Düsenvorrichtunq zum Aufträgen eines viskosen Materials

Die Erfindung betrifft eine Düsenvorrichtung zum Aufträgen eines viskosen Materials auf Werkstücke gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 .

Eine solche Düsenvorrichtung ist beispielsweise aus der EP 3 548 190 B1 bekannt. Mit solchen Düsenvorrichtungen können insbesondere zwei einander abgewandte Flächen eines Werkstücks gleichzeitig mit viskosem Material beschichtet werden, indem das Werkstück so zwischen den Seitenpartien des Düsenkörpers angeordnet wird, dass die beiden zu beschichtenden und einander abgewandten Oberflächen den Querseiten zugewandt sind, zum Beispiel an einem Stehflansch einer Fahrzeugkarosserie. Die Düsenvorrichtung wird dann insbesondere mittels eines Industrieroboters relativ zum Werkstück bewegt, wobei eine die zu beschichtenden Oberflächen miteinander verbindende Stirnfläche des Werkstücks der Stirnseite der Düsenvorrichtung zugewandt ist. Nachteilig an vorbekannten Düsenvorrichtungen der eingangs genannten Art ist, dass sie aufgrund ihrer komplizierten Geometrie schwierig zu fertigen sind.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Düsenvorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass sie einfacher zu fertigen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Düsenvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, den Düsenkörper mehrteilig auszubilden, um die Materialkanäle und die Austrittsöffnungen einfacher in den Düsenkörper einbringen zu können. Insbesondere besteht die Möglichkeit, die Materialkanäle abschnittsweise in den Grundkörper und/oder den Abdeckkörper des Düsenkörpers zu fräsen und den Grundkörper und den Abdeckkörper dann, insbesondere mittels Schraubverbindungen, so zusammenzufügen, dass die Materialkanäle abschnittsweise sowohl von einer Begrenzungsfläche am Grundkörper als auch von einer Begrenzungsfläche am Abdeckkörper begrenzt werden. Dies ist fertigungstechnisch einfacher zu realisieren, als die Materialkanäle vollständig in den Düsenkörper zu bohren. Zudem ist es möglich, kompliziertere Geometrien für die Materialkanäle zu verwirklichen, so dass beispielsweise durch größere Querschnitte der Materialkanäle geringere Druckverluste entstehen. Durch die Mehr- teiligkeit der Düsenvorrichtung können die Materialkanäle in strömungstechnischer Hinsicht optimiert werden. Insbesondere können Toträume minimiert oder vermieden werden. Auch die Montage der Düsenvorrichtung kann erleichtert werden.

In der Stirnseite kann eine weitere Austrittsöffnung für das viskose Material angeordnet sein, die mittels eines weiteren Materialkanals mit der Materialeintrittsöffnung verbunden ist. Über die weitere Austrittsöffnung kann das viskose Material dann auf die der Stirnseite der Zentralpartie zugewandte Stirnfläche des Werkstücks aufgetragen werden, so dass dieses gleichzeitig auf drei paarweise aneinander angrenzenden Seiten beschichtet werden kann. Zudem wird bevorzugt, dass die Austrittsöffnungen bezüglich einer Symmetrieebene spiegelsymmetrisch angeordnet sind, wobei die Symmetrieebene insbesondere durch die weitere Austrittsöffnung verlaufen kann. Die Düsenvorrichtung kann dann das viskose Material symmetrisch auf die beiden einander abgewandten Oberflächen des Werkstücks auftragen. Bei anderen Anwendungsfällen kann auch eine asymmetrische Anordnung der Austrittsöffnungen bevorzugt werden.

