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Title:
DEVICE FOR CONVEYING VISCOUS MATERIAL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2024/017656
Kind Code:
A1
Abstract:
A device (12) for conveying viscous material to an applicator (14) with a conveying cylinder (16) in which a double-acting conveying piston (18) can be moved to and fro, wherein the conveying cylinder (16) has a first and a second chamber (20, 22) which are separated from one another by the conveying piston (18), wherein each of the chambers (20, 22) has a material inlet (24, 26) and a material outlet (38, 40), with a conveying device (30) which is connected to the material inlets (24, 26) for the pressurized introduction of viscous material into the chambers (20, 22) of the conveying cylinder (16), and with a valve device (44) for closing and opening the material inlets (24, 26) and the material outlets (38, 40). It is provided according to the invention that, in a first switching position, the valve device (44) opens the material inlet (24) of the first chamber (20) and the material outlet (40) of the second chamber (22) and closes the material inlet (26) of the second chamber (22) and the material outlet (38) of the first chamber (20) and, in a second switching position, releases the material inlet (26) of the second chamber (22) and the material outlet (38) of the first chamber (20) and closes the material inlet (24) of the first chamber (20) and the material outlet (40) of the second chamber (22).

Inventors:
ROTH BASTIAN (DE)
MITTAG STEN (DE)
SAUER BERNHARD (DE)
Application Number:
PCT/EP2023/068690
Publication Date:
January 25, 2024
Filing Date:
July 06, 2023
Export Citation:
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Assignee:
ATLAS COPCO IAS GMBH (DE)
International Classes:
F04B5/02; F04B15/02
Foreign References:
DE19856917A12000-06-15
US20020004014A12002-01-10
DE19707654A11998-08-27
DE102010023865A12011-12-15
JP2005180332A2005-07-07
Attorney, Agent or Firm:
PATENTANWÄLTE BREGENZER UND REULE PARTNERSCHAFTSGESELLSCHAFT MBB (DE)
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Claims:
Ansprüche Vorrichtung zum Fördern von viskosem Material zu einem Applikator (14) mit einem Förderzylinder (16), in dem ein doppelt wirkender Förderkolben (18) hin und her beweglich ist, wobei der Förderzylinder (16) eine erste und eine zweite Kammer (20, 22) aufweist, die durch den Förderkolben (18) voneinander getrennt sind, wobei jede der Kammern (20, 22) einen Materialeinlass (24, 26) und einen Materialauslass (38, 40) aufweist, mit einer mit den Materialeinlässen (24, 26) verbundenen Fördereinrichtung (30) zum druckbeaufschlagten Einleiten von viskosem Material in die Kammern (20, 22) des Förderzylinders (16) und mit einer Ventileinrichtung (44) zum Verschließen und Freigeben der Materialeinlässe (24, 26) und der Materialauslässe (38, 40), dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (44) in einer ersten Schaltstellung den Materialeinlass (24) der ersten Kammer (20) und den Materialauslass (40) der zweiten Kammer (22) freigibt und den Materialeinlass (26) der zweiten Kammer (22) und den Materialauslass (38) der ersten Kammer (20) verschließt sowie in einer zweiten Schaltstellung den Materialeinlass (26) der zweiten Kammer (22) und den Materialauslass (38) der ersten Kammer (20) freigibt und den Materialeinlass (24) der ersten Kammer (20) und den Materialauslass (40) der zweiten Kammer (22) verschließt. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (44) ein Ventilgehäuse (46) und einen im Ventilgehäuse (46) hin und her beweglichen Schieber (48) aufweist, wobei das Ventilgehäuse (46) und der Schieber (48) für jede der Matenaleinlassöffnungen (24, 26) und für jede der Matenalauslassöffnungen (38, 40) einen verschließbaren und frei- gebbaren Durchleitkanal (52) definieren, und dass in der ersten Schaltstellung der Ventileinrichtung (44) der Schieber (48) die Durchleitkanäle (52) des Materialeinlasses (24) der ersten Kammer (20) und des Materialauslasses (40) der zweiten Kammer (22) freigibt und die Durchleitkanäle (52) des Materialeinlasses (26) der zweiten Kammer (22) und des Materialauslasses (38) der ersten Kammer (20) verschließt sowie in der zweiten Schaltstellung der Ventileinrichtung (44) die Durchleitkanäle (52) des Materialeinlasses (26) der zweiten Kammer (22) und des Materialauslasses (38) der ersten Kammer (20) freigibt und die Durchleitkanäle (52) des Materialeinlasses (24) der ersten Kammer (20) und des Materialauslasses (40) der zweiten Kammer (22) verschließt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (48) eine zylindrische Form und insbesondere die Form eines Kreiszylinders aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (46) mehrteilig ist mit mehreren in axialer Richtung aneinandergesetzten Gehäuseteilen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (44) eine in das Ventilgehäuse (46) eingesetzte Hülse (50) aufweist, in die der Schieber (48) passgenau eingesetzt ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Wegmesssensor (56) zur Detektion der Position des Förderkolbens (18) im Förderzylinder (16).

