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    公开号:WO1988000675A1
    申请号:PCT/EP1987/000388
    申请日:1987-07-17
    公开日:1988-01-28
    发明作者:Josef Schucker
    申请人:Josef Schucker；
    IPC主号:F25B21-00
    专利说明:
    [0001] TEMPERIERGERÄT FÜR FLIEßFÄHIGE MASSEN
    [0002] Beschreibung
    [0003] Die Erfindung betrifft ein Temperiergerät für fließfähige Massen, insbesondere Klebstoffe, Dichtstoffe oder Lacke, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung. Temperiergeräte dieser Art werden vor allem in Lackier- und Kleberobotern eingesetzt, mit denen Lacke oder Klebstoffe im Zuge der Fertigung von Industrieerzeugnissen vollautomatisch auf Werkstückoberflächen aufgetragen werden.
    [0004] Es ist ein Temperiergerät dieser Art bekannt, das einen mit Wasser gefüllten Behälter aufweist, der von einem als Wendelrohr ausgebildeten Klebstoffkanal durchsetzt ist. Zur Heizung des Wassers ist eine elektrische Heizwendel vorgesehen, während zur Kühlung eine mit Grundwasser beaufschlagte Rohrwendel eingelegt ist. Weiter ist eine Umwälzpumpe für die Zirkulation des Wassers innerhalb des Wasserbehälters vorgesehen. Die Verwendung von Wasser als Wärmeübertragungsmedium ist wegen der Gefahr von Leckagen nicht unproblematisch. Weiter wird als nachteilig empfunden, daß der Klebstoffe wegen der relativ schlechten Wärmeleitfähigkeit ungleich von außen nach innen aufgeheizt wird, so daß über den Rohrquerschnitt ein Temperaturgefälle von 10° und mehr auftreten kann. Bei einem solchen Temperatursprung kann sich die Viskosität des Klebstoffs um ein Mehrfaches ändern, so daß sich Undefinierte Strömungsverhältnisse einstellen können. Hinzu kommt die Gefahr, daß überhitzter Kleber in den Randzonen geliert oder aushärtet und dabei unerwünschte Klumpen bildet, die die Düse der Klebstoffpistole verstopfen können. Aufgrund des hohen Wasserinhalts ist das bekannte Temperiergerät mit einem Gewicht von ca. 150 kg zu schwer, um unmittelbar an einem Roboter der für den Kleberauftrag in Betracht kommenden Art untergebracht werden zu können. Deshalb muß das bekannte Temperiergerät im stationären 3ereich der Anlage angeordnet werden, so daß der Klebstoff vom Temperiergerät aus durch eine Hochdruckleitung von 10 bis 15 mm Länge zur Klebstoffpistole gefördert werden muß. In dieser Leitung, deren Innendurchmesser beispielsweise 22 mm beträgt, befindet sich eine große Menge komprimierbaren Klebstoffs. Außerdem expandieren die Klebstoff seh lauche bei einem Förderdruck von 100 bis 200 bar so stark, daß ein definierter Klebstoffdruck am Ende dieser langen Strecke nicht einstellbar ist. Da sich auch die Temperatur und somit das Fließ- und Sprühverha lten des Klebstoffs über die lange Strecke ändern kann. läßt die Dosiergenauigkeit dieser Anordnung zu wünschen übrig.
    [0005] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Temperiergerät der eingangs angegebenen Art zu schaffen, das eine kompakte und leichte Bauweise ermöglicht und dennoch eine genaue Temperatureinstellung sowohl durch Aufheizen als auch durch Abkühlen der fließfähigen Masse im Durchlaufverfahren ermöglicht.
    [0006] Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Anspruch 1 angegebene Merkmaiskombination vorgeschlagen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
    [0007] Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, daß durch die Verwendung eines den Strömungskanal enthaltenden Wärmeübertragungskörper mit hoher Wärmeleitfähigkeit als Wärmeübertragungsmedium eine kompakte Anordnung ohne Leckageprob lerne erzielt werden kann. Mit den er¬findungsgemäßen Peltierelementen, die mit der Oberfläche des Wärmeübertragungskörpers thermisch verbunden sind, steht ein kombiniertes Heiz- und Kühlaggregat zur Verfügung, das ohne bewegliche Teile weitgehend wartungsfrei betrieben werden kann. Die mäanderförmige Umlenkung des Massenstroms im Strömungskanal sorgt für eine Durchmischung und damit einen Temperaturausgleich im Massenstrom. Eine weitere Verbesserung in dieser Hinsicht kann durch die erfindungsgemäßen Leitflächen erzielt werden.
