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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auftragen mittel- bis hochviskoser Materialien, bei dem viskoses Material aus einem Vorratsbehälter zu einem Auftragskopf gefördert wird. Ein Weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Beispielsweise im Automobilbau wird zunehmend eine Mischbauweise eingesetzt, bei der verschiedene Materialien miteinander kombiniert werden. Zum Verbinden der verschiedenen Materialien werden häufig Mehrkomponenten-Klebstoffe eingesetzt. Des Weiteren werden typischerweise Dichtstoffe, Schmierstoffe und Füllstoffe in der Produktion eingesetzt. Diese Klebstoffe, Dichtstoffe, Schmierstoffe und Füllstoffe sind in der Regel pastöse bzw. mittel- und hochviskose Materialien und weisen eine hohe Viskosität auf. Diese mittel- oder hochviskosen Materialien werden dem Produktionsprozess mit Fördereinrichtungen zugeführt, wobei die Fördereinrichtungen einen Auftragskopf mit einem Ventil aufweisen. Über das Ventil wird der Fluss des mittel- oder hochviskosen Materials gesteuert. Dabei ist es wünschenswert, den Durchfluss exakt auf einen vorgegebenen Wert einstellen zu können.
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Bekannte Dosiersysteme setzen dabei pneumatisch betriebene Schöpfkolbenpumpen ein, welche zunächst einen servomotorisch betriebenen Kolbendosierer füllen, wobei der Kolbendosierer wiederum das Material auf ein Werkstück oder Bauteil aufträgt. Andere bekannte Fördereinrichtungen verwenden dabei Schneckenpumpen, mit denen sich die geförderte Materialmenge und der Förderdruck gut einstellen lassen. Nachteilig an den Schneckenpumpen ist, dass die Schneckenpumpen durch Reibung heiß werden und das zu pumpende Material durch die Reibung in seiner Struktur beschädigt werden kann. Insbesondere kann es zu einer Zerstörung der chemischen Struktur des Materials aufgrund der hohen Reibungskräfte kommen. Daher wäre es wünschenswert, Schöpfkolbenpumpen in einer solchen Fördereinrichtung einzusetzen. Bei Schöpfkolbenpumpen besteht jedoch das Problem, dass die Fördermenge und der Druck von der Position und der Geschwindigkeit eines Förderkolbens in der Pumpe abhängig sind, so dass diese schwanken. Eine gleichmäßige Materialförderung wird jedoch für einen gleichmäßigen Materialauftrag benötigt. Dazu müssen durch die Fördereinrichtung Druckschwankungen im Auftragskopf ausgeglichen werden.
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Aus
DE 20 2017 106 256 U1 ist eine Vorrichtung zum Fördern von pastösen Medien aus mindestens zwei Gebinden bekannt. Die Vorrichtung umfasst mindestens eine Schöpfkolbenpumpe, die mit einer Folgeplatte in Verbindung steht und mittels eines Antriebs betrieben ist. Der Antrieb ist mit einer elektronischen Wegstreckenmessung versehen. Die elektronische Wegmessung ermöglicht eine äußerst genaue Überwachung der Antriebszylinder, so dass bei geringsten Abweichungen von den voreingestellten Weglängen eine Fehlermeldung erfolgen kann. Gleichzeitig lässt sich durch die Wegmessung die geförderte Menge an pastösen Medien exakt ermitteln.
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DE 20 2014 100 750 U1 offenbart eine Vorrichtung zum vollständigen Leeren von flüssiges Material enthaltenden Vorlagebehältern. Die Vorrichtung umfasst eine Folgeplatte und eine Schöpfkolbenpumpe. Des Weiteren sind Sensoren in Form von linearen Messwertaufnehmern vorgesehen, welche die Höhe der Folgeplatte messen. Bei der Förderung aus mehreren Behältern kommt es aufgrund der unterschiedlichen Komprimierbarkeit von Vorlagematerialien im Laufe der Entleerung der Vorlagebehälter zu Abweichungen bei der Fördermenge. Diese Abweichungen werden entweder über einen Messwertaufnehmer und einen mit dem Messwertaufnehmer korrespondierenden Mitnehmer oder über Waagen unterhalb der Vorlagebehälter erkannt und an die Steuerung weitergegeben, wobei die Steuerung diese Abweichungen bei der Berechnung einer Impulsfrequenz für die Antriebe der Pumpen laufend berücksichtigt.