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wegmesssensor (56) ein fest mit dem Förderkolben (18) verbundenes permanentmagnetisches Element (60), ein fest mit dem Förderzylinder (16) verbundenes magnetostriktives Element (62) und eine Auswerteeinheit (64) zur Auswertung der vom permanentmagnetischen Element (60) im magnetostriktiven Element (62) induzierten Magnetostriktion aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit, die die Ventileinrichtung (44) und/oder eine Förderpumpe (32) der Fördereinrichtung (30) in Abhängigkeit von vom Wegsensor (56) erhaltenen Positionsdaten ansteuert.

9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (44) in mindestens einer Zwischenstellung beide Materialauslässe (38, 40) und/oder beide Materialeinlässe (24, 26) zumindest teilweise freigibt.

10. Regelvorrichtung zur Regelung des Flusses und/oder des Drucks eines viskosen Materials mit einem Gehäuse (70), mit einer durch das Gehäuse (70) verlaufenden Materialleitung (72), mit einem im Gehäuse (70) angeordneten Regelventil (78) zum Verschließen der Materialleitung (72) durch Aufsetzen eines Schließelements (80) auf einen Ventilsitz (82) und zum Freigeben der Materialleitung (72) durch Abheben des Schließelements (80) vom Ventilsitz (82) und mit einem im Gehäuse (70) angeordneten Aktor (84) zum Beaufschlagen des Schließelements (80), gekennzeichnet durch ein Kraftübertragungselement, das an einer Verbindungsstelle (94) mit dem Schließelement (80) verbunden ist, wobei der Aktor (84) das Kraftübertragungselement an einer Beaufschlagungsstelle (86) beaufschlagt.

11 . Regelvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftübertragungselement ein Hebel (88) ist, der um eine Schwenkachse (90) verschwenkbar im oder am Gehäuse (70) gelagert ist.

12. Regelvorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (84) ein Piezoaktor ist und dass die Beaufschlagungsstelle (86) näher an der Schwenkachse (90) liegt als die Verbindungsstelle (94). Regelvorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (84) eine Tauchspule aufweist und dass die Verbindungsstelle (94) näher an der Schwenkachse (90) liegt als die Beaufschlagungsstelle (86). Regelvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftübertragungselement ein Hydraulikelement ist und dass der Aktor (84) ein Piezoaktor ist. Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in der Materialleitung (72) ein Drucksensor (96) zur Messung des Drucks des viskosen Materials angeordnet ist. Regelvorrichtung zur Regelung des Flusses und/oder des Drucks eines viskosen Materials mit einem Gehäuse (70), mit einer durch das Gehäuse (70) verlaufenden Materialleitung (72), mit einem Regelventil (78) zum Verschließen der Materialleitung (72) durch Aufsetzen eines Schließelements (80) auf einen Ventilsitz (82) und zum Freigeben der Materialleitung (72) durch Abheben des Schließelements (80) vom Ventilsitz (82) und mit einem Aktor (84) zum Beaufschlagen des Schließelements (80), dadurch gekennzeichnet, dass in der Materialleitung (72) ein Drucksensor (96) zur Messung des Drucks des viskosen Materials angeordnet ist. Regelvorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (96) stromabwärts nach dem Ventilsitz (82) angeordnet ist. Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, gekennzeichnet durch eine Regeleinheit (98), die mit dem Drucksensor (96) verbunden ist, und die durch Ansteuerung des Aktors (84) in Abhängigkeit vom durch den Drucksensor (96) gemessenen Druck den Druck des viskosen Materials am Drucksensor (96) auf einen Sollwert einregelt.

19. Vorrichtung zum Aufträgen von viskosem Material auf Werkstücke mit einer Vorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit einer Regelvorrich- tung (15) nach einem der Ansprüche 10 bis 18 und mit einem Applikator (14), der eine mindestens eine Austrittsöffnung (76) für das viskose Material aufweisende Düse (74) aufweist.