    [0008] Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Wärmeübertragungskörper als Metallblock z.B. aus Aluminium oder Kupfer in der Gestalt eines flachen Quaders ausgebildet, dessen Breitseitenflächen mit je mindestens einem Peltierelement belegt sind, und in welchem mehrere Bohrungen in einer zu den Breitseitenflächen, parallelen Ebene angeordnet sind, die miteinander zu einem mäanderförmigen Strömungskanal verbunden sind. Zweckmäßig sind die Bohrungen über verschließbare Öffnungen von außen her zugänglich, so daß eine
    [0009] Reinigung der Bohrungen möglich ist und die Leitflächen zu Wartungs- und Reinigungszwecken leicht ausgetauscht werden können.
    [0010] Zweckmäßig sind die PeItierelemente an ihrer dem Wärmeübertragungskörper gegenüberliegenden Wärmeübertragungsfläche mit Wärmeleitrippen versehen, die mit einem gasförmigen oder flüssigen Wärmeträger zwangsbeaufschlagt werden können. Vorteilhafterweise sind die Wärmeleitrippen in einem Luftkanal mit Gebläse angeordnet. In der Nähe der Auslaßöffnung des Strömungskanals kann ein Temperaturfühler angeordnet werden. Mit einem Regler läßt sich damit die Massentemperatur durch Ansteuerung der PeItierelemente auf einen vorgegebenen Temperatui-Sollwert einregulieren.
    [0011] Da das erfindungsgemäße Temperiergerät im Vergleich zu herkömmlichen Geräten mit Wasserbetrieb eine sehr kurze Ansprechzeit besitzt, kann beim Spritzen von Kleb- und Dichtstoffen sowie von Lacken nicht nur die Temperatur sondern auch die Viskosität oder eine von dieser abhängige Größe als Regelparameter verwendet werden. Da das Temperiergerät vor allem in Verbindung mit Lackier- und Kleberobotern eingesetzt wird, durch welche Lacke bzw. Klebstoffe mit Hilfe geeigneter
    [0012] Spritz- oder Sprühdüsen auf eine Werkstückoberfläche aufgetragen werden, hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, die Viskosität der aufgespritzten Masse durch Überwachung des erzeugten Spritzbilds zu kontrollieren. Wie bei Klebstoffen verändert sich auch bei Lacken bereits bei geringen Temperaturabweichungen vom Sollwert die Viskosität recht stark und beeinträchtigt bei nicht optimaler Einstellung die Spritzfähigkeit der Masse und damit das Spritzbild. Dies äußert sich beispielsweise in einer Veränderung der Sprühbreite und der
    [0013] Sprühdicke oder in einem Aufreißen des Materials. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird daher in der Nähe der Spritz- oder Sprühdüse ein Sensor oder ein Bilderkennungsgerät zur Ausmessung des Spritzbilds der auf das Werkstück aufgetragenen Masse angeordnet. Weiter ist ein mit. den Meßparametern des Spritzbilds beaufschlagbarer Regler zur Ansteuerung des Pel- tierelements nach Maßgabe der Abweichung von vorgegebenen Soll-Parametern vorgesehen. Als Meßparameter des Spritzbilds können beispielsweise die Sprühstrahlbreite oder die Sprühstrahldicke verwendet werden.
    [0014] Das erfindungsgemäße Temperiergerät wiegt bei Verwendung eines Aluminiumquaders als Wärmeübertragungskörper weniger als 20 kg, und kann daher unmittelbar am Roboter angeordnet werden.
    [0015] Im folgenden wird die Erfindung anhand des in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen
    [0016] Fig. 1 eine Ansicht einer Roboteranordnung für den Klebstoffauftrag auf Werkstückoberflächen;
    [0017] Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch das Temperiergerät der Roboteranordnung nach Fig. 1;
    [0018] Fig. 3 einen Schnitt entlang der Schnittlinie III-III der Fig. 2;
    [0019] Fig. 4 einen Schnitt entlang der Schnittlinie IV-IV der Fig. 2.
    [0020] Fig. 5 und 6 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel eines Temperiergeräts in Schnittdarstellungen entsprechend Fig. 3 und 4.
