DE8903909U1

DE8903909U1 - Vorrichtung zum Dosieren definierter Mengen einer fließfähigen Masse

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Publication number: DE8903909U1
Application number: DE8903909U
Authority: DE
Original assignee: Nordson Corp
Current assignee: Nordson Corp
Priority date: 1989-03-30
Filing date: 1989-03-30
Publication date: 1990-08-02
Anticipated expiration: 1999-03-31
Also published as: JP2908506B2; JPH03137959A

Description

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• : i : Patentanwälte :' · ·: ·* ·· ·

STUNTZSTRASSE ;6 ■ 8G00 MÜNCHEN 80

Anwaltsakte 36 675 X

Henning J. Claassen
Industriegebiet Hafen

2120 Lüneburg

Vorrichtung 2um Dosiere*, &£·£fniert.er Mengen einer fließfähigen Nasse

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Dosieren definierter Mengen einer fließfähigen Masse.

Dabei sollen unter dem Begriff "fließfähige Masse" insbesondere fließfähige, hochpolymere Werkstoffe, insbesondere thermoplastische Werkstoffe, verstanden werden. Hier kommen wiederum speziell Klebstoffe, Leime und ähnliche Werkstoffe in Frage, wie beispielsweise die auch als "Hotmelt" bezeichneten Schmelzklebstoffe, aber auch Dichtungsmittel, die sogenannten "Sealants", oder Lacke.

In vielen Anwendungsfällen müssen solche fließfähigen Massen in genau definierten Mengen abgegeben werden, wobei die Menge sich in Abhängigkeit von dem geplanten Einsatz um mehrere Größenordnungen ändern kann. Insbesondere bei relativ kleinen Mengen stellt dies ein Problem dar, da z. B. die eingesetzte Hotmelt-Menge oft zwischen einigen Milligramm und etwa 100 Gramm variieren kann.

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• (089)4707064 Telex: 524 560 Swan d

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Es ist bisher keine Dosiervorrichtung bekannt geworden, die einen so breiten Massenbereich überstreicht und die jeweils eingestellte Menge mit engen Toleranzen abgeben kann.

in dieser Richtung zielende Lösungen sind entweder extrem aufwendig, arbeiten zu ungenau oder liefern nicht die erforderlichen, genau reproduzierbaren Resultate.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Dosieren definierter Mengen einer fließfähigen Masse zu straffen, bei der die oben erwähnten Nachteile nicht auftreten. Insbesondere soll eine Dosiervorrichtung vorgeschlagen werden, die einerseits nur extrem geringe Toleranzen hat und andererseits einen großen Bereich von einstellbaren Mengen bzw. Gewichten erfaßt.

Dies wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale erreicht.

Zweckmäßige Ausführungsformen werden durch die Merkmale der Unteransprüche definiert.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen auf einem volumetrischen Dosieren, d. h., es werden immer nur Mengen der fließfähigen Masse abgegeben, die sich in einem genau definierten Volumen befinden, so daß die entsprechende Reproduzierbarkeit gewahrt ist.

Durch einfache konstruktive Mittel, nämlich durch entsprechende Verstellung des Kolbenhubes, läßt sich das Volumen der Dosierkammer und damit die auszugebende Menge an fließfähiger Masse sehr genau einstellen.

Zur definierten Hin- und Herbewegung des Kolbens in der Dosierkammer ist ein Präzisionsantrieb erforderlich; hier kommt insbesondere cn Elektromotor, insbesondere ein Schrittmotor, aber auch ein pneumatischer oder hydraulischer Antrieb in Frage, der mit der benötigten Genauigkeit arbeitet.

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Da eine einmal justierte Dosiervorrichtung in der Regel über einen längeren Zeitraum die gleiche Menge aufbringen muß, kann in einem solchen Fall immer mit konstantem Kolbenhub gearbeitet werden. Um d·?- bei die geringfügigen, auf den Präzisionsantrieb zurückzuführenden Toleranzen auszuschließen, werden nach einer bevorzugten Ausführungsform die beiden Endlagen des Kolben durch entsprechende Anschläge definiert, so daß sich sehr exakte Verhältnisse ergeben.

