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Die
Erfindung betrifft eine Materialauftragsvorrichtung für zwei-
oder mehrkomponentige, vorzugsweise als Kleb- oder Dickstoffe ausgebildete
Reaktionsgemische, mit einem Dosierkopf, mit einem über Zuführkanäle für die aus
je einem Komponentendosierer kommenden Mischungskomponenten mit
diesem verbundenen Mischkopf, mit einem über einen Antriebsmotor angetriebenen,
innerhalb des Mischkopfs angeordneten Mischorgan, mit je einem in
den Zuführkanälen angeordneten
Dosierventil und mit mindestens einer Austrittsdüse für das im Mischkopf erzeugte
Reaktionsgemisch.
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Bei
Materialauftragsvorrichtungen dieser Art kommt es immer wieder zu
Materialaushärtungen
vor allem im Mischkopfbereich. Deshalb ist es notwendig, die Mischköpfe nach
jedem Einsatz zu reinigen. Bei einem Dauereinsatz ist es üblich, dass
die Mischköpfe
täglich
gereinigt werden. Dazu muss man an das Innere des Mischkopfes herankommen.
Bei der Reinigung wird zunächst
die Austrittsdüse
von der das Mischorgan enthaltenden Mischkammer abgezogen. Anschließend wird
der Mischer mit einem Spezialschlüssel aus der Mischkammer herausgedreht. Sodann
wird die innere Mischkammer mit einem geeigneten Reinigungswerkzeug
oder einem Lappen gereinigt. Da die Reinigung des Mischorgans längere Zeit
in Anspruch nimmt, wird bei jedem Wartungsvorgang ein neues, gereinigtes
Mischorgan eingesetzt. Ein besonderes Augenmerk ist auch auf die
Komponentenanschlüsse
innerhalb des Mischerkopfes zu richten, die bei der Reinigung einer
speziellen Behandlung bedürfen.
Schlimmstenfalls kann es auch zu einer Aushärtung von Material im Mischkopf
kommen. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn Funktionsstörungen auftreten
und gerade kein Fachpersonal zugegen ist. Dabei ist zu berücksichtigen, dass
die Topfzeiten von größenordnungsmäßig 90 Sekunden
relativ kurz sind. Kommt es zu einem Aushärten muss die gesamte Materialauftragsvorrichtung
stillgelegt und der Mischkopf auseinandergebaut werden. Dass es
viele verschiedene Anschlüsse zwischen
Mischkopf und Dosierkopf gibt, müssen mehrere
Verbindungen gelöst
werden. Dabei ist zu berücksichtigen,
dass bei ausgehärtetem
Material Teile des Mischkopfes und des Dosierkopfes zusammengebacken
sind. Es müssen
Dichtungen ausgetauscht und Teile vollständig ausgebaut und ersetzt werden.
Der hierfür
erforderliche Zeitaufwand, innerhalb dessen kein Betrieb möglich ist,
ist erheblich.
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Ausgehend
hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannte Materialauftragsvorrichtung
der eingangs angegebenen Art dahingehend zu verbessern, dass eine
schnelle Trennung des Mischkopfs vom Dosierkopf möglich ist.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird die im Patentanspruch 1 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den abhängigen
Ansprüchen.
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Die
erfindungsgemäße Lösung geht
von dem Gedanken aus, dass die Materialauftragsvorrichtung eine
Trennstelle enthält,
die es ermöglicht, den
Mischkopf automatisch vom Dosierkopf abzutrennen. Dabei ist es wichtig,
dass der an der Trennstelle abzutrennende Teil alle Bauteile umfasst,
die während
des Betriebs und im Stillstand mit dem Reaktionsgemisch in Kontakt
kommen können.
