DE19713938C2 - Abgabevorrichtung und Abgabeverfahren für ein hochviskoses Material mit konstanter Ausströmrate - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgabevorrichtung nach Anspruch 1 und ein Abgabeverfahren nach Anspruch 3.

In letzter Zeit werden hochviskose Materialien wie Silikongummi, Epoxidharz, Fett und dergleichen in stark zunehmenden Ausmaß verwendet als Dichtungsmaterialien oder Schmiermittel, die zwischen mechanischen Teilen aufgebracht werden, da sie als Vor­ teile aufweisen, dass ihr Abdichtungsvermögen hoch ist und Kostenverminderungen erzielt werden können. Die Materialien dieser Art sind in einem Behälter einer Material­ ausstoßvorrichtung enthalten. Sie werden aus einer Düse durch die Betätigung einer mit dem Behälter verbunden Pumpeneinheit ausgestoßen.

Die Druckeinstellung erfolgt bei einer herkömmlichen Materialausstoßvorrichtung bei­ spielsweise durch manuelle Einstellung des Arbeiters, wobei die Ausstoßmenge des Materials konstant gehalten wird, indem eine Druckeinstellung in einem Zylinder zum Betätigen der Pumpeneinheit durchgeführt wird. Dabei sollte die Bedienungsperson im­ mer einen Druckmesser überwachen und die Druckeinstellung erfordert viel Erfahrung der Bedienungsperson. Insbesondere verändern Materialien hoher Viskosität ihre Visko­ sität in Abhängigkeit von Veränderungen in der Umgebungstemperatur und verschiede­ nen Losen. Die Ausströmgeschwindigkeit und damit die Ausströmrate des Materials än­ dert sich in der Regel mit Ablauf der Zeit. Dementsprechend wird der Bedienungsperson eine beachtliche Bürde bei der Druckeinstellung auferlegt.

Aus der US 4 325 896 ist eine elektrohydraulische Kolbensteuereinrichtung bekannt. Ein Positionssensor ist einem Kolben zugeordnet. Am Ende des Kolbens ist ein hydrau­ lischer Motor mit einem Zylinder und einem Kolben angeordnet. Der Druck innerhalb des hydraulischen Motors kann durch ein Drucksteuerventil variiert werden. Bei einem Aus­ führungsbeispiel wird dabei die tatsächliche Geschwindigkeit des Kolbens bestimmt und mit einer erwünschten Geschwindigkeit verglichen, wobei ein Drucksteuerventil mittels eines Signalwandlers so betätigt wird, dass die gewünschte Geschwindigkeit erhalten wird. Durch die Steuerung der Geschwindigkeit soll dabei die Menge des von einer Düse zur Gießform übermittelten Materials genau gesteuert werden.

Die DE 42 19 161 A1 offenbart einen Flüssigkeitstank mit einstellbarem Volumen. Innerhalb eines Tanks ist ein Kolben bewegbar, der den Tank in zwei Kammern unterteilt. Die erste Kammer enthält ein Fluid, das über ein Auslaß elektrostatisch zerstäubt werden soll. Die andere Kammer enthält ein Fluid unter Druck. Die Bewegung des Kolbens wird durch eine Betätigungsvorrichtung gesteuert, die den Kolben zum Entleeren der Kam­ mer schrittweise bewegt.

Die DE 42 42 493 A1 zeigt eine Vorrichtung zur Abgabe von UV-Farben aus einem Contai­ ner entlang einer Farbleitung. Von der Farbleitung wird die Farbe über einen Farbaus­ lass in einen Behälter abgefüllt. Zum Ausdrücken der Farbe aus dem Behälter wird eine Folgeplatte abgesenkt, die eine Öffnung enthält. Diese ist mit der Farbplatte und einer dazwischen angeordneten Farbpumpe verbunden. Die Folgeplatte kann durch einen Vorschubzylinder mit Kolbenstange abgesenkt werden.

Die DE 18 99 318 U offenbart ein Gerät zum Entleeren von mit zähflüssigem Material ge­ füllten zylindrischen Behältern. Die Vorrichtung weist eine Platte mit einem Dichtring auf, die von oben in ein Fass als Behälter eingesetzt wird. Die Platte weist eine mittige Öff­ nung auf und in diese Öffnung und in einer an diese anschließenden Leitung ist ein För­ derkolben bewegbar. Durch die Bewegung des Kolbens wird das zähflüssige Material einem Schlauch zugeführt, der seitlich von dem Zylinder absteht, in dem sich der För­ derkolben bewegt.