Zweckmäßig erstreckt sich ein Zentralkanal von der Materialeintrittsöffnung aus durch den Düsenkörper und mündet in die seitlichen Materialkanäle und gegebe- nenfalls in den zentralen weiteren Materialkanal. Zu diesem Zweck ist vorteilhaft am Übergang zwischen dem Zentralkanal und den Materialkanälen und gegebenenfalls dem weiteren Materialkanal eine Verteilerstelle angeordnet. Der Zentralkanal und der weitere Materialkanal haben vorzugsweise eine gemeinsame Mittelängsachse, so dass der weitere Materialkanal eine Verlängerung des Zentralkanals darstellt.

Zweckmäßig ist der Zentralkanal im Grundkörper angeordnet. Der Grundkörper kann dabei insbesondere mehrteilig sein und einen Sockel zur Befestigung an einem Düsenträger sowie ein lösbar mit dem Sockel verbundenes Endstück aufweisen, wobei insbesondere der Zentralkanal durch den Sockel verläuft und sich an der im Endstück angeordneten Verteilerstelle in die Materialkanäle und gegebenenfalls den weiteren Materialkanal verzweigt. Zudem wird bevorzugt, dass die Austrittsöffnungen und/oder die Materialeintrittsöffnung und/oder die weite Austrittsöffnung und/oder der weitere Materialkanal im oder am Grundkörper angeordnet sind.

Zweckmäßig weisen die Materialkanäle jeweils einen ersten Abschnitt und einen in Fließrichtung des Materials an den ersten Abschnitt anschließenden zweiten Abschnitt auf, wobei die ersten Abschnitte jeweils von den Begrenzungsflächen am Grundkörper und am Abdeckkörper begrenzt werden, während die zweiten Abschnitte jeweils nur vom Grundkörper begrenzt werden. Dadurch ist es möglich, bei der Herstellung der Düsenvorrichtung die ersten Abschnitte in den Grundkörper und/oder in den Abdeckkörper zu fräsen und die zweiten Abschnitte anschließend, insbesondere ausgehend von den ersten Abschnitten, in den Grundkörper zu bohren.

Der Querschnitt des Zentralkanals ist zweckmäßig größer als die Summe der Querschnitte der Austrittsöffnungen und gegebenenfalls der weiteren Austrittsöffnung. An der Verzweigungsstelle ergibt sich somit eine Querschnittsverringerung. Dabei wird bevorzugt, dass der Querschnitt des Zentralkanals mindestens zweimal, vorzugsweise mindestens dreimal und idealerweise mindestens viermal so groß ist wie die Summe der Querschnitte der Austrittsöffnungen und gegebenenfalls der weiteren Austrittsöffnung. Die Austrittsöffnungen und gegebenenfalls die weitere Austrittsöffnung sind zudem vorzugsweise identisch ausgebildet. Dabei wird eine Ausbildung als sogenannte Flatstream-Düse bevorzugt, bei der die Austrittsöffnungen und gegebenenfalls die weitere Austrittsöffnung jeweils einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, dessen Länge mindestens fünfmal und vorzugsweise mindestens zehnmal so groß ist wie seine Breite. Dabei wird die Länge zweckmäßig bei den Austrittsöffnungen in einer Richtung gemessen, die sich von der Stirnseite der Zentralpartie weg erstreckt, und die Länge der weiteren Austrittsöffnung wird zweckmäßig in einer Richtung gemessen, die sich von einer Querseite zur anderen erstreckt. Durch diese Maßnahme ist ein Materialauftrag in einer sehr breiten Materialraupe möglich