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Um
dies zu erreichen, wird gemäß der Erfindung
vorgeschlagen, dass der Mischkopf zusammen mit dem Mischorgan, den
Dosierventilen und der Austrittsdüse eine erste Baueinheit bildet,
dass der Dosierkopf zusammen mit den Komponentendosierern und vorzugsweise
mit dem Antriebsmotor eine zweite Baueinheit bildet und dass die
beiden Baueinheiten über
eine Trennstelle mittels einer mechanischen Kupplungsvorrichtung
lösbar
miteinander verbunden sind, wobei die Zuführkanäle und vorzugsweise weitere
Versorgungsleitungen die Trennstelle lösbar überbrücken.
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Um
die Baueinheiten an der Trennstelle in einem Zuge leicht voneinander
trennen zu können, wird
gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, dass die
mechanische Kupplungsvorrichtung und die Zuführkanäle einschließlich eventueller
weiterer Versorgungsleitungen die Trennstelle jeweils in gleicher
Verbindungs- und Löserichtung überbrücken. Die
Zuführkanäle sollen
beim Betrieb eine Zufuhr der Mischungskomponenten zu den Dosierventilen
gewährleisten,
die im Mischkopf für eine
exakte Materialdosierung sorgen. Bei den Versorgungsleitungen handelt
es sich u.a. um die pneumatischen oder elektrischen Steuerleitungen
für die Dosier-
oder Pistolenventile sowie Signal- und Stromleitungen für die im
Mischkopf befindlichen Sensoren, Rückmeldesysteme oder Heizelemente.
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Die
Kupplungsvorrichtung sorgt vor allem für die Drehmomentübertragung
vom Antriebsmotor zum rotierenden Mischorgan, beispielsweise über eine
Klauenkupplung oder eine berührungslose
Magnetkupplung. Letztere enthält
zweckmäßig einen
im Dosierkopf angeordneten, mechanisch angetriebenen Außenrotor
und einen im Mischkopf angeordneten, mit dem Mischorgan verbundenen,
in den Außenrotor
eintauchenden Innenrotor.
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Wenn
man berücksichtigt,
dass der Mischkopf in gekuppeltem Betriebszustand unterhalb des Dosierkopfs
angeordnet ist und deshalb die vom Dosierkopf kommenden Zuführkanäle nach
unten weisen, ist zu befürchten,
dass bei einem Trennvorgang aufgrund der Schwerkraft die flüssigen Materialkomponten
aus den Zuführkanälen heraustropfen.
Um dies zu vermeiden, wird gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, dass die
im Dosierkopf nach unten weisenden Zuführkanäle jeweils ein im gekuppelten
Betriebszustand offenes und im Trennzustand verschlossenes, vorzugsweise
als federunterstütztes
Nadelventil ausgebildetes Schließorgan enthalten.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass
vorzugsweise im Dosierkopf ein gemeinsam auf ein Kupplungsorgan
der Kupplungsvorrichtung und auf die Schließorgane einwirkender Betätigungsmechanismus
vorgesehen ist. Der Betätigungsmechanismus
weist zweckmäßig einen über eine
Zentralsteuerung auslösbaren
Pneumatik- oder Hydrozylinder auf.
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Eine
weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die
Materialauftragsvorrichtung ein vom Dosierkopf getrenntes Magazin
zur Ablage mindestens eines Mischkopfs aufweist. Das Magazin enthält mindestens
eine Ablagestation zur Aufnahme eines Mischkopfes, der an die Mischkopfkontur
angepasst ist. Beim Mischkopfwechsel wird die Materialauftragsvorrichtung
mit einem Roboter zu einer Ablagestation im Magazin gefahren. Dort
wird der Mischkopf in die Ablagestation gelegt und vollautomatisch
vom Dosierkopf getrennt. Dazu wird die Kupplungsvorrichtung über eine
Zentralsteuerung, beispielsweise über die Robotersteuerung betätigt. In der
Ablagestation befindet sich zweckmäßig eine Verriegelungsvorrichtung,
die den abgelegten Mischkopf in Position hält. Auch die Verriegelungsvorrichtung
kann über
die Zentralsteuerung betätigt
werden. Zweckmäßig sind
mindestens zwei Ablagestationen vorgesehen. Mindestens eine der
Ablagestationen ist für
einen gereinigten Mischkopf vorgesehen, der mit dem Dosierkopf der
Materialauftragsvorrichtung gekuppelt werden kann. Das Magazin kann
beispielsweise einen Drehtisch mit mehreren Ablagestationen umfassen.