20. Verfahren zum Aufträgen von viskosem Material auf Werkstücke unter Verwendung einer Regelvorrichtung (15) nach Anspruch 18, wobei die Regeleinheit (98) durch Ansteuerung des Aktors (84) in Abhängigkeit vom durch den Drucksensor (96) gemessenen Druck den Druck des viskosen Materials am Drucksensor (96) auf einen Sollwert einregelt.

21 . Verfahren zum Aufträgen von viskosem Material nach Anspruch 20 unter Verwendung einer Vorrichtung (10) nach Anspruch 19, wobei die Steuereinheit die Ventileinrichtung (44) und/oder die Förderpumpe (32) zur Erzielung eines kontinuierlichen Materialflusses ansteuert. 22. Verfahren zum Fördern von viskosem Material unter Verwendung einer Vorrichtung (12) nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Steuereinheit die Ventileinrichtung (44) und/oder die Förderpumpe (32) zur Erzielung eines kontinuierlichen Materialflusses ansteuert.

Description:
Vorrichtung zum Fördern von viskosem Material

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fördern von viskosem Material zu einem Applikator gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Regelvorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 10, welche vorzugsweise mit der Vorrichtung verwendet wird.

Solche Vorrichtungen werden meist in der industriellen Fertigung, insbesondere in der Automobilindustrie, eingesetzt, wo Werkstücke mit viskosem Material, beispielsweise mit Klebstoff, Dichtstoff, Dämmstoff, TIM-Material oder Wärmeleitpaste, beschichtet werden. Sie dienen dazu, das viskose Material zu einem Applikator zu fördern, der das viskose Material dann dosiert und auf das jeweilige Werkstück aufträgt. Solche Vorrichtungen bauen oft groß und sind sehr schwer, wobei dennoch eine Endlosförderung des viskosen Materials oft nur unzureichend erfolgen kann. Des Weiteren ermöglichen herkömmliche Vorrichtungen der eingangs genannten Art oft keine aktive Druckregelung.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und einen Applikator der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die oben genannten Nachteile wenigstens zum Teil weitgehend vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Regelvorrichtung mit den Merkmalen des An- spruchs 10 bzw. des Anspruchs 16 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Der erfindungsgemäßen Fördervorrichtung liegt der Gedanke zugrunde, durch druckbeaufschlagte Füllung der einen Kammer des Förderzylinders das in der jeweils anderen Kammer befindliche Material zu verdrängen und durch die direkt oder indirekt zum Applikator führenden Materialauslässe zum Applikator zu fördern. Sobald die letztere Kammer entleert ist, wird das Prinzip umgekehrt, und die entleerte Kammer wird druckbeaufschlagt mit dem viskosen Material gefüllt, so dass aus der ersteren Kammer das Material verdrängt und zum Applikator gefördert wird. Diese Methode ermöglicht eine fast endlose Förderung unter Minimierung von Totzeiten.

Es wird bevorzugt, dass die Ventileinrichtung ein Ventilgehäuse und einen im Ventilgehäuse hin und her beweglichen Schieber aufweist, wobei das Ventilgehäuse und der Schieber für jede der Materialeinlassöffnungen und für jede der Materialauslassöffnungen einen verschließbaren und freigebbaren Durchleitkanal definieren. In der ersten Schaltstellung der Ventileinrichtung gibt der Schieber die Durchleitkanäle des Materialeinlasses der ersten Kammer und des Materialauslasses der zweiten Kammer frei und verschließt die Durchleitkanäle des Materialeinlasses der zweiten Kammer und des Materialauslasses der ersten Kammer. In der zweiten Schaltstellung der Ventileinrichtung gibt der Schieber die Durchleitkanäle des Materialeinlasses der zweiten Kammer und des Materialauslasses der ersten Kammer frei und verschließt die Durchleitkanäle des Materialeinlasses der ersten Kammer und des Materialauslasses der zweiten Kammer. Mit dem Schieber muss dann nur ein bewegliches Bauteil vorgesehen und im Betrieb bewegt werden, so dass die Vorrichtung kleiner bzw. leichter bauen kann als herkömmliche Vorrichtungen. Auch ist die Steuerung der Ventileinrichtung einfacher als bei herkömmlichen Vorrichtungen der eingangs genannten Art, da prinzipiell nur der Schieber zwischen seinen die zwei Schaltstellungen der Ventileinrichtung definierenden Positionen hin und her verschoben werden muss. Vorzugsweise weist der Schieber eine zylindrische Form und insbesondere die Form eines Kreiszylinders auf, hat also einen kreisförmigen Querschnitt, der eine leichtgängige Verschiebbarkeit fördert. Weiter wird bevorzugt, dass die Ventileinrichtung eine in das Ventilgehäuse eingesetzte Hülse aufweist, in die der Schieber passgenau eingesetzt ist. Das passgenaue Einsetzen des Schiebers in die Hülse führt zu einer befriedigenden Abdichtung, so dass gegebenenfalls auf weitere Dichtelemente zwischen dem Schieber und der Hülse verzichtet werden kann. Solche Dichtelemente, insbesondere elastomere Dichtringe, werden zweckmäßig zwischen der Hülse und dem Gehäuse eingesetzt und dichten die Durchleitkanäle gegeneinander ab. Da die Hülse unbeweglich im Ventilgehäuse aufgenommen ist, sind die Dichtringe keinem bewegungsbedingtem Verschleiß unterworfen. Das Ventilgehäuse ist zudem zweckmäßig mehrteilig mit mehreren in axialer Richtung aneinander gesetzten Gehäuseteilen, die vorzugsweise fest miteinander verbunden sind. Diese Maßnahme erleichtert die Montage, insbesondere das Einsetzen der Dichtringe zwischen dem Ventilgehäuse und der Hülse beim Zusammenbau der Ventileinrichtung.

