DE2252475A1

DE2252475A1 - Vorrichtung zur abgabe geschmolzener, thermoplastischer stoffe

Info

Publication number: DE2252475A1
Application number: DE2252475A
Authority: DE
Inventors: Robert G Baker; Alan B Reighard
Original assignee: Nordson Corp
Current assignee: Nordson Corp
Priority date: 1971-11-02
Filing date: 1972-10-26
Publication date: 1973-05-03
Also published as: US3826224A; GB1402170A; FR2158415A1; IT966788B; JPS4854142A

Description

NORDSON CORPORATION, Jackson & Franklin Sts., Amherst, Ohio, eine Gesellschaft nach den Gesetzen des Staates Ohio, Vereinigte Staaten von Amerika.

Vorrichtung zur Abgabe geschmolzener, thermoplastischer Stoffe.

Die Erfindung befaßt sich mit einem System zur Abgabe thermoplatischer Stoffe, insbesondere sogenannter "schnellabbindender", heiß schmelzender Kleber. Sie beschäftigt sich insbesondere mit Abgabesystemen, bei denen thermoplastische oder heiß schmelzende Stoffe in kleinen Mengen oder Füllungen geschmolzen und dann auf Befehl in flüssiger Form einer Abgabepistole zugeführt werden, wobei die Menge des geschmolzenen Material« in dem Bereich zwischen der Schmelzzone, in der es geschmolzen wird, bis zur Auetrittsdüse der Pistole möglichst klein gehalten werden soll·

Terhmoplastische Kleber oder sogenannte "heiß schmelzende" Kleber werden zur Zeit zum Verbinden einer großen Anzahl verschiedener Materialien verwendet· In erster

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Linie jedoch werden die warm schmelzenden Kleber für Verpackungszwecke verwendet, bei denen sich die kurze Abbindezeit des warm schmelzenden Materials besonders vorteilhaft auswirkt. In letzter Zeit richtet sich das Interesse wesentlich auf die Verwendung von warm schmelzenden Klebstoffen für den Zusammenbau von Produkten, beispielsweise bei der Automobilherstellung, bei elektronischen und elektrischen Ausrüstungen und Geräten, bei der elektrischen Einzelteilfertigung, beimMöbelbau, bei der Einzelteilfertigung für Plugzeuge sowie bei der Herstellung von Metall-Verbindungen. Bei sehr wenigen Anwendungen im Produktzusammenbau können die gleichen warm schmelzenden Klebestoffe verwendet werden, die in der Verpackungsindustrie üblicherweise benutzt werden. Dies kann teilweise daran liegen, daß beim Zusammenbau von Produkten der Klebstoff eine höhere Klebekraft oder bessere Oberflächenbenetzungsfähigkeit oder einen größeren Verwendungs-Temperaturbereich, oder eine Resistenz zu einer größeren Zahl von Chemikalien haben soll, als das bei seiner Verwendung für Verpackungszwecke notwendig ist. Mit anderen Worten sind die für das Zusammenfügen von Produkten einzuhaltenden Toleranzen von warmschmelzenden Stoffen sehr viel kritischer als bei ihrer Verwendung für Verpackungen.

Aus diesen Gründen haben die gegenwärtig entwickelten Kleber für den Produkt-Zusammenbau Eigenschaften, die sehr verschieden sind von den Eigenschaften der früher für Verpackungszwecke verwendeten want schmelzenden Stoffe sind. Diese neuen warm schmelzenden Kleber sind mit der Bezeichnung "high performance" (zu deutsch etwai schnell abbindend) versehen worden und bestehen gewöhnlich aus Polyester,Hydroxyvinyl-Harzen, Polyamiden, u.dgl. Sie besitzen sehr viele derjenigen Eigenschaften,

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die für diejenigen Anwendungsfälle wichtig sind, bei denen es auf das schnelle Abbinden ankommt. Nachteilig ist jedoch bei diesen schnell abbindenden,warm schmelzenden Materialien, da β sie im hohen Grade bei den Anwendungstemperaturen unstabil sind, so daß für die Verwendung sogenannter Verpackungs-Warmschmalzer höhere Schmelz- und Aufbringtemperaturen als bisher nötig sind. Im allgemeinen besitzen diese Stoffe auch eine höhere Viskosität. Diese nachteiligen Eigenschaften haben zum größten Teil die Verwendungsmöglichkeiten dieser schnell abbindenden Stoffe beschränkt, wenn nicht ausgeschlossen, und zwar im allgemeinen wegen des Fehlens einer geeigneten Vorrichtung zum Aufbringen des Klebers auf eine Unterlage.

