bestimmt der vorgegebene, aber kontrolliert veränderbare Druck auf den Kolben 4 die in der Zeiteinheit aus dem Dosierzylinder 1 aus­ gepreßte Menge der Substanz. Diese Menge wird dadurch bestimmt, daß dem Regler 44 ein Sollwert vorgegeben wird, der von einer numerischen Steuerung kommen kann. Der Regler 44 regelt dann die gewünschte Dosiermenge außerordentlich rasch und exakt ein.

Alternativ ist es möglich, den Druck in der Substanz auf einen konstanten Wert zu regeln und durch Verändern des Öffnungs­ querschnitts des Ventils 6 mittels des Stellzylinders 7 die in der Zeiteinheit aus der Düse 10 austretende Menge zu ver­ ändern. Wenn die Pumpe 20 stillsteht, wird der Kolben 2 solange vorgeschoben, bis der Vorsprung 14 auf der Kolbenstange 3 dem vorderen Sensor 15 gegenüberliegt, so daß dieser anspricht und ein Signal abgibt, welches einerseits die Pumpe 12 in Be­ trieb setzt und andererseits zeitverzögert das Magnetventil 29 in seine zweite Stellung verschiebt, in welcher die Zweig­ leitung 27 nicht unterbrochen ist, so daß der Kolben 4 auf seiner Vorderseite von einem Gegendruck beaufschlagt wird; eine realistische Größe des Gegendrucks ist 10 bar. Durch diesen Gegendruck werden die beim Zurückschieben des Kolbens 4 und des Kolbens 2 auftretenden Reibungsverluste ausgeglichen und da­ durch eine Erhöhung des Drucks im Pufferbehälter 1 durch die von der Pumpe 12 eingespeiste Substanz vermieden. Da nach dem Inbetriebsetzen der Pumpe 12 eine gewisse Zeitspanne ver­ streicht, bis sich der Förderdruck der Pumpe 12 bis zur Ein­ mündung 11 a der Speiseleitung 11 in den Pufferbehälter 1 fort­ gepflanzt hat, würde im Pufferbehälter 1 für die Dauer einer entsprechenden Zeitspanne eine Druckabsenkung auftreten, wenn der Kolben 2 durch Verstellen des Magnetventils 29 gleich­ zeitig mit dem Inbetriebsetzen der Pumpe 12 von seinem Druck teilweise entlastet würde. Dem wird durch das Zeitverzögerungs­ glied 31 begegnet, welches die Betätigung des Magnetventils 29 um eine gewisse Zeitspanne, die als Erfahrungswert gewonnen werden kann, verzögert. Diese Zeitverzögerung liegt in der Größenordnung zwischen 0,1 s und 0,5 s.

Die Pumpe 12 fördert mit einem Druck, der größer als der vom Kolben 2 ausgeübte Druck ist, die Substanz aus dem Vor­ ratsbehälter 13 in den Pufferbehälter 1, wobei der Kolben 2 zurückweicht. Während dieses Nachfüllvorganges kann weiter­ hin mit gleichbleibender Dosiergenauigkeit die Substanz aus der Düse 10 ausgepreßt werden. Der Nachfüllvorgang endet, wenn der Vorsprung 14 vor dem zweiten, hinteren Sensor 16 angelangt ist, woraufhin dieser anspricht und einerseits die Pumpe 12 und wiederum zeitverzögert das Magnetventil 29 in seine in der Zeichnung dargestellte Stellung verschiebt, so daß die Vorderseite des Kolbens 4 drucklos wird. Zu diesem Zeitpunkt dient die Zeitverzögerung dazu, den Gegen­ druck im Zylinder 4 solange aufrechtzuerhalten, bis in der Speiseleitung 11 nach dem Abschalten der Pumpe ein Druck­ ausgleich stattgefunden hat. Die Größe der Zeitverzögerung liegt in derselben Größenordnung wie beim Einschalten der Pumpe 12.

Die beiden Sensoren 15 und 16 sind so angeordnet, daß sich die beiden Kolben 2 und 4 stets in schwimmender Stellung be­ finden.

Die dargestellte Vorrichtung erlaubt es, ohne Unterbrechung mit gleichbleibender Dosiergenauigkeit eine hochviskose, pastöse Substanz aufzutragen, solange von der Pumpe 12 aus einem Faß, welches abseits stehen kann, Substanz stetig oder intermittierend in ausreichender Menge nachgefördert wird. Werden zwei Fässer vorgesehen, aus denen im Wechsel die Sub­ stanz abgepumpt werden kann, dann führt auch ein Faßwechsel nicht zu einer Unterbrechung des Dosiervorgangs.