Vorteilhaft ist ein Wegmesssensor zur Detektion der Position des Förderkolbens im Förderzylinder vorgesehen. Der Wegmesssensor kann ein mechanischer Sensor sein, der die Bewegung einer aus dem Förderzylinder herausragenden Kolbenstange misst. Es wird jedoch bevorzugt, dass der Wegmesssensor ein fest mit dem Förderkolben verbundenes permanentmagnetisches Element und ein fest mit dem Förderzylinder verbundenes magnetostriktives Element aufweist. Eine Auswerteeinheit ist vorgesehen, die die vom permanentmagnetischen Element im magnetostriktiven Element induzierte Magnetostriktion auswertet. Bei dieser Ausgestaltung muss keine Kolbenstange unter aufwendiger Abdichtung aus dem Förderzylinder herausgeführt werden, und die Position des Förderkolbens im Förderzylinder ist mit hoher Genauigkeit messbar. Die Messung der Position des Förderkolbens im Förderzylinder wird vorteilhaft zur Ansteuerung der Ventileinrichtung und/oder einer Förderpumpe der Fördereinrichtung herangezogen, um das viskose Material schon vor der Zuleitung zum Applikator zu dosieren. Hierzu ist zweckmäßig eine Steuereinheit vorgesehen, welche Positionsdaten vom Weg- messsensor erhält und in Abhängigkeit der Positionsdaten die Ventileinrichtung und/oder die Förderpumpe ansteuert, um einen möglichst kontinuierlichen Materialfluss zu erzielen. Insbesondere kann der Wegmesssensor erkennen, wenn eine der Kammern nahezu vollständig entleert ist, so dass die Steuereinheit die Ventileinrichtung ansteuern kann, um diese durch Bewegen des Schiebers in eine andere Schaltstellung zu bringen.

Es kann des Weiteren vorgesehen sein, dass die Ventileinrichtung in mindestens einer Zwischenstellung beide Materialauslässe und/oder beide Materialeinlässe zumindest teilweise freigibt. Insbesondere wird einer der Materialauslässe dann schon geöffnet, während der andere Materialauslass noch nicht vollständig geschlossen ist, so dass Totzeiten weiter minimiert werden.

