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Patent Searching and Data


Title:
METHOD AND DEVICE FOR FILLING SEAL CAPS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/019848
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for filling seal caps and to a corresponding automated device for filling seal caps. The method for filling seal caps is characterised in that the seal caps are filled automatically, wherein the positioning of the filling unit and/or the positioning of the cured seal caps by movement in the XYZ direction as well as the filling of the seal caps take place automatically, and wherein the cured seal caps are positioned on a support plate.

Inventors:
BUROCK HEINZ (DE)
Application Number:
PCT/EP2017/068793
Publication Date:
February 01, 2018
Filing Date:
July 25, 2017
Export Citation:
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Assignee:
CHEMETALL GMBH (DE)
International Classes:
B29C39/10; B05C5/02; B05C13/02; B29C31/04; B29C31/06
Domestic Patent References:
WO2014201188A12014-12-18
WO2012118855A22012-09-07
Foreign References:
EP2604893A12013-06-19
EP2586537A12013-05-01
Other References:
ANONYMOUS: "Dispensing Automation", FISNAR ROBOTICS, 17 June 2015 (2015-06-17), pages 1 - 28, XP055417680, Retrieved from the Internet [retrieved on 20171020]
ANONYMOUS: "Aerospace Dispense Systems For Automated Cartridge Dispensing, Advanced Structural Bonding and More", 15 May 2015 (2015-05-15), www.sealantequipment.com, pages 1 - 5, XP055417666, Retrieved from the Internet [retrieved on 20171020]
LIQUIDCONTROL1971: "Liquid Control Limited - WR300OPT XYZ Robot", YOUTUBE, 25 November 2010 (2010-11-25), pages 1 pp., XP054977807, Retrieved from the Internet [retrieved on 20171020]
FISNAR INC.: "Manual to automated dispensing comparison.", YOUTUBE, 5 November 2009 (2009-11-05), pages 1 pp., XP054977809, Retrieved from the Internet [retrieved on 20171020]
Attorney, Agent or Firm:
BASF IP ASSOCIATION (DE)
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Claims:
Patentansprüche

Verfahren zum Befüllen von Dichtkappen (Sealcaps), dadurch gekennzeichnet, dass die Befüllung der Dichtkappen automatisiert durchgeführt wird, wobei die Positionierung der Befülleinheit und/oder die Positionierung der ausgehärteten Dichtkappen mittels Bewegung in XYZ-Richtung sowie das Befüllen der Dichtkappen automatisiert erfolgt und wobei die ausgehärteten Dichtkappen auf einer Trägerplatte positioniert sind.

Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zum Befüllen eine Vorrichtung mit XYZ-Fahrweg, vorzugsweise ein Roboter mit mit XYZ-Fahrweg verwendet wird.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter die Dichtmasse in der durch die Trägerplatte vorgegebenen Kontur in die Dichtkappen einspritzt.

Verfahren nach Anspruch einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzuspritzende Menge an Dichtmasse vor dem Befüllen in einem geeigneten Programm der Steuereinheit für die jeweilige Dichtkappengröße eingespeichert wird.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllgeschwindigkeit an die Eigenschaften der Dichtmasse angepasst wird.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Dichtkappen um Kunststoffkappen zur Abdichtung von Verbindungselementen im Flugzeugbau handelt, welche zum überwiegenden Teil aus mindestens einem Hochleistungspolymer bestehen und eine Durchschlagsfestigkeit von mindestens 10 kV/mm nach DIN IEC 60243 aufweisen und welche mit einer Dichtmasse gefüllt werden, welche ein hohes Energieabsorptionsvermögen sowie mindestens einen Füllstoff ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus mit Gas und/oder Luft gefüllten Hohlfüllkörpern aufweist, wobei die Kunststoffkappen und die Dichtmasse kohäsiv miteinander verbunden sind.

Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Hochleistungspolymer der Kunststoff kappen ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polysulfon (PSU), Polyphenylensulfon (PPSU), Polyetheretherketon (PEEK), Polyimid (PI), Polymamidimid (PAI), Polybenzimidazol (PBI), Polyetherimid (PEI) und Polyphenylensulfid (PPS).

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Kunststoff kappen gefüllte Dichtmasse eine solche auf Basis von Polysulfid und/oder Polythioether ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei denen mit Gas und/oder Luft gefüllten Hohlfüllkörpern um Microballons handelt.

10. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Vorrichtung umfasst:

- eine Befülleinheit mit der die Dichtmasse in die Dichtkappe eingefüllt wird;

- eine Trägerplatte auf der sich die ausgehärteten Dichtkappen befinden; - eine Verfahrwegeinheit mit der entweder die Befülleinheit und/oder die Trägerplatte bewegt werden können; und

- eine Steuereinheit mit der die Bewegung der Befülleinheit und/oder der Trägerplatte und das Befüllen reguliert werden.

Description:
VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM BEFÜLLEN VON DICHTKAPPEN

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Befüllen von Dichtkappen (Sealcaps), sowie eine entsprechende automatisierte Vorrichtung.

In der Flugzeugindustrie werden Nieten oder Nietköpfe üblicherweise mit einem Dichtmittel (Dichtmasse) bzw. im ausgehärteten Zustand einer Dichtkappe (Sealcap) überzogen, um sie abzudichten oder vor Korrosion zu schützen. Das Aufbringen des Dichtmittels wird in der Regel manuell, beispielsweise mit händisch geführten Kartuschenpistolen durchgeführt.

Als Alternative dazu können auch aus Dichtmittel hergestellte, aber bereits ausgehärtete Dichtkappen verwendet werden, die in entsprechender Kontur der Niete bzw. des Nietkopfes angeboten werden. Diese ausgehärteten Dichtkappen können dann unterschiedlich weiterverwendet werden:

Einerseits können die ausgehärteten Dichtkappen mit frischer Dichtmasse gefüllt und tiefgefroren werden um eine Reaktion der Dichtmasse zu verhindern. Kurz vor dem Gebrauch werden die Kappen aufgetaut und sind dann gebrauchsfertig. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass die mit gefrorener Dichtmasse gefüllten Dichtkappen nur begrenzt lagerfähig sind, vor dem Gebrauch erst konditioniert werden müssen und darüber hinaus die Gefahr der Betauung besteht. Ein weiterer Nachteil besteht in der Logistikkette, die einen zügigen Transport sowie die Bereitstellung von Tiefkühltruhen voraussetzt.

Andererseits können die Dichtkappen auch direkt vor der Anwendung manuell mittels einer Kartuschenpistole mit Dichtmasse befüllt werden, um sie dann zu verarbeiten. Dieses Verfahren kann jedoch kein gleichmäßiges Befüllen der Dichtkappen gewährleisten, da sie nicht in diesem Prozessschritt verwogen werden können. Die eingespritzte Menge kann deshalb auch über oder unterdosiert sein. Diese Vorgehensweise ist außerdem sehr zeitaufwendig und umständlich, da gleichzeitig mit Kartuschenpistole und Dichtmassenkappe umzugehen ist, und die Kappe zeitnah aufgesetzt werden muss.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es deshalb, ein Verfahren zum Befüllen der Dichtkappen bereitzustellen, welches die vorgenannten Nachteile nicht aufweist. Das Befüllen der Dichtkappen mit Dichtmasse soll dabei insbesondere zeitsparend aber mit hoher Qualität erfolgen und gleichzeitig eine Kostenreduktion zur Folge haben. Die zugrundeliegende Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann eingesetzt werden, um bereits ausgehärtete Dichtkappen zu befüllen. Dabei kann die befüllte Dichtmasse wie oben beschrieben eingefroren werden, um nach einer bestimmten Lagerdauer verwendet zu werden, oder wie ebenfalls oben ausgeführt wurde kurz vor dem Aufsetzen der Dichtkappe befüllt werden. Vorzugsweise werden die Dichtkappen nicht eingefroren, sondern kurz vor dem Aufsetzen befüllt, wodurch sich die Kosten reduzieren lassen, weil keine Tiefkühltruhen bereitgestellt werden müssen und auch keine Kühlkette aufrechterhalten werden muss.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Befüllen von Dichtkappen (Sealcaps) wird die Befüllung der Dichtkappen automatisiert durchgeführt, wobei die Positionierung der Befülleinheit und/oder die Positionierung der ausgehärteten Dichtkappen mittels Bewegung in XYZ-Richtung sowie das Befüllen der Dichtkappen automatisiert erfolgt und wobei die ausgehärteten Dichtkappen auf einer Trägerplatte positioniert sind. Gegenüber dem bekannten manuellen Befüllen der Dichtkappen ergibt sich dadurch eine Zeitersparnis von bis zu 100%.

