Vorrichtung zum Auftragen pastöser Medien

Abstract

 Es wird eine Vorrichtung zum Aufbringen pastöser Medien beschrieben. Die Vorrichtung weist in einem Applikationskopf (1) einen Zuführanschluß (2) für das aufzubringende, durch Wirkung einer Pumpe aus einem Vorratsbehältnis zugeführte Medium auf sowie einen Vorratsraum (4), aus dem das Medium mit weitgehend konstantem Druck durch eine Austrittsdüse (6) aus der Vorrichtung austritt. Der Vorratsraum (4) ist - in Materialflußrichtung gesehen - in dem Applikationskopf (1) zwischen dem Zuführanschluß (2) und der Austrittsdüse (6) angeordnet. Dem Vorratsraum ist eine Volumenveränderungseinrichtung (21) zugeordnet, durch deren Wirkung Druckschwankungen in dem herangeführten Medium kompensiert werden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufbringen pastöser Medien mit einem Zuführanschluß für das aufzubringende, unter Druck zugeführte Medium und mit einem Vorratsraum, aus dem das Medium aus einer Austrittsdüse aus der Vorrichtung austritt.

[0002] Bei den aufzubringenden pastösen Medien kann es sich beispielsweise um Klebstoffe handeln, die beispielsweise bei der Herstellung von Kraftfahrzeugen in Form streifenförmiger Beschichtungen aufgebracht werden und zur Befestigung bzw. Anbringung von Bauteilen, wie etwa Windschutzscheiben, dienen. Die Zuführung des aufzubringenden pastösen Mediums erfolgt dabei von einem Vorratsbehältnis aus, wobei der den Transport bewerkstelligende Druck von einer Pumpe erzeugt wird.

[0003] Um zu verhindern, daß sich infolge der Pulsation der Pumpe auftretende Druckdifferenzen an dem aus der Austrittsdüse austretenden pastösen Medium bemerkbar machen, was z.B. zur Folge haben kann, daß die zu erstellende Beschichtung ungleichmäßig ist, ist es aus der Veröffentlichung DE-GM 86 33 673.8 bekannt, daß das von der Pumpe herangeführte pastöse Medium zunächst einem Vorratsraum zugeführt wird, von dem aus das Medium mit einem weitgehend konstanten Druck zur Austrittsdüse geleitet wird. Der Vorratsraum der bekannten Vorrichtung weist eine einzige Öffnung auf, die zeitlich nacheinander zunächst als Zuführanschluß zur Befüllung des Vorratsraums und dann anschließend zum Austritt des Mediums durch eine Austrittsdüse dient. Das pastöse Medium wird dem Vorratsraum in einer solchen Menge zugeführt, die dem Bedarf eines bestimmten Auftrags-Arbeitszyklus entspricht. Erst nachdem der Füllvorgang des Vorratsraumes abgeschlossen ist, kann das Auftragen des pastösen Mediums durch Öffnen der Austrittsdüse erfolgen. Die bekannte Vorrichtung arbeitet somit diskontinuierlich und ist steuerungstechnisch kompliziert und daher aufwendig und teuer.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß sie kontinuierlich arbeitet und von einfachem Aufbau ist.

[0005] Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Vorratsraum - in Materialfließrichtung gesehen - zwischen dem Zuführanschluß und der Austrittsdüse angeordnet ist, und dem Vorratsraum eine derartig ausgebildete Volumenveränderungseinrichtung zugeordnet ist, daß bei einem Druckanstieg in dem herangeführten Medium eine Volumenvergrößerung und bei einem Druckabfall in dem herangeführten Medium eine Volumenverringerung des Vorratsraums in einer Druckschwankungen in dem herangeführten Medium kompensierenden Weise erfolgt.

