CN108472679B - 用于施涂施涂材料的施涂器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种施涂器(1)，所述施涂器用于施涂施涂材料，尤其是阻尼材料、密封材料或者粘附剂、油脂、油、硅胶或喷膜，尤其用于构件、尤其是机动车的车身构件的法兰接缝上的缝密封，所述施涂器具有：基础元件(5)，特别地，所述基础元件用于安装在施涂机器人上以通过施涂机器人使施涂器(1)可移动地定位和定向或者所述基础元件用于安装在固定支座上，喷嘴头(4)，所述喷嘴头具有至少一个输出喷嘴，所述至少一个输出喷嘴用于输送施涂材料通过输出喷嘴，和旋转驱动器(6)，所述旋转驱动器支撑在基础元件(5)上并作用在喷嘴头(4)上。所述施涂器还具有偏心件，所述偏心件通过旋转驱动器(6)而被旋转并作用在喷嘴头(4)上，以使得喷嘴头(4)相对于基础元件(5)执行偏心运动。

Description

用于施涂施涂材料的施涂器

技术领域

本发明涉及一种用于施涂器，所述施涂器用于将施涂材料(例如阻尼材料，密封材料，粘附剂，油脂，油，硅胶，喷膜)施涂在构件(例如机动车的车身构件)上，尤其用于机动车的车身构件的法兰接缝的缝密封。

背景技术

这种施涂器从公开的德国专利申请102014016207.9知晓并使得能在构件表面上施加施涂材料的摆线形材料轨迹。为此，已知的施涂器具有基础元件和能相对于基础元件旋转的喷嘴头，其中，喷嘴头借助于输出喷嘴以与喷嘴头的旋转轴线同轴的方式输出施涂材料。在运行过程中，施涂器借助于施涂机器人沿着预限定的运动路径在构件表面上运动。喷嘴头相对于施涂器的基础元件的旋转运动与施涂器沿着预限定的运动路径的运动叠加以形成摆线形材料路径。材料流动在此通过可移位的阀针控制，阀针基于它的阀位置释放或关闭阀座。

在这种已知的施涂器中具有以下缺陷：阀座布置在实际输出喷嘴的上游。由此，在关闭针阀时，在针阀与实际输出喷嘴之间仍残留有材料，该残留材料可能导致构件表面上出现不期待的拉线。

此外，在已知的施涂器中会出现密封问题，这是因为喷嘴头在运行过程中旋转，以使得相对于彼此密封的表面会相对于彼此旋转。

从JP2002361132A可以知晓一种可施涂喷浆的喷浆施涂器。这由此是一种非通用的公开，这是因为喷浆施涂器不适于涂覆机动车的车身构件。

对于通常的技术背景，还可参考US4032670。

发明内容

由此，本发明的目的在于提供一种适当地改进的施涂器。

该目的通过本发明的根据主权利要求的施涂器来实现。

根据现有技术，根据本发明的施涂器具有基础元件，所述基础元件可以安装在例如施涂机器人上并通过施涂机器人根据预确定的程序来对应地定位和定向。替代地，施涂器也可以以固定的方式安装，其中，待涂覆的构件此时必须在施涂器下方沿着施涂器被引导。

例如，施涂机器人可以是具有串联机器人运动学的工业机器人，其中，工业机器人可以具有例如5、6或7个可运动的机器人轴。然而，本发明对于施涂机器人不局限于特定的机器人类型，而是例如也可以通过并联运动学来实现。

此外，对应于现有技术，根据本发明的施涂器具有喷嘴头，喷嘴头具有至少一个输出喷嘴，所述输出喷嘴用于输送施涂材料通过所述输出喷嘴，其中，喷嘴头能够相对于基础元件运动。这在以下情况下是有利的：向构件表面施涂施涂材料的摆线形材料路径，如上文所述。然而，在根据本发明的施涂器中，喷嘴头没有执行旋转运动，如下文中将详细说明的。通过这种方式，上文提及的密封问题被避免。

附加地，根据本发明的施涂器还包括旋转驱动器，所述旋转驱动器安装在基础元件上并作用在喷嘴头上。

在本发明的一优选的示例性实施例，旋转驱动器具有电机。然而，本发明对于旋转驱动器的驱动方案没有局限于电机驱动器，而是本质上可以通过其它驱动方案来实现。单纯示例性的，气动式旋转驱动器应当被提及。