Die Fig. 2 bis 5 zeigen ein praktisch ausgeführtes Beispiel des Pufferbehälters 1 mit angesetzter Düse 10. Dazu ist eine Halterung 46 vorgesehen, in welcher eine längs durchbohrte Welle 47 drehbar gelagert ist. In das vordere Ende der Welle 47 ist die Düse 10 eingeschraubt. Deshalb wird die Welle 47 auch als Düsenwelle bezeichnet. Mit dem hinteren Ende der Düsen­ welle 47 ist ein Zylinder 48 verschraubt, der an seinem hinteren Ende einen Flansch 49 hat, mit dem er an einem Roboter 80 ange­ bracht werden kann. Im Zylinder 48 ist ein Kolben 50 angeordnet, welcher durch zwei seitliche Anschlüsse 51 und 52 in einem den Zylinder 48 umgebenden Ring 53 beidseitig mit einem Druck­ mittel beaufschlagt werden kann. Im Kolben 50 ist eine koaxial zur Düse verlaufende Nadel 54 befestigt, welche zum Verschließen der Düse 10 dient. In der Düsenwelle 47 ist die Nadel 54 durch eine von der Rückseite her in die Düsenwelle einge­ schraubte Buchse 55 geführt.

Rückseitig ist der Zylinder 48 durch ein Verschlußteil 58 verschlossen, durch welches - unter Abdichtung mittels eines O-Ringes 57 - ein Bolzen 59 hindurchgeführt ist, welcher als Anschlag für den Kolben 50 dient. Der Bolzen 59 endet in einer mit Außengewinde versehenen Scheibe 60, welche in eine entsprechende Gewindebohrung des Verschlußteiles 58 eingedreht ist. Durch Verdrehen der Scheibe 60 ist der Hub der Nadel 54 verstellbar. Zur Sicherung der Lage der Scheibe 60 ist in diese ein Gewindebolzen 61 eingedreht.

In die Halterung 46 führt schräg von oben eine Leitung 45 in Gestalt einer Bohrung hinein, welche in einen Ringkanal 62 mündet, welcher die Düsenwelle 47 umgibt. Die Düsenwelle besitzt an dieser Stelle zwei entsprechend schräg verlaufende kurze Bohrungen 63, welche den Ringkanal 62 mit dem axialen Kanal 64 der Düsenwelle verbinden.

In der Halterung 46 verläuft quer zur Leitung 45 eine Bohrung 65, welche nahe dem Ringkanal 63 in die Leitung 45 mündet. Diese Bohrung 65 dient zur Aufnahme eines Drucksensors 43.

Die Abdichtung der Düsenwelle 47 gegenüber der Halterung 46 erfolgt mittels zweier beidseits des Ringkanals 62 angeordneter O-Ringe 66 und 67.

Dort, wo die Leitung 45 die Halterung 46 verläßt, ist ein zylinderförmiger Pufferbehälter 1 angebracht, und zwar so, daß sein vorderes Ende mit der Eintrittsöffnung der Leitung 45 fluchtet. Der Pufferbehälter 1 besitzt an seinem vorderen Ende Gewindebohrungen 70, mit denen er an der Halterung 46 verschraubt werden kann. Am vorderen Ende des Pufferbehälters 1 ist seitlich ein schräg verlaufender Stutzen 71 angesetzt, an welchem ein Druckschlauch befestigt werden kann, durch den der Pufferbehälter 1 mit der auszupressenden Substanz nachgefüllt werden kann. Im Pufferbehälter 1 ist der Kolben 2 verschieblich angeordnet, dessen Kolbenstange 3 einen Vorsprung 14 in Gestalt eines ringförmigen Kragens hat, dessen Lage durch die beiden Sensoren 15 und 16 abgetastet wird, die die Endlagen des Kolbens 2 bestimmen. Die vordere Endlage des Kolbens 2 ist gestrichelt eingezeichnet.

Die Kolbenstange 3 führt in den Druckmittelzylinder 4 hinein, welcher den Kolben 2 betätigt.