Der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung gemäß Anspruch 10 liegt der Gedanke zugrunde, ein Öffnen und Schließen des Regelventils präzise und mit hoher zeitlicher Auflösung zu ermöglichen, indem ein Aktor zum Beaufschlagen des Schließelements vorgesehen ist. Da gebräuchliche Aktoren oftmals entweder eine große Kraft, aber nur einen geringen Hub oder aber eine geringe Kraft, aber einen großen Hub aufbringen können, ist ein Kraftübertragungselement vorgesehen, das an einer Verbindungsstelle mit dem Schließelement verbunden ist, und an einer Beaufschlagungsstelle vom Aktor beaufschlagt wird.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Kraftübertragungselement ein Hebel, der um eine Schwenkachse verschwenkbar im oder am Gehäuse gelagert ist. Der Aktor kann ein Piezoaktor sein, der zwar eine große Kraft, aber nur einen geringen Hub aufbringen kann. Um den Hub des Schließelements zu vergrößern, liegt die Beaufschlagungsstelle dann näher an der Schwenkachse als die Verbindungsstelle, wobei der Abstand der Verbindungsstelle vorzugsweise mindestens fünfmal und weiter vorzugsweise mindestens achtmal so groß ist wie der Abstand der Beaufschlagungsstelle von der Schwenkachse. Der Hebel kann einarmig oder zweiarmig sein. Im letzteren Fall ist die Verbindungsstelle am oder nahe dem freien Ende des längeren Hebelarms angeordnet, während die Beaufschlagungs- stelle am kürzeren Hebelarm angeordnet ist. Ist der Hebel einarmig, so befindet sich die Verbindungsstelle an oder nahe dem freien Ende des Hebelarms, während die Beaufschlagungsstelle sich am selben Hebelarm in der Nähe der Schwenkachse befindet.

Gemäß einer weiteren möglichen Bauweise weist der Aktor eine Tauchspule bzw. Voicecoil auf, die einen großen Hub, aber nur eine geringe Kraft aufbringen kann. Um die auf das Schließelement wirkende Kraft zu vergrößern, liegt die Verbindungsstelle dann näher an der Schwenkachse als die Beaufschlagungsstelle, wobei der Abstand der Beaufschlagungsstelle vorzugsweise mindestens fünfmal und weiter vorzugsweise mindestens achtmal so groß ist wie der Abstand der Verbindungsstelle von der Schwenkachse. Der Hebel kann auch in diesem Fall einarmig oder zweiarmig sein, wobei hier die zweiarmige Ausführung bevorzugt wird.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Kraftübertragungselement ein Hydraulikelement und der Aktor ist ein Piezoaktor. Durch entsprechende Querschnitte des Hydraulikelements an der Verbindungsstelle und an der Beaufschlagungsstelle kann die vom Piezoaktor aufgebrachte große Kraft in einen ausreichenden Hub am Schließelement umgesetzt werden.

Alternativ oder ergänzend zu dieser erfindungsgemäßen Maßnahme kann in der Materialleitung der Regelvorrichtung ein Drucksensor zur Messung des Drucks des viskosen Materials angeordnet sein. Der Drucksensor ist dabei zweckmäßig stromabwärts nach dem Ventilsitz angeordnet und misst somit den Druck des aus dem Regelventil strömenden viskosen Materials. Aufgrund dieser Druckmessung kann der Druck des viskosen Materials auf einen Sollwert eingeregelt werden. Zu diesem Zweck ist vorzugsweise der Drucksensor mit einer Regeleinheit verbunden, die durch Ansteuerung des Aktors in Abhängigkeit vom durch den Drucksensor gemessenen Druck den Druck des viskosen Materials am Drucksensor auf den Sollwert einregelt.

Die erfindungsgemäße Regelvorrichtung bildet vorzugsweise mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Fördern von viskosem Material und einem Applikator, der eine mindestens eine Austrittsöffnung für das viskose Material aufweisende Düse aufweist, eine Vorrichtung zum Aufträgen von viskosem Material auf Werkstücke, bei der die Materialauslässe der Vorrichtung zum Fördern von viskosem Material eingangsseitig mit der Materialleitung der Regelvorrichtung verbunden sind, und bei der die Materialleitung ausgangsseitig mit dem Applikator verbunden ist. Diese wird gemäß einem bevorzugten Verfahren so betrieben, dass die Regeleinheit zur Ansteuerung des Aktors in Abhängigkeit vom durch den Drucksensor gemessenen Druck den Druck des viskosen Materials am Drucksensor auf einen Sollwert einregelt. Ergänzend oder alternativ zum oben genannten Verfahrensschritt ist vorgesehen, dass die Steuereinheit die Ventileinrichtung und/oder die Förderpumpe zur Erzielung eines kontinuierlichen Materialflusses ansteuert. Wenn ein mehrkomponentiges Material aufgetragen werden soll, ist für jede der Komponenten eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Fördern von viskosem Material und eine erfindungsgemäße Regelvorrichtung vorgesehen, wobei der die Materialauslässe der Vorrichtung zum Fördern von viskosem Material eingangsseitig mit der Materialleitung der Regelvorrichtung verbunden sind, und wobei die Materialleitungen ausgangsseitig mit einem gemeinsamen Applikator verbunden sind, welcher zudem einen Mischer zum Vermischen der Komponenten aufweist.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Aufträgen von viskosem Material;