Diese Anschläge können verstellt und dadurch der Kolbenhub an andere Dosier bedingungen angepaßt v/erden.

Es besteht die Möglichkeit, den Auslaß der Dosierkammer über ein Verbindungsrohr oder einen Verbindungsschlauch an eine Auftragvorrichtung anzuschließen. Dadurch vergrößert sich jedoch das Dos.<?rvolumen, so daß es zu größeren Toleranzschwankungen kommen kann.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird deshalb der Auslaß der Dosierkammer direkt durch ein entsprechendes Ventil geöffnet und geschlossen, wodurch sich das Dosiervolumen sehr genau einstellen läßt.

Gute Ergebnisse werden erreicht, wenn der Dosierkammer eine unter Druck stehende fließfähige Masse zugpführt wird, da auf diese Weise die vollständige Füllung der gesamten Dosierkammer durch die fließfähige Masse gewährleistet wird; außerdem läßt sich dadurch die Forderung der fließfähigen Masse in die Dosierkammer beschleunigen, so daß auch hohe Arbeitsfrequenzen realisiert werden können.

Da das Volumen einer solchen fließfähigen Masse temperaturabhängig ist, wird nach einer bevorzugten Ausführungsform das Gehäuse der Dosierkammer erwärmt und mittels einer Temperaturregelung auf einer genau definierten Temperatur gehalten.

Mit einer solchen Dosiervorrichtung können fließfähige Massen, beispielsweise Hotmelts, aber auch Sealants, in Mengen von einigen Milligramm bis zu etwa 100 Gramm sehr exakt und reproduzierbar dosiert werden, wie es beispielsweise für Formlinge benötigt wird.

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Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform einer Dosiervorrichtung, bei der als Präzisionsantrieb ein Elektromotor verwendet wird,

Fig. 2 eine Figur 1 entsprechende Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Dosiervorrichtung, bei der als Präzisionsantrieb ein Pneumatikantrieb verwendet wird,

Fig. 3 eine Figur 1 entsprechende Darstellung einer dritten Ausführungsform einer Dosiervorrichtung, bei der als Präzisionsantrieb ein Hydraulikantrieb verwendet wird, und

Fig. 4 eine Variante der Ausführungsform nach Figur 1, bei der der Auslaß der Dosierkammer über einen Schlauch mit einer Auftragvorrichtung verbunden ist.

Die aus Figur 1 ersichtliche, allgemein durch das Bezugszeichen 10 angedeutete Vorrichtung dient zum Dosieren relativ kleiner, definierter Mengen von fließfähigen Massen, insbesondere hochpolymeren, thermoplastischen Werkstoffen, wie Hotmelts, Sealants, Leimen, Klebstoffen oder ähnliches, und zwar in einem Gewichtsbereich von einigen Milligramm bis etwa 100 Gramm.

Diese Dosiervorrichtung 10 weist ein kastenförmiges Gehäuse 12 auf, das über Heizelemente 38 auf einer definierten Temperatur gehalten werden kann. Zur Temperaturregelung dient ein Temperatursensor 36, der ebenso wie die Heizelemente 38 in Bohrungen in dem Gehäuse 12 angeordnet ist.

Sowohl der Temperatursensor 36 als auch die Heizelemente 38 sind an eine Regelvorrichtung (nicht dargestellt) angeschlossen.

An der gemäß der Darstellung in Figur 1 linken Seite ist ein Anschluß 28 für die Zuführung der fließfähigen Masse, im folgenden alo hochpolymere'', thermoplastischer Werkstoff bezeichnet, vorgesehen, der mit

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einer Quelle für den Werkstoff (nicht dargestellt) verbunden ist. Diese Quelle liefert den hochpolymeren, thermoplastischen Werkstoff nach einer bevorzugten Ausführungsform unter Druck an.