Nach jedem Mischkopfwechsel ist eine Spülung des Dosiersystems erforderlich,
um die im System noch vorhandene Restluft zu beseitigen.
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Grundsätzlich besteht
auch die Möglichkeit einer
automatischen Systemüberwachung,
die dafür sorgt,
dass ein allmähliches
Zusetzen der Materialauftragsvorrichtung vor allem im Mischkopfbereich erkannt
wird. Wenn beispielsweise festgestellt wird, dass das Drehmoment
im Antriebsmotor für
den Mischer einen bestimmten Grenzwert übersteigt, wird die Systemüberwa chung
die Materialauftragsvorrichtung selbsttätig zum Magazin verfahren,
um den Mischkopf auszutauschen.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung in schematischer
Weise dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es
zeigen
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1a und
b eine Materialauftragsvorrichtung für zweikomponentige Reaktionsgemische
mit gekuppeltem und abgetrenntem Mischkopf in schaubildlicher Darstellung;
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2a bis
c die Materialauftragsvorrichtung entsprechend 1a und
b mit zusätzlichen
Ablagestationen für
Mischköpfe
in verschiedenen Betriebszuständen;
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3 eine
Draufsicht auf die Materialauftragsvorrichtung;
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4 einen
Schnitt entlang der Schnittlinie A-A der 3;
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5 einen
Schnitt entlang der Schnittlinie B-B der 3;
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6 einen
Schnitt entlang der Schnittlinie C-C der 3;
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7 ein
Ablaufplan für
einen Mischkopfwechsel.
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Die
in der Zeichnung dargestellte Materialauftragsvorrichtung ist für zweikomponentige,
als Kleb- oder Dichtstoffe ausgebildete Reaktionsgemische bestimmt.
Materialauftragsvorrichtungen dieser Art werden überwiegend in Kleberobotern
beispielsweise für
die Automobilindustrie eingesetzt.
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Die
Materialauftragsvorrichtung umfasst einen Dosierkopf 10,
einen über
Zuführkanäle 12, 14 für die Mischungskomponenten
mit dem Dosierkopf 10 verbundenen Mischkopf 16,
ein über
einen Antriebsmotor 18 angetriebenes, innerhalb des Mischkopfs 16 angeordnetes
rotierendes Mischorgan 20, je ein in den Zuführkanälen 12, 14 angeordnetes
Dosierventil 22, 24, die über Versorgungskanäle 26, 28 pneumatisch
ansteuerbar sind, sowie eine Austrittsdüse 30 für das im
Mischkopf 16 erzeugte Reaktionsgemisch. Der Mischkopf 16 bildet
zusammen mit dem Mischorgan 20, den Dosierventilen 22, 24 und
der Austrittsdüse 30 eine
Baueinheit M, während
der Dosierkopf 10 zusammen mit den Komponentendosierern 32, 34 und
dem Antriebsmotor 18 eine Baueinheit D bildet. Wie insbesondere
aus 1a und b zu ersehen ist, sind die Baueinheiten
M und D über
eine Trennstelle 36 mittels einer Kupplungsvorrichtung 38 (4 bis 6)
lösbar
miteinander verbunden, wobei die Zuführkanäle 12, 14 und
die Versorgungskanäle 26, 28 die
Trennstelle 36 überbrücken. Die über die
Planfläche 52 senkrecht überstehenden
Zapfen 58, die in komplementäre Ausnehmungen an der gegenüberliegenden
Planfläche
des Dosierkopfs D im montierten Zustand eingreifen, sorgen für eine exakte
Orientierung des Mischkopfs gegenüber dem Dosierkopf. Dies ist
notwendig, um sicherzustellen, dass die Zuführkanäle 12, 14 und
die Versorgungskanäle 26, 28 über die
Trennstelle 36 hinweg exakt miteinander fluchten.