Diejenigen Vorrichtungen, die bislang zum Aufbringen von Verpackungs-Warmklebern auf Unterlagen benutzt wurden, wurden gelegentlich auch für den Versuch verwandt, schnell abbindende, warm schmelzende Stoffe auf den gleichen Gegenstand oder andere Gegenstände aufzubringen. Diese Versuche schlugen jedoch vor allem deshalb fehl, weil entweder 1) das Material gegenüber den alten warm schmelzenden Stoffen so sehr viel schneller in dem geschmolzenen Zustand abgebaut wurde, daß es seine Klebereigenschsften im wesentlichen bereits verloren hatte, wenn es endlich die Auftragfläche erreicht hat, oder weil 2) das Material sich in der Schmelz-und Abgabe-Vorrichtung vor dem Er- . reichen der Abgabedüse der Aufbringpistole absetzt oder aushärtet.

Demzufolge liegt der Erfindung in erster Linie die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung zum Schmelzen und Abgeben sogenannter Schnell abbindender thermopla stischer oder warm schmelzender Stoffe zu schaffen. Weiter soll die Erfindung ein Abgabesystem schaffen, das auf Wunsch schnell abbindende, warm schmelzende Stoffe

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im flüssigen Zustand ohne oder jedenfalls mit sehr geringem Abbau des Produktes vom Schmelzzeitpunkt bis zum Zeitpunkt des Auftragens auf den Gegenstand abgibt. Weiterhin soll das Abgabesystem gemäß der Erfindung das warm schmelzende Material im f.eaten Zustand halten bis unmittelbar vor seiner Verwendung, dann soll es geschmolzen werden und soll nur ein sehr kleines Volumen flüssigen Stoffes zwischen der Schmelzzone und der Abgabedüse vorhanden sein. Es soll also ein Warmschmelzer-Abgabesystem geschaffen werden, bei dem das feste Aus gangsmaterial nur dann geschmolzen wird, wenn es für die Verwendung in seinem flüssigen Zustand erforderlich ist, was dazu führt, daß nur ein sehr kleines Volumen flüssigen Materials in dem geschmolzenen Zustand gehalten wird, indem es durch die Schmelzwärme de« Abbau ausgesetzt ist.

Um nur eine sehr kleine Menge .geschmolzenen Stoffes bereit zu halten, die gerade so groß ist, wie sie für die Pistole erforderlich ist, sieht die Erfindung ein mit Kolbenzylinder arbeitendes Beschickungs- und Schmelzsystem vor, bei dem der Rückhub eines Kolbens eine Feststoffladung vor dem Kolben aufnimmt und beim Arbeitshub dieseLadung durch eine Schmelzzone in die Abgabepistole fördert. Auf diese Weise wird nur eine solche Materialmenge auf derAufstromseite der Pistole geschmolzen, die durch die Pistole abgegeben werden kann. Wenn wenig oder überhaupt kein geschmolzener Stoff aus der Pistole abgegeben wird, wird wenig oder überhaupt kein Material in dem System geschmolzen. Wenn jedoch eine große Stoffmenge durch die Pistole abgegeben wird, wird eine ähnlich große Stoffmenge zur Versorgung der Pistole geschmolzen.

Es sind bereits Versuche angestellt worden, eine Kolben-Zylinder-Einheit zur Zuführung von festen, warm schmel-

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zenden Klebern in und durch eine Heizzone eines Abgabesystems zu verwenden. Diese früheren Versuche

waren jedoch insofern mit Nachteilen behaftet, als es in diesen Systemen nicht möglich war, einen gleich« förmigen ventilgesteuerten Strom von geschmolzenen Stoff aus der Abgabepistole aufrecht zu erhalten. Dagegen ist es bei der Erfindung möglich, ein Kolben-Abgabesystem vorzusehen, bei dem eine Ladung von festem, thermoplastischem Material in und durch eine Schmelzzone des Systems gefördert wird und bei dem das aus der Pistole abgegebene geschmolzene Material gleichförmig bei Öffnen eines Ventils der Pistole ausgegeben wird. Die Erfindung schafft also ein Abgabesystem vom Kolben-Zylinder-Typ für thermoplastische Stoffe, bei dem der Druck des zur Pistole zugeführten Materials gleichmäßig innerhalb der Pistole aufrechterhalten bleibt. Demzufolge kann die Pistole genaue Materialmengen gleichförmig aus seiner Öffnung bei entsprechender Betätigung eines Ventiles im Inneren der Pistole abgeben*

Um den thermoplastischen Feststoff sehr schnell zu schmelzen entsprechend der Abgabegeschwindigkeit der Pistole, sieht das erfindungsgemäße Abgabesystem einen in einem Rohr in der Schmelzzone des Systems angeordneten,geheizten Kern vor. Dieser Kern wie auch die ihn umgebende Büchse werden so stark erwärmt, daß die Temperatur in der Schmelzzone des Systems über der Schmelztemperatur des thermoplatischen Materials liegt. Dann iird auf das geschmolzene Material durch eine halb geschmolzene Materialzone Drück ausgeübt, die sich zwischen dem ge-' schmolzenen Stoff und de« Peststoff befindet. Der Gesamtdruck auf das geschmolzene Material ist somit eine Funktion sowohl der Kraft auf den Kolben wie der effektiven Fläche des halb geschmolzenen Materials. Wenn die gegen das geschmolzene Material wirkende Fläche des