Fig. 2a, 2b eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Fördern von viskosem Material als Bestandteil der Vorrichtung gemäß Fig. 1 sowie einen Teil einer Ventileinrichtung in Schnittdarstellung in einer ersten und einer zweiten Schaltstellung;

Fig. 3 eine Teilansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 2a, 2b im Schnitt und

Fig. 4 eine Regelvorrichtung der Vorrichtung gemäß Fig. 1 im Schnitt. Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung 10 zum Aufträgen eines viskosen Materials auf Werkstücke, kurz Auftragsvorrichtung 10, weist eine Vorrichtung 12 zum Fördern des viskosen Materials, kurz Fördervorrichtung 12, einen Applikator 14, zu dem die Fördervorrichtung 12 das viskose Material fördert, und der das viskose Material auf die Werkstücke aufträgt, sowie eine Regelvorrichtung 15 auf, die den Materialfluss von der Fördervorrichtung 12 zum Applikator 14 und/oder den Materialdruck regelt. Anders als in der Zeichnung dargestellt können die Regelvorrichtung 15 und der Applikator 14 auch gemeinsam in ein Gehäuse integriert werden und eine Baugruppe bilden.

Die in der Zeichnung dargestellte Auftragsvorrichtung 10 dient dem Aufträgen eines einkomponentigen viskosen Materials auf Werkstücke. Soll ein mehrkomponentiges Material auf Werkstücke aufgetragen werden, wäre eine entsprechende Auftragsvorrichtung mit einer der Zahl der Komponenten entsprechenden Zahl an Fördervorrichtungen 12 und Regelvorrichtungen 15 auszustatten, welche jeweils eine der Komponenten einem gemeinsamen Applikator 14 zuleiten, der dann auch einen Mischer zum Vermischen der Komponenten aufweist.

Die Fördervorrichtung 12 weist einen Förderzylinder 16 auf, in dem ein Förderkolben 18 hin und her beweglich ist. Der Förderkolben 18 teilt den Innenraum des Förderzylinders 16 in eine erste Kammer 20 und eine gegenüber der zweiten Kammer durch den Förderkolben 18 abgedichtete zweite Kammer 22, welche jeweils aufgrund der Beweglichkeit des Förderkolbens 18 in ihrer Größe variabel sind. Die erste Kammer 20 weist einen ersten Materialeinlass 24 auf, während die zweite Kammer 22 einen zweiten Materialeinlass 26 aufweist. Beide Materialein- lässe 24, 26 sind über eine Förderleitung 28 mit einer Fördereinrichtung 30 verbunden, welche eine Förderpumpe 32 und einen Druckregler 34 aufweist. Die Förderpumpe 32 stellt das Energiepotential für die Auftragsvorrichtung 10 bereit. In jeder der Kammern 20, 22 ist ein erster Drucksensor 36 zur Messung des Drucks des viskosen Materials angeordnet. Die erste Kammer 20 weist zudem einen ersten Materialauslass 38 auf, während die zweite Kammer 22 einen zwei- ten Materialauslass 40 aufweist, wobei von den Materialauslässen 38, 40 eine Zuleitung 42 über die Regelvorrichtung 15 zum Applikator 14 führt.

Durch eine Bewegung des Förderkolbens 18 kann viskoses Material aus der Kammer 20, 22 verdrängt werden, die sich durch die Bewegung des Förderkolbens 18 verkleinert, so dass dieses Material aus dem betreffenden Materialaus- ass 38, 40 in die Zuleitung 42 gefördert werden kann. Eine solche Bewegung des Förderkolbens 18 wird vorliegend dadurch erzielt, dass das viskose Material in die jeweils andere Kammer 20, 22 druckbeaufschlagt eingeleitet wird. Zu diesem Zweck ist eine Ventileinrichtung 44 vorgesehen, die in einer ersten Schaltstellung (Fig. 2a) den ersten Materialeinlass 24 freigibt und den zweiten Materialeinlass 26 sperrt und zugleich den ersten Materialauslass 38 sperrt und den zweiten Materialauslass 40 freigibt. In einer zweiten Schaltstellung (Fig. 2b) wird dieses Prinzip umgekehrt, und die Ventileinrichtung 44 gibt den zweiten Materialeinlass 26 und den ersten Materialauslass 38 frei und sperrt den ersten Materialeinlass 24 und den zweiten Materialauslass 40. Auf diese Weise wird immer, allenfalls unterbrochen durch kurze Totzeiten, in eine der Kammern 20, 22 druckbeaufschlagt viskoses Material über den betreffenden Materialeinlass 24, 26 eingeleitet und das in der jeweils anderen Kammer 20, 22 befindliche viskose Material durch den zugehörigen Materialauslass 38, 40 in die Zuleitung 42 und damit zum Applikator 14 gefördert.

