DE102004062063A1

DE102004062063A1 - Vorrichtung zur Ausgabe viskoser Materialien

Info

Publication number: DE102004062063A1
Application number: DE200410062063
Authority: DE
Inventors: Hans Liman
Original assignee: Liman & Co KG GmbH
Current assignee: Liman & Co KG GmbH
Priority date: 2004-12-23
Filing date: 2004-12-23
Publication date: 2006-07-13

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ausgabe viskoser Materialien, mit einem materialführenden Rohr, das als Federelement ausgebildet ist, das eingangsseitig mit einem Halteelement verbunden ist und ausgangsseitig einen abnehmbaren Düsenkopf zur Ausgabe des Materials besitzt. Erfindungsgemäß ist das einseitig gehaltene Rohr, das ganz oder teilweise aus einem ferromagnetischen Werkstoff besteht, mittels eines Elektromagneten mit seinem freien Ende radial auslenkbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ausgabe viskoser Materialien, insbesondere von Kleb- und Dichtstoffen, mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Verwendung von Kleb- und Dichtstoffen als Verbindungsmittel bei der Montage vorgefertigter Bauteile ist beispielsweise aus der Automobilindustrie bekannt. Dabei werden die viskosen Stoffe mittels automatisch gesteuerter Vorrichtungen auf die jeweils zu verbindenden Bauteile aufgetragen.

Eine derartige Vorrichtung wird in der EP 0 203 830 B1 beschrieben. Wesentlicher Bestandteil dieser Vorrichtung ist eine umlaufende Düse zum Verteilen von viskosem Material auf einem Substrat. Die Vorrichtung umfasst ein Ausgaberohr, welches im Bereich der Materialaufnahme in einem ersten Halteorgan und im Bereich der Materialausgabe in einem zweiten Halteorgan beweglich gehalten wird, wobei das zweite Halteorgan drehbeweglich um seine Längsachse montiert ist und zur Aufnahme des Ausgaberohres eine Durchgangsbohrung aufweist, die zur Längsachse versetzt angeordnet ist. Das Ausgaberohr wird in der Durchgangsbohrung des zweiten Halteorgans über bewegliche Lager derart gehalten, dass bei einer Drehbewegung des zweiten Halteorgans um seine Längsachse das Ausgaberohr eine Umlaufbewegung um diese Achse beschreibt. Das viskose Material wird aufgrund der kreisenden Bewegungen des Ausgaberohres in wirbel- oder stromförmigen Mustern auf das Substrat aufgetragen. Als Antrieb für die Drehbewegung des zweiten Halteelementes dient ein Motor.

Eine Weiterbildung dieser Vorrichtung beschreibt die EP 0 852160 B1 . Im Unterschied zum vorgenannten Dokument ist bei dieser Vorrichtung das Ausgaberohr flexibel, so dass es sich beim Wirbeln biegen kann, wobei wiederum das Ende des Ausgaberohres im Bereich der Materialaufnahme fest in einem Gehäuse als erstem Halteorgan eingespannt bzw. befestigt ist.

Beide bekannten Vorrichtungen weisen jedoch den Nachteil auf, dass aufgrund der Führung des Ausgabeohres in der versetzt angeordneten Durchgangsbohrung des zweiten Halteelements die Bewegung des Ausgaberohres eine vorgegebene Kreisbahn beschreibt. Die Breite und Stärke des ausgegebenen Materialwulstes lässt sich darüber hinaus nur über die Parameter Abstand der Vorrichtung zum Substrat bzw. Werkstück, Materialdruck, Drehgeschwindigkeit, Düsenspitze und Vorschubgeschwindigkeit (Geschwindigkeit, mit der sich die Ausgabevorrichtung bezüglich des Substrats bzw. Werkstücks bewegt) ändern. Aufgrund der gleich bleibenden Kreisbewegung des Ausgaberohres lässt sich der Materialwulst lediglich in einem Wirbelmuster ausgeben.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art mit vielseitigeren Einsatzmöglichkeiten zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird die Vorrichtung nach Anspruch 1 vorgeschlagen. Erfindungsgemäß ist hierbei das Material führende, einseitig gehaltene Rohr, das ganz oder teilweise aus einem ferromagnetischem Werkstoff besteht, mittels eines Elektromagneten mit seinem freien Ende radial auslenkbar. Die radiale Auslenkung ermöglicht pendelnde oder kreisende Bewegungen des freien Rohrendes. Hierzu ist der Elektromagnet kreisförmig um das Ausgaberohr angeordnet. Rohr und Elektromagnet sind zueinander beabstandet, so dass der maximale Ausschlag des Rohres von der Größe des Luftspaltes abhängig ist. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Abstand zwischen Rohr und Elektromagnet 0,1 mm bis 1,5 mm, wenigstens jedoch 0,3 mm bis 0,7 mm. Der ausgegebene Materialwulst kann somit linienförmig, gezackt oder im Wirbelmuster auf das Werkstück aufgetragen werden. Bereits durch die Vorgabe der Richtung und dem Maß der Auslenkung ist eine Vielzahl an Wulstmustern ausführbar. Bei Bedarf sind zusätzlich die Parameter Abstand der Vorrichtung zum Werkstück, Materialdruck, Drehgeschwindigkeit, Düsenspitze und Vorschubgeschwindigkeit einstellbar.