Die Automatisierung des Befüllvorgangs erfolgt dabei beipsielsweise softwaregesteuert, in dem entweder die auf der Trägerplatte befindlichen Dichtkappen und/oder die Befülleinheit der Vorrichtung, aus der die Dichtmasse in die Dichtkappe eingefüllt wird, in X-, Y- oder Z-Richtung bewegt werden. Vorzugsweise wird dazu ein Roboter oder eine ähnliche Vorrichtung mit XYZ- Fahrweg verwendet, die es ermöglichen, dass entweder die Trägerplatte mitsamt der Dichtkappen und/oder die Befülleinheit automatisiert bewegt werden, um bei richtiger Positionierung die Dichtmasse einzufüllen.

In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform kann das erfindungsgemäße Verfahren auch das automatisierte Aufsetzen nach dem Befüllen der Dichtkappe umfassen.

Die zugrundeliegende Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird außerdem durch die Vorrichtung nach Anspruch 10 gelöst.

Erfindungsgemäß umfasst eine derartige Vorrichtung bzw. ein derartiger Roboter

- eine Befülleinheit mit der die Dichtmasse in die Dichtkappe eingefüllt wird; - eine Trägerplatte auf der sich die ausgehärteten Dichtkappen befinden;

- eine Verfahrwegeinheit mit der entweder die Befülleinheit und/oder die Trägerplatte bewegt werden können, vorzugsweise über eine entsprechende Motorisierung; und

- eine Steuereinheit mit der die Bewegung der Befülleinheit und/oder der Trägerplatte und das Befüllen reguliert werden, wobei jeweils die Verfahrwegeinheit und die Befülleinheit durch die Steuereinheit gesteuert werden.

Ein Beispiel für einen entsprechenden Roboter ist in den Abb. 1 bis 3 dargestellt. Abb. 1 : Ansicht des Roboters von schräg oben. Erkennbar ist hier der Boden des Roboters, der zur Befestigung der Trägerplatte dient.

Abb. 2: Vorderansicht des Roboters

Abb. 3: Seitenansicht des Roboters. Die Befülleinheit umfasst hier eine Kartusche mit gemischter Dichtmasse, die an einem Dosierkopf befestigt ist.

Die Befülleinheit umfasst vorzugsweise eine Auspresseinheit mit der die Dichtmasse aus einem entsprechenden Behälter in die Dichtkappe gedrückt wird. Die erfindungsgemäße zu verwendende Vorrichtung umfasst insbesondere eine Kartuschenauspresseinheit mit Druckluftantrieb oder Servoantrieb als Befülleinheit, wobei mit fertiger Dichtmasse befüllte Kartuschen in die Auspresseinheit eingesetzt werden, aus denen dann die Dichtmasse beim Befüllen herausgepresst wird. Es ist jedoch auch möglich, dass die Auspresseinheit einen Mischbehälter umfasst, in den aus zwei unterschiedlichen Leitungen die beiden Komponenten eingefüllt und danach vermischt werden, um die Dichtmasse direkt vor dem Befüllen herzustellen. Vorzugsweise weist die Kartuschenauspresseinheit einen Servoantrieb auf. Die Kartusche ist dabei mit der Dichtmasse befüllt und wird mittels eines über den Servoantrieb gesteurten Kolbens herausgedrückt. Besonders bevorzugt eignet sich der Servoantrieb für zwei verschiedene Kartuschengrößen, die in der Flugzeugindustrie gebräuchlich sind. Dadurch kann auf eine luftunterstützte Anpresseinheit verzichtet werden, wodurch sich komprimierbare Dichtmassen (Dichtmassen die keine Newton'sche Flüssigkeiten sind und die während des Herauspressens komprimiert werden) verwenden lassen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die automatisierte Vorrichtung transportabel. Die Vorrichtung weist in diesem Fall also Maße und eine entsprechende Konfiguration auf, die einen schnellen Auf- und Abbau der Vorrichtung erlauben. Eine tragbare Vorrichtung erlaubt den Aufbau direkt beim Anwender, der dadurch die Dichtkappen ohne Zeitverzögerung auf die jeweilige Niete bzw. den Nietkopf aufsetzen kann.