Die DE 34 19 347 C2 zeigt eine Vorrichtung zum Ausgeben einer Flüssigkeit aus einem nachgiebigen Behälter, wie beispielsweise einer Flasche. Die Flasche wird in einer Kammer mit ihrem Boden auf einer Aufstellfläche aufgestellt, die am oberen Ende eines Kolbens vorgesehen ist. Die Flasche soll dann so gedrückt werden, dass zum allmähli­ chen Entleeren der Flasche immer der gleiche Druck ausgeübt wird.

Die DE 35 35 369 C2 offenbart eine Vorrichtung zum Fördern eines viskosen Fluids aus einem Sack, der in einem Behälter eingehängt ist. Der Sack weist am oberen Ende eine Abdeckung auf, auf die eine vertikalbewegliche Saugplatte aufsetzbar ist. In der Abde­ ckung ist mittig eine Saugöffnung angeordnet, durch die eine Saugpumpe Fluid aus dem Bereich unterhalb der Abdeckung absaugt.

Die DE 41 30 295 C2 offenbart zwei Pumpen, die zur kontinuierlichen Zufuhr eines Fluids zusammen arbeiten. Jede der Pumpen weist entsprechend Kolben und Kolbenstange auf, wobei jede Kolbenstange mit einer durch entsprechende Motore drehbaren Spindel verbunden ist. Die beiden Pumpen werden dabei so betrieben, dass sie im Wechsel Fluid ansaugen und entsprechend abgeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abgabevorrichtung und ein entspre­ chendes Abgabeverfahren bereitzustellen, bei denen Ausstoßdruck und damit eine Aus­ strömrate automatisch an Veränderungen in der Viskosität des Materials angepasst werden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 3 gelöst.

Erfindungsgemäß wird, wenn sich die Viskosität eines zu gebenden Materials aus ir­ gendeinem Grund ändert, eine sich daraus ergebende Zunahme oder Abnahme einer Geschwindigkeit eines Kolbens und, durch Vergleich dieser Geschwindigkeit mit einer Bezugsgeschwindigkeit, der Druck auf einen Zylinder entsprechend geändert, um das Material auch weiterhin mit einer konstanten Menge beziehungsweise Ausströmrate abzugeben. Die Bezugsgeschwindigkeit kann dabei im Hinblick auf eine bestimmte ab­ zugebende Menge beziehungsweise Ausströmrate entsprechend bestimmt werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich durch die zusätzlichen Merk­ male der Unteransprüche.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung gezeigten Ausfüh­ rungsbeispiels im einzelnen beschrieben. Die Zeichnung zeigt:

eine Ansicht des Gesamtaufbaus eines Beispiels für eine Vorrichtung mit kon­ stanter Ausströmgeschwindigkeit.

Der Aufbau der gesamten Vorrichtung einer Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 1 schematisch gezeigt. In dieser Figur umfasst eine Abgabevorrichtung 10 konstanter Ausströmgeschwindigkeit einen Hauptkörper 11. Der Hauptkörper 11 umfasst einen Be­ hälter 13, der in einer unteren Position in einem beweglichen Rahmen 12 angeordnet ist, eine Pumpeneinheit 15, die mit dem Behälter 13 über eine Materialdurchlaufhülse 14 in Verbindung steht, eine Düse 16, die mit der Pumpeneinheit 15 durch einen Schlauch verbunden ist, und die imstande ist, ein Material M daraus auszustoßen, sowie einen Druckluftzylinder 18, der einen Kolben 17 zum Be­ tätigen der Pumpeneinheit 15 in einer vertikalen Richtung antreibt.

Das Material M mit hoher Viskosität, wie Silikon und dergleichen, ist in dem Behälter 13 enthalten. Eine Abstreifplatte 20, in deren Mittelpunkt ein Loch ausgebildet ist, das eine Materialpassage bildet, ist über dem Niveau des Materials M angeordnet. Die Abstreif­ platte 20 ist entlang ihres Umfangs mit einem Flansch 21 versehen. Der Flansch 21 ist verschiebbar entlang der Innenfläche des Behälters 13, so dass er sich senken kann, während er das an der Innenfläche des Behälters 13 haftende Material M abstreift. Die Abstreifplatte 20 dient auch dazu, die Innenseite des Behälters 13 ständig in einem Druckzustand zu halten durch die Gewichte der Pumpeneinheit 15 und des Zylinders 18 etc., die sich über der Abstreifplatte 20 befinden.