Der Pufferbehälter 1 hat in seiner Wand wenigstens zwei längs verlaufende Bohrungen 72 zur Aufnahme wenigstens eines elektrischen Heizelementes und eines Temperatursensors. Das Heizelement dient zum Beheizen des Pufferbehälters 1 und der darin enthaltenen Substanz. Auch die Düse 10 ist beheizbar, und zwar durch Beheizung der sie umgebenden Halterung 46. Zu diesem Zweck besitzt die Halterung 46 weitere Bohrungen 68, von denen eine dargestellt ist. Diese Bohrungen dienen zur Aufnahme von elektrischen Heizelementen. Alternativ könnte eine dieser Bohrungen auch zur Aufnahme des Drucksensors 43 dienen. Nicht benötigte Bohrungen werden durch Blindstopfen verschlossen. Eine neben der Leitung 45 verlaufende Quer­ bohrung 69 in der Halterung 46 oder eine eine in die Leitung 45 mündende, im Falle der Nichtbenutzung durch einen Blind­ stopfen verschlossene Bohrung 81 dient zur Aufnahme eines Temperatursensors. Als Temperatursensor eignet sich ein elektrisches Widerstandsthermometer. Die Temperatursensoren und die elektrischen Heizelemente können zu einem Regelkreis zusammengeschaltet werden, um eine möglichst gleichmäßige Temperatur im Düsenbereich zu erhalten. Zweckmäßigerweise werden für die Halterung 46 und für den Pufferbehälter 1 ge­ trennte Temperaturregelkreise gebildet, für die Halterung 46 zweckmäßigerweise ein PID-Regelkreis. Für den Pufferbehälter 1 reicht ein einfacher Zweipunktregler. Die Temperaturen wer­ den am besten so eingestellt, daß die Temperatur im Puffer­ behälter 1 ein wenig unter der Temperatur in der Halterung 46 liegt.

Die Bohrung 81 eignet sich besonders zur Aufnahme eines Temperatursensors, um bei kalt zu verarbeitenden Substanzen den Einfluß einer unerwünschten Temperaturerhöhung durch temperaturabhängiges Nachregeln des Drucks auszugleichen.

In den Ausführungsbeispielen, die in den Fig. 6, 7 und 8 dargestellt sind, wurden aus Gründen der Vereinfachung Teile, die in ihrer Funktion Teilen im vorhergehenden Ausführungsbei­ spiel entsprechen, mit denselben Bezugszahlen bezeichnet wie diese.

Fig. 6 zeigt eine besonders kompakte Baugruppe, in welcher das Puffervolumen im Düsenkörper untergebracht ist. Der Düsenkörper ist mithin zugleich der Pufferbehälter 1 mit einer an seiner Unterseite vorgesehenen Düsenmündung 10 a, welche mittels einer den Pufferbehälter 1 durchquerenden Ventilnadel 54 verschließbar ist. An der einen Seite des Pufferbehälters 1 ist ein Druckmittel­ zylinder 5 angeflanscht, in welchem ein Kolben 4 verschieblich geführt ist, welcher sich in einen dicken Tauchkolben 2 fort­ setzt, welcher in den Pufferbehälter 1 hineinragt und je nach seiner Stellung das Fassungsvermögen des Pufferbehälters 1 mehr oder weniger beschränkt. Dem Tauchkolben 2 gegenüberliegend be­ findet sich in der Wand des Pufferbehälters 1 ein Drucksensor; in einer weiteren Bohrung in der Wand des Pufferbehälters steckt nahe bei der Düsenmündung 10 a ein Temperatursensor 82. Die Regelung des Drucks der Substanz kann auf diese Weise in un­ mittelbarer Nähe der Mündung 10 a der Düse erfolgen.

Weiterhin befindet sich in der Wand des Pufferbehälters 1 eine Öffnung 11 a zum Anschluß einer Speiseleitung für die Substanz.

Fig. 7 zeigt ein besonders elegantes Ausführungsbeispiel für eine aus Pufferbehälter und Druckerzeuger gebildete Baueinheit.

Zwei Rohrleitungsabschnitte 11 b und 11 c der Speiseleitung 11 sind durch einen dehnbaren Schlauch 11 d druckdicht miteinander verbunden. Der Schlauch 11 d ist druckdicht von einer Kammer 84 umgeben, in welche durch ein Servoventil 40 von außen ein Druckmittel eingeleitet werden kann. An seinem einen Ende hat die Kammer 84 einen Fortsatz 85 in Gestalt eines Stutzens, wel­ cher den Rohrleitungsabschnitt 11 c umschließt und in einem Flansch 83 endet, welcher zur Befestigung an einer Halterung dient, beispielsweise an der Halterung 46 in Fig. 2 anstelle des dort vorgesehenen Pufferbehälters 1. Alternativ könnte an dem Flansch 83 unmittelbar eine Düse befestigt werden.

