CN109890515B - 涂抹单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种涂抹单元(1)，带有成型器(2)，该成型器用于将粘性材料(3)、尤其密封材料涂抹在构件(4)上，其中，所述成型器(2)具有第一成型轮廓(5)，该第一成型轮廓用于在涂抹时使所述粘性材料(3)成型，其中，所述成型器(2)的、用于使所述粘性材料(3)成型的至少一个第二成型轮廓(6)可借助于致动器(7)沿涂抹方向(V)置于与所述第一成型轮廓(5)的叠合中，从而使得所述成型器(2)的形状在涂覆过程期间可调节。

Description

涂抹单元
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的、用于涂抹粘性材料的涂抹单元、一种根据权利要求11的用于涂抹粘性材料的系统以及一种根据权利要求13的前序部分的用于涂抹粘性材料的方法。
背景技术
为了涂覆粘性材料、尤其是密封材料(例如飞机密封料或硅样的密封材料)已知不同的施加单元。例如，在EP 2 896 463 A1中描述了一种用于在构件上涂覆和成型密封缝隙的成型喷嘴。利用喷嘴在此分别仅可成型带有特定喷嘴形状的缝隙。
此外，在日本文献JP 2014-057638 A中描述了一种用于涂覆和涂抹密封材料的涂抹单元。该涂抹单元具有两个毛刷(Pinselabschnitte)，其为了跨接在构件中的凸肩可被手动地彼此相对调节。以此可越过凸缘来表面处理两个不同高度的部段。为了进行该调节，涂抹过程须被中断。此外不可实现涂抹单元对变化的构件表面的连续匹配。
发明内容
本发明基于如下问题：如此地设计和改进一种已知的涂抹单元，使得能够以简单的形式和方式且灵活地将粘性材料涂抹在构件处。
该任务通过一种带有权利要求1的特征的涂抹单元予以解决。
通过设置第二成型轮廓，整体上可提供一种可调节的形状或者轮廓，以便于满足关于材料涂覆长度的变化的要求。因此，例如经涂覆的轨迹的开端和/或终端可由密封材料受控地成型。因此，在轨迹的开端和终端处可实现干净且可重复的形状。刚好在轨迹的终端处，在成型器的形状不可变时，在减少材料流之后经常产生密封材料的拉丝(Fadenzug)和/或产生咬边(Hinterschneidungen)。
在此，成型轮廓通常包括有目的性成型的边界，其部分或完全与经涂覆的材料处在接触中，并且导致材料的再成型或者成型涂抹。
在本发明的情况中，成型器的形状尤其通过两个成型轮廓的叠合得到。这与成型轮廓沿涂覆方向或者涂抹方向的几何重叠相对应。
在一般情况中，因此第一成型轮廓的自由横截面通过与第二成型轮廓的叠合被减少，或者所得到的可调节的形状由两个成型轮廓在其相应位置中的自由横截面的交集得出。
致动器通常被理解为用于自动调节至少所述第二成型轮廓的任意机动元件。例子是压电致动器、电动线性驱动器、气动线性驱动器等。优选地，第二成型轮廓可至少在某一方向上被控制，并且可无级地在其位置上相对于第一成型轮廓被调节。
通常有利地设置的是：第二成型轮廓具有基本上与构件在涂抹区域中的横截面相对应的外廓(Umriss)。由此，经涂覆的材料可通过第二成型轮廓与构件的接触被大部分地或完全地擦去，由此构造特别良好成型的开端区域和终端区域。需要时，以该方式同样可干净地由材料涂覆空出否则连续的材料轨迹的部段。
在本发明的一种优选的实施方式中设置的是：第二成型轮廓包括至少两个可彼此单独运动的轮廓段，其中，这些轮廓段尤其横向于涂抹方向并排地布置。这可实现尤其沿着可变高度的阶梯棱边的经改善的引导。为了简单且有效的结构实现，在此可作如下设置：可单独运动的轮廓段中的其中一个可弹性地相对轮廓段中的另一个被运动。
本发明的优点可特别有效地被利用，当该构件是飞机的结构构件时。优选地在该构件的情形中包括铝合金、复合纤维材料和/或钛的组中的一种或多种材料。