    [0021] Fig. 7 ein Blockschaltbild eines Regelkreises für das Temperiergerät. Die Roboteranordnung nach Fig. 1 weist einen an einer Tragschiene 10 hängend verfahrbaren Industrieroboter 12 auf, der über eine Energiezufuhrkette mit Elektro-, Pneumatik- und Klebstoffleitungen 14 verbunden ist. Der Klebstoff wird aus einem Vor ratsbehälter 16 mit
    [0022] Hilfe einer Förderpumpe 18 durch die K lebstoffhochdruckleitung 14 unter einem Druck von ca. 250 bar zu den am Roboter 12 angeordneten Aggregaten 2,4,6 gefördert. Dort gelangt der Klebstoff zunächst in einen Konstantdruckerzeuger 2 und von dort über ein Klebstofftemperiergerät 4 in eine steuerbare Klebstoffpistole 6. Während die von der stationären Förderpumpe 18 zum Roboter geführte Hochdruckleitung 14 etwa 10 bis 15 m lang ist, beträgt die Entfernung zwischen den auf dem Roboter angeordneten Aggregaten insgesamt nur etwa
    [0023] 1 m. Die Anordnung des Klebstofftemperiergeräts 4 unmittelbar auf dem Roboter 12 ist nur durch die im folgenden beschriebene leichte Bauweise möglich.
    [0024] Das Temperiergerät 4 besteht im wesentlichen aus einem mit Längsbohrungen 24 versehenen quaderförmigen Metallblock 26 aus Aluminium sowie an den Breitseitenflachen 27 des Metallblocks 26 angeordneten Peltierelementen 28, die auf ihrer dem Metallblock 26 gegenüberliegenden Wärmeübertragungsfläche mit Wärmeleitrippen 30 bestückt sind. Die Längsbohrungen 24 befinden sich in einer zu den Breitseitenflachen 27 parallelen Ebene innerhalb des Metallblocks 26. Sie sind durch Querbohrungen 25 zu einem mäanderförmigen Strömungskanal miteinander verbunden, der an der einen Stirnseite des Metallblocks 26 eine mit dem Konstantdruckerzeuger 2 verbundene Einlaßöffnung 32 und an der anderen Stirnseite eine zur Klebstoffpistole 6 führende Auslaßöffnung 34 aufweist. Innerhalb des Kanals 24,25 befinden sich sta tische Mischer 26 in Form von Leitblechen oder -rippen, die eine Durchmischung des strömenden Klebstoffs und damit einen Temperaturausgleich innerhalb des Klebstoffs bewirken.
    [0025] Die Peltierelemente 28 können je nach Polung ihrer Anschlüsse 38,40 zur Kühlung oder zur Heizung des Metallblocks 26 eingesetzt werden. Weiter ist ein in der Zeichnung nicht dargestellter Regler vorgesehen, der mit dem von einem Kanal 24,25 eingreifenden Temperaturfühler 42 erfaßten Temperaturmeßwert beaufschlagt wird und die Peltierelemente 28 nach Maßgabe der Abweichung des Temperaturmeßwerts von einem abgegebenen Temperatursollwert ansteuert.
    [0026] Die Wärmeleitrippen 30 der Peltierelemente 28 werden durch einen strömenden Wärmeträger zwangsbeaufschlagt. Sie befinden sich zu diesem Zweck beispielsweise in einem Luftkanal 44, der durch ein nicht dargestelltes Gebläse mit Luft als Wärmeträger beaufschlagt ist.
    [0027] Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Temperiergeräts nach den Fig. 5 und 6 weist der quaderförmige Metallblock 26 drei Längsbohrungen 24' auf, die an ihren Enden durch Schraubverschlüsse 48 von außen her zugänglich sind. Die Enden der Bohrungen sind von den Längsseiten her so angebohrt, daß die eine Trennwand unter Bildung einer Querverbindung 50 zwischen den beiden benachbarten Bohrungen 24' durchgetrennt wird, während die andere Trennwand 52 erhalten bleibt. Die Verbindungsbohrungen 50 sind durch je einen Schraubstopfen 54 verschlossen, während auf der gegenüberliegenden Seite Stutzen 56 mit den Ein- und Auslässen 32 und 34 angeordnet sind. Um ein größeres Volumen zu erhalten, können auch mehr beispielsweise sieben - Längsbohrungen 24' eingebracht werden. In diesem Falle werden durchgehende Verbindungsbohrungen 50 eingebracht, die alle Längsbohrungen 24' anschneiden, während die Trennwände 52 durch in die Verbindungsbohrungen eingesetzte Trennbolzen (nicht dargestellt) gebildet werden.