Am Stutzen 85 sind zwei Bohrungen vorgesehen, die in das Innere des Rohrleitungsabschnitts 11 c führen. In der einen Bohrung steckt ein Drucksensor 43 und in der anderen, vorzugsweise gegenüberliegend angeordneten Bohrung steckt ein Temperatur­ sensor 82. Lediglich schematisch angedeutet wurde, daß der Drucksensor 43 zusammen mit dem Servoventil 40 und einem Regler 44 Bestandteil eines Druckregelkreises ist. Auch der Temperatursensor 82 kann in einen Regelkreis eingebunden sein.

In drucklosem Zustand ist der Schlauch 11 d zylindrisch. Wird durch eine Pumpe Substanz in Pfeilrichtung zugeführt, kann sich der Schlauch 11 d ausdehnen, wenn aus der Düse weniger Substanz oder keine Substanz ausfließt. Ist die Speise­ pumpe abgeschaltet oder fördert sie weniger Substanz, als aus der Düse ausströmt, dann kann sich der Schlauch 11 d verengen. In beiden Fällen wird das Servoventil 40 durch den Regler 44 so gesteuert, daß im Rohrleitungsab­ schnitt 11 c, wo sich der Drucksensor 43 befindet, der für ein exaktes Dosieren erforderliche Druck einstellt.

Zur Steuerung der Speisepumpe ist zweckmäßigerweise in einer Bohrung der Kammer 84 ein Sensor 86 angeordnet, welcher auf die Lage des Schlauches 11 d anspricht.

Das in Fig. 8 dargestellte Ausführungsbeispiel ist dem in Fig. 7 dargestellten sehr ähnlich, so daß auf die Beschreibung zur Fig. 7 Bezug genommen werden kann. Im Unterschied zur Fig. 7 sind die beiden Rohrleitungsabschnitte 11 b und 11 c in Fig. 8 nicht durch einen zylindrischen Schlauch miteinander verbunden, sondern durch einen tonnenförmigen Balg 11 e, der sich in seiner in ausgezogenen Linien dargestellten Lage, in welcher der Pufferbehälter sein maximales Fassungsvermögen hat, einer entsprechend tonnenförmig ausgebildeten inneren Oberfläche der Kammer 84 anschmiegt. Entsprechend der Druckbeaufschlagung durch das Servoventil 40 kann sich der Balg 11 e von der Wandung der Kammer 84 lösen und den Durchgangsquerschnitt des Puffer­ behälters verengen.

Claims (40)

1. Vorrichtung zum Abgeben hochviskoser, pastöser, kompressibler Substanzen, insbesondere zum Auftragen von Dicht- und Klebstoffen auf Karosserieteile im Karosserie­ bau,
mit einem Vorratsbehälter (13) zum Aufnehmen der Substanz,
mit einer Düse (10) für den Austritt der Substanz,
mit einer vom Vorratsbehälter (13) zur Düse (10) führenden Speiseleitung (11, 45),
mit einer Pumpe (12) zum Einspeisen der Substanz in die Speiseleitung (11, 45),
und mit einem nahe bei der Mündung der Düse (10) ange­ ordneten Pufferbehälter (1), dessen Fassungsvermögen durch einen unmittelbar am oder im Pufferbehälter (1) ange­ ordneten Druckerzeuger (2 bis 5) veränderbar ist, der zusätzlich zu der Pumpe (12) vorgesehen ist,
in Kombination mit einem den im Strömungsweg (45, 64, 10) an einer stromabwärts vom Druckerzeuger (2 bis 5) gelegenen Stelle herrschenden Druck aufnehmenden Drucksensor (43), welcher zusammen mit dem Druckerzeuger (2 bis 5) Bestandteil eines Regelkreises (43, 44, 40, 25, 2 bis 5) ist, der diesen Druck auf einen vorgegebenen Sollwert regelt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Änderung der in der Zeiteinheit abgegebenen Menge der Substanz bei unverändertem bzw. unveränderlichem lichten Querschnitt des Strömungsweges (45, 64, 10) zwischen dem Pufferbehälter (1) und der Mündung der Düse (10) der Soll­ wert des Drucks durch veränderliche Sollwertvorgabe am Regler (44) einstellbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Fassungsvermögen des Pufferbehälters (1) um höchstens 100 ml, vorzugsweise um nicht mehr als 70 ml, ver­ änderbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Fassungsvermögen des Pufferbehälters (1) größenordnungsmäßig 100 ml, vorzugsweise nicht mehr als 100 ml beträgt.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die vom Pufferbehälter (1) zur Mündung der Düse (10) führende Leitung (45, 64) kürzer als 20 cm, vorzugsweise kürzer als 15 cm ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Pufferbehälter (1) zur Mündung der Düse (10) führende Leitung (45, 64) so kurz wie unter den im Anwendungsfall gegebenen technischen Randbedingungen möglich ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Drucksensor (43) so nahe wie unter den im Anwendungsfall gegebenen technischen Randbe­ dingungen möglich bei der Mündung der Düse (10) liegt.