通常优选地，粘性材料被涂覆到构件的接缝上，其中，该接缝尤其构造成阶梯缝或角焊缝（kehlnaht）。
为了受控制地产生粘性材料的、干净地成型的开端区域，有利地作如下设置：第二成型轮廓至少在材料涂覆开始时至少部分覆盖第一成型轮廓，其中，第二成型轮廓在涂覆开端区域期间被回移。
为了受控制地产生粘性材料的、干净地成型的终端区域，有利地作如下设置：第二成型轮廓在连续材料涂覆期间至少大部分地释放（freigibt）第一成型轮廓，其中，第二成型轮廓在涂覆终端区域期间被置于与第一成型轮廓的叠合中。
通常有利地，涂抹单元具有用于将粘性材料、优选密封材料施加在构件上的喷嘴。该喷嘴尤其在结构上可与成型轮廓联结，并且同时与成型轮廓一起运动。优选地，喷嘴和成型器具有固定的间距。以该方式可例如在以粘性材料拉过缝隙时，获得粘性材料由从喷嘴流出的时刻直至通过成型轮廓成型的均匀的干燥和/或硬化。由此能够以简单的方式提高接缝质量。
为了进行涂抹单元相对于构件的精确的位置控制，涂抹单元可具有用于识别出构件的待涂过的区域的传感器、优选激光划线仪。借助于该传感器可例如探测出应以粘性材料涂过的接合缝(Fuge)。此外可确定例如被需要用于填充接合缝的体积流量和/或质量流量。
粘性材料可尤其是密封材料、尤其飞机密封料或硅样的密封材料。该构件优选是零件的装配体（Zusammenbau）且粘性材料优选沿着装配体的零件的接合缝被涂抹。
粘性材料的涂抹可通过构件沿涂抹方向的运动和/或通过涂抹单元沿涂抹方向的运动实现。在柔性的且至少部分自动化的制造的意义中被证实是有利的是，该涂抹单元构造成用于操作器、例如门架式机器（Portalmaschine）和/或工业机器人的终端执行器。
此外，上述任务通过一种带有权利要求11的特征的系统来予以解决。该系统具有独立的发明意义。得出与先前与涂抹单元相关联地所描述的相同的优点。
根据本发明的具有独立意义的另一教导，上述任务在方法方面通过权利要求13的特征予以解决。
其得出与先前与用于涂抹粘性材料的涂抹单元和系统相关联地所描述的相同的优点。优选地，粘性材料被自动地涂抹。
在第一种涂覆方法中作如下设置：在步骤a中或在步骤b中分别涂覆粘性材料的开端区域或终端区域。在此，成型器的可变化的形状被用于在避免拉丝或形成咬边的情形下受控制地成型开端和终端区域。
在一种备选的或补充的方法中作如下设置，粘性材料在步骤a中和在步骤b中被彼此相叠地涂覆在构件的相同区域上。这可实现借助于相同喷嘴的两个涂覆步骤。在此，例如首先较小的第一接缝可借助于第二成型轮廓被涂覆，以确保构件角落的填充。在此适宜地，第一接缝的形状在第二成型轮廓中被成型。紧接着然后借助于第一成型轮廓涂覆较大的第二接缝。第二接缝可尤其完全覆盖第一接缝。适宜地，其在第一接缝凝固之前被及时涂覆。即使在材料的这种多阶段的涂覆中，此外也可设置有开端区域和/或终端区域通过成型轮廓的相对运动的受控制的成型。
该方法可包括：传感器、优选激光划线仪检测构件的待涂过的区域，并且传感器数据被控制装置评估。优选地，借助于控制装置，取决于传感器数据地控制和/或调节成型器的形状。
在此可作如下设置：控制装置取决于传感器数据地控制和/或调节在构件与涂抹单元之间的相对运动。
备选地或补充地可作如下设置：通过控制装置取决于传感器数据地调节和/或控制通过喷嘴到待涂过的区域上的粘性材料的体积流量和/或质量流量。
备选地或补充地可作如下设置：以粘性材料的涂抹来产生接缝。优选地，在缝的开端和/或终端处的横截面通过改变第二成型轮廓的位置来减少。特别优选地，在涂抹时通过位置改变连续地执行接缝的横截面改变。
另外的优点和特征由下面所描述的实施例以及从属权利要求得出。
附图说明
下面描述了本发明的多个实施例且借助相邻的附图作进一步说明。其中：