Der Anschluß 28 geht in einen Zuführkanal 19 in dem Gehäuse 12 über, der mittels eines Ventils 14 mit einer Ventilnadel 18 verschlossen werden kann.

Der Zuführksnsl 19 ist über den durch die Venti!nadel 18 ver-schiießbaren Sperrbereich an einen weiteren, parallel hierzu verlaufenden Zuführkanal 30 angeschlossen, der in einen ersten, im rechten Winkel hierzu verlaufenden Teil 32 einer Dosierkammer übergeht. Dieser erste Teil 32 ist mit dem zweiten Teil 34 der Dosierkammer verbunden, die in Richtung des Zuführkanals 30 verläuft, also im wesentlichen mit ihr fluchtet.

Das gemäß der Darstellung in Figur 1 untere Ende des ersten Teils 32 der Dosierkammer ist mit einer Platte 26 verschlossen, in der sich ein Auslaß 28, beispielsweise eine Düse, befindet.

Das der Platte 26 gegenüberliegende Ende des ersten Teils 32 der Dosierkarcrcer 32, 34 ist mit einem weiteren Ventil 20 versehen, dessen Ventilnadel 24 den Auslaß 28 öffnet bzw. schließt.

Die beiden Ventile 14, 20 sind pneumatisch durch zwei Luftströme betätigbar, wie durch die Zeichen 16 bzw. 22 angedeutet ist.

In dem gemäß der Darstellung in Figur 1 horizontal verlaufenden zweiten Teil 34 der Dosierkammer 32, 34 kann ein Kolben 42 hin- und herverschoben werden, dessen Umfangsflache an der Innenwand des Teils der Dosierkammer 32, 34 anliegt. Das vordere Ende des Kolbens 42 ist mit drei ringförmigen, in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten versehen, in denen sich o-Ringe 44 aus einem elastisch verformbaren Material befinden, die das vordere Ende des Kolbens 42 gegen die Innenwand des Teils 34 der Dosierkammer 32, 34 abdichten.

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Der Kolben 42 weist einen Flansch 43 auf, dtr bei der aus Figur 1 ersichtlichen Lage an der rechten Wand des Gehäuses 12 anliegt und damit als Anschlag für den Hub des Kolbens 42 nach links dient.

Auf der Achse 46 sitzt ein Zwischenglied 48, das als Anschlag für den Knibenhub nach rechts dient. Bei der dargestellten Ausführungsform entspricht also der HuD des Kolbens 42 der Strecke zwischen der gemäß der Darstellung in Figur 1 rechten Fläche des Zwischengliedes 48 und de- iinken Fläche eines Getriebes 50, das die Drehbewegung eines Elektromotors 54, nämlich eines Schrittmotors, auf übliche Weise in die Hin- und Herbewegung der Achse 46 und damit des Kolbens 42 in dem Teil 34 der Dosierkammer 32, 34 umsetzt.

Der Schrittmotor 54 weist eine das rechte Ende der Achse 46 aufnehmende Hohlwelle i>5 auf, aus deren Drehung das Getriebe 50 den Kolbenhub erzeugt.

Das Gehäuse 12 einerseits und der Elektromotor 54 andererseits sind auf einer gemeinsamen Basisplatte 40 befestigt.

Beim Betrieb der Dosiervorrichtung 10 wird zunächst der Kolben 42 mitteis des Schrittmotors 54 in seine rechte Endlage bewegt. Das Ventil 20 verschließt mittels seiner Nadel 24 den Auslaß 28 des erstem Teils 32 der Dosierkammer 32, 34. Die Ventilnadel 18 des Ventils 14 gibt den Zuführkanal 19, 30 frei.

