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Patentansprüche Kombinationsdüse für den Auftrag eines viskosen Materials, insbesondere eines Klebstoffes, die - einen ersten Düsenkanal (2) für das viskose Material, der in eine erste Düsenöffnung (1) mündet, und - einen zweiten Düsenkanal (4) für ein gasförmiges Medium aufweist, der in eine zweite Düsenöffnung (3) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Düsenkanäle (2, 4) unter einem Winkel zueinander verlaufen, der zwischen 0° und 10° beträgt, und die beiden Düsenöffnungen (1, 3) eine größere Breite als Länge aufweisen und in Längsrichtung in einem Mittenabstand hintereinander angeordnet sind, der zwischen 3 und 5 mm beträgt . Kombinationsdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Düsenöffnungen (1, 3) zwischen 3 und 6 mm beträgt . Kombinationsdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Düsenöffnungen (1, 3) ^ 2 mm beträgt . 4. Kombinationsdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Düsenöffnung (3) um eine Distanz von 4 ± 1 mm in Richtung parallel zur Längsachse des ersten Düsenkanals (2) gegenüber der ersten Düsenöffnung (1) zurück versetzt angeordnet ist. Vorrichtung für den Auftrag eines viskosen Materials, insbesondere eines Klebstoffes, auf eine Kante eines Bauteils, entlang der die Vorrichtung während des Auftrags in einer Vorschubrichtung (5) bewegt wird, mit - einer Düse (10) für das viskose Material in oder an einer Düsenhalterung (8, 15, 24), - einer Führungsrolle (9) , die so an der Düse oder der Düsenhalterung befestigt ist, dass sie für den Auftrag des viskosen Materials an die Kante ansetzbar und entlang der Kante verfahrbar ist und dadurch während des Auftrags eine definierte Lage der Düse (10) zur Kante gewährleistet, - einem Anschlusselement (6, 17, 22) über das die Vorrichtung an eine Handhabungseinrichtung, einen Handgriff oder eine Kartusche anschließbar ist, und - einem Verbindungsmechanismus (16, 23), über den die Düsenhalterung (8, 15, 24) mit dem Anschlusselement (6, 17, 22) verbunden ist, - wobei der Verbindungsmechanismus (16, 23) so ausgebildet ist, dass er wenigstens in einer ersten Richtung (13) parallel zu einer Flächennormale auf die Kante eine Relativbewegung der Düsenhalterung (8, 15, 24) zum Anschlusselement (6, 17, 22) ermöglicht und einen Federmechanismus (7, 18, 20) aufweist, durch den die Führungsrolle (9) während des Auftrags gegen die Kante gedrückt wird. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsmechanismus (16, 23) ein Winkelhebel ist. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor (11) zur Erfassung von Bewegungen des Winkelhebels angeordnet und mit einer Steuerung einer Handhabungseinrichtung verbindbar ist, um dieser Daten für eine eventuelle Bahnkorrektur zu übermitteln. Vorrichtung nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsmechanismus (16, 23) so ausgebildet ist, dass er auch eine Relativbewegung der Düsenhaiterung (8, 15, 24) zum Anschluss- element (6, 17, 22) in einer zweiten Richtung (14) senkrecht zur Vorschubrichtung (5) und quer zur ersten Richtung (13) ermöglicht. Vorrichtung nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsmechanismus (16, 23) eine Parallelogrammführung ist. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (10) eine Kombinationsdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsrolle (9) in Vorschubrichtung (5) hinter der Düse (10) angeordnet und so ausgebildet ist, dass sie das durch die Düse (10) aufgetragene viskose Material bei der Bewegung der Vorrichtung in Vorschubrichtung (5) formt. |
Technisches Anwendungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine
Kombinationsdüse sowie eine Vorrichtung für den Auftrag eines viskosen Materials, insbesondere eines Klebstoffes, auf die Kante eines Bauteils.
Der Auftrag von viskosen Materialien wie bspw.
Klebstoffen auf Bauteilkanten stellt hohe Anforderungen an den Auftragsmechanismus, da nur geringe Abweichungen von der Kantenführung toleriert werden können und eine vollständige Benetzung der Bauteilkante erreicht werden soll. So müssen bspw. Bauteilkanten an gefrästen CFK- Bauteilen (CFK: kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff) für einen Korrosionsschutz versiegelt werden. Die
Versiegelung kann manuell, automatisiert oder auch teilautomatisiert mit einem geeigneten Applikator erfolgen.
Hohe Taktraten verlangen eine Automatisierungs- oder Teilautomatisierungslösung, beispielsweise mit Hilfe eines Roboters, da eine manuelle Versiegelung zu zeitintensiv und dadurch nicht kosteneffizient ist.
