专利摘要:

公开号:WO1989010207A1
申请号:PCT/EP1989/000425
申请日:1989-04-20
公开日:1989-11-02
发明作者:Karl Lenhardt
申请人:Lenhardt Maschinenbau Gmbh;
IPC主号:B29B7-00
专利说明:
Vorrichtung zum Abgeben hochviskoser, pastöser Substanzen, insbesondere zum Auftragen von Dicht- und Klebstoffen auf Karosserieteile im Karosseriebau Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Eine solche Vorrichtung ist aus der GB-A-2,192,567 bekannt. Zu den Substanzen, mit deren dosiertem Abgeben sich dieses Patent befasst, gehören heiss zu verarbeitende Einkomponenten-Dicht- und -Klebstoffe auf Butyl-Kautschuk Basis, beispielsweise Polyisobutylene, die durch Erwärmung auf eine Temperatur zwischen 80"C und 1400 C (je nach Materialtyp) soweit erweichen, dass sie pumpbar werden, sowie kalt zu verarbeitende Dicht- und Klebstoffe, darunter auch solche, die vernetzt werden können, beispielsweise Substanzen auf Polyvinylchloridbasis, auf Polyurethanbasis und Acrylplastisole. Im Karosseriebau ist man bestrebt, solche Dicht- und Klebstoffe einzusetzen, um Karosserieteile abzudichten und/oder miteinander zu verkleben, beispielsweise zum Verkleben oder Abdichten von Bördelfalzen, zur Abdichtung von Dachrahmen, zur Dachspriegel-Unterfütterung oder zum Aufkleben von Zierleisten. Dabei kommt es darauf an, die Dicht- und Klebstoffe in genau bestimmten Mengen punktweise oder raupenförmig oder in Form von endlosen Strängen aufzutragen. Eine hohe Dosiergenauigkeit wird verlangt, weil ein zu geringer Auftrag zu einer mangelhaften Abdichtung oder Verklebung führen kann, während ein zu starker Auftrag dazu führen kann, dass über schüssiger Dicht- bzw. Klebstoff wieder entfernt werden muss, weil er beispielsweise bei einer Bördelfalz-Verklebung oder Abdichtung zu stark hervorquillt. Ausserdem wird verlangt, dass die Vorrichtung zum Auftragen dieser Substanzen durch einen Roboter gehandhabt und geführt werden kann, damit das Austragen automatisiert erfolgen kann. Es ist bekannt, solche Substanzen aus einem Fass, in welchem Sie angeliefert werden, mit einer Fasspumpe, welche beispielsweise in der französischen Patentanmeldung Nr. 84-14 182 beschrieben ist, herauszupumpen und unmittelbar einer verschliessbaren Auftragsdüse zuzuführen, welche durch einen Roboter geführt werden kann (GB-A-2 192 567). Dabei befindet sich zwischen der Fasspumpe und der Düse eine längere Förderleitung, beispielsweise eine beheizte Rohrleitung mit Gelenken oder ein Druckschlauch. Um von einer längeren Förderleitung unabhängig zu sein, ist es bereits bekannt, solche hochviskosen Substanzen nicht direkt vom Fass zur Düse zu pumpen, sondern einen Auspresszylinder mit einer gewissen Menge der Substanz zu füllen. Aus diesem Auspresszylinder wird die Substanz durch einen Kolben ausgepresst. Ist der Zylinder leer, muss der Auftragsvorgang unterbrochen werden, damit der Zylinder nachgefüllt bzw. durch einen nachgefüllten Zylinder ersetzt werden kann (JP-A-62t30579). Solche Unterbrechungszeiten sind in Fertigungsstrassen im Auto mobilbausehr unerwünscht. Um sie gering zu halten, verwendet man Auspresszylinder mit möglichst grossem Fassungsvermögen. Je grösser jedoch die Menge der mAuspresszylinder gespeicherten hochviskosen Substanz ist, desto grösser wird der nachteilige Einfluss der Kompressibilität auf die Dosiergenauigkeit. Mit zunehmender Menge der hochviskosen Substanz nimmt nämlich der Druck zu, der benötigt wird, um die Substanz aus dem Zylinder auszupressen, und mit zunehmendem Druck wird die Substanz zunehmend komprimiert. Als weiterer Nachteil kommt hinzu, dass der zum gleichmässigen Auspressen benötigte Druck mit fortschreitender Entleerung des Zylinders abnimmt, wobei das Ausmass der erforderlichen Druckanpassung mit zunehmendem Fassungsvermögen des Zylinders ansteigt. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass Auspresszylinder, die ein grosses Fassungsvermögen haben, damit sie nicht in kurzen Zeitabständen unter Unterbrechung des Dosiervorgangs nachgefüllt oder ausgetauscht werden müssen, so schwer sind, dass sie unter den gegebenen Verhältnissen im Karosseriebau durch einen Roboter nicht mehr gehandhabt werden können. Im Karosseriebau sind häufig nicht nur geradlinige, sondern gekrümmte, insbesondere zu einem Ring geschlossene Stränge von Dicht- und Klebstoffen aufzutragen. Wenn das mit Strängen geschehen soll, die eine von der Kreisform verschiedene Querschnittsform haben (z.B. Rechteckprofilstränge),dann muss die Düse vom Roboter auf ihrem am Werkstück entlang führenden Weg verschwenkt oder gedreht werden können. Das ist bei der bekannten Vorrichtung, deren Düse am Ende einer längeren Förderleitung sitzt, mit Einschränkungen möglich, nicht aber mit der bekannten Vorrichtung, bei der die Düse an einem grösseren Auspresszylinder angeordnet ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zum Dosieren hochviskoser, pastöser, kompressibler Substanzen zu schaffen, die den oben geschilderten Anforderungen im Karosseriebau gerecht wird und eine ungehinderte Handhabung und Führung durch einen Roboter, insbesondere zum exakten Auftragen gekrümmter und geschlossener Stränge aus solchen Substanzen erlaubt. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Erfindungsgemäss befindet sich die Düse drehbar auf einer Halterung, die ihrerseits am Arm eines Roboters befestigt werden kann. Die Düse kann also zum einen durch Bewegen der Halterung an einem Werkstück entlang bewegt werden, zum andern kann sie unabhängig davon gedreht werden, was das Auftragen gleichförmiger Stränge längs beliebig gekrümmter Wege sehr erleichtert. Dadurch, dass zusätzlich die Düse in der beanspruchten Weise durch eine drehbare Kupplung mit der oder den sie speisenden Leitung(en) verbunden ist, sind die Leitungen selbst dann einer Drehung der Düse nicht hinderlich, wenn diese über einen grossen Drehwinkel erfolgt. Sogar Drehwinkel von mehr als 3600 sind möglich. Es ist aber auch möglich, den Roboter, der die Düse führen soll, unmittelbar an der Düse oder an einem drehfest mit der Düse verbundenen Montageteil angreifen zu lassen und die Düse nach Bedarf zu drehen, während die Halterung, zu welcher die Leitung(en) geführt sind, diese Drehbewegung nicht mitmachen muss. Bei der Kupplung könnte es sich um eine Armatur handeln, die auf das rückwärtige Ende der hohlen Düsenwelle aufgesetzt ist. Vorteilhafter und für die Handhabung der Vorrichtung günstiger ist es jedoch, wenn die Kupplung die Düsenwelle umgibt und die Düsenwelle sich durch die Kupplung hindurch erstreckt und mit ihrem hinteren Ende aus der Kupplung herausragt, denn dann ist es auf besonders einfache Weise möglich, an der Düsenwelle einen Drehantrieb angreifen zu lassen, insbesondere einen solchen, der beim Roboter ohnehin vorgesehen ist. Zu diesem Zweck empfiehlt es sich, die Halterung der Düse so auszubilden und an die Befestigungselemente des Roboterarms anzupassen, dass die Düsenwelle mit jener Achse des Roboterarms fluchtet, welche für die Drehung der Düsenwelle infragekommt. Vorzugsweise wird die Halterung der Düse selbst als Kupplung ausgebildet. Das hat den Vorteil, dass die vom Roboter zu handhabende Vorrichtung sehr kompakt und in erwünschter Weise wendig wird und dass die Kupplung nahe bei der Mündung der Düse liegt, was wiederum kurze Leitungswege begünstigt. Kurze Leitungswege wiederum sind günstig für die Dosiergenauigkeit, denn dann kann mit geringeren Förderdrücken gear beitet werden und die Kompressibilität der zu fördernden Substanzen hat einen geringeren Einfluss auf die Dosiergenauigkeit. Beim Verarbeiten aushärtender Substanzen verringern kurze Leitungswege das Risiko, das die Substanz bereits in den Leitungswegen aushärtet. Um die Düse leicht über beliebig gekrümmte Wege führen zu können, soll die Achse, um welche sie drehbar ist, die Mündung der Düse durchsetzen, vorzugsweise in Ausströmrichtung. Das führt zu einem einfachen, koaxialen Düsenaufbau. Eine solche Düse hat den weiteren Vorteil, dass sie sich leicht durch eine koaxial angeordnete, verschiebbare Nadel verschliessen lässt. Besonders vorteilhaft ist eine Weiterbildung der Erfindung, gemäss welcher die Düse nicht unmittelbar über flexible oder gelenkige Leitungen aus einem stationäre Fass gespeist wird, sondern aus einem oder mehreren Speichern, die vom Roboter mit der Düse mitgeführt werden und zu diesem Zweck verdrehfest an der Halterung angebracht sind. Dies ist besonders vorteilhaft, weil der jeweilige Speicher mit seinen Betätigungsorganen und deren Zuleitungen und Steuerelementen und gegebenenfalls mit einer Zuleitung für das Nachfüllen des Speichers verbunden ist, die auf diese Weise nicht mitgedreht werden müssen; das erleichtert den Aufbau der Vorrichtung und ihre Handhabung sehr. Ähnlich vorteilhaft ist es, wenn man mit der Vorrichtung Substanzen aus mehr als einer Komponente verarbeiten will, die erst unmittelbar vor ihrer Verarbeitung miteinander vermischt werden können, weil sie sonst aushärten würden. In diesem Fall kann man nämlich die für das Mischen der Komponenten erforderlichen Mischer starr auf der Halterung für die Düse befestigen und im Leitungsweg vom betreffenden Mischer zur Düse in erfindungsgemässer Weise eine Drehkupplung vorsehen. Die Leitung vom Speicher oder Mischer zur Düse kann im Prinzip eine Schlauchleitung sein, die entweder mit dem Speicher bzw. Mischer oder mit der Düse oder mit beiden durch eine drehbaren Kupplung verbunden ist. Besser ist es jedoch, die Leitung so anzuordnen, dass sie in der Halterung verläuft. Dadurch kann die Leitung sehr kurz gehalten werden, wie überhaupt angestrebt wird, diese Leitung so kurz wie möglich zu halten. Dadurch vermeidet man hohe Druckverluste, die