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Die
Kupplungsvorrichtung 38 weist einen am Dosierkopf angeordneten, über einen
Pneumatikzylinder 42 betätigbaren, nach unten überstehenden Kupplungszapfen 44 auf,
der in eine am Mischkopf M angeordnete Aufnahme 46 einführbar und
mit dieser unter der Einwirkung des Pneumatikzylinders 42 so verbindbar
ist, dass die Planflächen 52, 53 der
Trennstelle 36 kraftschlüssig gegeneinander gezogen
werden.
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Der
Antriebsmotor 18 ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel über eine
berührungslose
Magnetkupplung mit dem Mischorgan 20 gekuppelt. Die Magnetkupplung
enthält
einen mit der Abtriebswelle 48 des Antriebsmotors 18 verbundenen,
mit Permanentmagneten belegten Außenrotor 50 sowie
ein mit dem Mischorgan 20 verbundenen, über die Planfläche 52 der
Trennstelle 36 des Mischkopfs 16 überstehenden
gegebenenfalls von einem Spalttopf umschlossenen, mit Permanentmagneten
belegten Innenrotor 56, der im gekuppelten Betriebszustand
des Mischkopfs 16 in den stirnseitig offenen Außenrotor 50 eintaucht.
Diese Bauweise hat den Vorteil, dass sie ohne Dichtungen auskommt.
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Die
erfindungsgemäße Trennstelle 36 stellt sicher,
dass die Mischkopf-Baueinheit
M zu Reinigungs- und Wartungszwecken vollautomatisch von der Dosierkopf-Baueinheit
D getrennt und gegen eine gereinigte Mischkopf-Baueinheit M ausgewechselt werden kann.
Zu diesem Zweck ist noch ein Magazin 60 mit mehreren Ablagestationen 62 vorgesehen,
das getrennt vom Dosierkopf im Arbeitsraum angeordnet ist. Das Magazin 60 kann
beispielsweise als Drehtisch ausgebildet sein, mit welchem die Ablagestationen 62 in
eine definierte Ablegeposition bezüglich der Materialauftragsvorrichtung
gebracht werden kann. Die Ablagestationen 62 sind zur Aufnahme
je einer Mischkopf-Baueinheit M bestimmt und weisen daher im Bereich 64 eine
der Außenkontur
der Mischkopf-Baueinheit M entsprechende Innenkontur auf. Die über Ablagestation 62 überstehenden
Zapfen 66 sorgen für
eine exakte Positionierung sowohl der Mischkopf-Baueinheit als auch
der Dosierkopf-Baueinheit
relativ zur Ablagestation 62. Eine über einen Motor 68 angetriebene
Verriegelungsvorrichtung hält den
Mischkopf 16 sicher in seiner Position auf der Ablagestation 62.