Die Materialdurchlaufhülse 14 ist in das Loch der Abstreifplatte 20 eingesetzt. Ein stationärer Flansch 25 ist an dem äußeren Umkreis der Materialdurchlaufhülse 14 an­ gebracht, und ein Dichtungsring 24 ist zwischen den Flansch 25 und die obere Fläche der Abstreifplatte 20 zwischengelegt. Die Pumpeneinheit 15, die sich über der Material­ durchlaufhülse 14 befindet, ist dafür vorgesehen, das Material M einzusaugen, wenn der Kolben 17 durch den Zylinder 18 aufwärts verschoben wird, und das Material zu der Düse 16 hin zu drücken, um das Material M aus der Düse 16 auszustoßen, wenn der Kolben 17 abwärts verschoben wird. Die Pumpeneinheit 15 umfasst ferner ein Rück­ schlagventil (nicht gezeigt), um zu verhindern, dass das Material M zu dem Behälter 13 zurückkehrt, was anderenfalls eintreten kann, wenn der Kolben 17 sich senkt.

Ein Messfühler 30 ist seitlich zum Kolben 17 angeordnet. Der Messfühler 30 ist z. B. ein Lasersensor.

Am oberen und am unteren Ende des Zylinders 18 sind Öffnungen 18A bzw. 18B ausgebildet. Diese Öffnungen 18A, 18B sind mit einer Luftquelle 36 über ein elektro­ magnetisches Ventil 32, eine Steuereinrichtung 33 und einen Luftfilter 34 verbunden. Dementsprechend können Zufuhr von Luft zum Zylinder 18 und Einstellung der Menge der zugeführten Luft, das heißt, die Einstellung des Luftdrucks, durch Steuerung mit der Steuereinrichtung 33 gesteuert werden. Die Steuereinrichtung 33 ist mit dem Messfühler 30 verbunden, so dass sie den an den Zylinder 18 in Reaktion auf ein Ausgangssignal von dem Messfühler 30 angelegten Luftdruck richtig einstellen kann. Die Steuereinrich­ tung 33 ist versehen mit verschiedenen voreingestellten Schaltern, Tauchschaltern, ei­ ner Flüssigkristallanzeige, welche den Druckwert und dergleichen anzeigt, und Anzei­ gelampen zum Anzeigen von verschiedenen Warnungen und der Bewegungsgeschwin­ digkeit des Kolbens, so dass ein Arbeiter die Tätigkeit der Abgabevorrichtung 10 visuell überwachen kann.

Das Bezugszeichen 38 in der Figur bezeichnet eine Dichtungskontrolltafel, welche das Ansteuern eines Roboters 39 steuert, der die Düse 16 betätigt, sowie eine Steuerung anderer Bauteile einschließlich der Steuereinrichtung 33 ermöglicht. Das Bezugszeichen 40 bezeichnet einen Luftauslassschlauch.

Nun wird die Arbeitsweise der Vorrichtung nach vorliegender Ausführungsform be­ schrieben.

Zuerst wird eine Druckeinstellung manuell durchgeführt, so dass eine optimale Aus­ strömgeschwindigkeit bzw. Ausströmmenge erhalten werden kann in Abhängigkeit von einem Werkstück, auf welches ein ausgestoßenes Material aufzutragen ist, und von der Viskosität des Materials und so weiter. Dann wird die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 17, bei der das Material angemessen aufgetragen werden kann, gespeichert und in der Steuereinrichtung 33 als Bezugsgeschwindigkeit abgespeichert. Die Bewe­ gungsgeschwindigkeit des Kolbens 17, mit der es sich tatsächlich bewegt, wird ständig mit der gespeicherten Bezugsgeschwindigkeit verglichen. Wenn die Differenz zwischen den beiden Geschwindigkeiten außerhalb eines gegebenen Bereichs liegt, wird der Druck verstellt, so dass die tatsächliche Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 17 sich der Bezugsgeschwindigkeit annähert. Die Druckkorrektur wird nicht rasch und groß durchgeführt, sondern wird mit einem sehr kleinen Betrag durchgeführt, so dass die Geschwindigkeit nach mehreren Aufträgen des Materials auf einen angemessenen Wert eingestellt werden kann. In der Ausführungsform ist der maximale Betrag, um den der Druck korrigiert wird, auf 0,4905 N/cm² voreingestellt. Wenn die tatsächliche Bewe­ gungsgeschwindigkeit stark von der Bezugsgeschwindigkeit abweicht, wird die Druck­ korrektur mit dem maximalen Betrag durchgeführt. Die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 17 wird so gesteuert, dass die Druckkorrektur so genau und frühzeitig wie mög­ lich vermindert wird, wenn sich die Bewegungsgeschwindigkeit der Bezugsgeschwindig­ keit nähert. Der korrigierte Betrag wird bestimmt auf der Grundlage eines Mittelwertes, der durch N Abtastungen erhalten wird. Die Anzahl N der Abtastungen ist variabel.