Bisher genutzte Applikatoren für automatisierten
Klebstoffauftrag haben häufig den Nachteil, dass die Düse bei toleranzbehafteten Bauteilen den Abweichungen der Bauteilkante nicht folgen kann. Die Folge ist ein unerwünschter Kontakt der Düse mit dem Bauteil oder ein zu großer Abstand zum Bauteil bei festgelegter Roboterbahn. Weiterhin sind viele herkömmliche
Applikatoren und Düsen nicht in der Lage, in engen Bauteildurchbrüchen zu operieren. Ein weiteres Problem besteht darin, dass die
Kanten moderner Kompositwerkstoffe, z.B. CFK, durch ihren variablen Aufbau unterschiedliche Kantenbreiten aufweisen. Die Programmierung einer Roboterbahn für eine mittige Ausrichtung des Applikators ist
dementsprechend aufwendig. Es besteht zwar die
Möglichkeit, ein geeignetes Sensorsystem einzusetzen, das Korrektursignale für eine Höhen- und ggf.
Seitenkorrektur direkt an die Robotersteuerung sendet. Allerdings muss für das Sensorsystem ausreichend Platz vorhanden sein. Eine Sensorsteuerung ist außerdem kostenintensiv, kompliziert und kann Verzögerungszeiten bedingen, die nicht unerheblich sind.
Beim Klebstoffauftrag tritt zusätzlich das Problem auf, dass bei den bisher eingesetzten Düsen die
aufgebrachte Klebstoffraupe bei schmalen Bauteilkanten trotz der Verwendung von Breitschlitzdüsen meist eine Halbrundform hat und die Ränder der Bauteilflächen dadurch oft nicht benetzt werden. Für eine Kanten- Versiegelung mit voller Benetzung der Fläche wäre jedoch die Querschnittsform einer Linse bzw. eines flachen Kreisabschnitts erforderlich.
Die vorgenannten Probleme führen dazu, dass die Bauteilkanten an gefrästen CFK-Bauteilen mit eingeschränkter Zugänglichkeit und an Bauteildurchbrüchen bisher meist von Hand versiegelt werden. Bauteilkanten mit sehr engen Radien und Durchbrüchen werden aus- schließlich manuell versiegelt. Hierbei werden die Klebstoffe von Hand mit Pinseln oder aus Kartuschen aufgetragen. Danach wird die halbrunde Klebstoffraupe mit einer Rolle auf der Bauteilkante verteilt und überschüssiger, ablaufender Klebstoff an den Bauteilseiten oder nicht zu benetzenden Flächen von Hand gereinigt .
Die US 4778642 zeigt eine Düse für den Auftrag eines viskosen Materials, die mehrere zusätzliche
Düsenöffnungen zur Beeinflussung des Materialauftrags mit einem Luftstrom aufweist. Die Düsenöffnung für den Materialauftrag ist dabei von vier Luftdüsen umgeben, die beim Materialauftrag schräg in den aus der Düse austretenden Materialstrang blasen und diesen dadurch bereits vor dem Auftrag formen. Eine derartige Technik ist auch bei den sog. Wirbeldüsen bekannt. Zusätzlich sind bei der Düse dieser Druckschrift weitere Luftdüsen in größerem Abstand zur Düsenöffnung für den Material- auftrag angeordnet, die auf die Form der bereits aufgebrachten Materialraupe wirken. Die Problematik des Auftrags eines viskosen Materials an Bauteilkanten sowie in engen Bauteildurchbrüchen oder an Bauteil- kanten mit engen Radien wird in dieser Druckschrift nicht angesprochen. Die dargestellte Düse ist für derartige Anwendungen aufgrund ihrer durch die unterschiedlichen Düsenöffnungen bedingten Größe auch nicht geeignet . Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Düse sowie eine Vorrichtung für den Auftrag eines viskosen Materials, insbesondere eines
Klebstoffes, auf Bauteilkanten anzugeben, die eine verbesserte Benetzung der Bauteilkanten sowie eine exakte Führung der Düse entlang der Bauteilkanten ermöglichen und sich auch für enge Radien und Bauteildurchbrüche eignen.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe wird mit der Kombinationsdüse sowie der Auftragsvorrichtung gemäß den Patentansprüchen 1 und 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Düse sowie der Vorrichtung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche oder lassen sich der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen entnehmen.
Die vorgeschlagene Kombinationsdüse weist einen ersten Düsenkanal für das viskose Material, der in eine erste Düsenöffnung mündet, und einen zweiten Düsenkanal für ein gasförmiges Medium auf, insbesondere für Luft, der in eine zweite Düsenöffnung mündet. Die beiden Düsenkanäle verlaufen in der Kombinationsdüse unter einem Winkel zueinander, der zwischen 0° und 10°, vorzugsweise zwischen 0° und 5° beträgt. Die beiden Düsenöffnungen sind als Breitschlitzdüsen ausgebildet und weisen somit eine größere Breite als Länge auf . Die beiden Düsenöffnungen sind in Längsrichtung in einem Mittenabstand hintereinander angeordnet, der zwischen 3 und 5 mm beträgt .