Die deutliche Erhöhung der Prozessgeschwindigkeit durch das Befüllen mittels einer automatisierten Vorrichtung, beispielsweise einen geeigneten Robotersystem erlaubt zudem eine Erhöhung der Taktrate beim Flugzeugbau wenn die manuell ausgeführten Tätigkeiten beim Befüllen und Aufsetzen der Dichtkappen reduziert werden.

Bei der Verwendung eines geeigneten Robotersystems liegt die durchschnittliche Zeit für die Befüllung einer Dichtkappe mit Dichtmasse beispielsweise bei lediglich 2,5 Sekunden. Im Vergleich hierzu werden beim manuellen Befüllen im Schnitt beispielsweise ... Sekunden benötigt. Die automatisierte Vorrichtung, vorzugsweise der Roboter kann die Dichtmasse in einer bevorzugten Ausführungsform in der durch die Trägerplatte vorgegebenen Anordnung in die Dichtkappen einspritzen. Die Dichtkappen sind dabei in einer frei wählbaren Anordnung auf der Trägerplatte befestigt, wobei diese Anordnung der Dichtkappen auf der Trägerplatte entweder vorher in die Software der Steuerungseinheit einprogrammiert wurde oder die Steuerungseinheit eine beispielsweise optische Erkennungseinheit umfasst, die während des oder vor dem Befüllen(s) der Dichtkappen in der Lage ist, die Position der anderen Dichtkappen zu bestimmen und entsprechend mit der Befülleinheit anzusteuern.

Die Anzahl der Dichtkappen auf der Trägerplatte ist in einem weiten Bereich variierbar und lediglich abhängig von der Größe der Dichtkappe im Hinblick auf die Größe der Trägerplatte. Die Dichtkappen können auf der Trägerplatte auch so positioniert sein, dass das Positionierungsbild auf der Trägerplatte dem Positionierungsbild der Nieten bzw. Nietköpfe auf dem tatsächlichen Bauteil ähnelt oder sogar entspricht. Dadurch kann das Erkennen der richtigen Position für die aufzubringende Dichtkappe erleichtert werden. Der Roboter kann die Dichtmasse in einer bevorzugten Ausführungsform in der durch die Trägerplatte vorgegebenen Kontur in die Dichtkappen einspritzen.

Die Menge der einzuspritzenden Dichtmasse ist von den Anforderungen des Anwenders abhängig und kann für jede Dichtkappe entsprechend ihrer Geometrie und der Geometrie der Niete bzw. des Nietkopfes festgelegt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die standardisierte Menge vor dem Befüllen in einem geeigneten Programm der Steuereinheit für die jeweilige Dichtkappengröße eingespeichert. Auf Basis dieser eingespeicherten Daten kann die automatisierte Vorrichtung, vorzugsweise der Roboter dann die jeweils korrekte Menge in die Dichtkappe einfüllen.

Dadurch wird ein Über- bzw. Unterdosieren der Dichtkappe mit zu viel oder zu wenig Dichtmasse vermieden. Gleichzeitig wird auch das Betauen der auftauenden Dichtkappen mit angemischter Dichtmasse verhindert.

Die Auspress- bzw. Füllgeschwindigkeit der Dichtmasse bzw. die Fülldauer lässt sich vorzugsweise über entsprechende Einstellungen an der Vorrichtung, vorzugsweise dem Roboter einstellen. Vorzugsweise wird die Füllgeschwindigkeit an die Eigenschaften der Dichtmasse, insbesondere die Viskosität, die Fließeigenschaft und/oder den Fadenabriss, angepasst. Durch entsprechende Einstellungen soll ein optimiertes Füllbild (Höhe und Silhouette der Füllung in der Dichtkappe) erreicht werden, welches den Anforderungen des Anwenders, insbesondere den Oberflächenanforderungen an die Füllung, entspricht. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Oberfläche der Füllung aus Dichtmasse im Querschnitt plan oder eben und weist keine spitz zulaufende Erhöhung auf, die beispielsweise dann entsteht, wenn die Geschwindigkeit mit der die Befülleinheit von der Füllung abhebt nicht auf die Fadenabrisseigenschaften der Dichtmasse abgestimmt sind.

