DEVICE FOR DISPENSING THICK MATERIALS IN DOSED QUANTITIES

Abstract: 1. A device for dispensing thick materials in dosed quantities, particularly sealants and adhesives, whereby a discharge valve (1) supplied with the thick materials is provided with a nozzle-like valve seal (2), a valve spindle (3) adjustable rotative to the valve seat cooperating with the latter, and whereby a cam device (5) movable according to the desire dose is provided for the relative displacement of the valve spindle (3) and the valve seat (2), characterised in that the cam device has a cam plate (5) movable by means of a swivelling axle (4), adjacent to which cam plate there is a rotatable cam roller (6), which is connected by a linkage (7) to the valve spindle (3), that there is attached to the linkage (7), between valve spindle (3) and cam roller (6), a unidirectional piston (8) movable in a cylinder (9), and that the piston (8) is placed under pressure with compressed air, such that the cam roller (6) always lies adjacent to the cam plate (5).

Description: Vorrichtung zur dosierbaren Ausgabe von Dickstoffen Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur dosierbaren Ausgabe von Dickstoffen, insbesondere Dicht- und Klebemitteln. Auf vielen Gebieten der Technik, insbesondere bei der automatisierten Fertigung, ist es erforderlich, Dickstoffe, insbesondere Dichtund Klebemittel, auf irgendwelchen Industrieprodukten aufzubringen. Beispielsweise ist es bei der automatisierten Fertigung von Kraftfahrzeugen erforderlich, entlang gewisser Kanten, Falze oder Nähten von Karosserieteilen Dicht- oder Klebstoffäden bzw. dünne Streifen aufzubringen. Dieses Aufbringen kann sowohl von Hand als auch von programmgesteuerten Handhabungsautomaten erfolgen. In der Praxis sind diese Auftragungsvorgänge mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden, weil einmal eine schnelle Fertigung gewünscht wird, zum anderen aber eine genügende und möglichst gleichmässige Auftragung des Mittels verlangt wird. Handhabungsautomaten werden dabei meist so gesteuert, dass sie an geradlinigen Auftragungsstücken sehr schnell, dagegen an Kurven oder in Ecken ver hältnismässig langsam fahren. Bei den bisherigen Auftragungsvorrichtungen ergab sich eine unregelmässige Auftragung, nämlich eine zu geringe Menge an den geradlinigen Strecken oder eine zu grosse Menge an den Kurvenstücken oder Ecken. Der Erfindung liegt demgemäss die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die eine schnelle Änderung der Materialausflussgeschwindigkeit bzw. der Menge der aufzutragenden Dickstoffe in Anpassung an den jeweiligen Bedarf gestattet. Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass ein von den Dickstoffen beaufschlagtes Auslassventil mit einem düsenartigen Ventil sitz vorgesehen ist, mit welchem ein relativ zu dem Ventilsitz verstellbarer Ventil stössel zusammenwirkt, und dass zur Rela tivverstellung von Ventilstössel und Ventilsitz eine der gewünschten Dosierung entsprechend bewegbare Nockenvorrichtung vorhanden ist. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Ausflussgeschwindigkeit und die Menge der aufzutragenden Dickstoffe sehr schnell an die Gegebenheiten angepasst werden können, und zwar sowohl bei einer gewünschten gleichmässigen oder einer plötzlichen zeit- oder wegeabhängigen Änderung. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Schema dargestellt, und zwar zeigen Figur 1 eine Ansicht eines Auslassventils, welches an einen Proportionaldosierer angeschlossen ist, Figur 2 einen Vertikalschnitt durch das Auslassventil mit Seitenansicht auf den angeschlossenen Schwenkantrieb und den Positionierer, Figur 3 eine Ansicht auf das Auslassventil gemäss Figur 1, jedoch teils im Vertikalschnitt und Figur t einen Vertikalschnitt durch den Propor tionaliosierer. Figur 1 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel einer Gesamtvorrichtung zur dosierbaren Ausgabe von Dickstoffen, insbesondere Dicht- und Klebemitteln. Das Auslassventil 1 ist in den Figuren 2 und 3 in vergrössertem Massstab ver deutlicht. Das Auslassventil 1 weist am unteren Ende einen düsenartigen Ventilsitz 2 auf, mit welchem ein verstellbarer Ventilstössel zusammenwirkt. Wenn es in der Praxis darum geht, möglichst feinfühlig dosierte verhältnismässig dünne Dickstoffäden auszugeben, ist der Ventilstössel 3 vorteilhafterweise als Ventilnadel ausgebildet. Die Ventilnadel besitzt an ihrem einen, unteren, Ende einen Schliesskegel 11, welcher an den Ventilsitz 2 angepasst ist. Die Ventilnadel ist mit Abstand von dem Schliesskegel 11 mittels einer feststehenden Dichtung 12 in dem Ventilkopf 13 geführt. Das andere, obere, Ende der Ventilnadel ist mit einem einseitig wirkenden Kolben 8 verbunden, der in einem Zylinder 9 verschiebbar angebracht ist. Über einen Anschluss 31 für die Zuleitung von Druckluft wird der Kolben 8 mit Druckluft beaufschlagt und somit nach oben hin gedrückt. Im Bereich zwischen der Dichtung 12 und dem Ventilsitz 2 ist die Ventilnadel von einem Aufnahmeraum 14 für den aufzutragenden Dickstoff umgeben. An diesen Aufnahmeraum 14 ist eine Zuleitung 10 angeschlossen. Zur Relativverstellung von Ventilstössel 3 bzw. Ventilnadel und Ventilsitz 2 ist eine der gewünschten Dosierung entsprechend bewegbare Nockenvorrichtung vorhanden. Wie insbesondere in den Figuren 2 und 3 ersichtlich, weist die Nockenvorrichtung eine Nockenscheibe 5 auf, die mittels einer Schwenkachse 4 in der Ebene der Figur 3 bewegbar ist. An dieser Nockenscheibe 5 liegt eine drehbar gelagerte Kurvenrolle 6 an, die über ein Gestänge 7 mit dem Ventilstössel 3 bzw. der Ventilnadel verbunden ist. An dem Gestänge 7 zwischen Ventil stössel 3 und Kurvenrolle 6 ist der vorbeschriebene einseitig wirkende Kolben 8 in einem Zylinder 9 angebracht. Durch die Beaufschlagung des Kolbens 8 auf der Unterseite mit Druckluft wird erreicht, dass die Kurvenrolle 6 stets an der Nockenscheibe 5 anliegt. Die Schwenkachse 4 ist zweckmässiger weise mittels Kugellagern 33 und 34 im Gehäuse des Auslassventils 1 gehalten. An ihr greift ein mechanischer Schwenkantrieb 15 an, der seinerseits mit einem druckluftbetätigten Positionierer 16 verbunden ist. An den Positionierer 16 ist ein elektrisch-pneumatischer Messumformer 17 angeschlossen. Vorteilhafterweise besitzt die Nockenscheibe 5 einen Schwenkbereich von etwa 1200 wodurch eine sehr feinfühlige und genaue, aber auch schnelle Verstellung der Ventilnadel 3 erreicht wird. Dabei ist die Anlagefläche 32 der Nockenscheibe 5, an der die Kurvenrolle 6 anliegt, derart gestaltet, dass sich der Schliesskegel 11 der Ventilnadel 3 bei der einen Endstellung der Nockenscheibe 5 in Schliessstellung und bei der anderen Endstellung der Nockenscheibe 5 in Öff nungsstellung befindet. Im Bereich zwischen diesen beiden Endstellungen ist eine gleichmässige Veränderung des Düsenquerschnitts möglich. Wenn das beschriebene Auslassventil 1 mittels eines Handhabungsautomaten mit konstanter oder veränderlicher Geschwindigkeit geführt wird, so werden entsprechend der jeweiligen Geschwindigkeit und#oder entsprechend der jeweils gewünschten Auslassmenge der Dickstoffe elektrische Eingangsimpulse über die elektrischen Zuleitungen 35 und 36 in den Messumformer 17 eingegeben. Zweckmässigerweise beträgt die Stromstärke dieser elektrischen Eingangsimpulse 4 mA bis 20 mA. Der Messumformer ist so ausgebildet, dass er entsprechend der Stromstärke der Eingangsimpulse einen Luftdruck erzeugt, der vorteilhafterweise zwischen 0,2 bar bis 1 bar liegt. Die Druckluft gelangt über die Luftleitung 37 zu dem positionierer 16, der so eingerichtet