CN117794651A - 用于将至少双组分的粘性材料涂覆到工件上的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将至少双组分的粘性材料涂覆到工件上的设备，具有计量单元(12)，该计量单元具有与粘性材料的组分的数量相应数量的计量阀(22)，并且具有静态混合器(14)，该静态混合器具有用于将借助计量单元(12)导入到混合管的第一端部上的进料口(28)中的组分在从进料口(28)向混合管的第二端部上的出料口(30)通过时进行混合的混合管(26)并且具有外管(24)，其中，所述混合管(26)容纳在外管(24)中并且在进料口(28)和出料口(30)处分别借助于密封件(48)相对于环境密封。根据本发明规定，所述密封件(48)分别具有环形环绕的切割边缘(50)，并且切割边缘(50)在被施加力时朝向彼此地分别切入混合管(26)上的端面(52)中。

Description

用于将至少双组分的粘性材料涂覆到工件上的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于将至少双组分的粘性材料涂覆到工件上的设备。

背景技术

这种设备尤其是在车辆制造中使用并且用于通过混合至少两种组分来制造粘性材料并将其涂覆到工件上。这种设备尤其是在涂覆双组分粘合剂时使用。另一个近来变得越来越重要的应用领域是将防火材料涂覆到电动车辆的电池壳体上。这种防火材料目前仅作为至少双组分的材料可用。已知的此类设备包括计量单元，与粘性材料的组分的数量相应数量的供料通道延伸通过该计量单元。供料通道之中的每个供料通道通过一个计量阀可阻断和可释放，以便能够精确计量每种组分。通过供料通道之中的每个供料通道将组分之一计量地导入到静态混合器中，在所述静态混合器中各组分在形成粘性材料的情况下混合。静态混合器具有混合管，在混合管中大多设置有混合螺旋结构，并且混合管在其第一端部上具有进料口并且在其第二端部上具有出料口。混合管容纳在稳定的外管中，在存在高的材料压力作用下，所述外管支撑混合管。用于排出粘性材料的涂覆喷嘴连接到出料口上，所述涂覆喷嘴具有涂覆开口，材料从该涂覆开口中排出。

这种设备多年以来成功地用于将双组分材料或多组分材料涂覆到工件上。然而，偶尔会有人批评说在一些应用中粘性材料会渗入到混合管和外管之间，这增加了更换混合管的难度。此外，偶尔会有人批评说粘性材料的涂覆幅面的开始和/或结束不能在形状和/或尺寸方面足够精确地定义。

发明内容

因此，本发明的任务是，这样改进开头所提类型的设备，使得改善进料口和出料口处的密封。

根据本发明，该任务通过具有权利要求1的特征的设备来解决。本发明的有利扩展方案是从属权利要求的技术方案。

本发明基于这样的基本思想，即，在这种设备中使用的混合管在其被时效硬化的材料堵塞之前本来就只能使用几小时。然后必须更换混合管，其中，被时效硬化的材料堵塞的混合管被清除。因此，这种一次性物品通常由塑料制成并且不能承受高压。出于该原因，混合管容纳在稳定的外管中，该外管优选由金属制成。在存在高的材料压力的情况下，外管支撑混合管，混合管尤其是在组分被施加压力地被导入时以其周面优选在其整个长度上贴靠在外管的内表面上。混合管优选松动地或可脱开地容纳在外管中，从而可以将混合管从外管中取出并供应给清除装置，而外管则可以重复使用。有利的是，混合管以一定的间隙插入外管中，以便能够简单地插入并且简单地再次取出。通常，混合管的外径比外管的内径小十分之几毫米。于是，当混合管内部的压力升高到几巴、例如大约5巴时，混合管通过弹性膨胀以其周面贴靠到外管的内表面上。根据本发明，通过借助于环绕的切割边缘进行密封来考虑以下问题，即在密封不充分时，粘性材料或其组分会在进料口或出料口处泄漏到环境中并渗入到混合管和外管之间，使得这两个管不再能够彼此分开。因此，本发明基于这样的思想，即，切割边缘分别切入通常由软塑料制成的混合管上的端面中并且因此出色地密封。由于混合管是一次性部件，因此通过切割边缘对其的损坏无关紧要。

有利的是，两个切割边缘之中的第一切割边缘与计量单元连接，而两个切割边缘之中的第二切割边缘与具有出料通道的端部件连接。端部件在此可具有涂覆喷嘴、排出阀和必要时其它构件。此外，优选计量单元和端部件分别借助快速卡头可脱开地与外管连接。快速卡头能够实现施加大的力，使得切割边缘可以切入端面中。此外，如果应更换混合管，则快速卡头能实现连接的快速脱开。