Durch diese vorzugsweise einstückige Ausbildung der Düse als Kombinationsdüse mit zwei sehr nahe beieinander liegenden Breitschlitzdüsen wird eine kostengünstige, berührungslose automatisierte Kantenversiegelung mit flacher Materialraupe und damit gut benetzten Bauteilrändern erreicht, die keine manuelle Nacharbeit bzw. nachträglichen Reinigungsprozess erfordert. Das viskose Material, bspw. ein Klebstoff, wird durch die erste Breitschlitzdüse auf die Bauteil - kante aufgetragen. Direkt danach folgt in einem festen geringen Abstand die zweite Breitschlitzdüse für den Gas- bzw. Luftstrom, der auf die bereits aufgebrachte Materialraupe bläst und diese dadurch verbreitert und abflacht. Durch die flachere Raupe wird eine bessere Benetzung der Ränder der Bauteilkante erzwungen. Die Wahl von Breitschlitzdüsenöffnungen ermöglicht den Auftrag des viskosen Materials in unterschiedlicher Breite und somit eine Anpassung an die jeweiligen
Dimensionen der Bauteilkante. Die Breite des Auftrags lässt sich über die Prozessparameter, wie z.B. die Einstellung der Vorschubgeschwindigkeit und des
Massenflusses des austretenden Materials, beeinflussen. Der geringe Abstand der beiden Düsenöffnungen und die vorzugsweise parallelen oder zumindest nahezu
parallelen Düsenkanäle ermöglichen eine sehr kompakte Düse, mit der sich das Material auch an engen Radien oder Bauteildurchbrüchen auftragen lässt.
Die Breite der Düsenöffnungen beträgt vorzugsweise zwischen 3 und 6 mm, die Länge < 2 mm. Vorzugsweise ist die zweite Düsenöffnung um eine Distanz von etwa 4 ± 1 mm in Richtung parallel zur Längsachse des ersten
Düsenkanals bzw. der Flächennormale zur Bauteilkante gegenüber der ersten Düsenöffnung nach hinten versetzt angeordnet, um eine optimale Beeinflussung der aufge- brachten Materialraupe durch die Gas- bzw. Luftströmung zu erreichen. Damit ist der Luftauslass ca. 3-4 mm höher zur Bauteiloberfläche als der Klebstoffauslass angeordnet . Für den Auftrag des viskosen Materials, beispielsweise eines Klebstoffes, auf die Kante eines Bauteils wird die erfindungsgemäße Vorrichtung vorgeschlagen, im Folgenden auch als Applikator bezeichnet. Diese Vorrichtung wird während des Auftrags in einer Vorschubrichtung entlang der Kante des Bauteils bewegt, auf dem das viskose Material aufgetragen werden soll. Unter der Bauteilkante ist hierbei eine Schmalseite des Bauteils oder eines Bauteilbereichs zu verstehen, beispielsweise die Schmalseite einer Platte oder einer Glasscheibe. Die Vorrichtung umfasst eine Düse für das viskose
Material, die in oder an einer Düsenhaiterung montiert ist. Eine Führungsrolle (Diabolo) ist so an der Düse oder Düsenhalterung befestigt, dass sie für den Auftrag des viskosen Materials an die Kante angesetzt und entlang der Kante verfahren werden kann. Die Führungs- rolle ist dabei so angeordnet, dass sie während des Auftrags eine definierte Lage der Düse zur Kante gewährleistet, insbesondere eine Zentrierung der Düse zur Kante sowie einen konstanten Abstand. Die Düsenhalterung ist über einen Verbindungsmechanismus mit einem Anschlusselement verbunden, über das die
Vorrichtung bzw. der Applikator an eine Handhabungs- einrichtung, einen Handgriff oder eine Kartusche anschließbar ist. Auf diese Weise kann der Applikator bspw. an einem Roboterarm angeschlossen werden und durch den Roboterarm für einen automatisierten Auftrag des viskosen Materials geführt werden. Der Verbindungs- mechanismus ist bei der vorgeschlagenen Vorrichtung so ausgebildet, dass er wenigstens in Richtung zur Kante des Bauteils, d.h. in einer Richtung parallel zur
Flächennormalen auf die Bauteilkante, eine Relativ- bewegung der Düsenhalterung bzw. Düse zum Anschluss- element ermöglicht, und weist einen Federmechanismus auf, durch den die Führungsrolle während des Auftrags gegen die Kante gedrückt wird. Die Beweglichkeit der Düsenhalterung bzw. Düse in Richtung der Kante ist so gewählt, dass durch diese Bewegung Bauteiltoleranzen im Verlauf der Kante ausgeglichen werden können. Damit ist eine vollautomatisierte oder teilautomatisierte
Versiegelung der Bauteilkante möglich. Durch die
Führungsrolle wird die exakte Führung der Düse entlang der Bauteilkante sichergestellt. Durch die Beweglichkeit der Düsenhalterung relativ zum Anschlusselement bzw. der Handhabungseinrichtung, des Handgriffs oder der Kartusche, an dem der Applikator befestigt ist, wird auch bei Bauteiltoleranzen ein konstanter Abstand der Düse zur Bauteilkante erreicht, ohne hierfür aufwändige Sensorsysteme einsetzen zu müssen.