ist, dass er entsprechend der Höhe des Luftdrucks den mechanischen Schwenkantrieb 15 in Bewegung setzt, der seinerseits fUr eine entsprechende Schwenkbewegung der Nockenscheibe 5 und damit Einstellung der Ventilnadel 3 sorgt. Über den Anschluss 38 wird der Messumformer mit Druckluft von etwa 1,4 bar versorgt. Wie die Figuren 1 und 4 veranschaulichen, ist zur Beaufschlagung des Auslassventils mit Dickstoffen ein pneumatisch oder elektrisch angetriebener Proportionaldosierer 18 angeschlossen, und zwar über die Zuleitung 10. Der Proportionaldosierer 18 weist einen pneumatisch betätigten Eingangskugelhahn 19 und einen ebenfalls pneumatisch betätigten Ausgangskugelhahn 20 auf. Der Eingangskugelhahn 19 ist mit einer pneumatischen Kolbenpumpe 21 und diese mit einem Vorratsbehälter 22 für die Dickstoffe verbunden. Der Proportionaldosierer 18 besitzt eine Dosierkammer 23, in welche ein in seiner Längsrichtung verschiebbarer Verdrängerkolben 24 eintaucht. Der Durchmesser der Dosierkammer 23 ist also grösser als der Durchmesser des Verdrängerkolbens 24. Oberhalb der Dosierkammer ist eine Spülkammer 25 angeordnet. Zwischen der Dosierkammer 23 und der Spülkammer 25 ist in entsprechenden Gehäusebauteilen eine den Verdrängerkolben 24 umgebende feststehende Dichtung 26 vorgesehen. Die Spülkammer 25 ist ständig bis zu einem solchen Niveau mit Spülmittel gefüllt, dass der Verdrängerkolben 24 auch im oberen in Figur 4 dargestellten Totpunkt des Verschiebeweges unterhalb des Spülmittelspiegels steht. Damit wird erreicht, dass der Verdrängerkolben nicht mit der Umluft in Berührung kommt, somit nicht verkrustet, was besonders für lufthärtende Materialien bzw. Dickstoffe wichtig ist, und es wird die feststehende Dichtung 26, die auch aus mehreren Dichtungsteilen bestehen kann, geschont. Vorteilhafterweise ist die Innenwandung 30 der Dosierkammer 23 elektropoliert und die Oberfläche des Verdrängerkolbens 24 hartverchromt. Auf diese Weise werden Anbackungen und Verkrustungen an den betreffenden Wänden bzw. Flächen verhindert. Oberhalb der Spülkammer 25 ist zum pneumatischen Antrieb des Verdrängerkolbens 24 ein pneumatischer Zylinder 27 mit Kolben 28 vorgesehen. Über eine Verbindungsstange 29 ist der Verdrängerkolben 24 mit diesem Kolben 28 fest verbunden. Zur Voll- und Leerüberwachung der Dosierkammer können an geeigneten Stellen des Proportionaldosierers 18 mechanisch betätigte oder berührungslos wirkende, nicht gezeichnete Endschalter vorgesehen sein, die eine Anzeige ermöglichen, in welcher Stellung sich der Verdrängerkolben befindet bzw. ob die Dosierkammer 23 gefüllt oder geleert ist. Die Wirkungsweise der oben erläuterten Vorrichtung ist im wesentlichen folgende. Durch die Kolbenpumpe 21 werden die später aufzutragenden Dickstoffe aus einem Vorratsbehälter über den Eingangskugelhahn 19 durch die Anschlussöffnung 39 in die Dosierkammer 23 des Proportionaldosierers 18 eingeführt. Wenn die Dosierkammer 23 in oberster Stellung des Verdrängerkolbens 24 mit Material gefüllt ist, kann der Eingangskugelhahn selbsttätig und/oder pneumatisch geschlossen werden. Wenn nun der Verdrängerkolben 24 mittels des pneumatischen Antriebs nach unten gedrückt wird und in die Dosierkammer eintaucht, wird das Material bei Bedarf mit gleichem vorgewählten Druck verdrängt und tritt an der Öffnung 40 aus und gelangt über den Ausgangskugelhahn 20 in Öffnungsstellung und über eine möglichst flexible Leitung und Zuleitung 10 zu dem Auslassventil 1. Aufgrund des konstanten Materialdrucks bzw. des den Dickstoffen aufgegebenen Druckes und der beschriebenen Möglichkeit, schnell die Lage des Schaltnockens bzw. der Nockenscheibe 5 und somit den Düsenquerschnitt zu ändern, ist es möglich, nicht nur langsame sondern auch schnelle, abrupte Fördermengenänderungen durchzuführen.