图1 以侧视图和正视图示出了本发明的第一种实施形式的根据本发明的涂抹单元，
图2 示出了在成型轮廓的三种不同状态中的根据图1的涂抹单元，
图3 示出了在用于构造接缝的开端区域的多个方法步骤中的根据图1的涂抹单元，
图4 示出了在用于构造接缝的终端区域的多个方法步骤中的根据图1的涂抹单元，
图5 示出了用于由两个彼此相叠涂覆的涂层构造接缝的多个方法步骤中的根据图1的涂抹单元，
图6 示出了本发明的第二种实施形式的根据本发明的涂抹单元，
图7 示出了在用于涂覆角焊缝的多个方法步骤中的本发明的第三种实施形式的根据本发明的涂抹单元。
具体实施方式
图1示出了带有用于将粘性材料3涂抹在构件4上的成型器2的涂抹单元1。
成型器2具有用于在涂抹时成型粘性材料3的第一成型轮廓5以及第二成型轮廓6。粘性材料3在此且优选是密封材料、尤其飞机密封料或硅样的密封材料。构件4可尤其是装配件、优选飞机结构构件和/或机动车零件、尤其车身结构构件。
如在图1中可见的那样，涂抹单元1优选为了将粘性材料3施加在构件上具有喷嘴8。喷嘴8优选在涂抹单元1相对构件4的相对运动方向上布置在成型器2之前。
优选地，喷嘴8以相对成型器2的预定义的固定间距布置。由此可确保稳健的涂抹过程，因为粘性材料3在由喷嘴8至成型器2的路段上能够以预定义的方式被预固化和/或部分硬化。在可压缩的粘性材料3的情况中，由此粘性材料3可在成型之前膨胀和/或放松（entspannen）。在喷嘴8与成型器2之间的距离优选最大为5cm、进一步优选地最大为3cm、进一步优选地最大为1cm。
成型轮廓5、6在涂覆或者涂抹方向V上直接依次布置。在此，第一成型轮廓5在涂抹方向V上处在第二成型轮廓6之后，并且以相对于喷嘴8的固定间距来布置。
第二成型轮廓6可借助于气动缸或伺服马达形式的致动器7相对于第一成型轮廓5运动。该运动垂直于涂抹方向V朝向构件4或背离构件4地进行。
在第一个实施例的情况中，第二成型轮廓6此外包括两个可彼此单独运动的轮廓段6a,6b，其横向于涂抹方向V并排地布置。在此，轮廓段中的其中一个6a直接与促动器7相连接，其中，轮廓段中的另一个6b可单独运动地在第一轮廓段6a处被引导。经由弹簧6c来预紧第二轮廓段6b，从而使得其随时被前移直至贴靠在第一轮廓段6a处，只要其不贴靠在构件4处，并且由此相对第一轮廓段6a被从止挡位置中移出。
这样的布置尤其在构件的在第一个实施例中所示出的阶梯接缝时是有利的。在第二轮廓段被有目的性地调节时，第二轮廓段可在此被安放在阶梯的上棱边上，并且粘性材料在该处完全擦去。
图2示出了在第二成型轮廓6的三个不同位置中的涂抹单元1。在左图中，第二成型轮廓6被完全拉回，并且经涂抹的粘性材料的横截面形状完全由第一成型轮廓5来确定。在中间的图中，第二成型轮廓6被部分前移，从而使得第二轮廓段6b已被安放在构件阶梯的上棱边上并且在该处防止材料涂覆。第一轮廓段6a在构件阶梯的下部区域中仍允许在高度上降低的材料涂覆。在右图中，第二成型轮廓6被最大地前移且完全重叠第一成型轮廓5。
此外，涂抹单元1在此且优选具有用于识别出构件4的待涂过的区域、优选接合缝的传感器(未示出)。该传感器在此且优选在相对运动方向上布置在喷嘴8和/或成型器2之前。
在涂抹时，喷嘴8和/或成型器2在此且优选行进在前面。优选地，传感器构造成光学传感器、尤其激光划线仪（Linienlaser）。以激光划线仪使得相关接合缝的可靠探测成为可能。
在此且优选地，传感器检测出构件4的待涂过的区域。控制装置评估所产生的传感器数据。优选地，借助于控制装置取决于传感器数据地控制和/或调节成型器2的成型轮廓。额外地或备选地，控制装置可取决于传感器数据地控制和/或调节在构件4与涂抹单元1之间的相对运动。通过对成型轮廓和相对运动的控制的组合可提高接缝质量。例如，承载涂抹单元的操作器的运动偏差能够以该方式通过调节成型轮廓来补偿。