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DE 10 2015 120 381 A1 beschreibt eine Entnahmevorrichtung mit automatischer Förderdruckregelung. Eine Förderpumpe fördert Material aus Behältern zu einem Mischblock. In dem Mischblock ist ein Drucksensor vorgesehen, der den Förderdruck ermittelt. Eine Regeleinheit liest den Drucksensor aus und regelt einen Antrieb der Förderpumpe um einen Soll-Förderdruck einzustellen.
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DE 43 13 844 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur zeitabhängigen Regelung einer Dosieranlage für fluide Komponenten. Dabei ist vorgesehen, die Druckdifferenz zwischen einem Ausgang einer Dosierpumpe und einem Endabschnitt eines formsteifen am Ausgang der Dosierpumpe angeschlossenen Abschnitts der Dosierleitung mit konstantem Durchmesser zu messen.
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Im Stand der Technik sind keine Fördereinrichtungen bekannt, welche flüssiges Material mit einer Schöpfkolbenpumpe fördern und direkt über einen Auftragskopf dosieren, wobei ein gleichmäßiger Materialauftrag gewährleistet ist.
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Es wird ein Verfahren zum Auftragen von flüssigen Materialien, insbesondere mittel- bis hochviskosen Materialien, vorgeschlagen, bei dem flüssiges Material aus einem Vorratsbehälter zu einem Auftragskopf gefördert wird, wobei flüssiges Material mit einer Pumpeinrichtung aus einem Vorratsbehälter gefördert wird und wobei die Pumpeinrichtung eine Folgeplatte mit einer Schöpfkolbenpumpe umfasst, die Folgeplatte auf einem Flüssigkeitsspiegel des flüssigen Materials aufliegt und die Folgeplatte bei zunehmender Entleerung des Vorratsbehälters in dem Vorratsbehälter absinkt. Das flüssige Material wird dem Auftragskopf über einen Schlauch zugeführt und das flüssige Material wird unter Verwendung des Auftragskopfs auf ein Bauteil bzw. Werkstück aufgetragen, wobei die Abgabe des flüssigen Materials durch den Auftragskopf mit einem Ventil gesteuert wird. Dabei ist vorgesehen, unter Verwendung eines an einer Ausgangsseite der Schöpfkolbenpumpe angeordneten ersten Drucksensors den Druck zu erfassen, mit dem die Schöpfkolbenpumpe das flüssige Material in den Schlauch presst, unter Verwendung eines an einer Zufuhrseite des Ventils angeordneten zweiten Drucksensors den Druck des flüssigen Materials im Auftragskopf zu erfassen und den Druck auf der Zufuhrseite des Ventils auf einen Sollwert zu regeln, wobei bei der Regelung die Bewegungsgeschwindigkeit eines Förderkolbens der Schöpfkolbenpumpe unter Verwendung des Drucks, mit dem die Schöpfkolbenpumpe das viskose Material in das Schlauch presst, und dem Druck auf der Zufuhrseite des Ventils als Eingangswerte der Regelung angepasst wird.
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Dabei ist vorgesehen, eine Zeitverzögerung zu bestimmen, welche nach einem Erkennen einer durch den ersten oder zweiten Drucksensor gemessenen Druckänderung vergeht, bis sich diese Druckänderung über den Schlauch übertragen hat und auch durch den jeweils anderen Drucksensor gemessen wird, wobei die bestimmte Zeitverzögerung bei der Regelung des Drucks verwendet wird.