Wenn die Luftzufuhr zu dem Zylinder 18 gestartet wird, um den Ausström- oder Aus­ stoßvorgang einzuleiten, nachdem die anfängliche Voreinstellung auf diese Weise durchgeführt ist, wird der Kolben 17 aufwärts bewegt. Diese Bewegung des Kolbens 17 bewirkt, dass in der Pumpeneinheit 15 ein Unterdruck anliegt, so dass Material M in die Pumpeneinheit 15 eingesaugt wird. Wenn der Kolben 17 sich absenkt, wird das Rück­ schlagventil (nicht gezeigt) geschlossen. Die Druckzunahme in der Pumpeneinheit 15, die durch das Absenken des Kolbens 17 bewirkt wird, pumpt das Material M unter Druck zu der Düse 16.

Die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 17 wird zu vorgegebener Zeit im Verlauf des Ausströmvorgangs durch den Messfühler 30 ermittelt. Ein Ermittlungsergebnis wird der Steuereinrichtung 33 zum Vergleich zwischen der gemessenen Geschwindigkeit und der Bezugsgeschwindigkeit zugeführt. Ist die tatsächliche Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 17 dabei niedriger als die Bezugsgeschwindigkeit, wird eine Korrektur des Drucks durchgeführt, wobei der Druck erhöht wird. Falls andererseits ermittelt wird, dass die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 17 höher ist als die Bezugsgeschwindig­ keit, wird der Druck vermindert. Die Arbeitskontinuität geht nicht verloren, da die Ver­ stellung schrittweise durchgeführt wird, selbst wenn der Vergleich der Geschwindigkei­ ten eine Abweichung zeigt.

Der oben erwähnte Vorgang wird automatisch durchgeführt. In der vorliegenden Ausfüh­ rungsform kann eine manuelle Korrektur von einem Arbeiter durchgeführt werden. In diesem Fall wird die tatsächliche Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 17 mit der Bezugsgeschwindigkeit verglichen. Der Druck kann stufenlos verstellt werden in Abhän­ gigkeit von der Differenz. Dies macht es möglich, beim Start der Vorrichtung 10 einen angemessenen Zustand in einer kurzen Zeitspanne voreinzustellen und macht es leich­ ter, mit dem Fall fertigzuwerden, in dem ein Material ausgestoßen werden soll, von wel­ chem keine empirischen Daten bekannt sind.

In der obigen Beschreibung sind die Betriebsbedingungen nur beispielhaft dargestellt. Die Bedingungen wie Anzahl der Abtastungen, Größe des zu korrigierenden Drucks und Kriterien zur Feststellung von Abnormalität können nach Wunsch bestimmt werden je nach den Bedingungen zum Aufbringen des entsprechenden Materials. Obwohl der Druck korrigiert wird auf der Grundlage des Mittelwertes, der durch mehrmaliges Abtas­ ten erhalten wird, kann ein Warnsignal abgegeben werden, wenn festgestellt wird, dass eine extreme Abnormalität auftritt.

Der Zylinder 18 kann auch ein Hydraulikzylinder sein. Es ist vorteilhafter, einen Druck­ luftzylinder zu verwenden, um eine Vereinfachung des Aufbaus und eine Verminderung der Fertigungs- und Wartungskosten zu erzielen.

Die Abgabevorrichtung kann bei einem anderen Ausführungsbeispiel auch quer ange­ ordnet sein.

Das Material wird in der oben beschriebenen Ausführungsform nach oben gesaugt und dann unter Druck zu der Düse 16 gepresst. Alternativ kann das Material direkt durch die Ab­ streifplatte 20 ausgestoßen werden, um die Innenseite des Behälters 13 unter Druck zu setzen.

Die Einstellung des Drucks zum Aufrechterhalten einer konstanten Ausströmgeschwin­ digkeit erfolgt automatisch durch Ermitteln oder Überwachen der Veränderungen der Ausströmmenge, die aufgrund einer Veränderung der Viskosität des Materials und der­ gleichen auftreten. Die Abgabevorrichtung kann einen Ausstoß mit konstanter Ge­ schwindigkeit bzw. Menge auf sehr einfache und genaue Weise im Vergleich zur manu­ ellen Einstellung durch einen Arbeiter durchführen.