额外地或备选地，控制装置可取决于传感器数据地控制和/或调节在构件4与涂抹单元1之间的相对运动。在此，对于涂抹必要的在构件4与成型器2之间的相对运动能够以不同的形式来产生。例如，涂抹单元1可构造成例如工业机器人的终端执行器，并且可相对于构件4运动。额外地或备选地，构件4可相对于成型器2运动。例如，构件4可被容纳在构件容纳部中，该构件容纳部又可相对于成型器2运动。
根据另一设计方案可作如下设置，控制装置取决于传感器数据地调节和/或控制粘性材料通过喷嘴8到待涂过的区域上的体积流量和/或质量流量。
本发明根据第一个实施例此时如下起作用：
根据图3中的图示，接缝的开端区域可受控制地由此成型：首先第二成型轮廓6被最大前移，并且完全覆盖第一成型轮廓5(图3a)。然后开始从喷嘴8中输出粘性材料，并且涂抹单元1在涂抹方向V上运动。第二成型轮廓6可连续地向上运动，从而增加的材料随着增加的厚度被涂覆在构件阶梯的下部区域中(图3b)。最后，根据图3c，第二成型轮廓被完全拉回，从而仅第一成型轮廓确定经涂覆的材料的横截面。这是一种准稳态，接缝的任意长的中间区域在该状态中被涂覆。
根据图4中的图示，接缝的终端区域可受控制地由此成型：首先第二成型轮廓6被最大拉回，并且接缝的上面所提及的中间区域被涂覆(图4a)。然后，第二成型轮廓6被连续地向下运动，从而使得横截面被增加地界定(图4b)。最后根据右图，第二成型轮廓完全抵靠构件4运动，从而使得所有材料被擦去(图4c)。在达到该状态时或不久之前，来自喷嘴8的材料流被适宜地停止。
根据图5中的图示说明了一种方法，其中粘性材料3在两个步骤中被彼此相叠地涂覆在构件4的相同区域上。
在此，首先较小的第一接缝9借助于第二成型轮廓被涂覆，以确保构件阶梯的角落被填满(图5a)。在此，第一接缝的形状在第二成型轮廓6中、当前在轮廓段6a处被适宜地成型。按照要求，轮廓段6a的形状在该区域中可如同在图3或者图4中的方法中那样构造，或可设置有相应的留空。
紧接着，然后涂抹单元被回移到起始位置中，并且借助于第一成型轮廓5涂覆较大的第二接缝10(图5b)。第二接缝10可尤其完全覆盖第一接缝。适宜地，其在第一接缝凝固之前被及时涂覆。
即使在材料的这样的多阶段涂覆的情形中，此外也同样可设置有开端和/或终端区域通过成型轮廓5,6的相对运动的受控制的成型。相应地，一方面可实现根据图3/图4的方法，并且可组合地实现根据图5的双重涂覆。
图6示出了本发明的一种简化的实施形式，其中第二成型轮廓6一件式构造或者不被划分成轮廓段。第二成型轮廓6经由导向装置11与第一成型轮廓相连接，并且可借助于(未示出的)致动器相对于该第一成型轮廓运动。类似地以这样的简化的布置可类似地执行所有先前所描述的涂覆方法、即构造开端和终端区域或者接缝的两层式涂覆。仅仅是不能实现轮廓段提前贴靠在构件阶梯处。
图7示出了本发明的另一实施形式，其中用于涂覆角焊缝的成型轮廓5,6被优化。相应地，第二成型轮廓具有锐角形状，其在被前移到角焊缝中的状态中可完全接合到构件4的缝槽（Kehle）中。
类似于上面的描述，在图7a的图中示出了接缝的开端区域的构造，而在图7b的图中示出了接缝的终端区域的构造。
如下还须被指出，在此且优选地第一成型轮廓5和第二成型轮廓6形状稳定地、在此且优选刚性地设计，只要相应的与粘性材料处在成型接合中的部段是相关的。这些部段可分别地例如由至少一个板材元件或至少一个弹性的、然而形状稳定的成型元件(尤其壁元件)构成。

Claims (19)

1.涂抹单元(1)，该涂抹单元构造成用于操作器的终端执行器，带有成型器(2)，该成型器用于将粘性材料(3)涂抹在构件(4)上，其中，所述成型器(2)具有第一成型轮廓(5)，该第一成型轮廓用于在涂抹时使所述粘性材料(3) 成型，其特征在于，