[0006] Bei der Erfindung wird somit der Vorratsraum vom Medium durchströmt, wobei der Vorratsraum somit stets eine definierte Menge des pastösen Mediums enthält. Die Vorrichtung arbeitet kontinuierlich. Bei einer Druckerhöhung des kontinuierlich über den Zuführanschluß zugeführten pastösen Mediums wird das Volumen des Vorratsraums in einer derartigen Weise vergrößert, daß hierdurch der Druckanstieg kompensiert wird, so daß das Medium unabhängig von dem Druckanstieg an der Zuführseite des Vorratsraums mit konstantem Druck aus der Austrittsdüse austritt. Verringert sich andererseits der Druck des zugeführten Mediums, so verkleinert sich durch Wirkung der Volumenveränderungseinrichtung das Volumen des Vorratsraums, so daß dadurch die aufgetretene Druckabsenkung in dem pastösen Medium im Bereich der Austrittsdüse ebenfalls kompensiert ist.

[0007] Infolge der kontinuierlichen Betriebsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung treten keine negativen Taktzeiteinflüsse auf, so daß ein pastöses Medium gleichmäßig und kontrolliert aufgebracht werden kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in einfacher Weise realisiert werden, was zu niedrigen Herstellungskosten führt. Bei der Erfindung ist weiterhin vorteilhaft, daß der Vorratsraum stets von dem aufzubringenden pastösen Medium durchströmt wird, d.h., daß sich kein Material absetzen kann, was insbesondere bei reaktiven Materialien wichtig ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann entsprechend den Eigenschaften des pastösen Mediums oder aus applikations-/operationsbedingten Gründen geheizt werden. Dazu können an bestimmten Stellen der Vorrichtung Bohrungen zur Aufnahme einer oder mehrerer Heizpatronen und zur Aufnahme eines Temperatursensors vorgesehen sein.

[0008] In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Volumenveränderungseinrichtung einen einen Innenwandbereich des Vorratsraums bildenden und unter Wirkung einer Vorspanneinrichtung bei Normaldruck des Mediums in einer Mittellage gehaltenen Verdrängungskörper aufweist. Der Verdrängungskörper selbst kann in vorzugsweiser Ausgestaltung der Erfindung als mit einem in einem Zylinder bewegbar angeordneten Kolben verbundene, in den Vorratsraum ragende Nadel ausgebildet sein. Die Nadel selbst kann wiederum zur Anlage gegen einen im Eingangsbereich des Vorratsraumes angeordneten Nadelsitz ausgebildet sein, so daß die Möglichkeit besteht, den Vorratsraum eingangsseitig durch den Verdrängungskörper abschließen zu können.

[0009] Die Vorspannung auf den Verdrängungskörper kann vorzugsweise durch eine Vorspannfeder aufgebracht werden. Die Kennlinie der Feder und eine mögliche Einstellbarkeit der Vorspannung der Feder wird dabei auf mögliche unterschiedliche Materialcharakteristika des pastösen Mediums (Viskosität, Fließverhalten, Thixotrophie, Kompressibilität od. dgl.) individuell abgestimmt.

[0010] In weiterer Ausbildung der Erfindung besteht die Möglichkeit, die Federvorspannung durch einen über ein Hydraulikmedium oder ein Pneumatikmedium aufgebrachten Druck zu unterstützen. Dabei ist dann in der Zuleitung des Hydraulik- und Pneumatikmediums an der dem Vorratsraum abgewandten Seite des Verdrängungskörpers ein Proportionalventil vorgesehen. Der zusätzliche Einsatz eines Proportionalventils ist aber nicht grundsätzlich notwendig, sondern hängt von Materialdaten des aufzubringenden pastösen Mediums ab. Der Einsatz eines Proportionalventils kann somit auch als Bereichserweiterung der Federkennlinie der Vorspannfeder angesehen werden.

[0011] Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

eine Ansicht einer Vorrichtung zum Aufbringen pastöser Massen von der Austrittsdüse her gesehen;

Fig. 2

eine Längsschnittdarstellung der Vorrichtung gemäß Fig. 1, wobei der obere und der untere Bereich von Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1, und der hiervon durch die strichpunktierten Linien A und B getrennte Mittelbereich von Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie X-X in Fig. 1 zeigt.