根据本发明的施涂器的区别在于具有偏心件，所述偏心件通过旋转驱动器而被旋转并作用在喷嘴头上，以使得喷嘴头相对于基础元件执行偏心运动。喷嘴头相对于基础元件的偏心运动然后与施涂器沿着将施涂至构件表面的期待的摆线形材料轨迹的路径运动叠加。

对于喷嘴头相对于基础元件的偏心运动，应当说明的是，该偏心运动优选地是喷嘴头的这样的运动：在该运动中，喷嘴头的所有点以相同或至少近似相同的角速度在绕着不同的平行轴线的等大小的圆圈上旋转，以使得偏心运动不同于在上文所描述的施涂器中喷嘴头的旋转运动。

在本发明的优选的示例性实施例中，偏心件被引导在喷嘴头中的偏心件接收部中并在此能够相对于喷嘴头旋转，其中，偏心件接收部优选地在喷嘴头中具有滚子轴承，所述滚子轴承可旋转地接收偏心件。由于偏心件可旋转安装在偏心件接收部中，因而偏心件的旋转运动由此没有引起喷嘴头的对应的旋转运动。这是有利的，原因在于喷嘴头中的材料密封可以比在旋转的喷嘴头中更简单。

喷嘴头相对于基础元件的旋转在此优选地被扭矩支架阻止，所述扭矩支架在一侧被支撑在喷嘴头上并在另一侧被支撑在基础元件上。

例如，扭矩支架可具有支柱，所述支柱安装在喷嘴头上并横向于(例如以直角)旋转驱动器的旋转轴线地定向。该支柱优选地被滚动体引导部引导，所述滚动体引导部安装在基础元件上并接收支柱，其中，滚动体引导部使得支柱能够关于旋转驱动器的旋转轴线执行径向位移，同时滚动体引导部阻止支柱执行绕着旋转驱动器的旋转轴线的枢转运动。

通过与基础元件上的滚动体引导部结合，喷嘴头上的支柱由此阻止喷嘴头相对于基础元件旋转，以使得喷嘴头只执行期待的偏心运动。滚动体引导部也是有利的，这是因为这种滚动体引导部的磨损相对较低。

在本发明的优选的示例性实施例中，滚动体引导部具有至少两个滚动体，每个滚动体能绕着旋转轴线旋转，其中，旋转轴线平行于旋转驱动器的旋转轴线地定向。在具有两个滚动体的滚动体引导部中，这两个相邻的滚动体在滚动体之间接收扭矩支架的支柱并阻止支柱沿着一个或另一个方向枢转。

然而，在另一可能的示例性实施例中，安装在喷嘴头上的支柱被基础元件上的支柱引导部接收，其中，支柱引导部使得支柱能够在支柱引导部中执行直线位移。支柱引导部通过枢转联接部能相对于基础元件、尤其绕着枢转轴线枢转，所述枢转轴线平行于旋转驱动器的旋转轴线地定向。支柱与支柱引导部之间的配合在运行过程中没有加载成要执行旋转，但是只承受支柱相对于支柱引导部的直线位移。支柱引导部由此在此是直线滑动引导部。

在本发明的另一示例性实施例中，扭矩支架具有弹簧(例如螺旋弹簧)，所述弹簧作用在可移动的喷嘴头上并由此对抗旋转运动。例如，可以在喷嘴头上和基础元件上均安装支柱，所述支柱均横向地突出，其中，这两个支柱优选地平行地延伸。弹簧然后可以将上述两个支柱彼此链接。喷嘴头相对于基础元件的旋转然后会引起弹簧对应的旋转，从而限制旋转运动。

然而，本发明对于喷嘴头针对基础元件的扭矩支架不局限于上文描述的示例性实施例(滚动体引导部，支柱滑动引导部和弹簧)，而是也可以利用别的设计来实现，如本领域技术人员所能容易想到的。

此外，根据本发明的施涂器优选地具有材料进料部以将待施涂的施涂材料供送给喷嘴头，其中，材料进料部通向喷嘴头上的进料连接部。这是可能的，因为喷嘴头本身没有执行任何旋转运动，而是只执行偏心运动，以使得进料连接部不需要追循任何旋转运动。

在本发明的优选的示例性实施例中，喷嘴头包含有可控的材料阀以控制施涂材料通过输出喷嘴的输送。优选地，该材料阀构造成具有可移位的阀针的针阀。在这种情况下，阀针在喷嘴头中优选地向前延伸至输出喷嘴这么远并能基于它的阀位置关闭或打开输出喷嘴。这是有利的，原因在于此时针阀与输出喷嘴之间不具有能保留残留材料并可能导致不期待的拉线的材料通路，如上文所提及的。材料阀的机械驱动优选地借助于布置在喷嘴头中的气动致动的活塞驱动部进行。