Auch die Aushärtegeschwindigkeit der Dichtmasse in der Dichtkappe kann durch Auswahl einer schnelleren Dichtmasse angepasst werden, was im Gegensatz dazu bei der Verwendung von tiefgefrorenen Dichtkappen nicht möglich ist.

Gemäß einer ersten ganz besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei den Dichtkappen um Kunststoffkappen zur Abdichtung von Verbindungselementen im Flugzeugbau, welche zum überwiegenden Teil aus mindestens einem Hochleistungspolymer bestehen und eine Durchschlagsfestigkeit von mindestens 10 kV/mm nach DIN IEC 60243 aufweisen. Diese Kunststoffkappen werden mit einer Dichtmasse gefüllt, welche ein hohes Energieabsorptionsvermögen sowie mindestens einen Füllstoff ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus mit Gas und/oder Luft gefüllten Hohlfüllkörpern aufweist. Dabei sind die Kunststoff kappen und die Dichtmasse kohäsiv miteinander verbunden.

Derartige Dichtkappen fungieren als kombinierter Schutz gegen Treibstoff und Hydrauliköl, insbesondere solches basierend auf Tributylphosphat, sowie gegen Blitzschlag und können wirtschaftlich hergestellt sowie appliziert werden.

Dabei sollen die folgenden Definitionen gelten:

Wenn vorliegend von „Hochleistungspolymer" die Rede ist, sind Homo- sowie Copolymere gemeint, welche sich durch hohe Chemikalien- und Temperaturbeständigkeit auszeichnen. Dass die „Kunststoffkappen [...] zum überwiegenden Teil aus mindestens einem Hochleistungspolymer besteht", bedeutet, dass sie noch einen Gehalt von weniger als 50 Gew.- % an anderen Bestandteilen enthalten können, bei denen es sich nicht um Hochleistungspolymere handelt.

Dass„die Kunststoff kappen und die Dichtmasse kohäsiv miteinander verbunden sind" ist in dem Sinne zu verstehen, dass die eingefüllte Dichtmasse und das mindestens eine Hochleistungspolymer sich nicht zerstörungsfrei trennen lassen oder sich unter den beim Betrieb eines Flugzeugs üblichen Bedingungen nicht trennen.

Das mindestens eine Hochleistungspolymer der Kunststoff kappen ist insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polysulfon (PSU), Polyphenylensulfon (PPSU), Polyetheretherketon (PEEK), Polyimid (PI), Polymamidimid (PAI), Polybenzimidazol (PBI), Polyetherimid (PEI) und Polyphenylensulfid (PPS). Vorzugsweise ist die in die Kunststoffkappen gefüllte Dichtmasse eine solche auf Basis von Polysulfid und/oder Polythioether. Besonders bevorzugt handelt es sich bei ihr um ein Polysulfid und/oder einen Polythioether in Kombination mit Mangandioxid, einer Isocyanatverbindung, einem Isocyanatprepolymer und/oder einer Epoxidverbindung als Härter. Die Verwendung von mit Gas und/oder Luft gefüllten Hohlfüllkörpern als Füllstoffe hat den Vorteil, dass diese durch den mikrozellulären Charakter energieabsorbierend wirken. Bei denen mit Gas und/oder Luft gefüllten Hohlfüllkörpern handelt es sich dabei bevorzugt um Microballons.

Bei derartigen Dichtkappen ist eine präzise Befüllung - wie sie durch die vorliegende Erfindung ermöglicht wird - besonders wichtig, da ausgetriebene Dichtmasse nicht beständig gegenüber Hydrauliköl ist.

Gemäß einer zweiten ganz besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei den Dichtkappen um solche, die mit in der EP 2 586 537 A1 beschriebenen Düsen erzeugt wurden. Diese Düsen für die Applikation von Dichtmassen weisen eine glockenförmige oder haubenformige Düsenspitze und einen Klemmring an der Einspritzseite eines länglichen Düsenelements auf. Das Einspritzen kann manuell oder mit automatisierten Dichtmassen- Einspritzmaschinen erfolgen.

Bei derartigen Dichtkappen ist eine präzise Befüllung - wie sie durch die vorliegende Erfindung ermöglicht wird - ebenfalls besonders wichtig, da ....