Claims: Patentansprüche 1. Vorrichtung zur dosierbaren Ausgabe von Dick stoffen, insbesondere Dicht- und Klebemitteln, dadurch gekennzeichnet, dass ein von den Dick stoffen beaufschlagtes Auslassventil (1) mit einem düsenartigen Ventilsitz (2) vorgesehen ist, mit welchem ein relativ zu dem Ventil sitz verstellbarer Ventilstössel (3) zusammen wirkt, und dass zur Relativverstellung von Ventilstössel (3) und Ventilsitz (2) eine der gewünschten Dosierung entsprechend beweg bare Nockenvorrichtung (5) vorhanden ist. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Nockenvorrichtung eine mittels einer Schwenkachse (4) bewegbare Nockenscheibe (5) aufweist, an welcher eine drehbar gelagerte Kurvenrolle (6) anliegt, die über ein Gestänge (7) mit dem Ventil stössel (3) verbunden ist. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, dass an dem Gestänge (7) zwischen Ventilstössel (3) und Kurvenrolle (6) ein ein seitig wirkender Kolben (8) in einem Zylinder (9) verschiebbar angebracht ist, und dass der Kolben (8) derart mit Druckluft beaufschlagt ist, dass die Kurvenrolle (6) stets an der Nockerlscheibe (5) anliegt. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, dass der Ventilstössel (3) als Ventilnadel ausgebildet ist, welche an einem Ende einen an den Ventilsitz (2) angepassten Schliesskegel (11) aufweist, dass die Ventil nadel mit Abstand von dem Schliesskegel (11) mittels einer feststehenden Dichtung (12) in einem Ventilkopf (13) geführt ist, dass das andere Ende der Ventilnadel mit der von Druck luft beaufschlagten Seite des Kolbens (8) verbunden ist, und dass die Ventilnadel im Bereich zwischen der Dichtung (12) und dem Ventilsitz (2) von einem Aufnahmeraum (14) für Dickstoff umgeben ist, der mit einer Zu leitung (10) versehen ist. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der Schwenk achse (4) ein mechanischer Schwenkantrieb (15) angreift, dass der Schwenkabtrieb (15) mit einem druckluftbetätigten Positionierer (16) verbunden ist und dass an den Positionierer (16) ein elektrisch-pneumatischer Messumfor mer (17) angeschlossen ist. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenscheibe 0 (5) einen Schwenkbereich von etwa 120 besitzt und die Anlagefläche (32) der Nockenscheibe (5) für die Kurvenrolle (6) derart gestaltet ist, dass sich der Schliesskegel (11) der Ventilnadel (3) bei der einen Endstellung der Nockenscheibe (5) in Schliessstellung und bei der anderen End stellung der Nockenscheibe (5) in Öffnungsstellung befindet und dass im Bereich zwischen den End stellungen eine gleichmässige Veränderung des Düsenquerschnitts erfolgt. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die umzuformenden elek trischen Eingangsimpulse am Messumformer (17) eine Stromstärke von 4 mA bis 20 mA aufweisen, dass der daraus resultierende Luftdruck zur Betätigung des Positionierers 0,2 bar bis 1 bar beträgt, und dass der Messumformer (17) mit Druckluft von etwa 1,4 bar versorgt ist. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beaufschla gung des Auslassventils (1) mit Dickstoffen ein pneumatisch oder elektrisch angetriebener Proportionaldosierer (18) angeschlossen ist. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, dass der Proportionaldosierer (18) einen pneumatisch betätigten Ein- (19) und Ausgangskugelhahn (20) aufweist. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, dass der Eingangskugelhahn (19) mit einer pneumatischen Kolbenpumpe (21) und diese mit einem Vorratsbehälter (22) für Dickstoffe verbunden ist. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Proportional dosierer (18) eine Dosierkammer (23) aufweist, in welche ein in seiner Längsrichtung ver schiebbarer Verdrängerkolben (24) eintaucht, dass oberhalb der Dosierkammer eine Spül#ammer (25) angeordnet ist, dass zwischen Dosier kammer (23) und Spülkammer (25) eine den Verdrängerkolben (24) umgebende feststehende Dichtung (26) vorgesehen ist, und dass die Spülkammer (25) ständig bis zu einem Niveau mit Spülmittel gefüllt ist, dass der Ver drängerkolben (24) auch im oberen Totpunkt des Verschiebeweges unterhalb des Spülmittel spiegels steht. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn zeichnet, dass oberhalb der Spülkammer (25) ein pneumatischer Zylinder (27) mit Kolben (28) vorgesehen ist, und dass der Verdränger kolben (24) mit diesem Kolben (28) fest ver bunden ist. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Voll- und Leerüberwachung mechanisch betätigte oder berührungslos wirkende Endschalter vorgesehen sind. 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwandung (30) der Dosierkammer (23) elektropoliert ist, und dass die Oberfläche des Verdrängerkolbens (24) hart verchromt ist.

Inventors: LEHMANN, MANFRED, ING.
Applicants: INTEC BIELENBERG GMBH & CO. KG
Application year: 1983
Main classification: B05C11
IPC codes: F16K31, B05C11, B05C5, F16K1