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halb geschmolzenen Materials schwankt, oder wenn die Kra^ft auf den Kolben schwankt, ergibt sich eine entsprechende Druckänderung in dem geschmolzenen Material. Es hat sich ergeben, daß diese Druckschwankung im geschmolzenen Material vermieden oder praktisch eliminiert werden kann, wenn die effektive Fläche der Zylinderbüchse über die gesamte Schmelzzone hin fest bleibt und wenn die Reibung zwischen dem Feststoff und dem Beschickungszylinder möglichst klein gehalten wird. Dazu äieht die Erfindung einen Konus am Aufstromende des Kernes und einen entsprechenden Konus am Inneren der Büchse über die gesamte Schmelzzone hin vor. Dies verkleinert Veränderungen der wirksamen Fläche in dem halb geschmolzenen Material, das Druck auf das geschmolzene Material ausübt. Zur Verkleinerung der Reibung zwischen dem thermoplastischen Feststoff und dem Zylinder und der resultierenden Kraftunterschiede am Kolben ist erfindungsgemäß im Inneren des Zylinders eine Tetrafluoräthylen (Teflon)-Maschette vorgesehen, in dem der Beschickungskolben hin- und hergeht und der Feststoff in die Schmelzzone gefördert wird. Die Tetrafluoräthylen-Manschette hat sich zur Herabsetzung der Reibkraftschwankungen in dem Zylinder speziell dann nützlich erwiesen, wenn der thermoplastische Festetoff stückig vorliegt, wodurch das Zusammenbacken und Abbinden in dem Zylinder gefördert wird.

Weiterhin soll die Erfindung eine verbesserte Steuerung für das Kolben-Zylinder-Abgabesystem für Warmschmelzer ermöglichen. Bislang wurden Kolben-Abgabesysteme für warm schmelzende Stoffe hauptsächlich in der Art benutzt, daß ein Kolben sehr selten zurückgezogen wurde und «in· neue Ladung von warm schmelzendem Festitoff aufnahm. Bei diesem System wird folglich eine relativ groß· Materialladung und eine relativ großes Volumen geschmolzenen Materials benutzt. Die verbessert« Steuerung gemäß

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der Erfindung ermöglicht es, daß das System häufiger den Arbeitszyklus durchläuft, während des Betriebes weniger anfällig ist und kleinere Materialmengen in * dem geschmolzenen Zustand hält. Diese verbesserte Steuerung kann einen erneuten Kolbenzyklus veranlassen, wenn ein Gegenstand, auf den'das geschmolzene Material von der benachbarten Düse aufgebracht wird, entfernt wird. Durch ein Neuladen des Systems bei Abwesenheit eines Gegenstandes in der Nähe der Düse der Abgabepistole geht nur sehr wenig Abgabezeit während des Neubeschickungs-Abschnittes des Arbeitszyklus¹ verloren.

Das erfindungsgemäße Abgabesystem weist ferner einen gekühlten Zylinder auf, in dem der Kolben hin- und hergeht. In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Luftstrom über Leitbleche am Äußeren des Zylinders geleitet, um den Zylinder zu kühlen und um zu verhindern, daß geschmolzenes Material in den Zylinder zurückströmt. Wenn es nämlich in den Zylinder zurückströmen könnte, würde es den Kolben berühren und ihn an den Zylinder "festkleben".

Der wesentliche Vorteil, des erfindungsgemäßen Abgabesystems besteht darin, daß thermoplastische Materialien von einer sehr schnell arbeitenden Abgabepistple in einem gleichmäßigen Strom durch die Pistolendüsen abgegeben werden Weiterhin wird nur ein sehr kleiner Vorrat an geschmolzenem Material gehalten, so daß nurr eine sehr geringe Zersetzung des Materials aufgrund verlängerter Wärmeeinwirkung auftritt.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels hervor, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird. Im einzelnen zeigen:

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Fig. 1 eine teilweise Querschnittsetars teilung eines mit den Merkmalen der Erfindung ausgestatteten Abgabesystems j

Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt durch den Be-* schickungskolben und die Schmelzzone des Systems; und

Fig. 3 eine schematische Darstellung des Steuersystems für den Arbeitszyklus des Abgabesystems.

Das erfindungsgemäße Abgabesystem dient zum Schmelzen von Körnern 5 aus thermoplastischem Material. Das erfindungsgemäße System ist selbstverständlich auch zur Verwendung mit losem, klumpigem oder granuliertem, fest em¹* Warms chmelzer" oder thermoplastischem Material verwendbar.

Die bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgabe-Systems ist in Fig. 1 dargestellt. Danach ist in einem Gehäuse 11 ein Rahmen 10 befestigt. Auf dem Rahmen sitzt ein Trichter 12, ein pneumatischer Motor 13, ein Zuführzylinder 14 sowie ein Schmelz-und Förderrohr 15. Zusätzlich ist ein motorbetriebenes Gebläse 17 zur Zuführung von Kühlluft Über Leitbleche 18 des Zylinders 14 vorgesehen. Zwei Schläuche 19 und 20 verbinden das Ausgabeende des Rohres mit den Abgabepistolen 21 und 21·.