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Bei dem Verratsbehälter handelt es sich bevorzugt um ein zylindrisches Fass. Der Vorratsbehälter kann beispielsweise ein pastöses oder mittel- bis hochviskoses Fluid wie einen Klebstoff, Schmierstoff, Füllstoff oder einen Dichtstoff beinhalten. Mittel- und hochviskose Materialien, für die das vorgeschlagene Verfahren geeignet ist, umfassen insbesondere Klebstoffe, Dichtstoffe, Schmierstoffe und Füllstoffe wie sie beispielsweise bei der Montage von Bauteilen in der Automobilindustrie eingesetzt werden. Dabei wird im Allgemeinen unter einem mittelviskosen Material ein Material verstanden, dessen Viskosität bei 20°C größer als 50 Pa·s und kleiner oder gleich 1000 Pa·s ist. Hochviskose Materialien weisen bei 20°C eine Viskosität von mehr als 1000 Pa·s auf.
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Bei dem Verfahren wird eine Pumpeinrichtung verwendet, um das flüssige Material aus dem Vorratsbehälter zu dem Auftragskopf zu fördern. Eine geeignete Pumpeinrichtung umfasst beispielsweise eine Folgeplatte mit einer Pumpe. Die Pumpe der Pumpeinrichtung ist erfindungsgemäß als eine Schöpfkolbenpumpe ausgestaltet. Bei einer Schöpfkolbenpumpe ist ein Förderkolben vorgesehen, der sich in der Pumpe auf und ab bewegt. Der Förderkolben weist dabei ein Auslassventil auf, so dass das zu pumpende flüssige Material bei einer Abwärtsbewegung des Förderkolbens auf die andere Seite des Kolbens befördert wird und bei einer Aufwärtsbewegung flüssiges Material aus dem Vorratsbehälter angesaugt wird.
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Der Förderkolben wird bei dem vorgeschlagenen Verfahren über einen elektrischen Antrieb angetrieben, so dass die Bewegungsgeschwindigkeit des Förderkolbens schnell und präzise einstellbar ist. Insbesondere ist die Bewegungsgeschwindigkeit des elektrischen Antriebs regelbar.
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Die Ausgangsseite der Schöpfkolbenpumpe ist über einen Schlauch mit dem Auftragskopf verbunden. Der erste Drucksensor wird an der Ausgangsseite der Schöpfkolbenpumpe vor dem Schlauch angeordnet, so dass der erste Drucksensor den Druck ermittelt, mit dem das flüssige Material in den Schlauch gepresst wird. Der zweite Drucksensor wird von der Schöpfkolbenpumpe aus gesehen auf der anderen Seite des Schlauchs auf der Zufuhrseite des Ventils des Auftragskopfs angeordnet, so dass der zweite Drucksensor den Druck erfasst, den das flüssige Material im Auftragskopf vor dem Ventil des Auftragskopf aufweist.
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Der Auftragskopf weist ein Ventil auf, mit dem die Abgabe des flüssigen Materials gesteuert werden kann. Zum Auftragen von flüssigem Material wird das Ventil geöffnet und um das Auftragen zu stoppen wird das Ventil entsprechend wieder geschlossen. Je nach Ausführungsform des Ventils kann dieses neben einer vollständig geöffneten Stellung und einer vollständig geschlossenen Stellung auch Zwischenstellungen ermöglichen, um die Menge des aufzutragenden Materials zu beeinflussen. Geeignete Ventile umfassen beispielsweise Nadelventile und Drehschieberventile. Ein Auftragskopf mit einem geeigneten Drehschieberventil ist beispielsweise in dem Gebrauchsmuster
DE 20 2017 000 784 U1 beschrieben.
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Der Auftragskopf ist bevorzugt mit einer Positioniereinrichtung verbunden, welche den Auftragskopf relativ zu einem Bauteil oder Werkstück positionieren kann. Bevorzugt sind dabei Bewegungen in allen drei Raumrichtungen möglich. Des Weiteren ist es bevorzugt, wenn der Auftragskopf relativ zu dem Bauteil bzw. Werkstück auch gedreht werden kann, wobei wiederum eine Möglichkeit zur Drehung um alle drei Raumrichtungen bevorzugt wird. Bei der Ausgestaltung der Positioniereinrichtung ist es möglich, dass der Auftragskopf bewegt wird, während das Bauteil bzw. das Werkstück ruht oder umgekehrt, dass der Auftragskopf ruht und das Bauteil bzw. das Werkstück bewegt wird. Auch Mischformen sind denkbar, bei denen beispielsweise das Bauteil in zwei Richtungen verschiebbar angeordnet ist und eine Bewegung in der verbleibenden Raumrichtung sowie ein Drehen durch den Auftragskopf erfolgt.