man beim Fördern hochviskoser, pastöser Substanzen durch längere Förderleitungen (Förderdrücke zwischen 200 bar und 400 bar sind dort keine Seltenheit) sonst in Kauf nehmen muss. Andererseits wird durch kurze Förderleitungen eine besonders günstige Möglichkeit geschaffen, durch Beheizung der Halterung diese Leitung und gleichzeitig die Düse zu beheizen. Lässt man die Leitung vom Speicher zur Düse in der Halterung verlaufen, dann ist es am besten, in der Halterung einen Ringkanal vorzusehen, welcher die Düse oder eine die Düse tragende Welle (nachfolgend auch als Düsenwelle bezeichnet) umgibt. In diesen Ringkanal soll einerseits die vom Speicher kommende Leitung einmünden. Andererseits soll der Ringkanal durch einen in der Düse bzw. ihrer Welle verlaufenden Kanal mit der Mündung der Düse Verbindung haben. Ein solcher Ring kanal erlaubt ohne weiteres eine Drehung der Düse um 3600 oder mehr. Der Ringkanal eignet sich auch besonders, um in seiner Nach barschafteinen Drucksensor anzuordnen, der das Förderorgan für den Speicher steuert und dadurch den Druck in der aus zupressenden Substanz konstant oder auf einem wählbaren Niveau hält, so dass mit der Vorrichtung exakt dosiert werden kann, wobei eine Änderung der Menge, die in der Zeiteinheit aus der Düse austritt, entweder durch Ändern des Düsenquerschnitts bei konstantem Druck oder durch Ändern des Drucks bei konstantem Düsenquerschnitt erfolgen kann. Ein solcher Drucksensor kann in der Halterung so angeordnet sein,dass er unmittelbar an den Ringkanal angrenzt und den Druck im Ringkanal erfasst, also an einer Stelle, die ausserordentlich nah bei der Mündung der Düse liegt. Diese Anordnung ist vorteilhaft, weil auf dem Weg vom Ringkanal bis zur Düsenmündung keine Druckschwankungen mehr zu erwarten sind, so dass ein im Ringkanal konstant geregelter Druck zu einem entsprechend konstanten Austragen der Substanz aus der Düsenmündung führt. Es ist aber auch möglich, einen Drucksensor im vorderen Bereich des Speichers anzuordnen. Da der Weg vom Speicher bis zur Düse ohnehin kurz ist, kann auch durch einen dort gelegenen Drucksensor der Durchsatz durch die Düse auf einen konstanten Wert geregelt werden, wenngleich eine Anordnung näher bei der Düsenmündung noch günstiger ist. Die Dosiergenauigkeit kann durch eine schwankende Temperatur der auszupressenden Substanz beeinträchtigt werden, weil Temperaturänderungen Änderungen der Viskosität der Substanz zur Folge haben. Es wird deshalb bevorzugt, für Substanzen, die bei Temperaturen oberhalb der Zimmertemperatur zu verar beiten sind, ein oder mehrere Heizelemente zum Beheizen des Speichers und/oder der Düse sowie wenigstens einen Temperatursensor zur Steuerung der Heizelemente vorzusehen. Der Temperatursensor sollte zweckmässigerweise in der Halterung an einer nicht weit von der Düse entfernten Stelle angeordnet sein, damit er die Temperatur möglichst dicht an der Düse erfasst. Insbesondere wird bevorzugt, die Halterung mit der Düse und den Speicher mit der Substanz durch getrennte Heizkreise mit je wenigstens einem Heizelement und je einem Temperatursensor zu regeln, weil sich damit eine besonders gute Temperaturkonstanz erreichen lässt. Substanzen, die kalt zu verarbeiten sind, können sich auf ihrem Weg vom Vorratsbehälter zur Düse erwärmen, wodurch sich ihre Viskosität ändert und die Dosiergenauigkeit beeinträchtigt wird. Da die Substanz kalt zu verarbeiten ist, kommt man dem durch eine geregelte Beheizung nicht bei. In vorteilhafter Weiterbildung kann man jedoch auch für diesen Zweck einen Temperatursensor vorsehen, der wie der Drucksensor möglichst nahe bei der Düsen öffnung angeordnet sein sollte. Mit Hilfe eines solchen Temperatursensors kann man den vom Förderorgan erzeugten Druck nach Erfahrungswerten, die für die zu verarbeitende Substanz zu ermitteln sind, nachregeln. Zum Verschliessen der Düse ist vorzugsweise eine Nadel vorgesehen, welche in Längsrichtung der Düse verschiebbar angeordnet ist. Durch diese Nadel erhält die Düse die Funktion eines Sitzventils. Der Sitz für die Nadel kann unmittelbar an der Düsen öffnung vorgesehen sein, so dass praktisch nichts von der Substanz nachlaufen kann, wenn die Düse geschlossen wird. Soll mit der Nadel zugleich der Durchsatz der Substanz durch die Düse beeinflusst werden, sieht man am besten ein den Hub der Nadel veränderndes Verstellorgan, insbesondere einen verstellbaren Anschlag vor. Die erfindungsgemässe Vorrichtung eignet sich hervorragend zum Auftragen hochviskoser, pastöser Dicht- und Klebstoffe auf Karosserieteile im Karosseriebau, um Karosserieteile abzudichten und/oder miteinander zu verkleben, beispielsweise zum Verkleben oder Abdichten von Bördelfalzen, zur Abdichtung von Dachrahmen, zur Dachspriegelunterfütterung, zum Aufkleben von Zierleisten sowie zum Herstellen von