[0012] Die Vorrichtung zum Aufbringen pastöser Medien weist einen insgesamt mit 1 bezeichneten Applikationskopf auf. Dem Applikationskopf 1 wird aufzubringendes pastöses Medium aus der Pfeilrichtung C über einen mit 2 bezeichneten Zuführanschluß zugeführt. Das Medium tritt dann durch einen Kanal 3 in einen Vorratsraum 4 ein und wird dann einem Materialraum 5 zugeführt, welcher in eine mit 6 bezeichnete Austrittsdüse mündet, aus der das pastöse Medium bei geöffneter Austrittsdüse in Pfeilrichtung D austreten kann. Die Steuerung der Austrittsdüse erfolgt über eine Nadel 7, welche in Fig. 2 jeweils hälftig in einer Öffnungsstellung und in einer Schließstellung gezeichnet ist. In der Öffnungsstellung trägt die Nadel die Bezugsziffer 7 und in der Schließstellung die Bezugsziffer 7'. Die Nadelachse ist mit 8 bezeichnet. Weiterhin ist in dem Applikationskopf 1 ein Zylinder 9 vorgesehen, in welchem ein Kolben 10 verschiebbar geführt ist. Der Kolben 10 trägt an seiner entsprechend der Zeichnung unteren Seite die Nadel 7. Die Stellung des Kolbens bei geöffnetem Auslaßventil 6 ist mit 10 bezeichnet, und die Stellung des Kolbens bei geschlossenem Auslaßventil mit 10'. Die der Nadel 7 gegenüberliegende Kolbenseite ist durch eine Vorspannfeder 11 abgestützt, welche in ihrer der Schließstellung des Auslaßventils entsprechenden Position mit 11' bezeichnet ist. Die Feder 11 kann über eine schematisch dargestellte und mit 12 bezeichnete Einstellschraube in ihrer Vorspannung eingestellt werden. Den beidseitig der Stirnseiten des Kolbens 10 liegenden Kolbenkammern 13 und 14 kann über Zuführ- bzw. Austrittsöffnungen 15 und 16 ein pneumatisches oder hydraulisches Medium zugeführt werden. Die Zufuhr bzw. Ableitung des hydraulischen oder pneumatischen Mediums erfolgt über Leitungen 17 und 18, welche zu einem mit 19 bezeichneten Steuerventil führen. Ein Proportionalventil trägt die Bezugsziffer 20. Wie ersichtlich, kann durch Beaufschlagen entweder der Kolbenkammer 13 oder der Kolbenkammer 14 eine Bewegung des Kolbens 10 erfolgen und damit ein Öffnen bzw. Schließen des Auslaßventils 6 bewirkt werden.

[0013] Dem Vorratsraum 4 ist eine insgesamt mit 21 bezeichnete Volumenveränderungseinrichtung zugeordnet. Die Volumenveränderungseinrichtung weist einen als Nadel 22 ausgebildeten Verdrängungskörper auf, der mit seinem in der Zeichnung rechts dargestellten Stirnendbereich in den Verdrängungsraum 4 hineinragt. Die Nadel 22 ist geteilt dargestellt, wobei mit 22 eine Mittelstellung der Nadel dargestellt ist und mit 22' eine Position, in der ein Stirnendbereich 23 gegen einen am linken Ende des Kanals 3 vorgesehenen Nadelsitz 24 anliegt. Die Nadel 22 ist in ihrem dem Vorratsraum 4 abgewandten Endbereich an einem Kolben 25 angebracht, welcher wiederum geteilt dargestellt ist. In der den Kanal 3 abschließenden Stellung 22' der Nadel trägt der Kolben in seiner entsprechenden Stellung die Bezugsziffer 25'. Der Kolben 25 ist über eine mit 26 bezeichnete Feder vorgespannt, welche in ihrer der Position 22' der Nadel entsprechenden Stellung die Bezugsziffer 26' trägt. Die Feder 26 ist in ihrer Vorspannung über eine Einstellschraube 27 einstellbar. Einem Kolbenraum 28 ist ein pneumatisches oder hydraulisches Medium über eine Zufuhröffnung 29 zuführbar. Durch die gleiche Öffnung kann das Medium auch wieder abgeleitet werden. Die Öffnung 29 steht über eine Leitung 30 mit der Leitung 18 und über eine Leitung 31 mit der Leitung 17 in Verbindung. In der Leitung 30 ist ein mit 32 bezeichnetes Proportionalventil vorgesehen. Die der Kolbenkammer 28 gegenüberliegende Kolbenkammer 33 steht über eine Bohrung 34 mit der Atmosphäre in Verbindung.