Die Austrittsöffnungen und gegebenenfalls die weitere Austrittsöffnung sind vorteilhaft jeweils in einem mit dem Düsenkörper verbundenen Düseneinsatz angeordnet. Die Düseneinsätze werden in den Düsenkörper eingesetzt und vorzugsweise mittels einer Klebeverbindung an ihm fixiert. Insbesondere dann, wenn abrasive Materialien ausgetragen werden, ist der Verschleiß an den Austrittsöffnungen hoch, so dass es von Vorteil ist, wenn die Düseneinsätze aus einem verschleißarmen Material gefertigt sind. Die Düseneinsätze sind zur Minderung des Abriebs zweckmäßig zumindest an ihrer dem viskosen Material zugewandten Innenseite aus Hartmetall gefertigt. Unter einem Hartmetall ist dabei ein Metall- matrix-Verbundwerkstoff zu verstehen, bei dem in Partikelform vorliegende Hartstoffe durch eine Matrix aus Metall zusammengehalten werden. Als Hartstoffe kommen insbesondere Metallcarbide oder Metallnitride, wie beispielsweise Wolf- ramcarbid, Titancarbid, Titannitrid, Niobcarbid, Tantalcarbid oder Vanadiumcarbid zum Einsatz.

Zweckmäßig ist zwischen dem Grundkörper und dem Abdeckkörper ein Dichtelement angeordnet, das die die Materialkanäle begrenzenden Begrenzungsflächen am Grundkörper und am Abdeckkörper rings umrandet. Insbesondere kann ein elastomeres Dichtelement oder ein Dichtelement aus Metall zum Einsatz kommen, das dann einen unerwünschten Materialaustritt zwischen dem Grundkörper und dem Abdeckkörper verhindert. Es ist aber auch möglich, die Abdichtung durch flächige Anlage der metallenen Oberflächen des Grundkörpers und des Abdeckkörpers aneinander zu erzielen.

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

Fig. 1a, b, c eine Düsenvorrichtung in perspektivischer Ansicht, in Seitenansicht und in einer Schnittdarstellung entlang der Linie A-A gemäß Fig. 1 b und

Fig. 2a bis d die Düsenvorrichtung gemäß Fig. 1a bis c in einer ersten Seitenansicht, in einer zweiten Seitenansicht, in einer Schnittdarstellung entlang der Linie C-C gemäß Fig. 2a und in einer Schnittdarstellung entlang der Linie B-B gemäß Fig. 2b.

Die in der Zeichnung dargestellte Düsenvorrichtung 10 weist einen Düsenkörper 12 auf, welcher eine Zentralpartie 14 mit einer Stirnseite 16 sowie zwei im Abstand zueinander von der Zentralpartie 14 abstehende Seitenpartien 18 aufweist, welche jeweils eine quer zur Stirnseite 16 verlaufende Querseite 20 aufweisen. Die Querseiten 20 sind im Abstand zueinander einander zugewandt. In jeder der Querseiten 20 ist eine Austrittsöffnung 22 für viskoses Material angeordnet, während in der Stirnseite 16 eine weitere Austrittsöffnung 24 für das viskose Material angeordnet ist. Der Düsenkörper 12 ist mehrteilig aufgebaut mit einem Grundkörper 26 und einem mittels Schrauben 28 lösbar am Grundkörper 26 befestigten Abdeckkörper 30. Der Grundkörper 26 wiederum ist ebenfalls mehrteilig aufgebaut mit einem Sockel 32, der Schraubenlöcher 34 zum Befestigen an einem Werkzeughalter aufweist und einem lösbar mit dem Sockel 32 verbundenen Endstück 36, in dem die Austrittsöffnungen 22 und die weitere Austrittsöffnung 24 angeordnet sind. Durch den Sockel 32 führt ein Zentralkanal 38 von einer Materialeintrittsöffnung 40 bis zu einer Verteilerstelle 42, an der er sich in zwei Materialkanäle 44 und einen weiteren Materialkanal 46 verzweigt, wobei die Materialkanäle 44 jeweils zu einer der Austrittsöffnungen 22 führen, während der weitere Materialkanal 46 zur weiteren Austrittsöffnung 24 führt. Ein erster Abschnitt 48 jedes der Materialkanäle 44, der sich von der Verteilerstelle 42 aus erstreckt, wird dabei auf der einen Seite durch eine Begrenzungsfläche 50 des Grundkörpers 26 und auf der anderen Seite durch eine Begrenzungsfläche 52 des Abdeckkörpers 30 begrenzt. Die ersten Abschnitte 48 der Materialkanäle 44 werden dabei durch eine in den Grundkörper 26 gefräste erste Kontur 54 und eine in die Abdeckplatte 30 gefräste zweite Kontur 56 gebildet. Von jedem der ersten Abschnitte 48 ausgehend erstreckt sich ein zweiter Abschnitt 58 des jeweiligen Materialkanals 44 zur zugehörigen Austrittsöffnung 22, welcher ausgehend vom ersten Abschnitt 48 schräg in den Grundkörper 26 gebohrt ist. Der weitere Materialkanal 46 kann dabei zweistufig in den Grundkörper 26 gebohrt sein, nämlich mit einem größeren Durchmesser von der Verteilerstelle 42 aus und mit einem kleineren Durchmesser von der Stirnseite 16 aus.