Isolierglasscheiben, insbesondere solche für Fahrzeuge, welche aus paarweise am Rand miteinander verklebten und versiegelten Glastafeln bestehen. Solche Isolierglasscheiben können dadurch hergestellt werden, dass mit der Vorrichtung ein thermoplastischer Strang längs des Randes der Glastafel aufgetragen wird, wofür sich als thermoplastischer Werkstoff besonders Polyisobutylen eignet, welches warm extrudiert wird und auf der Glastafel erkaltet und sich verfestigt. Auf eine so vorbereitete Glastafel wird eine zweite Glastafel aufgelegt. Die beiden Glastafeln werden gegeneinandergedrückt, wo bei sie miteinander verkleben. In der Isolierglasscheibe dient der Polyisobutylenstrang als plastischer Abstandhalterrahmen. Zwei durch Polyisobutylen miteinander verklebte Glastafeln werden üblicherweise noch zusätzlich versiegelt, indem in die verbliebene Randfuge der Isolierglasscheibe eine sich verfestigende Versiegelungsmasse eingefüllt wird, insbesondere ein Thiokol. Das Thiokol ist ein Zweikomponentenkleber, dessen zwei Komponenten unmittelbar vor dem Versiegeln der Isolierglasscheibe miteinander gemischt werden und der nachfolgend aushärtet. Auch eine solche Versiegelungsmasse kann durch die erfindungsgemässe Vorrichtung aufgetragen werden, weil diese klein, leicht und handlich ist und durch einen Roboter ohne Probleme unterbrechungsfrei am Rand einer beliebig geformten Isolierglasscheibe entlang geführt werden kann. Die im Anspruch 2 beschriebene Weiterbildung der Vorrichtung ermöglicht es in vorteilhafter Weise, auf die eine Glastafel von vornherein einen Verbundstrang aufzutragen, der einerseits aus einem thermoplastischen Material wie z.B. aus einem Polyisobutylen und andererseits aus einer aushärtenden Versiegelungsmasse wie z.B. einem Thiokol besteht. Dieser Verbundstrang kann mittels einer Düse, in deren Düsenöffnung zwei getrennte Kanäle einmünden, in einem Zug auf eine Glastafel aufgetragen werden. Durch den einen Kanal wird das thermoplastische Material und durch den anderen Kanal die aushärtende Versiegelungsmasse zugeführt. Im Bereich der Düsenöffnung laufen die beiden Stränge zu einem Verbundstrang zusammen. Damit entfällt der sonst üb liche nachträgliche Versiegelungsvorgang, wodurch die Isolierglasherstellung besonders rationell wird. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist für die Herstellung von Isolierglasscheiben für den Einsatz im Automobilbau von besonderer Bedeutung, weil man dort gekrümmte Isolierglasscheiben braucht, für die herkömmliche metallische, mit den Glas tafeln verklebte Abstandhalterrahmen nicht möglich sind, welche für ebene Isolierglasscheiben üblich sind. Um mit der Vorrichtung einen Verbundstrang ebenso leicht und vorteilhaft erzeugen und auftragen zu können, wie einen einfachen Strang aus einem Dicht- und Klebstoff hat die weitergebildete Vorrichtung an dem Träger, an welchem die Düse angebracht ist, vorzugsweise nicht nur einen, sondern zwei Speicher für die beiden Dicht- und Klebstoffe, welche aus ihrem jeweiligen Speicher durch ein eigenes Förderorgan zur Düse gefördert werden können, wobei die beiden Förderorgane zur Bildung eines gleichmässigen Verbundstranges zweckmässigerweise synchron mit konstantem, aber wählbarem Verhältnis der beiden Förderleistungen antreibbar sind. Vorzugsweise sind die beiden Förderorgane nach Wahl aber auch unabhängig voneinander antreibbar, so dass die Möglichkeit besteht, auch nur eine der beiden Dicht- bzw. Klebstoffe zu fördern. Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Speicher für den einen oder für den anderen Dicht- bzw. Klebstoff ein Zylinder ist, in welchem als Förderorgan ein Kolben verschiebbar ist, durch den sich längs eine Förderleitung hindurch erstreckt, welche rückwärts aus dem Zylinder herausgeführt ist. Diese Förderleitung dient zum Nachfüllen des Dicht- bzw. Klebstoffes in den Zylinder, welches erfolgen kann, ohne dass der Dosier vorgang unterbrochen wird. Die Förderleitung mündet also an der Vorderseite des Kolbens in den Zylinder. Das hat den Vorteil, dass der Kolben nahezu bis an das vordere Ende des Zylinders vorgeschoben werden kann, es muss kein Abstand eingehalten werden, um eine seitliche Öffnung im Zylinder für das Nachfüllen des Dicht- bzw. Klebstoffes vorzusehen, und es ist deshalb auch nicht erforderlich, dort eine Anschlussarmatur für das Nachfüllen vorzusehen, vielmehr kann diese erheblich nach rückwärts verlegt werden, so dass die Vorrichtung in der Nähe der Düse kompakter und damit handlicher wird. Ein weiterer wesentlicher Vorteil, den das Nachfüllen durch eine sich längs durch den Kolben erstreckende Förderleitung mit sich bringt, besteht darin, dass das Speichervolumen vor dem Kolben besonders klein gehalten werden kann. Das ist ein besonderer Vorteil, wenn man Dicht- und Klebstoffe verwendet, die