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Während eines Auftragsvorgangs wird der Auftragskopf relativ zu dem Bauteil bzw. Werkstück bewegt und durch Ansteuern des Ventils des Auftragskopfs wird an vorgesehenen Positionen des Bauteils bzw. Werkstücks flüssiges Material aufgetragen. Dazu wird das Ventil des Auftragskopfs entsprechend angesteuert, so dass dieses für eine Abgabe von flüssigem Material geöffnet und anschließend wieder geschlossen wird. Je nach Art des gewünschten Materialauftrags wird das Ventil mehrfach geöffnet und geschlossen oder bleibt während des gesamten Auftragsprozesses geöffnet und wird erst nach Abschluss des Auftragens wieder geschlossen.
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Ein Beispiel für einen solchen Auftragsvorgang ist das Auftragen einer Klebstoffraupe auf ein Bauteil, um dieses anschließend mit einem weiteren Bauteil durch Verkleben zu fügen.
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Für einen kontrollierten und gleichmäßigen Auftrag des flüssigen Materials auf ein Bauteil bzw. Werkstück ist es notwendig, den Druck des flüssigen Materials im Auftragskopf so zu regeln, dass dieser möglichst einem vorgegebenen Sollwert entspricht, da die Menge an flüssigen Material, die in einer Zeiteinheit durch den Auftragskopf abgegeben wird, vom Druck abhängig ist. Der Sollwert für den Druck auf der Zufuhrseite des Ventils liegt bevorzugt im Bereich von 5 bis 250 bar, besonders bevorzugt im Bereich von 10 bis 200 bar.
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Bei der vorgeschlagenen Regelung des Drucks wird die Bewegungsgeschwindigkeit des Förderkolbens der Förderpumpe in Abhängigkeit des auf der Zufuhrseite des Ventils gemessenen Drucks als Eingangsgröße geregelt. Bei einer erkannten Änderung des Drucks wird die Geschwindigkeit des Förderkolbens der Schöpfkolbenpumpe entsprechend angepasst. Bevorzugt wird die Geschwindigkeit erhöht, wenn der Druck auf der Zufuhrseite des Ventils unter dem Solldruck liegt und bevorzugt wird die Geschwindigkeit abgesenkt, wenn der Druck auf der Zufuhrseite des Ventils über dem Solldruck liegt.
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Für die Regelung wird bevorzugt ein Regler eingesetzt, der beispielweise in einer Steuereinheit integriert sein kann. Als Regler können stetige Regler oder unstetige Regler eingesetzt werden. Als ein stetiger Regler kann beispielsweise ein Proportionalregler, ein Proportional-Integralregler, ein Proportional-Differentialregler oder ein Proportional-Integral-Differentialregler eingesetzt werden.
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Bei der Regelung kann eine Hysterese verwendet werden, so dass ein Eingriff durch die Regelung erst dann erfolgt, wenn der Absolutwert der Abweichung vom gemessenen Druck auf der Zufuhrseite des Ventils vom Solldruck größer ist als eine vorgegebene Abweichung. Die vorgegebene Abweichung ist beispielsweise 1 bar. Des Weiteren ist es bevorzugt, die Regelung derart auszugestalten, dass eine Verzögerung zwischen dem Messen einer Druckänderung und einer Veränderung der Geschwindigkeit des Förderkolbens maximal 200 ms und bevorzugt maximal 100 ms beträgt.
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Bevorzugt wird bei der Regelung des Drucks auf den Sollwert eine Druckdifferenz zwischen dem Druck, mit dem die Schöpfkolbenpumpe das flüssige Material in den Schlauch presst, und dem Druck auf der Zufuhrseite des Ventils berücksichtigt. Dabei ist es bevorzugt, dass bei einer Abweichung des Drucks auf der Zufuhrseite des Ventils vom Solldruck eine Änderung der Geschwindigkeit des Förderkolbens umso stärker ausgeführt wird, je größer der Absolutwert der Druckdifferenz zwischen dem Druck, mit dem die Schöpfkolbenpumpe das flüssige Material in den Schlauch presst, und dem Druck auf der Zufuhrseite des Ventils ist.