[0014] Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist wie folgt:
In Ruhestellung liegt die den Verdrängungskörper bildende Nadel in ihrer Position 22' gegen den Nadelsitz 24 an, wodurch der Vorratsraum 4 gegen einen Materialzustrom aus Pfeilrichtung C abgesperrt ist. Die Nadel wird in ihrer Stellung 22' durch Wirkung eines pneumatischen oder hydraulischen Mediums (Gas, Luft, Flüssigkeit) gehalten, welches dem Kolbenraum 28 durch die Öffnung 29 zugeführt wird.

[0015] In Ruhestellung drückt außerdem der andere Kolben in seiner Position 10' über die zugeordnete Nadel in ihrer Position 7' auf den mit 35 bezeichneten Nadelsitz der Austrittsdüse 6 und verschließt damit den Austritt. Auch dieser Kolben wird durch eine pneumatische oder hydraulische Zuhalteenergie (Gas, Luft, Flüssigkeit), die durch die Öffnung 15 in den Kolbenraum 9 eintritt, in der Position 10' gehalten.

[0016] In dem vorstehend beschriebenen geschlossenen Zustand ist der in dem Zuführungsanschluß 2 herrschende Druck des über eine Druckpumpe zugeführten pastösen Mediums (= Staudruck) erheblich größer als der Druck des in dem Bereich zwischen dem Zufuhranschluß und der Austrittsdüse 6 befindlichen pastösen Mediums.

[0017] Zu Beginn des Aufbringvorganges des pastösen Mediums wird die Kolbenkammer 28 über den Anschluß 29 entleert. Da die Kolbenkammer 33 über die Bohrung 34 mit der Atmosphäre verbunden ist, kann bei einer Bewegung des Kolbens 25 entsprechend der Zeichnung nach links Umgebungsluft in den Kolbenraum 23 einströmen. Gleichzeitig damit oder - materialabhängig - zeitversetzt hierzu wird die Nadel 7 durch Entleeren der Kammer 13 über den Anschluß 15 sowie Belüften der Kammer 14 über den Anschluß 16 in die Öffnungsstellung gebracht. Das Ansteuern der Anschlüsse 15 und 16 kann über das Proportionalventil 20 oder über ein Vierwegeventil erfolgen, wobei eine Einstellung durch Betätigung der Einstellschraube 12 und/oder durch Verstellung einer Blende 36 im Bereich der Austrittsdüse 6 erfolgen kann.

[0018] Die Vorrichtung kann auch eingesetzt werden, um bei gleichförmiger Bewegung unterschiedliche Querschnitte des aufzubringenden Mediums oder aber auch gleiche oder gewollt unterschiedliche Querschnitte des aufzubringenden Mediums bei unterschiedlichen Bewegungsgeschwindigkeiten der Austrittsdüse über dem entsprechenden Objekt zu erzeugen. Angaben über die Bewegungsgeschwindigkeit des Objektes relativ zu der Vorrichtung (oder umgekehrt) können beispielsweise der Vorrichtung über analoge Eingänge zugeführt werden.

[0019] Durch Wirkung des Staudrucks im Bereich der Zuführöffnung 2 wird die Nadel 22 aus ihrer Position 22' entsprechend der zeichnerischen Darstellung nach links verschoben, und zwar entgegen dem Druck der Feder 26. Dadurch wird das Volumen des Vorratsraums 4 vergrößert, was eine Verringerung des Drucks in der Vorratskammer 4 zur Folge hat. Auf diese Weise wird ein aus der Staudruckentladung resultierender Materialüberschuß in der Vorratskammer 4 kompensiert.