irreversibel aushärten, wie es z.B. beim Thiokol und bei anderen Zweikomponentenklebern der Fall ist. Je kleiner das Speichervolumen zwischen der Vorderseite des Kolbens und der Düse ist, desto geringer ist die Verweilzeit des Dicht- bzw. Klebstoffes in der Vorrichtung und um so geringer ist die Gefahr einer Verstopfung durch vorzeitige Aushärtung. In diesem Zusammenhang ist es weiterhin besonders vorteilhaft, in der Förderleitung selbst einen Mischer, insbesondere einen statischen Mischer anzuordnen, der die beiden Komponenten eines irreversibel aushärtenden Dicht- bzw. Klebstoffes möglichst spät miteinander vermischt. Am besten ist es, wenn sich der Mischer bis in den Kolben hinein erstreckt, denn dann erfolgt die Mischung zum spätest möglichen Zeitpunkt. Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen dargestellt. Figur 1 zeigt eine teilweise geschnittene Gesamtan sicht einer Vorrichtung mit nur einem Speicher in Gestalt eines Zylinders, Figur 2 zeigt als Detail den Träger mit der drehbarenDüse, aber ohne den Zylinder, im Längsschnitt, Figur 3 zeigt die Ansicht auf den Träger mit der dreh baren Düse in Richtung des Pfeils V in Fig. 2, Figur 4 zeigt als Detail den am Träger gemäss Fig. 2 zu befestigenden Zylinder im Längsschnitt mit aufgesetztem, aber nicht geschnittenem Be tätigungszylinder für seinen Kolben, und Figur 5 zeigt eine teilweise geschnittene Gesamtansicht einer Vorrichtung mit zwei Speichern in Gestalt von unterschiedlich ausgebildeten Zylindern. Die Vorrichtung gemäss Fig. 1 enthält einen Zylinder 1 (Dosierzylinder) zur Aufnahme einer hochviskosen, pastösen, kompressiblen Substanz. Im Zylinder 1 ist als Förderorgan ein Kolben 2 verschiebbar angeordnet, der durch eine Kolbenstange 3 mit dem Kolben eines doppelt wirkenden Druckmittelzylinders 5 verbunden ist, der als Betätigungsorgan für den Kolben 2 dient. Der Druckmittelzylinder 5 kann hydraulisch oder pneumatisch betätigt sein. Zur Aufnahme des Dosierzylinders 1 und einer Düse 10 ist eine Halterung 46 vorgesehen, in welcher eine längs durchbohrte Welle 47 drehbar gelagert ist. In das vordere Ende der Welle 47 ist die Düse 10 eingeschraubt. Deshalb wird die Welle 47 auch als Düsenwelle bezeichnet. Mit dem hinteren Ende der Düsenwelle 47 ist ein Zylinder 48 verschraubt, der an seinem hinteren Ende einen Flansch 49 hat, mit dem er am Arm eines Roboters 80 angebracht werden kann. Im Zylinder 48 ist ein Kolben 50 angeordnet, welcher durch zwei seitliche Anschlüsse 51 und 52 in einem den Zylinder 48 umgebenden Ring 53 beidseitig mit einem Druckmittel beaufschlagt werden kann. Im Kolben 50 ist eine koaxial zur Düse verlaufende Nadel 54 befestigt, welche zum Verschliessen der Düse 10 dient. In der Düsenwelle 47 ist die Nadel 54 durch eine von der Rückseite her in die Düsenwelle eingeschraubte Buchse 55 geführt. Rückseitig ist der Zylinder 48 durch ein Verschlussteil 58 verschlossen, durch welches - unter Abdichtung mittels eines O-Ringes 57 - ein Bolzen 59 hindurchgeführt ist, welcher als Anschlag für den Kolben 50 dient. Der Bolzen 59 endet in einer mit Aussengewinde versehenen Scheibe 60, welche in eine entsprechende Gewindebohrung des Verschlussteiles 58 eingedreht ist. Durch Verdrehen der Scheibe 60 ist der Hub der Nadel 54 verstellbar. Zur Sicherung der Lage der Scheibe 60 ist in diese ein Gewindebolzen 61 eingedreht. Die Halterung 46 selbst ist als drehbare Kupplung ausgebildet, durch welche hindurch die Düse 10 mit der Substanz gespeist wird. Zu diesem Zweck führt in die Halterung 46 schräg von oben eine Leitung 45 in Gestalt einer Bohrung hinein, welche in einen Ringkanal 62 mündet, welcher die Düsenwelle 47 umgibt. Die Düsenwelle besitzt an dieser Stelle zwei entsprechend schräg verlaufende kurze Bohrungen 63, welche den Ringkanal 62 mit dem axialen Kanal 64 der Düsenwelle verbinden. In der Halterung 46 verläuft quer zur Leitung 45 eine Bohrung 65, welche nahe dem Ringkanal 63 in die Leitung 45 mündet. Diese Bohrung 65 dient zur Aufnahme eines Drucksensors 43. In der Nähe des Drucksensors 43 befindet sich eine weitere Bohrung in der Halterung 46, durch welche ein Temperatursensor 98 in die Leitung 45 eingeführt werden kann, um die Temperatur von kalt zu verarbeitenden Substanzen zu überwachen. Er ist deshalb zweckmässigerweise mit dem Drucksensor Bestandteil eines Regelkreises. Die Abdichtung der Düsenwelle47 gegenüber der Halterung 46 erfolgt mittels zweier beidseits des Ringkanals 62 angeordneter O-Ringe 66 und 67.Dort, wo die Leitung 45 die Halterung 46 verlässt, ist der Dosierzylinder 1 angebracht, und zwar so, dass sein vorderes Ende mit der Eintritts öffnung der Leitung 45 fluchtet. Der Dosierzylinder besitzt an seinem vorderen Ende Gewindebohrungen 70, mit denen er an der Halterung 46 verschraubt werden kann. Am vorderen Ende des Zylinders 1 ist