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Erfindungsgemäß wird bei dem Verfahren eine Zeitverzögerung bestimmt, welche nach einem Erkennen einer durch den ersten oder zweiten Drucksensor gemessenen Druckänderung vergeht, bis sich diese Druckänderung über den Schlauch übertragen hat und auch durch den jeweils anderen Drucksensor gemessen wird, wobei die bestimmte Zeitverzögerung bei der Regelung des Drucks verwendet wird.
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Die bestimmte Zeitverzögerung wird bevorzugt bei der Regelung dazu verwendet, die Stärke einer Geschwindigkeitsänderung des Förderkolbens vorzugeben. Dadurch wird erreicht, dass das System bei der Regelung nicht untersteuert oder übersteuert.
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Zum Umsetzen einer Änderung der Bewegungsgeschwindigkeit des Förderkolbens wird entsprechend eine Geschwindigkeit des Antriebs der Schöpfkolbenpumpe angepasst.
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Die vom Schöpfkolben geförderte Menge an flüssigem Material ist von der Position des Schöpfkolbens abhängig. Daher wird bevorzugt die Geschwindigkeit eines Antriebs des Förderkolbens vor dem Erreichen eines Umkehrpunkts erhöht und nach Passieren des Umkehrpunkts wieder abgesenkt. Dazu kann vorgesehen sein, die Position des Förderkolbens über einen Sensor zu ermitteln.
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Ein Weiterer Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Auftragen von flüssigen Materialien, insbesondere von mittel bis hochviskosen Materialien, bereitzustellen. Die Vorrichtung umfasst eine Pumpeinrichtung zum Fördern von flüssigem Material aus einem Vorratsbehälter, eine Auftragsvorrichtung und eine Steuereinheit. Die Pumpeinrichtung ist über einen Schlauch fluidisch mit der Auftragsvorrichtung verbunden. Die Pumpeinrichtung umfasst eine Folgeplatte mit einer Schöpfkolbenpumpe und der Auftragskopf umfasst ein Ventil zum Steuern des Durchflusses des flüssigen Materials durch den Auftragskopf. Ferner ist vorgesehen, dass die Pumpeinrichtung einen ersten Drucksensor umfasst, welcher an einer Auslassseite der Schöpfkolbenpumpe angeordnet ist und eingerichtet ist, den Druck zu erfassen, mit dem die Schöpfkolbenpumpe das flüssige Material in den Schlauch presst, der Auftragskopf einen zweiten Drucksensor umfasst, welcher an einer Zufuhrseite des Ventils angeordnet ist und die Schöpfkolbenpumpe einen Antrieb umfasst, über den eine Bewegungsgeschwindigkeit eines Förderkolbens der Schöpfkolbenpumpe regelbar ist, wobei die Steuereinheit eingerichtet ist, die Bewegungsgeschwindigkeit des Förderkolbens unter Verwendung von Messwerten des ersten Drucksensors und des zweiten Drucksensor als Eingangswerte derart anzupassen, dass der Druck auf der Zufuhrseite des Ventils auf einen Sollwert geregelt wird.
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Die Steuereinheit ist ferner eingerichtet, eine Zeitverzögerung zu bestimmen, welche nach einem Erkennen einer durch den ersten Drucksensor oder zweiten Drucksensor gemessenen Druckänderung vergeht, bis sich diese Druckänderung über den Schlauch übertragen hat und auch durch den jeweils anderen Drucksensor gemessen wird, und die Steuereinheit ist eingerichtet, die bestimmte Zeitverzögerung bei der Regelung des Drucks zu verwenden.
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Die Vorrichtung ist dabei bevorzugt zur Ausführung eines der hierin beschriebenen Auftragsverfahren eingerichtet, so dass im Rahmen eines der Verfahren beschriebene Merkmale entsprechend für die Vorrichtung gelten und umgekehrt im Rahmen der Vorrichtung beschriebene Merkmale für die Verfahren gelten.