在此应当说明的是，材料阀和/或活塞驱动部具有密封部，其中，优选地，密封部中没有任何一个在运行过程中被加载成要执行旋转。这是可能的，原因在于喷嘴头自身没有执行任何旋转运动，而是只执行偏心运动。根据本发明的施涂器由此避免现有技术中出现的密封问题。

还应当说明的是，输出喷嘴优选地大致轴向地定向并沿着大致平行于旋转驱动器的旋转轴线的输出方向输出施涂材料。这在以下情况下是有利的：向构件表面施涂摆线形材料轨迹。输出喷嘴在此优选地在涂覆平面(优选地垂直于输出喷嘴的输出方向)内执行摆线运动。

在上文已经简要地说明的是：施涂器可以施涂不同类型的施涂介质，例如：用于绝热和/或隔音的隔离材料，用于机械振荡阻尼和/或声振荡阻尼的阻尼材料，密封材料或粘附剂。然而，本发明对于施涂材料的类型没有局限于前述施加涂敷剂类型，而是也可以通过其它类型的施涂材料来实现。

还应当说明的是，根据本发明的施涂器优选地适合于并适用于涂覆机动车车身构件或其它附加的构件(例如保险杠、反射镜壳体)。本发明的范畴中所使用的构件的构思由此优选地集中在机动车车身构件上。

在本发明的一示例性实施例中，施涂器尤其适于将施涂材料施涂至构件的法兰接缝，例如用于利用粘附剂胶粘法兰接缝或利用密封材料密封法兰接缝。

最后，还应当说明的是，本发明不只要求保护根据本发明的上文所描述的作为单一构件的施涂器。而是，本发明还要去保护利用这样的施涂器的整个施涂机器人。

附图说明

本发明的其它有利改进描述在从属权利要求中或在下文中参考附图结合本发明的优选的示例性实施例的说明予以更详细地说明。在附图中：

图1示出根据本发明的施涂器的侧视图；

图2示出图1的施涂器从另一个观察方向所观察到的放大性侧视图；

图3示出图1和2的施涂器的轴向前视图；

图4示出图1至图3的施涂器在没有设置扭矩支架的情况下的纵向剖视图；

图5示出图4的放大性细节图；并且

图6示出构件上的涂覆剂轨迹的示意性平面图。

具体实施方式

多个附图示出根据本发明的施涂器1的不同示图，所述施涂器可以用于例如在构件表面上施加由隔离材料或阻尼材料所形成的材料轨迹2，如图6所示。材料轨迹2在此是在此摆线形并且是施涂器1关于它的纵向轴线的摆线运动与施涂器1沿着程序设定的运动路径3的轨迹运动所叠加产生的，如在下文中将详细说明的。

施涂器1具有喷嘴头4，所述喷嘴头4在运行过程中相对于基础元件5执行偏心运动，如在下文中将详细说明的。

此外，施涂器1具有电机6，所述电机安装在基础元件5上并使偏心轴件7绕着旋转轴线8旋转，如图4和5所述，其中，偏心轴件7于球轴承9中可旋转地安装在基础元件5中。

在喷嘴头4中还布置有两个另外的两个球轴承10，所述另外的球轴承10接收偏心轴件7的远端。偏心轴件7的远端在此以能够绕着旋转轴线11旋转的方式安装在喷嘴头4中，如图5所述。在此重要的是，偏心轴件7在基础元件5中的旋转轴线8以相对于偏心轴件7在喷嘴头4中的旋转轴线11偏置的方式布置，尤其以例如a＝1.4mm的偏心距偏置。上述两个旋转轴8、11的偏心性使得：偏心轴件7的旋转能引起喷嘴头4的对应偏心运动。

喷嘴头4具有多部件式壳体12，所述壳体容纳有用于控制材料流动的针阀。针阀包括阀针13，所述阀针可以通过阀活塞14沿着双向箭头所示的方向(参见图4)移位以释放或阻挡材料流动。