seitlich ein schräg verlaufender Stutzen 71 angesetzt, an welchem ein Druckschlauch befestigt werden kann, durch den der Zylinder mit der auszupressenden Substanz nachgefüllt werden kann. Im Zylinder ist der Kolben 2 verschieblich angeordnet, dessen Kolbenstange einen Vorsprung 14 in Gestalt eines ringförmigen Kragens hat, dessen Lage durch die beiden Sensoren 15 und 16 abgetastet wird, die die Endlagen des Kolbens 2 bestimmen. Die vordere Endlage des Kolbens 2 ist gestrichelt eingezeichnet. Die Kolbenstange 3 führt in den Druckmittelzylinder 4 hinein, welcher den Kolben 2 betätigt. Der Zylinder 1 hat in seiner Wand wenigstens zwei längs verlaufende Bohrungen 72 zur Aufnahme wenigstens eines elektrischen Heizelementes und eines Temperatursensors. Das Heizelement kann den Zylinder und mit ihm die darin enthaltene Substanz bei Bedarf beheizen. Auch die Düse 10 ist beheizbar, und zwar durch Beheizung der die Düse umgebenden Halterung 46. Zu diesem Zweck besitzt die Halterung weitere Bohrungen 68, von denen eine dargestellt ist. Diese Bohrungen dienen zur Aufnahme von elektrischen Heizelementen. Alternativ könnte eine dieser Bohrungen auch zur Aufnahme des Drucksensors 43 dienen. Nicht benötigte Bohrungen werden durch Blindstopfen verschlossen. In einer Querbohrung 69 der Halterung befindet sich ein weiterer Temperatursensor. Als Temperatursensor eignen sich elektrische Widerstandsthermometer. Die Temperatursensoren und die elektrischen Heizelemente können zu einem Regelkreis zusammengeschaltet werden, um eine möglichst gleichmässige Temperatur im Düsenbereich zu erhalten. Zweckmässigerweisewerwerden für die Halterung 46 und für den Zylinder 1 getrennte Temperaturregelkreise gebildet, für die Halterung 46 zweckmässigerweise ein PID-Regelkreis. Für den Zylinder 1 reicht ein einfacher Zweipunktregler. Die Temperaturen werden am besten so eingestellt, dass die Temperatur im Zylinder 1 ein wenig unter der Temperatur in der Halterung 46 liegt. In der Fig. 5 sind Teile, die Teilen im ersten Ausführungsbeispiel gleichen oder entsprechen, teilweise mit denselben Bezugszahlen bezeichnet wie im ersten Beispiel. Die in Fig. 5 dargestellte Vorrichtung enthält zwei Zylinder 1 und la (Dosierzylinder) zur Aufnahme von zwei verschiedenen, hochviskosen, pastösen, kompressiblen Substanzen. In den Zylindern 1 und la ist als Förderorgan ein Kolben 2 bzw. 2a verschiebbar angeordnet, der durch eine Kolbenstange 3 bzw. 3a mit dem Kolben 4 eines doppelt wirkenden Druckmittelzylinders 5 bzw. 5a verbunden ist, der als Betätigungsorgan für den Kolben 2 bzw. 2a dient. Die Druckmittelzylinder 5, 5a können hydraulisch oder pneumatisch betätigt sein. Zur Aufnahme der Dosierzylinder lund la und einer Düse 10 ist eine Halterung 46 vorgesehen, in welcher eine längs durchbohrte Welle 47 drehbar gelagert ist. Mit dem vorderen Ende der Welle 47 ist eine Düse 10 verschraubt. Deshalb wird die Welle 47 auch als Düsenwelle bezeichnet. Im hinteren Ende der Düsenwelle 47 ist ein Druckmittelzylinder 48 ausgebildet, der an seinem hinteren Ende durch einen Flansch 49 verschlossen ist, der zum Befestigen am Kopf 80 eines Roboters bestimmt ist. Im Druckmittel zylinder 48 ist ein Kolben 50 angeordnet, welcher durch zwei seitliche Anschlüsse 51, 52 in einem den Druckmittelzylinder umgebenden stationären, d.h. drehfest mit der Halterung 46 verbundenen Ring 53 beidseitig mit einem Druckmittel beaufschlagt werden kann. Die seitlichen Anschlüsse 51 und 52 münden jeweils in einen Ringkanal 51a und 52a, der seinerseits Verbindung hat mit radialen Bohrungen 51b und 52b in der Umfangswand des Druckmittelzylinders 48. Im Kolben 50 sind zwei zueinander parallele, in Längsrichtung der Düsenwelle 47 verlaufende Nadeln 54 und 54a befestigt, welche zum Verschliessen der Düse 10 dienen. In der Düsenwelle 47 sind die Nadeln 54 und 54a durch von der Rückseite und von der Vorderseite her in die Düsenwelle eingeschraubte Buchsen 55a, 55b, 55c und 55d geführt und abgedichtet. Die Nadeln 54 und 54a tragen an ihrem rückwärtigen Ende einen mit Aussengewinde versehenen Bolzen 59 und sind damit von der Rückseite her in eine Gewindebohrung 59a des Kolbens 50 eingedreht. Durch Verdrehen des Bolzens 59 ist die betreffende Nadel 54, 54a verstellbar. Zum Abdichten des Druckmittelzylinders 48 ist der Flansch 49 mit einem in den Zylinder 48 hineinragenden Fortsatz 49a versehen, welcher einen O-Ring 49b trägt. Vorderseitig ist der Druckmittelzylinder durch die Buchsen 55a bis d, welche jeweils einen O-Ring 55e, 55f,55g bzw. 55h tragentabgedichtet,wobei zusätzlich zwischen den die Nadel 54 umgebenden O-Ringen 55e und g ein Leckagekanal 70 und zwischen den die Nadel 54a umgebenden O-Ringen 55f und 55h ein weiterer Leckagekanal 71 vorgesehen sind. In die Halterung 46 führen schräg von oben eine Leitung 45 und eine