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Die Pumpeinrichtung der Vorrichtung umfasst beispielsweise eine Grundplatte, auf die ein Fass positioniert werden kann, eine Folgeplatte mit einer Pumpe, sowie eine Hubeinrichtung, mit der die Folgeplatte relativ zur Grundplatte in vertikaler Richtung bewegbar ist. Die Pumpe der Pumpeinrichtung ist erfindungsgemäß als eine Schöpfkolbenpumpe ausgestaltet. Bei einer Schöpfkolbenpumpe ist ein Förderkolben vorgesehen, der sich in der Pumpe auf und ab bewegt. Der Förderkolben weist dabei ein Auslassventil auf, so dass das zu pumpende flüssige Material bei einer Abwärtsbewegung des Förderkolbens auf die andere Seite des Kolbens befördert wird und bei einer Aufwärtsbewegung flüssiges Material aus dem Vorratsbehälter angesaugt wird.
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Der Förderkolben wird bei dem vorgeschlagenen Verfahren über einen elektrischen Antrieb angetrieben, so dass die Bewegungsgeschwindigkeit des Förderkolbens schnell und präzise einstellbar ist. Als elektrischer Antrieb sind beispielsweise Elektromotoren geeignet, insbesondere sind Schrittmotoren und Servomotoren geeignet. Beispielsweise wird ein Drehstrommotor verwendet, dessen Geschwindigkeit geregelt wird. Dabei gibt eine Steuereinheit die Geschwindigkeit gemäß der Regelung vor. Ein Umschalten einer Richtung des Drehstrommotors kann beispielsweise über Endlagenschalter in einer Hubeinheit der Schöpfkolbenpumpe erfolgen. Der elektrische Antrieb kann Sensoren zur Bestimmung einer Position und/oder Geschwindigkeit der Motorwelle umfassen. Des Weiteren kann ein Sensor zur Erfassung der Position des Förderkolbens vorgesehen sein.
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Die Ausgangsseite der Schöpfkolbenpumpe ist über einen Schlauch mit dem Auftragskopf verbunden. Die Länge des Schlauchs liegt bevorzugt im Bereich von 2 bis 25 Meter, besonders bevorzugt im Bereich von 4 bis 12 Meter. Der Schlauchquerschnitt wird bevorzugt im Bereich von 6 mm bis 40 mm und besonders bevorzugt im Bereich von 12 mm bis 20 mm gewählt.
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Der erste Drucksensor ist an der Ausgangsseite der Schöpfkolbenpumpe vor dem Schlauch angeordnet, so dass der erste Drucksensor den Druck ermittelt, mit dem das flüssige Material in den Schlauch gepresst wird. Der zweite Drucksensor ist von der Schöpfkolbenpumpe aus gesehen auf der anderen Seite des Schlauchs auf der Zufuhrseite des Ventils des Auftragskopfs angeordnet, so dass der zweite Drucksensor den Druck erfasst, den das flüssige Material im Auftragskopf vor dem Ventil des Auftragskopf aufweist.
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Der erste und der zweite Drucksensor sind beispielsweise als Membran-Drucksensoren ausgeführt. Diese können beispielsweise an dem Ausgang der Schöpfkolbenpumpe und am Auftragskopf in entsprechende Aufnahmen eingeschraubt werden.
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Die Steuereinheit ist mit dem ersten und dem zweiten Drucksensor sowie mit dem Antrieb der Schöpfkolbenpumpe verbunden. Die Steuereinheit wertet die gemessene Drücke aus, führt einen Vergleich mit einem vorgegebenen Sollwert für den Druck vor dem Ventil im Auftragskopf durch und ändert dann die Geschwindigkeit des Antriebs der Schöpfkolben derart, dass der Druck vor dem Ventil im Auftragskopf auf den Sollwert geregelt wird. Dazu kann die Steuereinheit insbesondere einen Regler enthalten.