根据一种有利的扩展方案，计量单元和端部件借助于连接装置可脱开地相互连接。连接装置适宜地具有与计量单元连接的第一连接部件和与端部件连接的第二连接部件，其中，第一和第二连接部件可借助于导向装置相对彼此纵向移动。这能实现构件彼此间更好的定位，从而在更换混合器时使构件彼此预对中。适宜地，导向装置具有一个端部止挡，该端部止挡定义端部件相对于计量单元的一个端部位置，在该端部位置中切割边缘切入混合管上的端面中。适宜地，在快速卡头夹紧时达到或几乎达到该端部位置。这一措施简化了组装，因为通过该措施确保，在端部件相对于计量装置位于所述端部位置或接近所述端部位置时，通过切割边缘切入混合管的端面中来实现充分的密封。有利的是，导向装置具有另外的端部止挡，该另外的端部止挡定义端部件相对于计量单元的另外的端部位置，在所述另外的端部位置中，切割边缘彼此以大于混合管上的端面的相互距离的距离设置。脱开计量单元和外管之间的连接以及端部件和外管之间的连接于是能够实现，端部件相对于计量单元运动到所述另外的端部位置中，但始终保持与其连接并且不必被放在一旁，由此再次简化了组装。

根据本发明的一种有利扩展方案，每个计量阀配设有一个通过相关计量阀可阻断和可释放的供料通道，所述供料通道通入进料口中，并且所述设备具有连接到出料口上的、具有用于排出粘性材料的涂覆开口的涂覆喷嘴并且具有用于阻断和释放从出料口延伸到涂覆开口的出料通道的排出阀。这种扩展方案所基于的思想在于，可以借助排出阀阻断出料通道，直到在出料通道中建立了粘性材料的足够的预压力，使得能实现更精确的材料涂覆。此外，通过借助排出阀阻断出料通道，可以有针对性地结束材料涂覆，而材料残余不会以不可定义的量或形状从涂覆开口中排出。为此目的有利的是，设置有控制装置，该控制装置操控排出阀以用于阻断和释放出料通道。适宜地，设置有压力传感器，用于测量出料通道中的粘性材料的压力。通过出料通道中的压力测量可以有针对性地建立粘性材料在排出阀上游的预压力。于是，控制装置可以根据由压力传感器测得的压力操控排出阀。但也可能的是，控制装置根据计量阀的操控来操控排出阀。尤其是可以规定，只有当由压力传感器测得的压力达到或超过额定值时，才打开排出阀以释放出料通道。替代或补充地可以规定，控制装置在通过计量阀释放供料通道之后以预定的时间延迟操控排出阀，以释放出料通道。特别优选的是这样一种方法，在其中排出阀最早在打开计量阀后的预定义的时间段之后被打开，但原则上只有当在出料通道中测量到预定的预压力时才打开排出阀。为了使粘性材料的压力在材料涂覆结束之前保持恒定，优选控制装置在材料涂覆结束时首先操控排出阀以阻断出料通道并且随后操控计量阀以阻断供料通道或者同时操控排出阀和计量阀。

附图说明

下面借助在附图中示意性示出的实施例更详细地阐述本发明。附图如下：

图1以透视图示出用于将双组分粘性材料涂覆到工件上的设备；

图2a至2c以纵剖面图以及细节图W和X示出根据图1的设备；

图3示出根据图1的设备的细节图。

具体实施方式

在附图中示出的设备10用于将双组分粘性材料涂覆到工件上，在此尤其是用于将双组分防火材料涂覆到电动车辆的电池壳体上。该设备具有计量单元12以及静态混合器14，两种组分计量地且被施加压力地被导入到该静态混合器中，并且在该静态混合器上连接有端部件16，所述端部件具有带有涂覆开口20的涂覆喷嘴18，粘性材料从该涂覆开口中排出并且涂覆到工件上。

在附图中未更详细示出的供料通道延伸通过计量单元12，为两种组分中的每一种设置有一个供料通道。计量单元12还具有两个构造为针阀的计量阀22，其中，每个计量阀分配给供料通道之一并且用于阻断该供料通道或释放其以使相关组分引导通过。静态混合器14具有由金属制成的外管24和容纳在外管24中的、由塑料制成的混合管26，所述混合管在其朝向计量单元12的第一端部上具有一个进料口28，供料通道通入该进料口中。供料通道可以直接通入进料口28中或在通入之前汇合到在一个中央输送通道中，该中央输送通道又通入进料口28中。混合管26在背离第一端部和朝向端部件16的第二端部上具有一个出料口30，该出料口通入延伸穿过端部件26直到涂覆开口20的出料通道32中。为了更好地将这些组分混合成粘性材料，在混合管26内部设置有混合螺旋结构34。混合管26以很小的间隙容纳在外管24中并且一旦混合管的内部压力达到数巴，则通过弹性膨胀以其周面36在其整个长度上贴靠在外管24的内表面38上，从而混合管支撑在外管24上，以便也能够承受位于混合管中的材料的较高压力。