    [0028] Die in den Längsbohrungen 24' befindlichen Leitflächen 36 weisen schraubenförmig gewundene Abschnitte 58,60 auf, die abwechselnd rechtsläufig und linksläufig sind und an den Übergangsstellen 62 gegeneinander in Umfangsrichtung versetzt angeordnet sind. Die Leitflächen 36 unterteilen die Klebstoffbohrungen 24' in zwei, an den Übergangsstellen 62 jeweils paarweise hälftig ineinander einmündende Teilkanäle und sorgen so für eine intensive Durchmischung des strömenden Klebstoffs, so daß trotz der schlechten Wärmeleitfähigkeit des Klebstoffmaterials eine konstante Temperatur über den Querschnitt des von außen her durch die Peltierelement beheizten oder gekühlten Klebstoffkanals erhalten wird,
    [0029] Die berippten Aluminium-Körper 30 sind mittels Spannschrauben 66 unter Zwischenklemmen der Peltierelemente 28 am Metallblock 26 lösbar festgeklemmt. Eine Wärmeleitungspaste an den Wärmeübergangsflächen zwischen Metallblock und PeItierelement bzw. Peltierelement und Kühlkörper sorgt für einen guten Wärmekontakt. An den nicht mit Peltierelementen belegten Schmalseitenflächen des Metallblocks 26 sind aus Polyurethanschaum bestehende Wärmeisolierungen 64 angeordnet. Der in Fig. 7 in einem Blockschaltbild schematisch dargestellte Regelkreis enthält neben dem Temperiergerät 4 und der mit einer Spritzdüse 70 ausgestatteten Spritzpistole 6 einen CCD-Bildsensor 72 (CCD = chargecoupled device), mit dem das Spritzbild der von der
    [0030] Spritzpistole 6 auf eine Werkstückoberfläche 74 aufgetragenen Masse 76 erfaßt und ausgemessen wird. Als Meßparameter kommen beispielsweise die Sprühbreite oder die Sprühdicke in Betracht, die ein Maß für die Viskosität der aufgetragenen Masse 76 sind. Verändert sich das Bild aufgrund von Viskositätsänderungen, die beispielsweise aufgrund von Toleranzen in der Zusammensetzung oder auf unterschiedliche Ausgangs stof fe zurückzuführen sind, so regelt das Bilderfassungsgerät 72 und der dazwischen geschaltete, beispielsweise in der
    [0031] Robotersteuerung integrierte Regler 78 über ein analoges Ausgangssignal die Ansteuerung der Peltierelemente im Temperiergerät 4. Die Temperiersteuerung wird also automatisch nachgeregelt, um ein gleichbleibendes Spritzergebnis zu erhalten.
    权利要求:
    ClaimsAnsprüc he
    1. Temperiergerät für fließfähige Massen, insbesondere Klebstoffe, Dichtstoffe und Lacke, mit einem Heizund/oder Kühlaggregat, einem mit diesem in Wärmekontakt stehenden Wärmeübertragungsmedium und einer in dem Wärmeübertragungsmedium angeordneten, von der fließfähigen Masse durchströmten Kanal, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeübertragungsmedium als Körper (26) mit hoher Wärmeleitfähigkeit ausgebildet ist, dessen Oberfläche (27) mit mindestens einem Peltierelement (28) als Heiz- und Kühlaggregat thermisch verbunden ist und daß in dem Körper mehrere Bohrungen angeordnet sind, die zu einem mäanderförmigen Strömungskanal (24,25) mit einer Einlaßöffnung (32) und einer Auslaßöffnung (34) verbunden sind.
    2. Temperiergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Strömungskanal (24,25) schraubenförmig gewundene Leitflächen (36) mit abwechselnd rechtsläufigen und linkslaufigen, an den Übergangsstellen gegeneinander in Umfangsrichtung versetzten Abschnitten angeordnet sind, die den Strömungskanal in zwei, an den Übergangsstellen jeweils paarweise hälftig ineinander einmündende Teilkanäle unterteilen.
    3. Temperiergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Bohrungen (24) des Strömungskanals über verschließbare Öffnungen (48) von außen her zugänglich sind.