Die Abgabepistolen 21, 21^f sind nur schematisch dargestellt, da sie nicht die Erfindung bilden. Im wesentlichen weisen die Pistolen eine Düse 22N auf, durch die bei geöffnetem Ventil 22V geschmolzenes Material ausgestoßen wird, wobei das Ventil 22V entweder manuell oder durch einen an der Pistole befestigten Motors 22M geöffnet werden kann. Um das thermplastische Material im geschmolzenen Zustand in der Pistole zu halten, weist sie im allgemeinen einen thermostatisch gesteuerten Heizer 22H (Fig.3) auf. Eine geeignete Pistole ist in der US-Patentschrift 3 570 725 beschrieben. Soweit Ü·

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für das Verständnis der Erfindung nötig ist, wird auf den Offenbarungsgehalt der genannten Patentschrift Bezug genommen. Der Trichter 12 umfaßt eine Blechtülle 24, deren oberes Ende von einem Deckel 26 des Gehäuses abgeschlossen wird. Die Tülle mündet an ihrem unteren Ende in eine Schütte 27, deren inneres Ende 28 abgeschlossen ist und den rückwärtigen Teil des Zylinders 14 fortsetzt. Dazu ist eine Büchse 29 an einer Zylinderöffnung 30 an der rückwärtigen Schüttenwand 27 befestigt. Koaxial mit der Büchsenöffnung 30 befindet sich eine Öffnung 31 am vorderen Ende der Schütte 27, durch die Stücke 5 des Materials in den Zylinder 14 in noch zu beschreibender Weise gelangen. Die nach vorne weisende Öffnung 31 in der Schütte 27 erstreckt sich durch einen Ansatz 32. Der Zylinder 14 ist mit diesem Ansatz dichtend verbunden. Kühlrippen 18 erstrecken sich radial nach außen von der Zylinderaußenfläche, so daß ein Luftstrom aus dem Gebläse 17 den Zylinder 14 kühlen kann.

Eine Tetrafluourathylen (Teflon)-Manschette 33 erstreckt sich von dem Ansatz 32 durch das Innere dea Zylinders nach vorne. Ein Kolben 34 ist lose innerhalb der Tetrafluoräthylen-Manschette' verschiebbar. Vorzugsweise ist genügend Spiel zwischen der Umfangsfläche des Kolbens und der Innenfläche der Manschette vorgesehen, so daß während des Schmelzens des thermoplastischen Stoffes gebildete Gase nach rückwärts zwischen Kolben und Manschette 33 entweichen können.

Das Rohr 15 ist koaxial auf den Zylinder 14 ausgerichtet und setzt ihn fort. Es weist «inen tubuförmigen Körper 36 mit einem rückwärtigen Abschnitt 37 auf, dessen Innendurchmesser gleich dem Innendurchmesser der Manschette 33 ist. Ein w&rmeiaolierender Ring 38 trennt

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zweckmäßig den rückwärtigen Abschnitt 37 des Rohres 36 vom Zylinder 14 und stellt sicher, daß die durch die Rohrheizer 40 und 41 entwickelte Wärme nicht in den Zylinder übertragen wird. Von dem oberen oder rückwärtigen Endabschnitt 37 ausgehend weitet sich die Innenfläche 42 des Rohres 36 nach außen über einen konischen Abschnitt 42 zu einer Zylinderfläche 44 von vergrößertem Durchmesser. Dieser vergrößerte Zylinderabschnitt 44 erstreckt sich dann von dem Konusabschnitt 43 nach vorne bis zum Ende des Zylinders.

Im Inneren des Rohres 15 ist ein im großen und gaxen zylindrischer Metallkern 45 befestigt. Am oberen oder rückwärtigen Ende ist der Kern abgeschrägt oder konisch, wie bei 46 angedeutet und verläuft im allgemeinen parallel zu dem konischen Abschnitt 43 des Rohres. Der Kern sitzt koaxial in dem Rohr und weist radialen Abstand zur Rohrinnenfläche auf und zwar vermöge eines nicht dargestellten Armkreuzes, das sich zwischen dem Kern und der Rohrinnenfläche erstreckt. Einer der Rohrheizer 40 sitzt in dem Kern 45. Zweckmäßig ist dieser Heizer 40 ein elektrischer Widerstandsheizer, dessen Temperatur durch einen röhrenförmigen Thermostaten 47, der im Inneren des Kernes befestigt ist, gesteuert wird.

Am Boden des Kernes sitzt ein radialer Flansch 48, der an einer Schulter 50 einer Mutter 51 anliegt· De* rückwärtige Ende 52 dieser Mutter ist aufgeschraubt auf oder in anderer Weise befestigt an dem vorderen End« des Rohres 15, s0 daß das Rohr und der Kern von der Mutter zusammengehalten werden.