Die Führungsrolle kann bei der vorgeschlagenen Vorrichtung in Vorschubrichtung vor oder hinter der
Düse angeordnet sein. Ein Anordnung vor der Düse wird vorzugsweise dann gewählt, wenn eine Beeinflussung bzw. Formung der aufgebrachten Materialraupe durch den Luft- oder Gasstrom aus einer zusätzliche Düsenöffnung erfolgen soll. Bei einer Anordnung hinter der Düse ist die Führungsrolle vorzugsweise so ausgebildet,
insbesondere geformt, dass eine Beeinflussung bzw.
Formung der mit der Düse aufgebrachten Materialraupe durch die Führungsrolle erfolgt. Die Führungsrolle hat also in diesem Fall eine Doppelfunktion, zum einen die Gewährleistung einer definierten Lage der Düse zur Kante während des Auftrags und zum anderen die Formung der aufgetragenen Materialraupe. Unter Formung ist hierbei auch eine Begradigung oder Glättung der
Materialraupe zu verstehen.
Die Düsenhalterung kann damit entsprechend schmal ausgeführt werden, um dadurch auch einen Material - auftrag an engen Bauteildurchbrüchen durchführen zu können .
Der Verbindungsmechanismus kann in unterschied- licher Weise realisiert werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Verbindungsmechanismus als
Winkelhebel ausgebildet, wobei die Düsenhalterung einen Arm dieses Winkelhebels darstellt oder an diesem befestigt ist. Als Düse kann hierbei bspw.. eine
Breitschlitzdüse eingesetzt werden, über die das viskose Material auf die Bauteilkante aufgetragen wird. Durch den Winkelhebel wird erreicht, dass die Düsenhalterung mit der Düse in Richtung der Flächennormale zur Bauteilkante beweglich ist. Dieser Applikator wird bspw. an ein Automatisierungsgerät (z.B. Roboter) und an das Dosiersystem für das viskose Material angeschlossen. Die Führungsrolle berührt die Bauteilkante und läuft der Düse in Verfahr- bzw. Vorschubrichtung des Applikators voraus oder hinterher. Bauteil - toleranzen in Normalenrichtung werden durch den
Federmechanismus im Winkelhebel ausgeglichen. Der
Applikator hat daher über die Führungsrolle ständigen Kontakt zur Bauteilkante . In einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung ist ein Sensor zur Erfassung von Bewegungen des Winkel - hebels am Applikator befestigt, dessen Messdaten für die Steuerung des Automatisierungsgerätes eingesetzt werden können. So kann bspw. die Bewegung des Winkel- hebels über einen Abstandslaser als Sensor erfasst werden, um Abweichungen der vorprogrammierten Bahn des Automatisierungsgerätes an die Bahnsteuerung weiter- zugeben, die daraufhin die Bahn entsprechend
korrigiert .
Mit diesem Applikator lässt sich eine automatisierbare Kantenversiegelung auf toleranzbehafteten Bauteilen mit engen Radien und eingeschränkter Zugänglichkeit erreichen. Ein großer Vorteil liegt hier in der Möglichkeit der schlanken Ausführung der Appli- katorspitze, mit der auch Durchbrüche und Ausschnitte mit kleinen Radien erreicht werden können. Der
Applikator hat durch die Führungs- oder Andruckrolle ständigen, federkraftgesteuerten Kontakt zum Bauteil und folgt der Bauteilkante auch bei Abweichungen des Bauteils in Flächennormale.