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Wie
insbesondere aus 1 und 2 zu
ersehen ist, ist der Mischkopf 16 im gekuppelten Betriebszustand
unterhalb des Dosierkopfs 10 angeordnet. Deshalb weisen
die von der Dosierkopf-Baueinheit D kommenden Zuführkanäle 12, 14 nach
unten. Um zu vermeiden, dass beim Trennvorgang die flüssigen Materialkomponenten
aufgrund der Schwerkraft aus den Zuführkanälen 12, 14 der
Dosierkopf-Baueinheit D heraustropfen, sind in den dosierkopfseitigen
Zuführkanälen Schließorgane 70 angeordnet,
die bei den in 5 und 6 gezeigten
Ausführungsbeispielen
als federgestützte
Nadelventile ausgebildet sind. Die Nadelventile werden gemeinsam
mit dem Kupplungszapfen 44 über den Pneumatikzylinder 42 so
betätigt,
dass die Zuführkanäle 12, 14 im
Schließzustand
des Kupplungszapfens 44 offen und im Freigabezustand des
Kupplungszapfens geschlossen sind. Im übrigen ist die Trennstelle 36 so
konstruiert, dass alle Verbindungssysteme im Bereich der Kupplungsvorrichtung 44, 46,
der Motorkupplung 50, 56, der Zuführkanäle 12, 14,
der Versorgungskanäle 26, 28 und
der Zentrierzapfen 58, 66 in ihrer Öffnungs- und
Schließrichtung
gleich ausgerichtet sind, so dass eine einfache automatische Trennung
der Baueinheiten M und D möglich
sind.
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Im
Folgenden wird anhand der 4 der Ablauf
eines Mischkopfwechsels näher
erläutert.
Die Materialauftragsvorrichtung, die in 7 mit "Dosiersystem" bezeichnet ist,
fährt nach
Ablauf eines Arbeitszyklus zu Reinigungszwecken zu einer ersten Ablagestation
I, in welcher der Mischkopf 16 unter Auftrennung an der
Trennstelle 36 abgelegt und die Versorgungs- und Zuführleitungen
(Komponentenleitungen) getrennt werden. Gleichzeitig werden die Komponentenleitungen
im Bereich des Dosierkopfes verschlossen, um ein Austropfen von
Flüssigkeit
und eine Verschmutzung der Umgebung zu vermeiden. Der abgelegte
Mischkopf wird zu einer Reinigungsstation verfahren.
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Sodann
fährt der
Dosierkopf zu einer Ablagestation II, in welcher er an einem dort
befindlichen sauberen Mischkopf andockt. Zugleich werden die Versorgungsleitungen
einschließlich
der Zuführleitung
paarweise miteinander verbunden. Die Zuführleitungen werden dabei automatisch
geöffnet.
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Im
Anschluss daran wird das Dosiersystem im Bereich der Zuführleitungen
durchgespült,
bis die Restluft entfernt ist. Dann ist das Dosiersystem für einen
weiteren Arbeitszyklus bereit.
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Zusammenfassend
ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung bezieht sich auf eine
Materialauftragsvorrichtung für
zwei- oder mehrkomponentige, vorzugsweise als Kleb- oder Dichtstoffe
ausgebildete Reaktionsgemische, die vor allem für den Einsatz in Kleberobotern
geeignet ist. Die Materialauftrags vorrichtung umfasst einen Dosierkopf 10,
mit einem über Zuführkanäle 12, 14 für die Mischungskomponenten mit
diesem verbundenen Mischkopf 16, mit einem über einen
Antriebsmotor 18 angetriebenen, innerhalb des Mischkopfs 16 angeordneten
Mischorgan 20, mit je einem in den Zuführkanälen 12, 14 angeordneten
Dosierventil und mit mindestens einer Austrittsdüse 30 für das im
Mischkopf 16 erzeugte Reaktionsgemisch. Um den Mischkopf
vom Dosierkopf sowohl bei der Reinigung als auch bei einer versehentlichen
Aushärtung
des Materials leicht trennen zu können, wird gemäß der Erfindung
vorgeschlagen, dass der Mischkopf 16 zusammen mit dem Mischorgan 20,
den Dosierventilen 22, 24 und der Austrittsdüse 30 eine
erste Baueinheit M bildet, dass der Dosierkopf 10 zusammen
mit dem Antriebsmotor 18 eine zweite Baueinheit D bildet
und dass die beiden Baueinheiten M und D über eine Trennstelle 36 mittels
einer Kupplungsvorrichtung 40 lösbar miteinander verbunden
sind, wobei die Zuführkanäle 12, 14 die
Trennstelle 36 lösbar überbrücken.