[0020] Während des Aufbringens pastöser Medien durch die Austrittsdüse 6 wird kontinuierlich neues pastöses Medium über eine Pumpe (nicht dargestellt) dem Zufuhranschluß 2 zugeführt. Durch die Pulsation der Pumpe entstehende Druckdifferenzen werden bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgeglichen, und zwar dadurch, daß die insgesamt mit 21 bezeichnete Volumenveränderungseinrichtung, welche bei "Normaldruck" des pastösen Mediums eine Mittellage einnimmt, die etwa der in Fig. 2 gezeichneten Position entspricht, bei einem Druckanstieg des aus Pfeilrichtung C herangeführten pastösen Mediums entgegen der Vorspannkraft der Feder 26 nach links bewegt wird, was eine Volumenvergrößerung des Vorratsraums 4 und damit einen entsprechenden Druckabfall zur Folge hat. In entsprechender Weise bewegt sich die Nadel 22 bei einer Druckverringerung nach rechts, was zu einer Verkleinerung des Volumens des Vorratsraums 4 und einem entsprechenden Druckanstieg führt. Auf diese Weise wird der Auftragvorgang des pastösen Mediums in ein "dynamisches Gleichgewicht" versetzt. Der Vorgang der Volumenvergrößerung bzw. Volumenverkleinerung ist grundsätzlich mit dem Öffnen des Auslaßventils 6 vergleichbar, wobei jedoch die Druckdifferenz jeweils wesentlich geringer ausfällt.

[0021] Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die bei Normaldruck des zugeführten Mediums eingestellte "Mittellage" durch die Vorspannkraft der Feder 26 bestimmt. Zusätzlich dazu kann diese Vorspannkraft durch ein hydraulisches oder pneumatisches Medium erhöht werden, welches der Kolbenkammer 28 über den Anschluß 26 zugeführt werden kann, und dessen Vorspannkraft über das Proportionalventil 32 einstellbar ist. Wie bereits erwähnt, ist aber der zusätzliche Einsatz eines Proportionalventils nicht zwingend erforderlich.

[0022] Der Applikationsvorgang pastösen Mediums wird dadurch beendet, daß über das Steuerventil 19 der Kolben 10 in die mit 10' bezeichnete Stellung und der Kolben 25 in die mit 25' bezeichnete Stellung bewegt werden. Die Bewegung kann gleichzeitig oder zeitversetzt erfolgen. Dadurch werden die Nadeln 7 und 22 gegen ihre Nadelsitze 36 bzw. 24 gedrückt.

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Aufbringen pastöser Medien mit einem Zuführanschluß für das aufzubringende, unter Druck zugeführte Medium, und mit einem Vorratsraum, aus dem das Medium durch eine Austrittsdüse aus der Vorrichtung austritt, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsraum (4) - in Materialflußrichtung gesehen - zwischen dem Zuführanschluß (2) und der Austrittsdüse (6) angeordnet ist, und dem Vorratsraum (4) eine derartig ausgebildete Volumenveränderungseinrichtung (21) zugeordnet ist, daß bei einem Druckanstieg in dem herangeführten Medium eine Volumenvergrößerung und bei einem Druckabfall in dem herangeführten Medium eine Volumenverringerung des Vorratsraums in einer Druckschwankungen in dem herangeführten Medium kompensierenden Weise erfolgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumenveränderungseinrichtung (21) einen einen Innenwandbereich des Vorratsraums (4) bildenden und unter Wirkung einer Vorspanneinrichtung bei Normaldruck des Mediums in einer Mittellage gehaltenen Verdrängungskörper aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper als mit einem in einem Zylinder bewegbar angeordneten Kolben (25) verbundene, in den Vorratsraum (4) ragende Nadel (22) ausgebildet ist.

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

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

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung durch ein Hydraulikmedium aufgebracht wird.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung durch ein Pneumatikmedium aufgebracht wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuleitung (30) für das Hydraulikmedium bzw. für das Pneumatikmedium zur Zufuhr zu der dem Vorratsraum (4) abgewandten Seite des Verdrängungskörpers ein Proportionalventil (32) vorgesehen ist.

Zeichnung