Da die Einrichtung zum Messen der Veränderung der Ausströmgeschwindigkeit einen Messfühler umfasst, welcher die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens misst, ermög­ licht es diese Einrichtung, den Messfühler für eine existierende Materialausstoßvorrich­ tung zu verwenden. Dies kann die Anpassungsfähigkeit der Abgabevorrichtung steigern und kann eine effektive Verwendung vorhandener Anlagen erzielen.

Die Anordnung, die einen Druckluftzylinder verwendet, erzielt eine weitergehende Ver­ einfachung und Gewichtsverminderung der Vorrichtung im Vergleich zur Verwendung einer hydraulischen Einrichtung. Es ist leicht, die gesamte Vorrichtung zu transportieren und zu handhaben.

Claims (6)

1. Abgabevorrichtung mit einem ein hochviskoses Material enthaltenen Behälter (13), einer mit dem Behälter verbundenen Pumpeneinheit (15) zum Zuführen des Materials zu einer Düse (16) und einem Zylinder (18) zum Antreiben eines Kolbens (17), welcher die Pumpeneinheit (15) betätigt, wobei Material in der Pumpeneinheit bei Bewegung des Kolbens durch den Zylinder abgebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messfüh­ ler (30) zur Ermittlung der Kolbengeschwindigkeit benachbart zum Kolben (17) angeord­ net ist, und dass eine Steuereinrichtung (33) zumindest Zylinder und Messfühler zuge­ ordnet ist, durch welche ein Druck des Zylinders (18) auf der Grundlage eines Ausgabe­ signals des Messfühlers (30) zum Erhalt einer konstanten Ausströmrate einstellbar ist, wobei der Zylinder (18) ein Druckluftzylinder und die Kolbengeschwindigkeit durch Steu­ ern der dem Druckluftzylinder zugeführten Luftmenge steuerbar ist.

2. Abgabevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuer­ einrichtung (33) eine Bezugsgeschwindigkeit des Kolbens zum Vergleich mit der auf der Grundlage des Ausgabesignals des Messfühlers ermittelten Kolbengeschwindigkeit ab­ gespeichert ist.

3. Abgabeverfahren für ein hochviskoses Material aus einem Behälter mit konstanter Abgaberate, aus welchem eine Pumpeneinheit (15) das Material einer Düse (16) zuführt, wobei ein Zylinder (18) einen Kolben (17) zum Betätigen der Pumpeneinheit (15) an­ treibt, wodurch das Material in der Pumpeneinheit aus der Düse ausgestoßen wird, wo­ bei die Kolbengeschwindigkeit ermittelt und mit einer Bezugsgeschwindigkeit verglichen wird und eine Steuereinrichtung (33) den Druck im Zylinder zur Anpassung der ermittel­ ten Kolbengeschwindigkeit an die Bezugsgeschwindigkeit justiert, und ein Messfühler (30) die Bezugsgeschwindigkeit auf der Grundlage der Kolbengeschwindigkeit bei ge­ eigneter Abgabe des Materials durch die Düse, wobei hierzu eine manuelle Druckein­ stellung zum Erhalt einer optimalen Abgaberate innerhalb des Werkstücks, auf welches das Material aufzubringen ist, durchgeführt wird, und auf der Grundlage der Viskosität des Materials ermittelt.

4. Abgabeverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenge­ schwindigkeit mit der Bezugsgeschwindigkeit verglichen und die Kolbengeschwindigkeit entsprechend korrigiert wird, wenn die Differenz zwischen der Bezugsgeschwindigkeit und tatsächlicher Kolbengeschwindigkeit größer als ein vorgegebener Wert ist.

5. Abgabeverfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck nach mehrfachem Abgeben des Materials um einen sehr kleinen Betrag korrigiert wird und auf einen angemessenen Weg zurückgeführt werden kann.

6. Abgabeverfahren nach den Ansprüchen 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck bei hoher Abweichung zwischen tatsächlicher Kolbengeschwindigkeit und Be­ zugsgeschwindigkeit um einen maximalen Betrag korrigiert wird und der Korrekturbetrag des Drucks bei Annäherung der Kolbengeschwindigkeit an die Bezugsgeschwindigkeit vermindert wird.