In einer weiteren Ausgestaltung ist der Verbindungsmechanismus so ausgebildet, dass er zusätzlich zur Beweglichkeit parallel zur Flächennormalen der Bauteil- kante auch senkrecht zur Flächennormalen und zur
Vorschubrichtung beweglich ausgeführt ist. Für beide
Bewegungen ist jeweils ein Federmechanismus integriert, der die Führungsrolle gegen die Bauteilkante drückt bzw. einer Auslenkung von einer Mittenposition der Führungsrolle entgegenwirkt. Auch hier wird vorzugs- weise eine Breitschlitzdüse für den Auftrag des
viskosen Materials eingesetzt. Der Applikator kann an ein Automatisierungsgerät, wie bspw. einen Roboter oder ein XYZ-kartesisches Portalsystem, sowie ein ent- sprechendes Dosiersystem für das viskose Material angeschlossen sein. Die Führungsrolle berührt beim Auftrag des viskosen Materials die Bauteilkante und läuft der Düse in Verfahr- bzw. Vorschubrichtung voraus oder hinterher. Aufgrund der in zwei Raumrichtungen relativ zum Anschlusselement beweglichen Düsenhalterung werden Bauteiltoleranzen sowohl in Normalenrichtung als auch in Richtung orthogonal zur Vorschubrichtung durch die selbstrückstellenden Federmechanismen ausgeglichen. Die Führungsrolle selbst behält während der Applikation ständigen Kontakt zur Bauteilkante und sorgt durch die mechanische Kopplung mit der Düse für einen konstanten Düsenabstand zum Bauteil. Auch bei dieser Ausgestaltung ist somit für die Aufrechterhaltung einer definierten Lage der Düse zur Bauteilkante keine aufwendige
Sensorik erforderlich.
Mit diesem Applikator lässt sich eine sensorlose, automatisierbare Kantenversiegelung auf toleranz- behafteten Bauteilen mit variabler Kantenbreite
erreichen. Ein großer Vorteil liegt hier im Wegfall der recht komplizierten Sensorüberwachung und deren
Verzögerungszeiten. Der Applikator hat ständigen, federkraftgesteuerten Kontakt zum Bauteil und folgt der Bauteilkante auch bei durch Massenträgheit oder
Resonanzen bedingten Schwingungen der Handhabungs- einrichtung .
In einer weiteren Ausgestaltung wird der Verbin- dungsmechanismus als Parallelogrammführung ausgeführt. Die Parallelogrammführung ermöglicht eine Winkel - bewegung von bspw. ± 10 mm und somit eine Verschiebung der Düse bzw. der Düsenhalterung parallel zur Flächen- normale auf die Bauteilkante um ca. 20 mm. Diese
Verschiebung ist ebenfalls federnd selbstruckstellend ausgeführt, so dass entsprechende Bauteiltoleranzen ausgeglichen werden. In der bevorzugten Ausgestaltung ist das Anschlusselement bei diesem Applikator so ausgebildet, dass es sich an eine Kartusche für das aufzutragende Material, beispielsweise einen Kleb- oder Dichtstoff, anbringen lässt. Der Applikator wird dabei vorzugsweise direkt an die Kartuschenpresse ange- schraubt. Durch die selbstrückstellende Verschiebung aufgrund der Parallelogrammführung in Verbindung mit einem Federmechanismus wird auch eine Ungenauigkeit des Bedieners beim manuellen Auftrag auf die Kanten mit engen Radien mit Hilfe der Feder bzw. des Federmecha- nismus ausgeglichen. Der Bediener drückt hierzu am
Anfang des Applikations organgs die Führungsrolle auf die Bauteilkante und bringt das Parallelogramm in
Mittelstellung. Er sorgt durch diese Vorspannung der Feder in Mittelstellung des Parallelogramms für einen ständigen Kontakt der Führungs- oder Andruckrolle zum
Bauteil und kann sich somit voll auf die Stellung der Düse zum Bauteil in Kurvenrichtung konzentrieren.
Während des Applikationsvorganges versucht er, die Mittelstellung des Parallelogramms beizubehalten. Die Führungsrolle läuft der Düse in Verfahrrichtung stets voraus oder hinterher und hilft bei der Stabilisierung der Bahn in tangentialer Richtung. Die vorzugsweise eingesetzte Breitschlitzdüse kann bei dieser wie auch bei den anderen Ausgestaltungen bei ganz schmalen
Kanten auch durch eine Runddüse ersetzt werden.
Dieser Applikator ermöglicht eine kostengünstige, halb-automatische Kantenversiegelung an Bauteilkanten mit engen Radien an Durchbrüchen. Wichtigste Vorteile sind der ständige Bauteilkontakt durch das Parallelogramm sowie die tangentiale Führung durch die Führungs- rolle, die eine beschleunigte Versiegelung von Bauteil - kanten selbst bei manueller Ausführung möglich machen.