端部件16具有构造为针阀的排出阀40，该排出阀用于释放或阻断出料通道32。此外，端部件具有连接到静态混合器14上的基体42，该基体带有涂覆喷嘴18并且在该基体上安装有排出阀40。此外，端部件16具有压力传感器44，借助该压力传感器测量出料通道32中存在的粘性材料的压力。由压力传感器44测定的压力测量值被传输到在附图中未更详细示出的控制装置。

计量单元12和端部件16与静态混合器14分别借助于快速卡头46连接，从而能实现静态混合器14的快速更换。一旦混合管26以不再容许的程度被时效硬化或已时效硬化的材料堵塞，则松开两个快速卡头46并用新的静态混合器替换静态混合器14。然后，从外管24中取出被材料堵塞的混合管26并清除，同时为外管24装载新的混合管，由此产生新的静态混合器。为了防止粘性材料或其组分在从计量单元12到静态混合器14以及从静态混合器14到端部件16的过渡处泄漏到环境中，在那里分别设置有密封件48。这些密封件分别具有环形环绕的并且在俯视图中呈圆环形的切割边缘50，其中，分别一个切割边缘50固定在计量单元12上和端部件16上。静态混合器14借助于快速卡头46夹紧在计量单元12和端部件16之间，使得切割边缘50分别在被施加力时切入混合管26的端面52中并且在进料口28和出料口30处实现相对于环境的良好密封。

此外，设备10具有将计量单元12和端部件16相互连接的连接装置54，所述连接装置具有安装在计量单元12上的第一连接部件56和安装在端部件16上的第二连接部件58。与第一连接部件56连接的连接件60用于将设备10安装在机器人臂上。连接装置54还具有导向装置62，所述导向装置能够实现连接部件56、58的有限移动。导向装置62具有在第二连接部件58中的长孔64以及在第一连接部件56上的、嵌入到长孔64中的细长的突出部66。突出部的朝向计量单元12的第一端部68贴靠在长孔64的朝向其的第一端部70上定义一个端部止挡，该端部止挡的特征在于，切割边缘50彼此以小于端面52的相互距离的距离设置，从而切割边缘切入端面52中。另外的端部止挡通过突出部66的背离计量单元12的第二端部72和长孔64的朝向其的第二端部74定义。如果连接部件56、58位于通过所述另外的端部止挡定义的位置中，则切割边缘50彼此以大于端面52的相互距离的相互距离设置，从而取消密封作用并且可以取出计量单元12与端部件16之间的静态混合器14。然后可以更换静态混合器14，而不用脱开计量单元12和端部件16之间的连接。计量单元和端部件借助于连接装置54保持相互连接。

为了将粘性材料涂覆到工件上，首先打开计量阀22，从而组分计量地并且被施加压力地被导入到静态混合器14中。通常在打开计量阀22之前在计量阀上游建立预压力。当在出料通道32中在排出阀40上游建立了足够的预压力时，才打开排出阀40。这通常是在计量阀22打开之后很短的时间，从而控制装置可以在计量阀22(打开)后时间延迟地操控排出阀40以将其打开。此外，借助于压力传感器44可以测量出料通道32中存在的压力。测得的压力随后被传输到控制装置，控制装置检查测得的压力是否至少达到预定的额定值。如果是这种情况，则排出阀40在计量阀22打开之后的预定时间点打开。如果不是这种情况，则排出阀40仍保持关闭，直至由压力传感器44测得的压力达到额定值。但也可以省去压力传感器44并且排出阀40仅在计量阀22后在预定的时间延迟之后打开。在涂覆过程结束之后，关闭排出阀40并且因此阻断出料通道32。同时或在短的延迟之后于是关闭计量阀22并阻断供料通道。

总之，可以确定如下内容：本发明涉及一种用于将至少双组分的粘性材料涂覆到工件上的设备10，具有计量单元12，该计量单元具有与粘性材料的组分的数量相应数量的计量阀22；具有静态混合器14，该静态混合器具有混合管26，用于在组分从混合管的第一端部上的进料口28向混合管第二端部上的出料口30引导通过时混合组分，其中，每个计量阀22配设有一个通过相关计量阀22可阻断和可释放的供料通道，并且所述供料通道通入进料口28中；并且具有连接到出料口30上的涂覆喷嘴18，所述涂覆喷嘴具有用于排出粘性材料的涂覆开口20。根据本发明，设置有排出阀40，用于阻断和释放从出料口30延伸至涂覆开口20的出料通道32。