8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Düse (10) und der Puffer­ behälter (1) auf einer gemeinsamen Halterung (46) angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (45) vom Pufferbehälter (1) zur Düse (10) in der Halterung (46) verläuft.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Pufferbehälter (1) in der Halterung (46) für die Düse (10) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Pufferbehälter in der Düse (10) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucksensor (43) zwischen dem Pufferbehälter (1) und der Mündung der Düse (10) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 6 und 12, dadurch gekennzeich­ net, daß der Drucksensor (43) an dem der Düse (10) zu­ nächst gelegenen Ende der Leitung (45) angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Düse (10) unmittelbar an dem Pufferbehälter (1) angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß in der Düse (10) ein Ventil (6, 54) zum Verschließen der Düse (10) vorgesehen ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (54) ein Sitzventil, insbesondere ein Nadel­ ventil ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (6) ein Drehschieberventil ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (6) ein Stellventil ist.

19. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Düse (10) um eine ihre Düsenmündung durchsetzende Achse (48) relativ zum Pufferbe­ hälter (1) drehbar auf einer Halterung (46) gelagert ist wohingegen der Pufferbehälter (1) starr mit der Halterung (46) verbunden ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (48) die Düsenmündung in Ausströmrichtung durchsetzt.

21. Vorrichtung nach einem der vorstehenen Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Druckerzeuger (2 bis 5) eine druckmittelbetätigte Kolben-Zylinder-Einheit ist.

22. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß im Pufferbehälter (1) ein Kolben (2) verschieblich geführt ist, auf welchen der Druck­ erzeuger (2 bis 5) einwirkt,
daß an einer vor dem Kolben (2) in seiner vordersten Stellung gelegenen Stelle in den Pufferbehälter (1) die Speiseleitung (11) einmündet,
und daß auf eine vordere und auf eine hintere Stellung des Kolbens (2) ansprechende Schaltmittel (15, 16) vorgesehen sind, die auf die vordere Stellung des Kolbens (2) ansprechen und dadurch die Pumpe (12) in Betrieb setzen, und die auf die hintere Stellung des Kolbens (2) ansprechen und dadurch die Pumpe (12) außer Betrieb setzt,
wobei die vom Druckerzeuger (3 bis 5) auf den Kolben (2) aus­ geübte Kraft so auf den Förderdruck der Pumpe (12) abge­ stimmt ist, daß der Druck in der Speiseleitung (11) an ihrer Einmündung (11 a) in den Pufferbehälter (1) größer ist als der vom Kolben (2) auf die Substanz ausgeübte Druck.

23. Vorrichtung nach Anspruch 21 und 22, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kolben (4) des Druckerzeugers (5) beidseitig mit Druckmittel beaufschlagbar ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (4) des Druckerzeugers (5) auf seiner dem auf die Substanz einwirkenden Kolben (2) abgewandten Seite permanent mit einem unter konstantem Druck stehenden Druckmittel beaufschlagt ist, wohingegen er auf seiner anderen Seite während des Betriebs der Pumpe (12) von einem Druckmittel beaufschlagt ist, welches unter einem geringeren Gegendruck als jener konstante Druck steht.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß jener geringere Gegendruck ein vorgewählter, i.w. konstanter Druck ist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens ein Zeitverzögerungsglied (31) vorgesehen ist, welches den Aufbau des Gegendrucks gegenüber dem Inbetriebsetzen der Pumpe (12) und den Abbau des Gegen­ drucks gegenüber dem Außerbetriebsetzen der Pumpe (12) ein wenig verzögert.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß in der Halterung (46) ein Ring­ kanal (62) vorgesehen ist, welcher die Düse (10) oder eine diese Düse (10) tragende Welle (47) umgibt, zur Düse (10) oder ihrer Welle (47) offen ist, in welchen die vom Puffer­ behälter (1) kommende Leitung (45) mündet und welcher durch einen in der Düse (10) bzw. ihrer Welle (47) verlaufenden Kanal (64) mit der Mündung der Düse (10) verbunden ist.