    4. Temperiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (24') im Bereich ihrer stirnseitigen Enden durch Verbindungsbohrungen (50) und Zwischenwände (52) unter Bildung des mäanderförmigen Strömungskanals paarweise miteinander verbunden sind.
    5. Temperiergerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsbohrungen (50) an den beiden Stirnseiten alle Kanalbohrungen (24') anschneiden und daß die Zwischenwände (52) durch in die Verbindungsbohrungen (50) eingesetzte Trennbolzen g e b i l d e t sind.
    6. Temperiergerät nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitflächen aus einem abschnittsweise rechts- und linksläufig gewundenen Metallblech oder Kunststoffspritzteil bestehen.
    7. Temperiergerät nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitflächen (36) eine von dem flüssigen Beschichtungsmittel nicht benetzbare Oberfläche aufweisen.
    8. Temperiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeübertragungskörper als Metallblock (26) vorzugsweise aus Aluminium oder Kupfer ausgebildet ist.
    9. Temperiergerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeübertragungskörper (26) die Gestalt eines flachen Quaders aufweist, dessen Breitseitenflächen (27) mit je mindestens einem Peltierelement
    (28) belegt sind und in welchem die den Strömungskanal bildenden Bohrungen (24,25) in einer zu den Breitseitenflächen (27) parallelen Ebene angeordnet sind.
    10. Temperiergerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (32) und die Auslaßöffnung (24) an einander gegenüberliegenden Schmalseitenwänden des Wärmeübertragungskörpers (26) angeordnet sind.
    11. T emp e r i e r g e r ät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Peltierelemente (28) an ihrer dem Wärmeübertragungskörper (26) gegenüberliegenden Wärmeübertragungsfläche mit Wärmeleitrippen (30) versehen sind.
    12. Temperiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die PeItierelemente (28) an ihrer dem Wärmeübertragungskörper (26) gegenüberliegenden Wärmeübertragungsf lache (30) durch einen gasförmigen oder flüssigen Wärmeträger zwangsbeaufschlagt sind.
    13. Temperiergerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Wärmeübertragungskörper (26) gegenüberliegenden Wärmeübertragungsflächen (30) der Peltierelemente (28) in einem Luftkanal (44) mit Gebläse angeordnet sind.
    14. Temperiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch einen die Temperatur der strömenden Masse in der Nähe der Auslaßöffnung (34) des Strömungskanals (24,25) messenden Temperaturfühler (42) sowie einen mit dem Temperaturmeßwert beaufschlagten Regler zur Ansteuerung des Peltierelements (28) nach Maßgabe der Abweichung von einem vorgegebenen Temperatur-Sollwert.
    15. Temperiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der peltierelement-freien Stirnseitenflächen des Wärmeübertragungskörpers nach außen hin durch ein wärmeisolierendes Material, vorzugsweise aus PolyurethanSchaum, thermisch isoliert ist.
    16. Temperiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch einen Sensor zur Messung der Viskosität des aus dem Temperiergerät austretenden Massenstroms oder einer von der Viskosität abhängigen Größe sowie einen mit dem betreffenden Meßwert beaufschlagten Regler zur Ansteuerung des Peltierelements (28) nach Maßgabe der Abweichung von einem vorgegebenen Sollwert.
    17. Temperiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der austretende Massenstrom über eine Spritz- oder Sprühdüse auf eine Werkstück Oberfläche auftragbar ist, daß in der Nähe der Spritz- oder Sprühdüse ein Sensor oder ein Bilderkennungsgerät zur Ausmessung des Spritzbilds der auf das Werkstück aufgetragenen Masse angeordnet ist, und daß ein mit den Meßparametern des Spritzbilds beaufschlagbarer Regler zur Ansteuerung des Peltierelements (28) nach Maßgabe der Abweichung von vorgegebenen Bildparametern vorgesehen ist.
    18. Temperiergerät nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühstrahlbreite oder -dicke als Meßbzw. Bildparameter verwendet wird.
    19. Temperiergerät nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Bilderkennungsgerät einen CCD-Bildsensor sowie eine Schaltung zur Auswertung des CCD -Bildes ausweist.
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    1990-06-13| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1987904531 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DEP3624844.4||1986-07-23||
    DE19863624844|DE3624844A1|1986-07-23|1986-07-23|Temperiergeraet fuer fluessige klebstoffe|DE19873763247| DE3763247D1|1986-07-23|1987-07-17|Temperiergeraet fuer fliessfaehige massen.|
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