Claims (18)

1.一种用于将至少双组分的粘性材料涂覆到工件上的设备，所述设备具有计量单元(12)，该计量单元具有与粘性材料的组分的数量相应数量的计量阀(22)，并且所述设备具有静态混合器(14)，所述静态混合器具有混合管(26)并且具有外管(24)，混合管用于将借助计量单元(12)导入到混合管的第一端部上的进料口(28)中的组分在从进料口(28)向混合管的第二端部上的出料口(30)引导通过时进行混合，其中，所述混合管(26)容纳在外管(24)中并且在进料口(28)处和在出料口(30)处分别借助于密封件(48)相对于环境密封，其特征在于，所述密封件(48)分别具有环形环绕的切割边缘(50)，并且切割边缘(50)在被施加力时朝向彼此地分别切入混合管(26)上的端面(52)中。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，两个切割边缘之中的第一切割边缘(50)与计量单元(12)连接，并且所述两个切割边缘之中的第二切割边缘(50)与具有出料通道(32)的端部件(16)连接。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述计量单元(12)和端部件(16)分别借助于快速卡头(46)可脱开地与外管(24)连接。

4.根据权利要求2或3所述的设备，其特征在于，所述计量单元(12)和端部件(16)借助于连接装置(54)可脱开地相互连接。

5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述连接装置(54)具有与计量单元(12)连接的第一连接部件(56)和与端部件(16)连接的第二连接部件(58)，其中，所述第一连接部件和第二连接部件(56、58)能借助于导向装置(62)相对彼此纵向移动。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述导向装置(62)具有端部止挡，该端部止挡定义端部件(16)相对于计量单元(12)的端部位置，在该端部位置中，各切割边缘(50)切入混合管(26)上的端面(52)中。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述导向装置(62)具有另外的端部止挡，该另外的端部止挡定义端部件(16)相对于计量单元(12)的另外的端部位置，在所述另外的端部位置中，各切割边缘(50)彼此以大于混合管(26)上的端面(52)的相互距离的距离设置。

8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述混合管(26)尤其是当组分被施加压力地被导入到混合管(26)中时并且优选在混合管的整个长度上以混合管的周面(36)贴靠在外管(24)的内表面(38)上。

9.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述混合管(26)松动地或可脱开地容纳在外管(24)中。

10.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述外管(24)由金属制成。

11.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，每个计量阀(22)配设有一个通过相关的计量阀(22)能阻断和能释放的供料通道，各所述供料通道通入进料口(28)中，并且所述设备具有连接到出料口(30)上的涂覆喷嘴(18)并且具有排出阀(40)，所述涂覆喷嘴具有用于排出粘性材料的涂覆开口(20)，所述排出阀用于阻断和释放从出料口(30)延伸到涂覆开口(20)的出料通道(32)。

12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，设有压力传感器(44)，用于测量出料通道(32)中的粘性材料的压力。

13.根据权利要求11或12所述的设备，其特征在于，设有控制装置，用于根据计量阀(22)的操控和/或根据由压力传感器(44)测得的压力来操控排出阀(40)。

14.一种用于将至少双组分的粘性材料涂覆到工件上的方法，尤其是借助于根据前述权利要求中任一项所述的设备(10)，其中，每种组分被施加压力地通过一个供料通道被导向计量单元(12)，所述计量单元具有与粘性材料的组分的数量相应数量的计量阀(22)，所述计量阀用于释放和阻断所述供料通道之中的相应一个供料通道，其中，借助于计量单元(12)将组分计量地导入到静态混合器(14)的混合管(26)的进料口(28)中，其中，所述组分在静态混合器(14)中混合成粘性材料，所述粘性材料从混合管(26)的出料口(30)被导出到出料通道(32)中，所述出料通道延伸到涂覆喷嘴(18)的涂覆开口(20)，并且借助于控制装置操控用于阻断和释放出料通道(32)的排出阀(40)。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，借助于压力传感器(44)测量在排出阀(40)上游的出料通道(32)中的粘性材料的压力，将压力测量值传输给控制装置，并且所述控制装置根据压力测量值操控排出阀(40)。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，只有当由压力传感器测得的压力达到或超过额定值时，才打开排出阀(40)以释放出料通道(32)。

17.根据权利要求14至16中任一项所述的方法，其特征在于，所述控制装置在通过计量阀(22)释放供料通道之后以预定的时间延迟来操控排出阀(40)以释放出料通道(32)。

18.根据权利要求14至17中任一项所述的方法，其特征在于，所述控制装置在材料涂覆结束时首先操控排出阀(40)以阻断出料通道，并且随后操控计量阀(22)以阻断供料通道，或者同时操控排出阀(40)和计量阀(22)。