Die vorgeschlagene Vorrichtung sowie die vorzugsweise mit dieser Vorrichtung eingesetzte vorgeschlagene Kombinationsdüse lassen sich bspw. bei der Bauteil - kantenversiegelung von Türen oder Scheiben in Luftfahrt- und Automobilanwendungen oder bei der Naht- versiegelung im Rotorblattbau für Windenergieanlagen einsetzen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorgeschlagene Kombinationsdüse sowie der vorgeschlagene Applikator werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals näher erläutert. Hierbei zeigen:
Fig. 1 verschiedene Ansichten einer Ausgestaltung der vorgeschlagenen
Kombinationsdüse ;
Fig. 2 verschiedene Ansichten einer ersten
Ausgestaltung des vorgeschlagenen
Applikators ;
Fig. 3 verschiedene Ansichten einer zweiten
Ausgestaltung des vorgeschlagenen
Applikators ;
Fig. 4 verschiedene Ansichten einer dritten
Ausgestaltung des vorgeschlagenen
Applikators, und Fig. 5 Beispiele für unterschiedliche
Ausgestaltungen der Führungsrolle des vorgeschlagenen Applikators .
Wege zur Ausführung der Erfindung
Ein Beispiel für eine vorteilhafte Ausgestaltung der vorgeschlagenen Kombinationsdüse ist in Figur 1 in unterschiedlichen Ansichten dargestellt. Figur la zeigt eine isometrische Ansicht der Kombinationsdüse, in der an der Anschlussseite die Öffnung des Düsenkanals 2 für die Zuführung des viskosen Materials und die Öffnung des Düsenkanals 4 für die Luftzufuhr zu erkennen sind. Die Düse verjüngt sich zur Düsenspitze hin, wie in der Figur la zu erkennen ist.
Figur lb zeigt eine Draufsicht auf diese Düse von der Anschlussseite her, in der ebenfalls die rückseitigen Öffnungen zu den Düsenkanälen 2, 4 zu erkennen sind. Der Durchmesser D der Düse beträgt in diesem
Beispiel an der breitesten Stelle 18 mm, die Länge L 25 mm.
Figur lc zeigt eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie AA der Figur lb. In dieser Schnittansicht ist der Verlauf der beiden Düsenkanäle 2, 4 zu
erkennen, die jeweils in die Düsenöffnung 1 für das viskose Material und die Düsenöffnung 3 für den Luft- austritt münden. Der Düsenkanal 4 für die Luftströmung ist in diesem Beispiel um einen Winkel von 4° gegen den Düsenkanal 2 für das viskose Material geneigt. Diese Neigung ist in diesem Beispiel erforderlich, um die Düsenöffnung 3 für den Luftaustritt in einem optimalen geringen Abstand hinter der Düsenöffnung 1 für das viskose Material zu ermöglichen. Dieser Abstand beträgt im vorliegenden Beispiel 4 mm (Mittenabstand) . Figur ld zeigt hierzu nochmals eine Unteransicht der Düse, in der die beiden Düsenöffnungen 1, 3
erkennbar sind, die als Breitschlitzdüsen ausgeführt sind. Die Düsenöffnungen haben in diesem Beispiel jeweils eine Breite von 4 mm und eine Länge von 1 mm, wobei die Längenrichtung der Abstandsrichtung der beiden Düsen bzw. der Vorschubrichtung 5 der Düse beim Auftrag des viskosen Materials entspricht. Die
Vorschubrichtung 5 ist in den Figuren lc und ld jeweils mit einem Pfeil angedeutet.
Aus der Schnittansicht der Figur lc ist auch der Höhenversatz d der Luftaustrittsöffnung 3 gegen die Düsenöffnung 1 für das viskose Material zu erkennen. Dieser Versatz d beträgt im vorliegenden Beispiel 4 mm und ist erforderlich um eine optimale Formung des über die Düsenöffnung 1 aufgetragenen viskosen Materials auf der Bauteilkante zu ermöglichen. Durch die vorliegend gewählten Dimensionen wird der Auftrag eines hochviskosen Materials ermöglicht, bspw. eines Epoxid- Klebers mit einer Viskosität von > 100 Pa-s, der nach dem Auftrag über die Düsenöffnung 3 der Luftdüse in eine im Querschnitt nahezu linsenförmige flache Form gebracht wird. Durch diese Einwirkung wird die
Benetzung der Bauteilkante beim Auftrag des viskosen Materials deutlich verbessert. Aufgrund des geringen
Abstandes der beiden Düsenöffnungen 1, 3 kann die Düse auch an engen Bauteildurchbrüchen oder im Bereich enger Bauteilradien noch vorteilhaft eingesetzt werden. Figur 2 zeigt ein erstes Beispiel für eine Vorrichtung bzw. einen Applikator gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Applikator besteht in diesem Beispiel aus einem Winkelhebel 8, dessen vorderer Teil gleichzeitig die Halterung für die Düse 10 bildet und dessen hinterer Teil mit einem Roboterflansch 6 als Anschlusselement an einen Roboter fest verbunden ist. Der
Winkelhebel 8 ermöglicht eine Bewegung des vorderen Auslegers mit der Düse 10 in Richtung parallel zur Flächennormale auf die Bauteilkante und weist eine Feder 7 auf, die die Düsenhaiterung bzw. Düse mit der Führungsrolle 9 gegen die Bauteilkante drückt. Figur 2a zeigt hierzu eine isometrische Ansicht eines derartigen Applikators, in der der Winkelhebel 8 sowie der
Roboterflansch 6 zu erkennen sind. Über einen Lasersensor 11, dessen Laserstrahl 12 schematisch angedeutet ist, wird eine Bewegung des Winkelhebels 8 gemessen. Eine derartige Bewegung tritt beim Auftrag des viskosen Materials dann auf, wenn die Bauteilkante Toleranzen aufweist und damit nicht der programmierten Bahn entspricht. Über die Messung einer Bewegung des
Winkelhebels kann dann die Abweichung erfasst und die Roboterbahn entsprechend korrigiert werden.