Das Rohr ist eingangsseitig, betrachtet in Richtung des Materialflusses, mit einem Halteelement lösbar verbunden. Vorzugsweise besteht diese Verbindung aus einer Schraub- oder Klemmverbindung. Zu Reinigungszwecken oder wenn der Austausch des Rohres erforderlich sein sollte, kann es abgenommen werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Halteelement aus einem Elastomer, in den das Rohr eingebunden ist. Die Nachgiebigkeit des Halteelementes ermöglicht auch einem starren Rohr, pendelnde oder kreisende Bewegungen auszuführen. Alternativ dient eine flexible Platte zur Aufnahme des Rohres. Auch hierdurch bleibt die Beweglichkeit des Rohres gewährleistet.

Weiterhin bevorzugt ist die Verwendung von Stahl oder einem Kohlefaser-verstärktem Kunststoff als Rohrmaterial. Die Materialstärke der Rohrwandung ist derart auf den Durchmesser und die Länge des Rohres sowie das Material abgestimmt, dass das Rohr einen homogenen Biegekörper, eine so genannte Rohrfeder bildet. In einer anderen Ausführungsform wird die Federwirkung dadurch erreicht, dass die Stärke der Rohrwandung bei gleich bleibendem Innendurchmesser des Rohres zum freien Ende hin stetig abnimmt. Der ferromagnetische Teil des Rohres besteht dann lediglich aus einer ferromagnetischen Beschichtung oder Umkleidung der Rohrfeder im Einwirkungsbereich des Elektromagneten, das heißt im Bereich des freien Rohrendes.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein SE-Magnet als Hülse über das freie Rohrende gestülpt.

Die Stärke des Elektromagneten ist auf die Flexibilität des Halterungselementes und die Federrate des Rohres abstimmbar, vorzugsweise über Variation der Drehzahl oder der Amplitude. Die Einstellung des Elektromagneten bestimmt neben der Stärke auch die Richtung der Auslenkung, so dass pendelnde wie auch kreisende Bewegungen des Rohres ausführbar sind. Bei ausgeschaltetem Elektromagneten entspannt sich die Rohrfeder und richtet sich entlang einer vorgegebenen Längsachse aus. Da die Ausrichtung der Rohrfeder in Ruhestellung immer gleich ist, lässt sich die Vorrichtung zu Beginn eines Arbeitsvorgangs genau in Bezug auf das jeweilige Werkstück positionieren. Somit ist die Ausgabe des Materials, insbesondere zu Beginn des Vorgangs, besser kontrollierbar.

Nicht nur die Auslenkung des Abgaberohres bestimmt die Form des Materialaustrages. Austauschbare Düsenköpfe erweitern ebenfalls die Variationsmöglichkeiten. In einer bevorzugten Ausführungsform ist daher der Düsenkopf von der Rohrfeder abnehmbar.

Die Verbindung besteht wiederum aus einer Schraub- oder Klemmverbindung. Weiterhin sind Breite und Stärke des Materialwulstes auch durch den Abstand des Düsenkopfes vom Werkstück, der Vorschubgeschwindigkeit der Vorrichtung und dem Materialdruck bestimmbar. Nach einer weiteren Ausführungsform ist im Rohr ein Verschlussorgan angeordnet.

Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie damit erzielbare Ausgabemuster sind in den Zeichnungen dargestellt.

Es zeigen:

1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung

2 bis 5 Beispiele verschiedener Ausgabemuster

6 einen Längsschnitt durch eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung.