所述成型器(2)的、用于使所述粘性材料(3)成型的至少一个第二成型轮廓(6) 可借助于致动器(7)沿涂抹方向(V)置于与所述第一成型轮廓(5)的叠合中，从而使得所述成型器(2)的形状在涂覆过程期间可调节，所述粘性材料(3)被涂覆到所述构件(4)的接缝上，其中，所述接缝构造成阶梯缝或角焊缝，成型器(2)的第一成型轮廓(5)具有对应于该阶梯缝或角焊缝的形状。
2.根据权利要求1所述的涂抹单元(1)，其特征在于，该成型器用于将密封材料涂抹在构件(4)上。
3.根据权利要求1所述的涂抹单元(1)，其特征在于，所述第二成型轮廓(6)具有一走向，该走向基本上与所述构件(4)在所述涂抹的区域中的横截面相一致。
4.根据权利要求1所述的涂抹单元(1)，其特征在于，所述第二成型轮廓(6)包括至少两个可彼此单独运动的轮廓段(6a,6b)，其中，所述轮廓段(6a,6b)并排地布置。
5.根据权利要求4所述的涂抹单元(1)，其特征在于，其中，所述轮廓段(6a,6b)横向于所述涂抹方向(V)并排地布置。
6.根据权利要求4所述的涂抹单元(1)，其特征在于，可单独运动的轮廓段中的其中一个(6b)可弹性地相对所述轮廓段中的另一个(6a)被运动。
7.根据权利要求1所述的涂抹单元(1)，其特征在于，所述构件(4)是飞机的结构构件。
8.根据权利要求7所述的涂抹单元(1)，其特征在于，所述构件(4)是飞机的结构构件，包括铝合金、复合纤维材料和钛中的一种或多种材料。
9.根据权利要求1所述的涂抹单元(1)，其特征在于，所述第二成型轮廓(6)至少在材料涂覆开始时至少部分覆盖所述第一成型轮廓(5)，其中，所述第二成型轮廓(6)在涂覆开端区域期间被回移。
10.根据权利要求1所述的涂抹单元(1)，其特征在于，所述第二成型轮廓(6)在连续的材料涂覆期间至少大部分地释放所述第一成型轮廓(5)，其中，所述第二成型轮廓(6)在涂覆终端区域期间被置于与所述第一成型轮廓(5)的叠合中。
11.根据权利要求1所述的涂抹单元(1)，其特征在于，所述涂抹单元具有喷嘴(8)，该喷嘴用于将粘性材料施加在所述构件(4)上。
12.根据权利要求11所述的涂抹单元(1)，其特征在于，该喷嘴用于将密封材料施加在所述构件(4)上。
13.根据权利要求1所述的涂抹单元(1)，其特征在于，所述涂抹单元具有传感器，用于识别出所述构件的待涂过的区域。
14.根据权利要求13所述的涂抹单元(1)，其特征在于，所述涂抹单元具有激光划线仪，用于识别出所述构件的待涂过的区域。
15.用于将粘性材料涂抹在构件上的系统，其中，所述系统具有用于容纳构件的构件容纳部，其特征在于，所述系统具有根据前述权利要求1-14中任一项所述的涂抹单元(1)。
16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述系统具有作为终端执行器的、带有所述涂抹单元(1)的操作器。
17.用于借助于根据权利要求1至14中任一项所述的涂抹单元(1)将粘性材料涂抹在构件上的方法，包括如下步骤：
a.在所述成型轮廓(5,6)彼此相对的第一状态中将所述粘性材料(3)涂覆到所述构件(4)上；
b.在所述成型轮廓(5,6)彼此相对的第二状态中将所述粘性材料涂覆到所述构件上。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，在步骤a中或在步骤b中分别涂覆所述粘性材料的开端区域或终端区域。
19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述粘性材料在步骤a中和在步骤b中被彼此相叠地涂覆在所述构件(4)的相同区域上。
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