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Der Auftragskopf weist ein Ventil auf, mit dem die Abgabe des flüssigen Materials gesteuert werden kann. Zum Auftragen von flüssigem Material wird das Ventil geöffnet und um das Auftragen zu stoppen, wird das Ventil entsprechend wieder geschlossen. Je nach Ausführungsform des Ventils kann dieses neben einer vollständig geöffneten Stellung und einer vollständig geschlossenen Stellung auch Zwischenstellungen ermöglichen, um die Menge des aufzutragenden Materials zusätzlich am Auftragskopf zu beeinflussen. Geeignete Ventile umfassen beispielsweise Nadelventile und Drehschieberventile. Ein Auftragskopf mit einem geeigneten Drehschieberventil ist beispielsweise in dem Gebrauchsmuster
DE 20 2017 000 784 U1 beschrieben. Die Menge des aufzutragenden Materials kann zudem durch das Wählen der Geschwindigkeit des Förderkolbens der Schöpfkolbenpumpe eingestellt werden.
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Bevorzugt umfasst die Vorrichtung eine Positioniereinrichtung, mit der der Auftragskopf relativ zu einem Bauteil bzw. Werkstück bewegt werden kann. Bevorzugt ist die Positioniereinrichtung derart ausgestaltet, dass dabei Bewegungen in allen drei Raumrichtungen möglich. Des Weiteren ist es bevorzugt, wenn der Auftragskopf relativ zu dem Bauteil bzw. Werkstück auch gedreht werden kann, wobei wiederum eine Möglichkeit zur Drehung um alle drei Raumrichtungen bevorzugt wird. Bei der Ausgestaltung der Positioniereinrichtung ist es möglich, dass der Auftragskopf bewegt wird, während das Bauteil bzw. das Werkstück ruht oder umgekehrt, dass der Auftragskopf ruht und das Bauteil bzw. das Werkstück bewegt wird. Auch Mischformen sind denkbar, bei denen beispielsweise das Bauteil in zwei Richtungen verschiebbar angeordnet ist und eine Bewegung in der verbleibenden Raumrichtung sowie ein Drehen durch den Auftragskopf erfolgt.
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Bevorzugt ist die Positioniereinrichtung als ein Roboter bzw. Roboterarm ausgeführt, der Auftragskopf trägt und eingerichtet ist, den Auftragskopf relativ zu einem feststehenden Bauteil zu bewegen.
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Der Auftragskopf kann zusammen mit der Positioniereinrichtung insbesondere Teil einer in einem Produktionsprozess verwendeten Auftragsvorrichtung sein.
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Bevorzugt umfasst die Pumpeinrichtung eine Hubeinrichtung zum Anheben und/oder Absenken der Folgeplatte, wobei die Hubeinrichtung einen regelbaren Antrieb aufweist. Der Antrieb wird bevorzugt in Verbindung mit der Regelung der Schöpfkolbenpumpe eingesetzt, wobei die Folgeplatte abhängig von der Menge des aus dem Vorratsbehälter entnommenen flüssigen Materials abgesenkt wird.
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Da die Menge des durch den Auftragskopf abgegebenen Materials pro Zeiteinheit vom Druck abhängig ist, wird durch die Regelung des Druck auf den vorgegeben Sollwert der Materialauftrag gleichmäßiger. Die Menge des abgegebenen Materials lässt sich dann im Rahmen eines Auftragsprozesses gezielt durch das Öffnen bzw. Schließen des Ventils und die Bewegung des Auftragskopfs relativ zum Werkstück steuern. Da im Rahmen dieser Regelung die Förderleistung der Schöpfkolbenpumpe fortlaufend nachgeregelt wird, kann auch bei Verwendung einer Schöpfkolbenpumpe ein gleichmäßiger Materialauftrag erreicht werden, wie er sonst nur unter Verwendung zusätzlicher Dosiereinrichtungen oder anderer Pumpen erreicht wird.
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Figurenliste
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Auftragen mittel- bis hochviskoser Materialien. Die Figur stellt den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
- In der Figur ist eine Vorrichtung 10 zum Auftragen mittel- bis hochviskoser flüssiger Materialien dargestellt. Die Vorrichtung 10 umfasst eine Pumpeinrichtung 12 und einen Auftragskopf 16, welche über einen Schlauch 14 miteinander verbunden sind.