Um das untere oder vordere Ende des Kernes vexL luft ein Ringkanal 53, in den eine radiale Öffnung 54 durch die Mutter 51 mündet. Die Öffnung 54 verbindet den Ringkanal 53 mit einem Verzweigungsblock 55. Dieser Verzweigung*-

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block 55 besitzt eine ein Filter enthaltende Bohrung 56, die mit der radialen Öffnung 54 des Rohres über eine Leitung 57 kommuniziert· In der Bohrung 56 ist ein Filter 58 eingeschlossen. An der der Leitung 57 gegenüberliegenden Seite des Filters verbinden zwei Kanäle 60 und 61 in dem Verzweigungsblock den Filterkanal '61 mit Schläuchen 19 und 20. Die Schläucher ihrerseits verbinden den Verzweigungsblock mit den Abgabepistolen 21, 21*. Thermostatisch gesteuerte Heizer 62,63 und 22H {Fig.3) halten xien Verzweigungsblock, die Schläuche und die Pistolen auf einer Temperatur in der Nähe der Schmelztemperatur der Materialstücke 5, so daß das geschmolzene thermoplastische Material in geschmolzenem Zustand während seiner Weitergabe aus dem Rohr 15 zu den Abgabepistolen 21 und 21' gehalten wird.

Zum Antrieb des Kolbens 34 erstreckt sich eine Kolbenstange 64 zwischen dem Kolben 34 und einem Kolben 65 eines pneumatischen Motors 13. Der Kolben 65 des Motors läuft in einem Zylinder 66 hin und her, dessen gegenüberliegende Enden67,68 Ausgänge 70 und 71 haben. Die Ausgänge 70,71 sind mit einem magnetisch betätigten Vierwegeventil 72 verbunden. Dieses Ventil 72 wird normalerweise von einer Feder 73 in einer Stellung gehalten, in der der untere Ausgang 70 mit einer Druckluftquelle 74 verbunden ist. Wenn die Magnetspule 75 des Ventils 72 in Aktion tritt, schaltet das Ventil um, so daß die obere Öffnung 71 mit der Druckluftquelle verbunden ist und gleichzeitig die andere Öffnung 70 entlüftet wird. Das Ventil sorgt daher dafür, daß der Kolben 65 normalerweise in einer oberen oder angehobenen Stellung steht, so daß er insoweit ausfallsicher ist, daß bei Stromausfall ο»dgl. der Kolben 34 in seine angehobene Stellung zurückkehrt, wodurch Unfälle vermieden werden, wenn Pinger oder Werkzeuge sich beim Ausfall des Kolbens in seinem Vorschubweg befinden.

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Ein hin- und hergehender Stöpsel 76 erstreckt sich durch die obere Endkappe 68 des Motors 13. Dieser Stöpsel steuert die Betätigung eines elektrischen Schalters 77, der zur Feststellung der Kolbenlage oder zur Steuerung des Arbeitsablaufes des Kolbens 34 dient, worauf noch weiter unten eingegangen wird.

Im Betrieb wird der Trichter 12 mit Körnern 5 thermoplastischen Feststoffs gefüllt oder beschickt· Während gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kugelartige Stücke thermoplastischen Materials zur Beschickung des Trichters verwendet werden, kann das thermoplastische Material auch granuliert sein oder in festen Stangen vorliegen, die nacheinander von einem Magazin zugeführt werden. Unabhängig von der Form,in der der Feststoff dem Trichter zugeführt wird, bewegt er sich durch den Trichter in eine Zone unmittelbar vor dem Kolben 34. An dieser Stelle, an der die elektrischen Steuerungen noch nicht eingeschaltet sind, wird die Druckluftquelle 74 mit der Öffnung 70 des pneumatischen Motors 13 verbunden und der Ausgang 71 wird über das Ventil 12 entlüftet oder mit Atmosphäre verbunden, so daß der Kolben sich wie in Fig. 1 gestrichelt dargestellt in seiner oberen oder in der angehobenen Stellung befindet.

Nach Füllen des Trichters mit Material wird die Vorrichtung durch Betätigen der Steuerschaltung gemäß Fig. 3 eingeschaltet. Das Einschalten der Maschine, führt zum Schließen eines Schutzschalters 80 und eines Versorgungsstromkreises, für eine Leuchte 81 (die das Einschalten der Maschine anzeigt) sowie für einen Gebläsetransformator 82, Das Gebläse führt demnach Kühlluft über die Leitbleche 18 des Zylinders.