Entgegen der schematischen Darstellung in Fig. 1 , 2a, 2b sind die Materialeinläs- se 24, 26 und die Materialauslässe 38, 40 nicht auf verschiedenen Seiten des Förderzylinders 16 angeordnet, sondern auf einer Seite, oder es erstrecken sich die entsprechenden Leitungen zu einer Seite, so dass die Ventileinrichtung 44 entsprechend den Schnittdarstellungen in Fig. 2a, 2b, 3 ausgebildet sein kann. Die Ventileinrichtung 44 weist ein nur in Fig. 3 dargestelltes Ventilgehäuse 46 auf, in dem ein Schieber 48 hin und her verschieblich geführt ist. Wie sich ebenfalls aus der Detaildarstellung von Fig. 3 ergibt, ist zwischen dem Ventilgehäuse 46 und dem Schieber 48 noch eine Hülse 50 eingesetzt, die auch in Fig. 2a, 2b dargestellt ist, und die unbeweglich im Ventilgehäuse 46 aufgenommen ist, und in der der Schieber 48 passgenau verschieblich aufgenommen ist. Das Ventilgehäuse 46, der Schieber 48 und die Hülse 50 definieren für jeden der Materialeinlässe 24, 26 und für jeden der Materialauslässe 38, 40 einen Durchleitkanal 52, der durch entsprechende Positionierung des Schiebers 48 im Ventilgehäuse 46 und in der Hülse 50 gesperrt oder freigegeben werden kann. In der ersten Schaltstellung der Ventileinrichtung 44 gemäß Fig. 2a sind die Durchleitkanäle 52 des ersten Materialeinlasses 24 und des zweiten Materialauslasses 40 freigegeben, während die Durchleitkanäle 52 des zweiten Materialeinlasses 26 und des ersten Matenalauslasses 38 verschlossen sind. In der zweiten Schaltstellung der Ventileinrichtung 44 gemäß Fig. 2b dagegen sind die Durchleitkanäle 52 des zweiten Matenaleinlasses 26 und des ersten Materialauslasses 38 freigegeben, während die Durchleitkanäle 52 des ersten Materialeinlasses 24 und des zweiten Matenalauslasses 40 verschlossen sind.

Während der Schieber 48 durch seine passgenaue Einfügung in die Hülse 50 bereits ausreichend abgedichtet ist, sind zwischen der Hülse 50 und dem Ventilgehäuse 46 fünf Dichtringe 54 eingesetzt, die die Durchleitkanäle 52 gegeneinander und gegen die Umgebung abdichten. Das Ventilgehäuse 46 ist, wie in der Zeichnung nicht im Detail gezeigt wird, aus mehreren Gehäuseteilen zusammengesetzt, welche in axialer Richtung aufeinander folgend aneinander gefügt und fest miteinander verbunden sind. Die Hülse 50 ist zweiteilig mit zwei in axialer Richtung aneinander gefügten Hülsenteilen, während der Schieber 48 einstückig mit einem kreisförmigen Querschnitt ist.

Die Fördervorrichtung 12 weist zudem einen Wegmesssensor 56 auf, mit dem die Position des Förderkolbens 18 bezüglich des Förderzylinders 16 bestimmt werden kann. Der Förderkolben 18 ist dabei auf einer zentral axial durch den Förderzylinder 16 verlaufenden Kolbenstange 58 geführt, die den Förderkolben 18 axial durchdringt. Der Förderkolben 18 ist mit einem permanentmagnetischen Element 60 versehen, während die Kolbenstange 58 ein magnetostriktives Element 62 aufweist, in dem das permanentmagnetische Element 60 eine Magnetostriktion induziert. Zudem ist eine Auswerteeinheit 64 vorgesehen, die die induzierte Mag- netostriktion auswertet und Daten an eine nicht im Detail dargestellte Steuereinheit übermittelt. Der Wegmesssensor 56 kann beispielsweise erkennen, wenn eine der Kammern 20, 22 entleert ist, so dass die Steuereinheit die Ventileinrichtung 44 ansteuern kann, um sie in einer andere Schaltstellung zu bringen. Zudem kann der Wegmesssensor 56 eine Geschwindigkeit des Förderkolbens 18 im Förderzylinder 16 messen, so dass die Steuereinheit zudem den Fluss des geförderten Materials steuern kann.