Figur 2b zeigt eine Seitenansicht dieses Applikators, in der wiederum der Roboterflansch 6, der
Winkelhebel 8 sowie der Lasersensor 11 zu erkennen sind. Am vorderen Teil des Winkelhebels 8 ist in diesem Beispiel die Führungsrolle 9 angedeutet. In der Figur ist auch die Bewegungsrichtung 13 des Winkelhebels 8 mit einem Pfeil angedeutet. Der vordere Teil dieses Winkelhebels ist in der Detailansicht B in Figur 2e nochmals besser zu erkennen. Die Führungsrolle 9 weist in diesem wie auch den weiteren Beispielen eine
zentrale Verjüngung mit beidseitig ansteigenden Flanken auf, wie es der Figur 2e im Querschnitt zu entnehmen ist. Auf diese Weise wird eine Zentrierung der in
Vorschubrichtung hinter der Führungsrolle 9 angeordneten Düse 10 relativ zur Bauteilkante erreicht. Von der Düse 10 ist in der Figur 2e nur ein Zuführungsteil zu erkennen, der in einem hinteren Bereich in einen Materialschlauch für die Zuführung des viskosen
Materials mündet .
Figur 2c zeigt eine Draufsicht auf den Applikator, in der einerseits wiederum der Zuführungsteil der Düse und andererseits auch eine Feder 7 zu erkennen sind, durch die die Führungsrolle 9 gegen die Bauteilkante gedrückt wird. Figur 2d zeigt wiederum den vorderen Teil des Winkelhebels im Detail. Die Lage der Düse 10 hinter der Führungsrolle 9 ist hier deutlicher zu erkennen.
Figur 3 zeigt ein weiteres Beispiel für eine mögliche Ausgestaltung des vorgeschlagenen Applikators. In diesem Beispiel ermöglicht der Applikator eine
Bewegung der Düsenhaiterung bzw. des Düsenkopfes 15 sowohl in Richtung parallel zur Flächennormalen auf die Bauteilkante als auch in Richtung senkrecht zur
Vorschubrichtung und dieser Flächennormalen. Figur 3a zeigt eine isometrische Ansicht dieses Applikators. Der Applikator weist einen Düsenkopf 15 auf, an dem die
Führungsrolle 9 befestigt ist. Dieser Düsenkopf umfasst auch die in dieser Ansicht nicht erkennbare Düse. Der Düsenkopf 15 ist über eine Feder 18 und eine Kulissen- führung 16 mit einer Montageplatte 17 verbunden, über die der Applikator an einer Handhabungseinrichtung befestigt werden kann. In der Seitenansicht der Figur 3b sind die Montageplatte 17, die Feder 18 und der Düsenkopf 15 nochmals zu erkennen. In dieser Ansicht ist auch der Materialschlauch 19 dargestellt, über den das viskose Material dem Düsenkopf 15 zugeführt wird.
Figur 3c zeigt schließlich eine Vorderansicht dieses Applikators, in der auch die beiden Bewegungs- richtungen des Düsenkopfes 15 mit der Führungsrolle 9 zu erkennen sind, die Bewegungsrichtung 13 in Richtung parallel zur Flächennormalen auf die Bauteilkante und die Bewegungsrichtung 14 in Richtung senkrecht zur Vorschubrichtung und senkrecht zur Flächennormalen.
Über die Kulissenführung 16 wird die Bewegungsrichtung 14 senkrecht zur Flächennormalen ermöglicht. In der Figur sind hierbei die Federn 20 zu erkennen, über die die mit der Kulisse mögliche Parallelverschiebung jeweils in eine Mittenlage rückgestellt wird. Die Feder 18 dient dem Andrücken der Führungsrolle 9 an die
Bauteilkante. Figur 3d zeigt eine Unteransicht, in der die Lage der Düse 10 relativ zur Führungsrolle 9 zu erkennen ist.