Die nicht dargestellte Quelle für den flüssigen, hoenpolymeren, thermoplastischen Werkstoff führt nun diesen Werkstoff über den Anschluß 28, den Zuführkanal 19, 30 und den ersten Teil 32 der Dosierkammer 32, 34 zu, bis der Zuführkanal 30 und die Dosierkammer 32, 34 vollständig gefüllt sind.

Nun kann das Ventil 14 geschlossen und damit der Zuführkanal 19, 30 abgesperrt werden. Als Alternative hierzu ist es auch möglich, bei geöffnetem Ventil 14 zu dosieren; dies bedingt jedoch, daß der hochpolyiiiere, thermoplastische Werkstoff unter Druck zugeführt wird.

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Insbesondere dann, wenn sehr exakte Dosierungen erforderlich sind, empfiehlt es sich, das Ventil 14 nun zu schließen.

Zu diesem Zeitpunkt befindet sich eine genau definierte Menge an hochpolymerem, thermoplastischem Werkstoff in dem Volumen, das durch das Ventil 14, den Auslaß 28 und die Lage der Stirnfläche des Kolbens 42 begrenzt wird. Dieses Volumen läßt sich genau bestimmen.

Nun wird das Ventil 20 geöffnet, dadurch der Auslaß 28 freigegeben und entweder gleichzeitig oder mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung der Kolben 42 gemäß der Darstellung in Figur 1 nach links verschoben, so daß eine entsprechend definierte, genau bestimmte Flüssigkeitsmenge aus dem Auslaß 28 austritt.

Sobald der Kolben 42 die aus Figur 1 ersichtliche Endlage erreicht, also der Anschlag 43 an der rechten Wand des Gehäuses 12 anliegt, wird das Ventil 20 wieder verschlossen.

Die hierbei ausgetretene Menge an flüssigem, hochpolymerem, thermoplastischem Werkstoff hängt also nur von dem entsprechenden Hub des Kolbens 42 ab und läßt sich deshalb sehr genau bestimmen.

Nach der Ausgabe dieser Flüssigkeitsmenge wird der Kolben 42 durch der Schrittmotor 54 wieder nach rechts bewegt, bis dieser Zyklus wieder beginnen kann.

Zur Änderung des Volumens an auszugebender Flüssigkeit muß also nur der Drehwinkel des Schrittmotors 54 entsprechend eingestellt werden, vielleicht noch unterstützt durch eine entsprechende Justierung der mechanischen Anschläge 43, 48 des Kolbens 42.

Figur 2 zeigt eine Abwandlung der Dosiervorrichtimg 10 nach Figur 1, bei der der Elektromotor 54 durch einen pneumatischen Antrieb 56, den sogenannten "Luftmotor" ersetzt ist, der durch einen Druckluftstrom bzw. Saugluftstrom betätigt wird, wie durch die beiden Pfeile bzw. da; Zeichen 58 angedeutet ist.

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Im übrigen hat diese Ausführungsform den gleichen Aufbau
gleiche Funktionsweise wie die Ausführungsform nach Figur
auf eine detaillierte Erörterung verzichtet werden kann.

Figur 3 zeigt aine Variante der Dosiervorrichtung 10, bei der der Elektromotor 54 durch einen Hydraulikantrieb 60 ersetzt wird, bei dem also die Hin- und Herbewegung des Kolbens 42 bzw. der Achse 46 durch entsprechend gesteuerte Flüssigkeitsströmungen erfolgt. Das Schaltschema für diQ Strömungen iit bei 62 schematised angedeutet. Dieses Schaltschema hat den üblichen Aufbau, so daß keine detaillierte Beschreibung erforderlich sein dürfte. j

Figur 4 zeiat schließlich eine der Ausführungsform der Dosiervorrichtung 10 nach Figur 1 entsprechende Variante, bei der der Auslaß 28 über einen Schlauch 62 mit einem üblichen Auftragkopf 64 verbunden ist.