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Die Pumpeinrichtung 12 umfasst eine Grundplatte 18, auf der ein Vorratsbehälter 20 abgestellt ist. In der dargestellten Situation ist der Vorratsbehälter 20 als ein Fass ausgeführt. Die Pumpeinrichtung 12 umfasst des Weiteren eine Folgeplatte 22 mit einer Schöpfkolbenpumpe 24, welche von einer Hubeinrichtung 19 getragen werden. Mit der Hubeinrichtung 19 kann die Folgeplatte 22 im Vorratsbehälter 20 abgesenkt und wieder angehoben werden.
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Die Schöpfkolbenpumpe 24 weist einen Förderkolben 25 auf, der von einem Antrieb 26 über ein Hubgetriebe 27 angetrieben wird. Der Antrieb 26 ist beispielsweise als ein Elektromotor ausgestaltet.
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Der Auftragskopf 16 weist eine Zufuhr 34 auf, welche über den Schlauch 14 mit dem durch die Schöpfkolbenpumpe 24 geförderten Material versorgt wird. Über ein Ventil 36, welches beispielsweise als Nadelventil ausgestaltet ist, kann die Abgabe des flüssigen Materials durch eine Düse 38 gesteuert werden.
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Der Auftragskopf 16 wird von einer Positioniereinrichtung 44 getragen, welche beispielsweise als Roboterarm ausgestaltet ist. Die Positioniereinrichtung 44 ermöglicht es, den Auftragskopf 16 relativ zu einem Bauteil 46 zu bewegen.
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An einem Pumpenausgang 28 der Schöpfkolbenpumpe 24 ist ein erster Drucksensor 30 angeordnet, welcher den Druck des flüssigen Materials vor dem Schlauch 14 bestimmt. In der Zufuhr 34 des Auftragskopfs 16 ist ein zweiter Drucksensor 32 angeordnet, welcher den Druck des flüssigen Materials im Auftragskopf 16 vor dem Ventil 36 bestimmt. Der erste Drucksensor 30 und der zweite Drucksensor 32 sind jeweils mit einer Steuereinheit 50 verbunden. Die Steuereinheit 50 steht darüber hinaus mit dem Antrieb 26 der Schöpfkolbenpumpe 24 in Verbindung.
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Um flüssiges Material gezielt und in der korrekten Menge auf das Bauteil 46 aufzutragen, ist vorgesehen, den Druck im Auftragskopf 16 auf einen vorgegebenen Sollwert zu regeln. Dazu erfasst die Steuereinheit 50 den Druck im Auftragskopf 16 und an der Ausgangsseite der Schöpfkolbenpumpe 24. Die Steuereinheit 50 regelt dann die Geschwindigkeit des Antriebs 26 und damit die Geschwindigkeit des Förderkolbens 25 der Schöpfkolbenpumpe 24 derart, dass der vom zweiten Drucksensor 32 gemessene Druck dem Sollwert so weit wie möglich angenähert wird.
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Für das Auftragen des flüssigen Materials auf das Bauteil 46 wird dann der Auftragskopf 16 unter Verwendung der Positioniereinrichtung 44 relativ zum Bauteil 46 bewegt, wobei das Ventil 36 gezielt geöffnet und geschlossen wird.
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Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Vorrichtung
- 12
- Pumpeinrichtung
- 14
- Schlauch
- 16
- Auftragskopf
- 18
- Grundplatte
- 19
- Hubeinrichtung
- 20
- Vorratsbehälter
- 22
- Folgeplatte
- 24
- Schöpfkolbenpumpe
- 25
- Förderkolben
- 26
- Antrieb
- 27
- Hubgetriebe
- 28
- Pumpenausgang
- 30
- erster Drucksensor
- 32
- zweiter Drucksensor
- 34
- Zufuhr
- 36
- Ventil
- 38
- Düse
- 44
- Positioniereinrichtung
- 46
- Bauteil
- 50
- Steuereinheit