28. Vorrichtung nach Anspruch 13 und 27, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Drucksensor (43) in der Halterung (46) in unmittelbarer Nachbarschaft des Ringkanals (62) ange­ ordnet ist.

29. Vorrichtung nach Anspruch 16 und einem der Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadel (54) durch ein drehfest mit der Düse (10) verbundenes Betätigungs­ organ, insbesondere einen Druckmittelzylinder (7) betätigt wird.

30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub der Nadel (54) durch ein Verstellorgan, insbesondere durch einen verstellbaren Anschlag (59) einstell­ bar ist.

31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Pufferbehälter (1) ein dehn­ barer Abschnitt (11 d) der Speiseleitung (11) ist, den der Druckerzeuger (40, 84) von außen mit Druck beaufschlagt.

32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21 und 31, dadurch gekennzeichnet, daß der Pufferbehälter (1) wenigstens einen Balg (11 e) enthält, dessen Innenraum oder Außenraum mit einer steuerbaren Druckmittelquelle (40) ver­ bunden ist.

33. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 18, dadurch gekennzeich­ net, daß der als Sollwert vorgegebene Druck konstant ist.

34. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß neben oder in der Speise­ leitung (45, 64) an einer stromabwärts vom Druckerzeuger (2 bis 5) gelegenen Stelle (69, 81) ein Temperatursensor ange­ ordnet ist.

35. Vorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß für heiß zu verarbeitende Substanzen ein oder mehrere Heizelemente zum Beheizen des Pufferbehälters (1) und/oder der Düse (10) vorgesehen sind und daß zur Steuerung der Heiz­ elemente der Temperatursensor vorgesehen ist, welcher zusammen mit den Heizelementen Bestandteil eines Regelkreises ist.

36. Vorrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß für die Düse (10) bzw. ihre Halterung (46) und für den Pufferbehälter (1) gesonderte Heizkreise mit je wenigstens einem Heizelement und einem es steuernden Temperatursensor vorgesehen sind.

37. Vorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß für kalt zu verarbeitende Substanzen der Temperatur­ sensor (69) zusammen mit dem Druckerzeuger (2 bis 5) Bestand­ teil eines Regelkreises ist, dessen Regler (44) den Druck in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur nach gespeicherten Erfahrungswerten nachregelt.

38. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Pufferbehälter (1) eine Kolben-Zylinder-Einheit mit Tauchkolben oder Ver­ drängerkolben (2) ist.

39. Vorrichtung nach Anspruch 11 und einem der Ansprüche 34 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatur­ sensor (82) und der Drucksensor (43) im Pufferbehälter (1) angeordnet sind.

40. Vorrichtung zum Dosieren hochviskoser, pastöser, kompressibler Substanzen, insbesondere zum Auftragen von Dicht- und Klebstoffen auf Karosserieteile im Karosserie­ bau,
mit einem kleinen Vorratsbehälter (1) zum Aufnehmen der Substanz, dessen Fassungsvermögen durch einen unmittelbar am oder im Vorratsbehälter (1) angeordneten Druckerzeuger (2 bis 5) veränderbar ist,
mit einer Düse (10) für den Austritt der Substanz, welche unmittelbar am Vorratsbehälter (1) angebracht oder mit ihm höchstens durch eine kurze Speiseleitung (45) verbunden ist und zusammen mit dem Vorratsbehälter (1) eine allenfalls gegeneinander verdrehbare, im übrigen aber starre oder steife Baueinheit bildet,
in Kombination mit einem den an einer stromabwärts vom Druckerzeuger (2 bis 5) gelegenen Stelle herrschenden Druck aufnehmenden Drucksensor (43), welcher zusammen mit dem Druckerzeuger (2 bis 5) Bestandteil eines Regelkreises (43, 44, 40, 25, 2 bis 5) ist, der diesen Druck auf einen vorgegebenen Sollwert regelt.