Die erfindungsgemäße Regelvorrichtung 15 (Fig. 4) weist ein Gehäuse 70 auf, durch das eine mit der Zuleitung 42 verbundene Materialleitung 72 zum Applikator 14 verläuft. Der Applikator 14 weist eine Düse 74 mit einer Austrittsöffnung 76 für das viskose Material auf. Er kann zudem ein Schließventil aufweisen, das ihm eine on-off-Funktion verleiht oder das steuerbar oder regelbar ist. Im Gehäuse 70 ist zudem ein Regelventil 78 angeordnet, dessen Schließelement 80 in Form einer Ventilnadel die Materialleitung 72 an einem Ventilsitz 82 verschließen und freigeben kann. Im Gehäuse 70 ist zudem ein im gezeigten Ausführungsbeispiel als Piezoaktor ausgebildeter Aktor 84 angeordnet, der an einer Beaufschlagungsstelle 86 auf einen Hebel 88 wirkt, welcher um eine gehäusefeste Schwenkachse 90 verschwenkbar ist. Der Hebel 88 ist ein einarmiger Hebel, und der Beaufschlagungsstelle 86 abgewandt greift eine als Druckfeder ausgebildete Rückstellfeder 92 am Hebel 88 an, gegen deren Rückstellkraft der Piezoaktor 84 den Hebel 88 verschwenken kann. Die Beaufschlagungsstelle 86 ist dabei sehr nahe an der Schwenkachse 90 angeordnet. Wesentlich weiter von der Schwenkachse 90 entfernt, nahe dem freien Ende des Hebels 88, befindet sich eine Verbindungsstelle 94, an der der Hebel 88 mit dem Schließelement 80 verbunden ist. Eine Beaufschlagung des Hebels 88 durch den Piezoaktor 84 gegen die Kraft der Rückstellfeder 92 führt zu einem Abheben des Schließelements 80 vom Ventilsitz 82, während die Rückstellfeder 92 das Schließelement 80 durch Beaufschlagung des Hebels 88 auf den Ventilsitz 82 zurückdrängt, wenn die Kraft des Piezoaktors 84 entfällt. In der Materialleitung 72 ist stromabwärts vom Ventilsitz 82 ein zweiter Drucksensor 96 angeordnet, der den Druck misst, unter dem das viskose Material aus dem Regelventil 78 austritt. Die Druckmesswerte werden einer Regeleinrich- tung 98 zugeleitet, die abhängig von den durch den zweiten Drucksensor 96 gemessenen Druckmesswerten durch weitere oder weniger weite Öffnung des Regelventils 78 den Druck des viskosen Materials durch Ansteuerung des Piezoak- tors 84 auf einen vorgegebenen Sollwert einregelt.

Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung 12 zum Fördern von viskosem Material zu einem Applikator 14 mit einem Förderzylinder 16, in dem ein doppelt wirkender Förderkolben 18 hin und her beweglich ist, wobei der Förderzylinder 16 eine erste und eine zweite Kammer 20, 22 aufweist, die durch den Förderkolben 18 voneinander getrennt sind, wobei jede der Kammern 20, 22 einen Materialeinlass 24, 26 und einen Materialauslass 38, 40 aufweist, mit einer mit den Materialeinlässen 24, 26 verbundenen Fördereinrichtung 30 zum druckbeaufschlagten Einleiten von viskosem Material in die Kammern 20, 22 des Förderzylinders 16 und mit einer Ventileinrichtung 44 zum Verschließen und Freigeben der Materialeinlässe 24, 26 und der Matenalauslässe 38, 40. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Ventileinrichtung 44 in einer ersten Schaltstellung den Materialeinlass 24 der ersten Kammer 20 und den Materialauslass 40 der zweiten Kammer 22 freigibt und den Materialeinlass 26 der zweiten Kammer 22 und den Materialauslass 38 der ersten Kammer 20 verschließt sowie in einer zweiten Schaltstellung den Materialeinlass 26 der zweiten Kammer 22 und den Materialauslass 38 der ersten Kammer 20 freigibt und den Materialeinlass 24 der ersten Kammer 20 und den Materialauslass 40 der zweiten Kammer 22 verschließt.