拧在喷嘴头4的远端上的是输出喷嘴15，其中，输出喷嘴15同时还形成用于阀针13的阀座。

如果阀针13通过气动致动的阀活塞14在图4的图示中向右移动，那么材料流动被释放通过输出喷嘴15并且施涂器1发射喷射流16。

然而，如果阀针13通过气动致动的阀活塞14在图4的图示中向左移动，那么阀针13就将输出喷嘴15中的阀座密封，以阻挡材料流动。

阀针13在此被密封件17密封，其中，所述密封件17没有被加载成要执行旋转，这是因为喷嘴头4在运行过程中只执行偏心运动，而没有执行旋转运动。

阀活塞14的驱动由两个气动连接部18、19气动地进行，如从现有技术所知晓的那样。

图1-3还示出的是扭矩支架20，其中，扭矩支架20在一侧被支撑在基础元件5上并在另一侧被支撑在喷嘴头4上。在运行过程中，扭矩支架20阻止喷嘴头4执行旋转运动。为了简化起见，扭矩支架20没有在图4和5中示出。

扭矩支架20承载有两个滚动体21、22，这两个滚动体一起形成用于支柱23的滚动体引导部，所述支柱23安装在喷嘴头4的壳体12上并侧向伸向旋转轴8、11。由滚动体21、22组成的滚动体引导部由此能使支柱23执行径向运动并由此也能使喷嘴头4关于基础元件5执行径向运动。然而，由两个滚动体21、22组成的滚动体引导部阻止支柱23的枢转运动并由此也阻止喷嘴头4绕着旋转轴8和11的枢转运动。通过这种方式实现了：喷嘴头4在运行中没有执行旋转运动，而是仅执行偏心运动。

最后，还应当说明的是：施涂器1具有安装凸缘24，所述安装凸缘在此仅示意性示出并可以附接至多轴线施涂机器人。

本发明没有局限于上文说明的优选示例性实施例。而是，多个变型和改型也是可能的，这些变型和改型也应用根据本发明的构思并由此落在保护范围内。尤其，本发明还独立于从属权利要求分别引用的权利要求地、例如没有主权利要求的特征部分的特征地要求保护从属权利要求的主题和特征。

附图标记列表

1 施涂器

2 材料轨迹

3 运动路径

4 喷嘴头

5 基础元件

6 电机

7 偏心轴件

8 偏心轴件在驱动器中的的旋转轴线

9 球轴承

10 球轴承

11 偏心轴件在旋转的喷嘴头中的旋转轴线

12 喷嘴头的壳体

13 阀针

14 阀活塞

15 具有阀座的输出喷嘴

16 喷射流

17 环绕阀针的密封部

18 气动连接部

19 气动连接部

20 扭矩支架

21 用于引导支柱的滚动体

22 用于引导支柱的滚动体

23 扭矩支架的支柱

24 安装凸缘

a 两个旋转轴的偏心距

Claims (23)

1.一种施涂器(1)，所述施涂器用于施涂施涂材料，所述施涂器具有：

a)基础元件(5)，所述基础元件用于安装在施涂机器人上以通过施涂机器人使施涂器(1)可移动地定位和定向或者所述基础元件用于安装在固定支座上，

b)喷嘴头(4)，所述喷嘴头具有至少一个输出喷嘴，所述至少一个输出喷嘴用于输送施涂材料通过输出喷嘴，和

c)旋转驱动器(6)，所述旋转驱动器支撑在基础元件(5)上并作用在喷嘴头(4)上；

d)偏心件(7)，所述偏心件通过旋转驱动器(6)而被旋转并作用在喷嘴头(4)上，以使得喷嘴头(4)相对于基础元件(5)执行偏心运动，

e)扭矩支架(20-23)，所述扭矩支架在一侧被支撑在喷嘴头(4)上并在另一侧被支撑在基础元件(5)上，以使得扭矩支架(20-23)阻止喷嘴头(4)的旋转运动，

其特征在于，所述扭矩支架具有：

f)支柱，所述支柱安装在喷嘴头(4)上并横向于旋转驱动器(6)的旋转轴线地定向，和

g)支柱引导部，所述支柱引导部安装在基础元件(5)上并以可移位的方式引导支柱。

2.根据权利要求1所述的施涂器(1)，其特征在于

a)偏心件(7)被引导在喷嘴头(4)中的偏心件接收部(10)中并能够相对于喷嘴头(4)旋转，和/或

b)喷嘴头(4)中的偏心件接收部(10)包括滚动轴承(10)，所述滚动轴承可旋转地接收偏心件(7)。

3.根据权利要求1的所述施涂器(1)，其特征在于，所述扭矩支架(20-23)取代所述支柱引导部而包括：

滚动体引导部(21，22)，其中，所述滚动体引导部安装在基础元件(5)上并接收支柱(23)，其中，滚动体引导部(21，22)使得支柱(23)能关于旋转驱动器(6)的旋转轴线(8)执行径向移位，同时还阻止支柱(23)绕着旋转驱动器(6)的旋转轴线(8)执行枢转运动。