Mit einem derartigen Applikator werden
Bauteiltoleranzen der Bauteilkante beim Auftrag des viskosen Materials sowohl in Richtung parallel zur Flächennormalen als auch in der dazu senkrechten
Richtung über die entsprechende Bewegungsmöglichkeit durch den Applikator selbst ausgeglichen, so dass kein teures Sensorsystem für eine Bahnkorrektur der
Handhabungseinrichtung eingesetzt werden muss . Eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit des
vorgeschlagenen Applikators ist in der Figur 4 in verschiedenen Ansichten dargestellt. Diese Ausge- staltung stellt einen manuellen Applikator für die
Kantenversiegelung an engen Radien und Durchbrüchen in Bauteilen dar. Der Applikator ist dabei direkt an eine pneumatische Kartuschenpresse 21 angeschlossen, wie dies in der isometrischen Ansicht der Figur 4a zu erkennen ist. Der Applikator selbst weist ein
entsprechendes Anschlusselement 22 auf, das über eine Parallelogrammführung 23 mit der Düsenhalterung 24, im vorliegenden Beispiel auch als Applikatorkopf
bezeichnet, verbunden ist. Figur 4b zeigt hierzu noch eine Seitenansicht, Figur 4c eine Draufsicht auf den an die Kartuschenpresse 21 angeschlossenen Applikator. In Figur 4d ist die Teilansicht A aus der Figur 4b zu erkennen. Diese Figur zeigt die Parallelogrammführung 23, die Düsenhalterung 24 sowie einen Teil der Düse 10 des Applikators. Am vorderen Teil ist eine Führungsrolle 9 für die Führung der Düse entlang der
Bauteilkante befestigt. Durch die Parallelogrammführung ist wiederum eine Bewegung der Düse in der mit dem Pfeil angedeuteten Bewegungsrichtung 13 parallel zur Flächennormalen auf die Bauteilkante möglich. Die
Führungsrolle 9 wird hierbei über die Federwirkung einer in der Parallelogrammführung 23 eingesetzten Feder erreicht. Die Düse 10 ist über einen Materialschlauch 19 mit der Kartuschenpresse 21 verbunden.
Beim Auftrag des viskosen Materials wird der
Applikator mit der Führungsrolle 9 an die Bauteilkante angesetzt und der Startknopf 25 der Kartuschenpresse 21 gedrückt. Dadurch tritt das viskose Material aus der Düse aus, während der Bediener gleichzeitig den
Applikator mit der Führungsrolle entlang der Bauteilkante verfährt. Aufgrund der großen Verstellmöglichkeit in Richtung parallel zur Flächennormalen auf der
Bauteilkante durch die Parallelogrammführung gleicht der Applikator aufgrund der Federwirkung Bewegungs- ungenauigkeiten des Bedieners ohne Weiteres aus, so dass jederzeit ein konstanter Abstand der Düse zur Bauteilkante gewährleistet wird. Figur 4e zeigt
schließlich noch das Detail B aus der Figur 4c, in dem die Anordnung der Düse 10 unmittelbar hinter Führungsrolle 9 zu erkennen ist. Die Querschnittform der Führungsrolle kann beim vorgeschlagenen Applikator unterschiedliche Geometrien aufweisen. Insbesondere bei Anordnung der Führungsrolle in Vorschubrichtung hinter der Düse kann durch
geschickte Auswahl der Geometrie bzw. Rollenform in Kombination mit der Vorschubgeschwindigkeit über dem
Bauteil und dem Volumenstrom des viskosen Materials die Raupengeometrie durch die Führungsrolle gezielt an die Spezifikationen angepasst werden. Figur 5 zeigt hierzu lediglich beispielhaft einige mögliche Rollenformen. Die Breiten- und Durchmesserverhältnisse der einzelnen in der Figur erkennbaren Segmente der Führungsrolle 9, die bspw. eine Breite von 8 mm und an den beiden Seiten einen Durchmesser von 6 mm aufweisen kann, können dabei je nach Anwendung selbstverständlich variieren. Bezugszeichenliste
I Düsenöffnung für viskoses Material
2 Düsenkanal für viskoses Material
3 Düsenöffnung für Luftaustritt
4 Düsenkanal für Luftzufuhr
5 Vorschubrichtung
6 Roboterflansch
7 Feder
8 Winkelhebel
9 Führungsrolle ;
10 Düse
II Lasersensor
12 Laserstrahl
13 Bewegungsrichtung parallel zur Flächennormalen
14 Bewegungsrichtung senkrecht zur Flächennormalen und Vorschubrichtung
15 Düsenkopf
16 Kulissenführung
17 Montageplatte
18 Feder
19 Materialschlauch .
20 Feder
21 Kartuschenpresse
22 Anschlusselement
23 Parallelogrammführung
24 Applikatorkopf
25 Startknopf
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