weitere Leitung 45a, beide in Gestalt einer Bohrung, hinein, welche in einen Ringkanal 62 bzw. 62a münden, welche die Düsenwelle 47 umgeben. Die Düsenwelle besitzt an diesen Stellen zwei von aussen nach innen verlaufende kurze Bohrungen 63 und 63a, welche die Ringkanäle 62 bzw. 62a mit den beiden parallel zur Achse der Düsenwelle verlaufenden Kanälen 64 bzw. 64a verbinden, durch welche sich auch die Nadeln 54 und 54a hindurch erstrecken. In der Halterung 46 verläuft quer zur Leitung 45 eine Bohrung 65, welche in die Leitung 45 mündet; entsprechend verläuft quer zur Leitung 45a eine Bohrung 65a, welche in die Leitung 45a mündet. Diese Bohrungen 65 und 65a dienen zur Aufnahme eines Drucksensors 43 bzw. 43a. Die Abdichtung der Düsenwelle 47 gegenüber der Halterung 46 erfolgt mittels dreier zu beiden Seiten der Ringkanäle 62 und 62a angeordneter O-Ringe 66, 66a und 66b. Dort, wo die Leitung 45 die Halterung 46 verlässt, ist der Dosierzylinder 1 angebracht, und zwar so, dass sein vorderes Ende mit der Eintrittsöffnung der Leitung 45 fluchtet. In entsprechender Weise ist dort, wo die Leitung 45a die Halterung 46 verlässt, der Dosierzylinder la angebracht, und zwar ebenfalls so, dass sein vorderes Ende mit der Eintrittsöffnung der Leitung 45a fluchtet. Am vorderen Ende des Zylinders 1 ist seitlich eine Öffnung lla vorgesehen, durch welche der Zylinder 1 mit der auszupressenden Substanz nachgefüllt werden kann. Die Kolbenstange 3 hat einen Vorsprung 14 in Gestalt eines ringförmigen Kragens, dessen Lage durch zwei Sensoren 15 und 16 abgetastet wird, die die Endlagen des Kolbens 2 bestimmen. In der Zeichnung befindet sich der Kolben 2 in seiner hinteren Endlage; seine vordere Endlage ist gestrichelt eingezeichnet. Die Kolbenstange 3 führt in den Druckmittelzylinder 5 hinein, welche den Kolben 2 betätigt. Entsprechend trägt der im Zylinder la verschiebliche Kolben 2a eine Kolbenstange mit einem ringförmigen Bund 14a, dessen Lage durch zwei Sensoren 15a und 16a abgetastet wird, die die Endlagen des Kolbens 2a bestimmen. Eingezeichnet ist die hintere Endlage des Kolbens. Die Kolbenstange 2a führt in den Druckmittel zylinder 5a hinein und ist dort mit dem Kolben 4 verbunden, welcher den Kolben 2a betätigt. Die Kolbenstange 3a ist hohl ausgeführt und enthält einen statischen Mischer 90, durch den zwei Komponenten miteinander vermischt werden, die durch ein am rückwärtigen Ende der Kolbenstange 3a vorgesehenes Anschluss stück 91 zugeführt werden. Zur Verteilung der beiden gemischten Komponenten im Zylinder la ist der Kolben 2a mit einer konischen Spitze 92 versehen, in welcher ein Kranz von Austritts öffnungen 93 vorgesehen ist, die mit dem Hohlraum 94 der Kolbenstange Verbindung haben. Der konische Kopf 92 passt in die entsprechend konisch ausgebildete vordere Endwand 95 des Zylinders la, so dass der Dicht- bzw. Klebstoff praktisch vollständig aus dem Zylinder la ausgepresst werden kann. In der Halterung 46 befindet sich nahe bei der Düsenwelle 47 noch eine Querbohrung 69 zur Aufnahme eines Temperaturfühlers, mit dessen Hilfe die zu dosierenden Kleb- und Dichtstoffe auf gleichbleibender Temperatur gehalten werden können. Der Roboterkopf 80 hat ein drehbares, drehfest mit der Düsenwelle 47 verbundenes Teil 81 und ein demgegenüber stationäres Teil 81, an welchem die beiden Zylinder 1 und laangebracht sind.
权利要求:
Claims
Patentansprüche:
1. Vorrichtung zum Abgeben hochviskoser pastöser Sub stanzen, insbesondere zum Auftragen von Dicht- und Klebstoffen auf Karosserieteile im Karosseriebau, mit wenigstens einem Speicher zum Aufnehmen der Substanz, mit einer absperrbaren Düse, welche durch eine Leitung mit dem Speicher verbunden ist und durch einen Roboter geführt werden kann, und mit einem Förderorgan, welches die Substanz aus dem Speicher zur Düse fördert, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (10) auf einer Halterung (46) um eine ihre Mündung durchsetzende Achse (78) relativ zur Halterung (46) drehbar gelagert und mit der Leitung (45) durch eine Kupplung verbunden ist, welche einesteils unverdrehbar an der Halterung (46) vorgesehen ist und andernteils um die Achse (78) drehbar mit der Düse (10) oder einer die Düse (10) tragenden Welle (47) verbunden ist,
die einen von der Kupplung zur Mündung der Düse (10) führenden Kanal (64) hat.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abgeben eines Verbundstranges aus zwei Dichtund Klebstoffen wenigstens zwei Speicher (1, la) vorgesehen sind, aus welcbendie Dicht-und Klebstoffe durch je ein Förderorgan (2, 2a) durch zwei Leitungen (45, 45a) zu der einen Düse (10) gefördert werden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung nahe bei der Mündung der Düse (10) mit der Düsenwelle (47) verbunden ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung die Düsenwelle (47) umgibt.