4.根据权利要求3的所述施涂器(1)，其特征在于，

a)滚动体引导部(21，22)具有至少两个滚动体(21，22)；和/或

b)滚动体(21，22)分别能够绕着平行于旋转驱动器(6)的旋转轴线(8)地定向的相应的旋转轴线旋转，和/或

c)滚动体(21，22)在所述滚动体之间接收支柱(23)。

5.根据权利要求1的所述施涂器(1)，其特征在于，所述扭矩支架包括以下结构：

枢转联接部，所述支柱引导部利用所述枢转联接部以能够相对于基础元件(5)枢转的方式安装。

6.根据权利要求5的所述施涂器(1)，其特征在于，支柱与支柱引导部之间的配合在运行过程中没有加载成要执行旋转，而是仅承受支柱相对于支柱引导部的直线移位。

7.根据权利要求1所述的施涂器(1)，其特征在于，

a)所述扭矩支架取代所述支柱引导部而包括弹簧，其中，所述弹簧接合在可移动的喷嘴头上并由此对抗喷嘴头的旋转运动，和

b)在喷嘴头上和基础元件上分别安装有支柱，所述支柱均横向地突出，其中，这两个支柱通过弹簧彼此连接。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的施涂器(1)，其特征在于，所述施涂器具有用于供送待施涂的施涂材料的材料进料部，其中，所述材料进料部通向喷嘴头(4)上的进料连接部。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的施涂器(1)，其特征在于，

喷嘴头(4)包含有可控的材料阀(13-15)以控制施涂材料输送通过输出喷嘴(15)。

10.根据权利要求9所述的施涂器(1)，其特征在于，

所述材料阀(13-15)是具有可移位的阀针(13)的针阀。

11.根据权利要求10所述的施涂器(1)，其特征在于，所述阀针(13)在喷嘴头(4)内向前延伸至输出喷嘴(15)那么远并基于它的阀位置来关闭或打开输出喷嘴(15)。

12.根据权利要求11所述的施涂器(1)，其特征在于，

为了机械地驱动所述材料阀(13-15)，设置气动致动的活塞驱动部(14)，所述活塞驱动部布置在喷嘴头(4)中。

13.根据权利要求12的所述施涂器(1)，其特征在于，所述材料阀(13-15)和/或所述活塞驱动部(13-15)具有密封部(17)，其中，所述密封部(17)中没有任何一个在运行过程中被加载成要执行旋转。

14.根据权利要求1至6和权利要求10至13中任一项所述的施涂器(1)，其特征在于，

a)输出喷嘴(15)大致轴向地定向并沿着大致平行于旋转驱动器(6)的旋转轴线的输出方向输出施涂材料，和/或

b)输出喷嘴(15)在涂覆平面内执行摆线运动。

15.根据权利要求1至6和权利要求10至13中任一项所述的施涂器(1)，其特征在于，所述施涂器(1)构造成用于施涂下列施涂材料之一：

a)用于绝热和/或隔音的隔离材料，

b)用于机械振荡阻尼和/或声振荡阻尼的阻尼材料，

c)密封材料，

d)粘附剂。

16.根据权利要求1所述的施涂器(1)，其特征在于，所述施涂材料是阻尼材料、密封材料或者粘附剂、油脂、油、硅胶或喷膜。

17.根据权利要求1所述的施涂器(1)，其特征在于，所述施涂材料设置为用于构件的法兰接缝上的缝密封。

18.根据权利要求1所述的施涂器(1)，其特征在于，所述施涂材料设置为用于机动车的车身构件的法兰接缝上的缝密封。

19.根据权利要求5所述的施涂器(1)，其特征在于，所述支柱引导部利用所述枢转联接部以能够相对于基础元件(5)绕着枢转轴线枢转的方式安装，所述枢转轴线平行于旋转驱动器(6)的旋转轴线地定向。

20.根据权利要求7所述的施涂器(1)，其特征在于，所述弹簧是螺旋弹簧。

21.根据权利要求14所述的施涂器(1)，其特征在于，所述输出喷嘴(15)在涂覆平面内垂直于该输出喷嘴的输出方向执行摆线运动。

22.根据权利要求15所述的施涂器(1)，其特征在于，所述密封材料是用于缝密封的密封材料。

23.一种施涂机器人，所述施涂机器人具有根据前述权利要求中任一项所述的施涂器(1)。

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