Das Schließen des Schutzschalters 80 schließt weiterhin

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die Stromkreise für den Verzweigungskaramerheizer 62, den Kernheizer 40, den Rohrheizer 41, den Schlauchheizer 63, den Pistolenheizer 22H über die entsprechenden Thermostatschalter 83,84,85,86, und 87, die jeweils den einzelnen Heizern zugeordnet sind. Diese Thermostate sind auf eine Temperatur von etwa der Schmelztemperatur des von dem System abzugebenden thermoplastischen Materials voreingestellt. Die Rohr — und Kernheizer können auf eine geringfügig größere Temperatur als die Schmelztemperatur eingestellt sein und die Schlauch-Pistolen- und Verzweigungskammerheizer können auf eine um weniges kleinere Temperatur als die Schmelztemperatur, jedoch über die Erstarrungstemperatur eingestellt sein, bei der das thermoplastische Material sich in einen festen Stoff umwandelt. Es erweist sich als zweckmäßig, parallel zu den Verzeigungskammer-^Kern- und Rohrheizern Anzeigeleuchten zu schalten, die anzeigen sollen, daß diese Heizer noch in Betrieb sind. Normalerweise würde der Arbeitszyklus der Maschine nicht beginnen, ehe diese Leuchten erlöschen und anzeigen, daß die den jeweiligen Heizern zugeordneben Thermostaten geöffnet habenvund daß demzufolge die Heizer auf der Solltemperatur stehen.

Wenn der Schutzschalter oder Schütz 80 geschlossen wird, wird ein Kolben-Steuer-Zyklus durch eine Steuerschaltung für die Magnetspule 75 des Ventils 72 eingeleitet. Diese Schaltung aktiviert zu Beginn die Magnetspule und veranlaßt eine Abwärtsbewegung des Kolbens 65 über einen normalerweise geschlossenen Handzyklusschalter 91 und einen Ruhetakt CR4-3 des Relais CR4. Gleichzeitig wird das Relais Cr4 durch einen Ruheschalter 90 für die Feststellung eines vorhandenen Gegenstandes oder Produktes aktiviert. Ein weiteres Steuerrelais CR5 wird ebenfalls durch den Handzyklusschalter 91, eine Leitung 96 und den Schalter 77 sofort aktiviert, der solange geschlossen ist,

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wie der Pneumatik-Motor-Kolben 65 in seinem oberen Umkehrpunkt steht. Sobald das Relais CR5 aktiviert wird, wird eine Halteschaltung über die Arbeitskontakte CR4-1 und CR5-1 in den Stromkreis für die Spule 75 eingeschaltet. Ein Haltekreis für das Relais 0R5 wird ebenfalls über den Handzyklusschalter 91, die Leitung 96 und die Arbeitskontakte CR4-2 und CR5-2 eingeschaltet. Der Kolben 65 fährt herab, bis das geschmolzene Material in dem Rohr voll unter Druck gesetzt ist. Das System ist jetzt zum Aufbringen des geschmolzenen Materials auf einen Gegenstand oder ein Produkt über die Pistolen 21,21· bereit,

Wenn ein Gegenstand oder ein Produkt in der Nähe der Düsen der Pistolen 21,21' steht, berührt er und öffnet er den Ruheschalter 90. Das bewirkt einen Abfall des Relais CR4 wie auch der Halteschaltung für die Spule 75 und das Relais CR5 durch Öffnen der Kontakte CR4-1 und CR4-2 des Relais CR4. Die Magnetspule 75 bleibt jedoch aktiviert, und zwar über den Ruhekontakt CR4-3, so daß das geschmolzene Material unter Druck gehalten wird, nachdem ein Gegenstand sich unter den Düsen der Pistolen 21,21' befindet.

Nachdem dieses geschmolzene Material durch die Pistolen auf den Gegenstand aufgebracht worden ist, wird der Gegenstand weggenommen und der Ruheschalter 90 wird geschlossen und das Relais CR4 aktiviert. Dadurch werden sämtliche Strompfade für die Spule 75 geöffnet, die demzufolge nicht langer aktiviert ist. Bei nichtaktivierter Spule wird die Unterseite des Kolbens 65 mit der Djruckluftquelle verbunden und die Oberseite wird entlüftet. Der Kolben bewegt sich demzufolge nach oben, bis der Kolben 65 seinen oberen Umkehrpunkt erreicht und den Stößel 76 des Schalters 77 berührt. Wenn der Schalter 77 schließt, wird ein Stromkreis für das Relais CRS über

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den Handzyklusschalter 91, die Leitung 96 und den Schalter 77 geschlossen. Das Schließen des Relais schließt wiederum den Stromkreis für die Spule 75 über die Kontakte CR4-1, CR5-lj so daß der Kolben 65 wieder herabfährt und das geschmolzene Material in Vorbereitung für den nächsten Gegenstand vor den Pistolendüsen unter Druck setzt.