5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (46) selbst als die Kupplung ausgebildet ist 6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (78), um welche die Düse (10) drehbar ist, die Mündung der Düse (10) in Ausströmrichtung durchsetzt 7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Halterung (46) einer oder mehrere der Speicher (1, la) für die Substanzen relativ zur Halterung (46) unverdrehbar angeordnet sind und dass sich die betreffende Kupplung im Leitungsweg zwischen dem betreffenden Speicher (1, la)und der Düse befindet.
8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass für die Verarbeitung von aus mehr als einer Komponente bestehenden Substanzen auf der Halterung (46) ein oder mehrere Mischer (90) für die Komponenten relativ zur Halterung (46) unverdrehbar angeordnet sind und dass sich die betreffende Kupplung auf dem Leitungsweg zwischen den Mischern (90) und der Düse (10) befindet.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeich net, dass die Leitung(en) (45, 45a) von den Speichern (1, la)bzw. Mischern (90) zur Düse (10) unter den vom Anwendungsfall vorgegebenen Randbedingungen so kurz wie technisch möglich sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeich net, dass die Leitung(en) (45, 45a) von den Speichern (1, la)bzw. Mischern (90) zur Düse (10) in der Halterung (46) verlaufen.
11. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass in der Halterung (46) ein bzw.
zwei Ringkanäle (62, 62a) vorgesehen sind, welche die Düse (10) oder eine die Düse (10) tragende Welle (47) umgeben, zur Düse (10) oder ihrer Welle (47) offen sind und in welche die die Düse (10) speisenden Leitungen (45, 45a) münden und welche durch je einen in der Düse (10) bzw. ihrer Welle (47) verlaufenden Kanal (64, 64a) mit der Mündung der Düse (10) verbunden sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in den Speichern (1, la) ein das betreffende Förderorgan (2, 2a) steuernder Drucksensor (43, 43a) und/oder Temperatursensor (98) angeordnet ist 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der bzw. den die Düse (10) speisenden Leitung(en) (45, 45a, 64) in der Nähe der Mündung der Düse (10) ein das betreffende Förderorgan (2, 2a) steuernder Drucksensor (43, 43a) und/oder Temperatursensor (98) angeordnet ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der betreffende Drucksensor (43, 43a) bzw. Temperatursensor (9 & an dem der Düse (10) zunächst gelegenen Ende der Leitung (45, 45a) angeordnet ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 11 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass der betreffende Drucksensor (43, 43a) bzw. Temperatursensor (98) in der Halterung (43) in unmittelbarer Nachbarschaft des jeweiligen Ringkanals (62, 62a) angeordnet ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch ge kennzeichnet, dass der Drucksensor (43, 43a) als Istwert Geber Bestandteil eines Regelkreises ist, dessen Regler den Druck durch Steuern des betreffenden Förderorgans (2, 2a) in der Substanz regelt.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (98) als Istwert-Geber Bestandteil eines Druck-Regelkreises ist, dessen Regler den Druck in der Substanz entsprechend der Ist-Temperatur nach Erfahrungswerten nachregelt.
18. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die Düse (10) oder die zur Düse (10) führenden Leitungen (64, 64a) durch je eine in ihrer Längsrichtung verschiebbare Nadel (54, 54a) verschliessbar sind.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadel(n) (54, 54a) durch ein oder je ein drehfest mit der Düse (10) verbundenes Betätigungsorgan, insbesondere durch einen Druckmittelzylinder (7) betätigt werden.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Hub der Nadel(n) (54, 54a) durch ein Verstellorgan, insbesondere durch einen verstellbaren Anschlag (59) justierbar ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Heizelemente zum Beheizen eines oder beider Speicher (1, la)und/oder der Düse (10) vorgesehen sind.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung der Heizelemente ein Temperatursensor vorgesehen ist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor in der Halterung (46) an einer nicht weit von der Düse (6) entfernten Stelle (69) angeordnet ist.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass für die Düse (10) bzw. ihre Halterung (46) und für einen oder beide Speicher (1, la) gesonderte Heizkreise mit je wenigstens einem Heizelement und einem es steuernden Temperatursensor vorgesehen sind.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder beide Speicher (1, la) ein Zylinder und das Förderorgan (2, 2a) ein im Zylinder (1, la) verschieblicher, mit einer Kraftquelle (5) verbundener Kolben (2, 2a) ist bzw. sind.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder alle Speicher (1) zwischen dem Förderorgan (2) und der Leitung (45) eine Nachfüll öffnung (lla) haben.
27. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass sich durch den betreffenden Kolben (2a) längs eine Förderleitung (94) hindurch erstreckt, welche rückwärts aus dem Zylinder (la) herausgeführt ist.
28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass in der Förderleitung (94) ein Mischer, insbesondere ein statischer Mischer (90) angeordnet ist.
29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Mischer (90) bis in den Kolben (2a) hinein erstreckt.
30. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche mit mehr als einem Förderorgan, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderorgane (2, 2a) nach Wahl entweder unabhängig voneinander oder synchron mit konstantem, aber wählbaren Verhältnis der beiden Förderleistungen antreibbar sind.
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同族专利:
公开号 | 公开日
引用文献:
公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
法律状态:
1989-11-02| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): JP US |
1989-11-02| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE |
优先权:
申请号 | 申请日 | 专利标题
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