Die Austrittsöffnungen 22 und die weitere Austrittsöffnung 24 sind jeweils in einem in den Grundkörper 26 eingesetzten und mit dem Grundkörper 26 mittels einer Klebeverbindung verbundenen Düseneinsatz 60 aus Hartmetall angeordnet, wobei jeder der Düseneinsätze 60 im hier gezeigten Ausführungsbeispiel baugleich ausgeführt ist, ein Stück weit aus dem Grundkörper 26 vorsteht und eine Querschnittsverengung zur jeweiligen Austrittsöffnung 22, 24 aufweist. Durch die Querschnittsverengung wird eine bessere Verteilung des Materials auf das Werkstück erzielt. Es ist jedoch auch möglich, die Düseneinsätze 60 unterschiedlich auszubilden. Jede der Austrittsöffnungen 22 sowie die weitere Austrittsöffnung 24 ist als Flatstream-Düse ausgebildet mit einem rechteckigen Querschnitt, dessen sich in der Zeichnung in der Zeichenebene erstreckende Längsseite fünf- bis zehnmal so lang ist wie die sich in der Zeichnung senkrecht zur Zeichenebene erstreckende Querseite. Um die Begrenzungsflächen 50, 52 bzw. die Konturen 54, 56 um laufend ist zwischen dem Grundkörper 26 und dem Abdeckkörper 30 zudem ein Dichtelement 62 aus einem elastomeren Material oder aus Metall angeordnet, das einen unerwünschten Materialaustritt durch einen eventuellen Spalt zwischen dem Grundkörper 26 und dem Abdeckkörper 30 verhindert. Das Dichtelement 62 ist in seiner Form an die Geometrie der Begrenzungsflächen 50, 52 bzw. der Konturen 54, 56 angepasst.

Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung betrifft eine Düsenvorrichtung 10 zum Aufträgen eines viskosen Materials auf Werkstücke mit einem Düsenkörper 12, der eine eine Stirnseite 16 aufweisende Zentralpartie 14 und zwei im Abstand zueinander von der Zentralpartie 14 abstehende Seitenpartien 18 aufweist, wobei jede der Seitenpartien 18 eine an die Stirnseite 16 anschließende und zu dieser quer verlaufende Querseite 20 aufweist, wobei die beiden Querseiten 20 einander zugewandt sind, wobei in jeder der Querseiten 20 eine Austrittsöffnung 22 für das viskose Material angeordnet ist und wobei zu jeder Austrittsöffnung 22 ein Materialkanal 44 durch den Düsenkörper 12 verläuft, der die Austrittsöffnungen 22 mit einer Materialeintrittsöffnung 40 des Düsenkörpers 12 verbindet. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Düsenkörper 12 einen Grundkörper 26 und einen am Grundkörper 26 lösbar befestigten Abdeckkörper 30 aufweist, wobei die Materialkanäle 44 zumindest abschnittsweise sowohl von einer Begrenzungsfläche 50 am Grundkörper 26 als auch von einer Begrenzungsfläche 52 am Abdeckkörper 30 begrenzt werden.