Wenn der Pneumatik-Kolben 65 sich nach vorne oder abwärts bewegt, führt er mit sich den Beschickungskolben 34. Beim Vorwärtsbewegen schiebt der Beschickungskolben die festen Kügelchen des thermoplastischen Materials vor sich her in und durch den Zylinder 14. Wenn die festen Kügelchen in die Schmelzzone (Bezugszeichen 92 in Fig.l) kommen, schmelzen sie und gehen in das flüssige^ geschmolzene Material 93 über* Zwischen dem flüssigen Material und den Feststoffpartikeln 5 in der Schmelzzone 92 existiert eine Zone 94 von halbgeschmolzenem Material, dessen wirksame Fläche den Druck auf das geschmolzene Material 93 steuert. Wenn der Plunger 34 sich vorwärtshewegt, bewegt sich die Zone von halbgeschmolzenem Material 94 nach vorne und abwärts mit ihm. Ein v;esentlicher Aspekt der Erfindung besteht in der Feststellung,.daß der Druck auf das flüssige Material 93 sich ändert wie die wirksame Fläche des halbgeschmolzenen Materials 94 schwankt«' Im Verlauf der Bewegung über das konische Ende 46 des Kernes 50 verändert sich die wirksame Fläche der Zwischenschicht 95 zwischen dem geschmolzenen Material 93 und dem halbgeschmolzenen Material 94 lediglich entsprechend dem Konus 43 des Rohres 36. Da jedoch die Innenfläche 41 des Rohres in der Nähe der Nase 46 abgeschrägt ist und im allgemeinen dem Konus der Nase parallel verläuft, erleidet die wirksame Fläche, durch die die Zwischenschicht 95 von der Ebene A (Querschnittsfläche des Rohres über, der Nase 46) zur Ebene B (in der Näfre der Nasenspitze) zu einer Ebene C (in der Nähe des vordersten

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Endes der Konusnase) beweglich ist, keine Veränderung, Mit anderen Worten, die Fläche des Rohres in der Ebene A ist ungefähr die gleiche wie das Gebiet zwischen der Fläche des Kernes und der Innenfläche des Rohres in der Ebene B und ist ungefähr die gleiche wie das Gebiet zwischen der Kernfläche und der Innenfläche des Rohres in der Ebene C. Folglich bleibt die wirksame Fläche der halbgeschmolzenen Zwischenschicht 95 mit dem geschmolzenem Material, die die geschmolzene Fläche unter Druck setzt unverändert, wenn die Zwischenschicht sich durch diese Ebene hindurchbewegt. Da der Druck des geschmolzenen Materials eine Funktion der Fläche der Zwischenschicht ist, wirkt eine Stabilisierung oder Aufrechterhaltung dieser Fläche auf einen festen Wert als Stabilisierung des Druckes des geschmolzenen Materialee an den Pistolen 21, 21·.

Durch Einsatz einer Tetrafluoräthylenauskleidung 33 in dem Zylinder 14 kann der Druck des geschmolzenen Materials in dem Rohr und an den Pistolen 21,21* auf einem relativ festen Wert über den gesamten, langen Hub des Kolbens 34 in dem Zylinder 14 gehalten werden. Wenn jedoch die Tetrafluoräthylenauskleidung weggelassen wird, und ein Stahlzylinder ohne Auskleidung benutzt wird, kann eine bis zu 2 5%ige Schwankung des Druckes des geschmolzenen Materials an der Pistole im Verlaufe eines einzigen Hubes des Kolbens 34 auftreten. Diese Druckschwankung erklärt sich durch den Druckverlust am Ausgangsende eines Zylinders von kugelförmigem Material 5, der durch die Reibung zwischen dem Zylinder 33 und dem partikelförmigem Material 5 verursacht wird. Es tritt ein beträchtlicher reibungsbedingter Druckverlust zur Wand des Zylinders 33 auf, wenn der Zylinder des Materials 5 lang ist und einen kleinen Durchmesser besitzt. Wenn der Materialzylinder schmilzt, ergibt sich jedoch ein geringerer

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Reibungsverlust zwischen dem Zylinder des Materials 5 und dem umgebenden Zylinder 14. Der Druckverlust aufgrund von Reibung nimmt dann ab und der Druck am Ausgang des Materialaylinders 5 <und an der Pistole 21) steigt an. Das Ergebnis ist eine Druckschwankung an der Pistole über dem gesamten Hub des Kolbens 34«

Durch Wahl eines Materials mit geringem Reibungskoeffizienten für die Auskleidung -33 des Zylinders 14 werden Reibungsverluste und die durch solche Verluste bedingten Konstruktionsbeschränkungen ganz erheblich herabgedrückt·. Folglich erlaubt eine Auskleidung 33 mit geringem Reibungskoeffizienten die Verwendung eines längeren Zylinders mit geringem Durchmesser als das bei einem Auskleidungsmaterial von hoher Reibung möglich wäre, während ein relativ fester oder konstanter Druck in dem geschmolzenen Material an der Pistole aufrechterhalten wird. Es hat sich ergeben, daß eine Tetrafluoräthylenauskleidung anstelle von Stahl eine Vergrößerung des Verhältnisses von Länge zu Durchmesser des Hubes des Kolbens 34 von etwa 1:1 auf etwa 2,5:1 ermöglicht, während ein relativ konstanter Druck (gewöhnlich keine größere Schwankung als etwa 10% in dem geschmolzenen Material an den Pistolen 21,21· über den gesamten Hub des Kolbens 34 aufrechterhalten wird.