Die in 1 dargestellte erfindungsgemäße Ausgabevorrichtung 1 ist Bestandteil eines Industrieroboters, der hier nicht abgebildet ist. Aus einem mit dem Roboter verbundenen Materialdepot wird das auszugebende viskose Material über Zuleitungen 7 mittels hydraulischer oder pneumatischer Kraft dem Ausgaberohr 2 zugeführt und über den Düsenkopf 4 des Rohres 2 ausgegeben.
Das mit der Zuleitung 7 verbundene Ende des Rohres 2 ist über eine Klemmverbindung in einem Halteelement 3 eingespannt. Das Rohr 2 ist als Federelement ausgebildet, in dem, bei gleich bleibendem Innendurchmesser des Rohres, der Außendurchmesser zum Düsenkopf 4 hin stetig abnimmt. Weiterhin besitzt das Rohr 2 im Bereich des Düsenkopfes 4 eine Hülse 6 aus einem ferromagnetischen Material auf welche ein Elektromagnet 5 einwirkt, der in einem das Rohr einschließlich Hülse umgebenden Gehäuse 8 angeordnet ist. Zwischen Elektromagnet und Rohr bzw. Hülse verbleibt ein Luftspalt 9, der zwischen Elektromagnet und Hülse 0,5 mm beträgt. Der eingeschaltete Elektromagnet 5 polarisiert das ferromagnetische Material der Hülse 6, so dass über die daraus resultierenden Anziehungskräfte und aufgrund der Elastizität des Rohres 2 der Düsenkopf 4 radial auslenkbar ist.
Bei der dargestellten Ausführungsform weist das Rohr 2 zum freien Rohrende hin einen Kragen 10 auf, der mit einem Außengewinde versehen ist. Der Düsenkopf 4 besitzt ein Innengewinde, und kann somit auf das Rohr 2 aufgeschraubt werden. In dem Hohlraum mit dem Innengewinde ist ein Dichtungsring 12 angeordnet der beim Aufschrauben des Düsenkopfes 4 gegen eine ringförmige Anlagefläche 11 des Kragens 10 angedrückt wird. Dadurch wird ein seitliches Austreten des viskosen Materials im Bereich der Verbindungsfugen verhindert.
Die 2 bis 5 zeigen verschiedene Ausgabemuster, wobei 2a, 3a, 4a und 5a jeweils das Muster ohne Vorschub der Vorrichtung und bei den Mustern 2b, 3b und 4b mit Vorschub darstellen.
Bei dem Muster nach 2 wird das Rohr 2 einschließlich Düsenkopf 4 mittels Elektromagneten 5 derart ausgelenkt, dass das Rohr 2 eine seitliche Pendelbewegung, das heißt senkrecht zur Vorschubrichtung ausführt. Bei gleichzeitigem Vorschub der Vorrichtung erhält man ein gezacktes Muster.
Bei dem Muster nach 3 führt das Rohr 2 eine gleichmäßige Kreisbewegung aus. Wird die Vorrichtung gleichzeitig vorwärts bewegt, entsteht ein Wirbelmuster.
4 zeigt ein Muster, das entsteht, wenn die Kreisbahn des Ausgaberohres ungleichmäßig verläuft, indem, wie hier dargestellt, die Auslenkung seitlich, das heißt senkrecht zur Vorschubrichtung größer ist, als die Auslenkung in Vorschubrichtung. Das Rohr beschreibt dann eine elliptische Bahn. Bei dieser Anwendung entstehen ohne Veränderung der Vorschubgeschwindigkeit besonders dichte Materialwülste, da die Abstände in Vorschubrichtung zwischen den einzelnen Wirbelbewegungen gering sind.
Bei dem Muster nach 5 ist die Auslenkung ebenfalls ungleichmäßig, wobei die Auslenkung hier in Vorschubrichtung größer ist, als seitlich, nämlich senkrecht zur Vorschubrichtung. Der Materialwulst kann auf diese Weise in einer schmalen Spur aufgetragen werden.
Die Ausführungsform nach 6 unterscheidet sich durch folgende Teile und Anordnungen von der Vorrichtung nach 1. Zunächst ist ein nadelförmiges Verschlussorgan 13 vorgesehen, das im Rohr 2 entlang der Längsachse bewegbar ist und gegen ein Ventilsitz am vorderen Rohrende bzw. Kragen 10 geführt werden kann. Die Zuleitung 7 ist seitlich am Halteelement 3 angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind das Rohr 2 und der Düsenkopf 4 als auslenkbare Teile um die fest an dem Aufsatz 14 befestigte Nadel angeordnet.

Claims

Vorrichtung zur Ausgabe viskoser Materialien, insbesondere Kleb- und Dichtstoffe, mit einem Material führenden Rohr (2), das als Federelement ausgebildet ist, das eingangsseitig mit einem Halteelement (3) verbunden ist und ausgangsseitig einen abnehmbaren Düsenkopf (4) zur Ausgabe des Materials besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass das einseitig gehaltene Rohr (2), das ganz oder teilweise aus einem ferromagnetischen Werkstoff besteht, mittels eines Elektromagneten (5) mit seinem freien Ende radial auslenkbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Rohr (2) und Elektromagnet (5) zueinander beabstandet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen Rohr (2) und Elektromagnet (5) wenigstens 0,1 mm bis 1,5 mm, vorzugsweise wenigstens 0,3 mm bis 0,7 mm, beträgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung des Rohres (2) mit dem Halteelement (3) eine lösbare Verbindung, vorzugsweise eine Schraub- oder Klemmverbindung, ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass. das Halteelement (3) eine flexible Platte zur Aufnahme des Rohres aufweist und/oder aus einem Elastomer besteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (2) aus Stahl oder einem Kohlefaser-verstärktem Kunststoff besteht und einen homogenen Biegekörper bildet, mit einer ganz oder teilweisen ferromagnetischen Beschichtung oder Umkleidung (6).
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ferromagnetische Beschichtung oder Umkleidung (6) des Rohres (2) lediglich im Bereich der Einwirkung des Elektromagneten (5) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der ferromagnetische Teil des Rohres (2) aus einem SE-Magnet besteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkopf (4) lösbar mit dem Rohr (2) verbunden ist, vorzugsweise über eine Schraub- oder Klemmverbindung.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Rohr (2) ein Verschlussorgan angeordnet ist, vorzugsweise eine Nadel, die zum Verschließen gegen einen Ventilsitz führbar ist.