Dieser Auftragkopf 64 weist also einen weiteren Auslaß 66 auf, der durch ein Ventil 68 geöffnet und verschlossen werden kann.

Die Ventilnadel 24 des Ventils 20 sowie die Ventilnadel des Ventils werden synchron geöffnet und geschlossen, damit der flüssige, hochpolymere, thermoplastische Werkstoff aus dem Auslaß 28 über den Schlauch 26 und den Auftragkopf 64 zum Auslaß 66 gelangen und dort austreten kann.

Als Alternative zu der Ausführungsform nach Figur 4 kann schließlich, je nach den gestellten Anforderungen, auch auf das Ventil 20 mit der Ventilnadel 24 verzichtet werden, so daß die entsprechende Steuerung nur noch über das Ventil 58 erfolgt.

Wie man aus den Figuren 1 bis 4 erkennt, ist der Zuführkanal 30 durch einen Stopfen 31 verschlossen. Als Alternative hierzu besteht auch die Möglichkeit, die Zuführleitung 30 gleichzeitig auch als Rückführleitung zu benutzen und wieder mit der Quelle für den hochpolymere, thermoplastischen Werkstoff zu verbinden. Dann kann gegebenenfalls ein weiteres Absperrventil vorgesehen werden, das synchron mit den beiden anderen Ventilen 14, 20 betätigt wird.

Claims

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STUNTZSTRASSE 16* 8000 MÜNCHEN 80

Anwaltsakte 36 675 X

Henning J. Cimassen Industriegebiet Hefen

2120 Lüneburg

Vorrichtung zum Dosieren definierter Mengen einer fließfähigen Masse

nsprüche

1. Vorrichtung zum Dosieren definierter Mengen einer fließfähigen Masse, insbesondere eines hochpolymeren, thermoplastischen Werkstoffes, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

a) ein Gehäuse (12) ist mit einer Quelle für die fließfähige Masse verbunden;

b) das Gehäuse (12) weist auf

bi) einen durch ein erstes Ventil (14) absperrbaren Zuführkanal

(19, 30) und
b2) eine an den Zuführkanal (19, 30) angeschlossene Dosierkammer (32, 34) mit einem Auslaß für die fließfähige Masse; und

c) in der Dosierkammer (32, 34) ist ein Dosierkolben (42) mittels eines Präzisions-Antriebs (54, 56, 60) hin- und herbeweglich angeordnet.

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»(089)4707064 Fax: " ," ,". ···; ,··, ,· ^agKkbfiten: Bayer. Vereinsbank München 453100 (BLZ 70020270)

Telex: 524 560 Swan d (089/47,0 &eegr; 2(} ; j ·,·..;: ^jy^g-^nk München 4410122850 (BLZ 70020011) Swift Code: HYPODE MM

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2. Dosiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ventil (14) pneumatisch betätigbar ist.
3. Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ventil (14) als Nadelventil ausgebildet ist.
4. Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (28) durch ein zweites Ventil (20) verschließbar ist.
5. Dosiervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ventil (20) pneumatisch betätigbar ist.
6. Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ventil als Nadelventil ausgebildet ist.
7. Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (28) über eine Verbindungsleitung (62) mit einem Auftragkopf (64) verbunden ist.
8. Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Präzisionsantrieb durch einen Elektromotor, insbesondere einun Schrittmotor (54), ausgebildet ist.
9. Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Präzisionsantrieb als Pneumatikantrieb (56) ausgebildet ist.
10. Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Präzisionsantrieb als Hydraulikantrieb (16) ausgebildet ist.
11. Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ventil (14), das zweite Ventil (20) und der Präzisionsantrieb (54, 56, 60) synchron betätigbar sind.

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12. Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Dosierkolben (42) mit Anschläqen (43, 48) zur Begrenzung seines Hubes versehen ist.
13. Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge kennzeichnet, daß das Gehäuse (12) mit Heizelementen (38) versehen ist.
14. Dosiervorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (12) ein Temperatursensor (36) angeordnet ist.