An der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Erfindung können vom Fachmann in vieler Hinsicht Änderungen vorgenommen werden, ohne daß dadurch von dem der Erfindung zugrundeliegenden Gedanken abgewichen wird.

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Claims

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A η $ ρ r ü c h β

1. Vorrichtung zur Abgabe geschmolzenen thermoplastischen Materials, gekennzeichnet durch «inen Rahmen (iO) mit einem Zylinder (14) und einem Rohr (IS), das sich von dem Vorderende des Rahmens aus erstreckt und eine Schmelzzone sowie eine Förderzone für geschraolzenes Material aufweist; durch eine in dem Rohr * ng*·» ordnete Heizkammer (36,51), die mindestens einen Heizer (40,41) zum Aufheizen der Rohr-InnenfÜChe auf mindestens die Schmelztemperatur des thermoplastischen Materials aufweist, wobei der Zylinder dichtend mit dem rückwärtigen Ende des Rohres verbunden ist und mit ihm kommuniziert; durch einen in dar Zylinderbohrung hin- und hertreibbaren Kolben (24,64); durch einen im rückwärtigen Ende des Zylinders befestigten Motor (13) zum Antrieb des Kolbens; durch eine mit der Fördereon· des Rohres kommunizierende Abgabevorrichtung (21,21·) mit einem Durchflußsteuerventil (22V) und einer Auslaßöffnung (22N); sowie durch eine Ausgleichevorrichtung (43,46) zur Auf rech terha-ltung einer gleichförmigen Durchflußrate des geschmolzenen Materials aus der Auslaßöffnung der Abgabevorrichtung bei geöffnetem Durchflußsteuerventil.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Heizerkammer ein Kern (45) in radialem Abstand zu der Innenwand (44) des Rohres (15) befestigt ist; und daß der Heizer zur Beheizung der Außenfläche des Kernes ausgelegt ist.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (45) aus Metall besteht.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor ein Pneumatik-Motor ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgabevorrichtung eine Pistole, insbesondere Spritzpistole ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder axial auf das Rohr ausgerichtet ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen auf dem Rahmen befestigten Trichter (12), aus dem eine Feststoffladung beim Rückhub des Kolbens in dem Rohr in den Zylinder zwischen Kolben und Heizkammer gelangt, derart, daß das Material beim Arbeitshub des Kolbens nacheinander vorwärts in und durch den Zylinder und das Rohr gedrückt wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Rückhub des Kolbens eine Feststoffladung aus dem Trichter vor den Kolben gelangt.

9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgabevorrichtung eine Einlaßöffnung aufweist und daß die Einlaßöffnung mit der Auslaßöffnung des Rohres über Leitungen für das geschmolzene Material verbunden ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (90); 70...77) für den Arbeitszyklus des Kolbens, die in Abhängigkeit

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vom Wegnehmen eines Gegenstandes, auf den das geschmolzene Material durch die Abgabevorrichtung aufgebracht wurde, den Rückhub und danach den Ladehub des Kolbens veranlaßt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung ein Steuerventil (72,73,75) » für den Motor sowie eine einen Schalter (90) umfassende Steuerschaltung aufweist, wobei der Schalter durch das Wegnehmen des Gegenstandes von der Abgabevorrichtung betätigbar ist.

13. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr an seinem vorderen Ende eine Auslaßöffnung (54) für das geschmolzene Material besitzt.

14. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsvorrichtung eine konstante Durchsatzfläche (94) in dem Rohr über die gesamte Schmelzzone des Rohres hin umfaßt.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern ein konisches, in der Nähe des rückwärtigen Rohrendes in der Heizzone angeordnetes Ende (46) aufweist; und daß das Rohr eine konische Innenfläche (43) in der Nähe der konischen Kernfläche besitzt derart, daß eine konstante Durchsatzfläche zwischen Kern und Röhrinnenfläche in der Nähe des Kerns aufrechterhalten bleibt. '

16. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder derart gekühlt wird, daß der Rückfluß geschmolzenen thermoplastischen Materials in den Zylinder und das Kontaktieren mit der Kolbenfläche verhindert wird.

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17. Vorrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch ein motorgetriebenes Gebläse (17) zur Luft-Kühlung des mit Leitblechen (33) versehenen Zylinders.

18. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der' Zylinder mit einem Material vom geringen Reibungskoeffizienten ausgekleidet ist,

19... Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder mit einer Tetrafluoräthylen-Manschette ausgekleidet ist.

20. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsvorrichtung in der Ausgabevorrichtung einen im wesentlichen oleichförmiaen Druck des geschmolzenen Materials während des oe- samten Arb^itshubes des Kolbens aufrechterhält.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 20, da-· durch gekennzeichnet, daß das Steuerventil magnetisch betätigt ist und daß der Schalter ein elektrischer Schalter ist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern in seinem Inneren einen zusätzlichen, thermostatgesteuerten Heizer aufweist.

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