DE102005058852B4

DE102005058852B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Auftrag einer pastösen Masse

Info

Publication number: DE102005058852B4
Application number: DE102005058852A
Authority: DE
Inventors: Günter Dipl.-Ing. Reck; Patrick Seiler; Rainer Stettin
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2005-12-09
Filing date: 2005-12-09
Publication date: 2009-12-24
Anticipated expiration: 2025-12-10
Also published as: US20070062642A1; DE102005058852A1

Abstract

Verfahren zum Auftrag einer pastösen Masse, wobei die pastöse Masse zur späteren dichtenden Verbindung des ersten Bauteils (11) mit einer eine gleichartig zur ersten Verbindungsfläche ausgebildeten Anlagefläche eines zweiten Bauteils, verwendet wird,
– bei welchem Verfahren die pastöse Masse aus einer Austrittsöffnung (7) einer Auftragsdüse (6) ausgepresst wird,
– die pastöse Masse ortsdefiniert auf eine Verbindungsfläche des ersten Bauteils (11) in der Form einer Raupe aufgetragen wird,
– die Auftragsdüse (6) und/oder das erste Bauteil (11) mittels eines Industrieroboters (5) gesteuert bewegt wird,
– die pastöse Masse mittels einer Förderpumpe (2) aus einem Reservoir (1) für die pastöse Masse entnommen wird, so dass die pastöse Masse über eine Zuführleitung (3) zur Auftragsdüse (6) hin gefördert wird und
– die Unterbrechung oder Freigabe der Strömung der pastösen Masse in der Nähe der Austrittsöffnung (7) der Auftragsdüse (6) innerhalb des letzten Fünftels der Länge der gesamten...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auftrag einer pastösen Masse gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 bzw. 6, wie beides im Motorenbau, insbesondere für Kraftfahrzeuge verwendet wird.
Ein solches Verfahren bzw. eine solche Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 201 80 397 U1 bekannt. Dort wird die pastöse Masse zur späteren dichtenden Verbindung des ersten Bauteils mit einer gleichartig zur ersten Verbindungsfläche ausgebildeten Anlagefläche eines zweiten Bauteils, verwendet. Bei dem Verfahren wird die pastöse Masse, bevorzugt ein Dichtkleber und besonders bevorzugt ein Silikonkautschuk, aus einer an einem Industrieroboter angeordneten Austrittsöffnung einer Auftragsdüse ausgepresst und gesteuert ortsdefiniert auf eine Verbindungsfläche eines ersten Bauteils in der Form einer Raupe aufgetragen. Der Förderdruck wird hierbei von einer Förderpumpe erzeugt, wobei die pastöse Masse mittels der Förderpumpe und Zuleitungen aus einem Reservoir für die pastöse Masse zur Auftragsdüse hin gefördert wird.
Zur Erhöhung der Standzeit und zur Verbesserung des Auftrags ist es bekannt, auftragsdüsennahe ein Dosierventil anzuordnen, mittels dem die Ausströmung der pastösen Masse aus der Austrittsöffnung der Auftragsdüse abgestellt oder freigeschaltet werden kann. Durch diese Maßnahme kann die Dicke der Raupen reduziert, wodurch u. a. eine erleichterte Auftragung der Raupe auf die Anlagefläche des ersten Bauteils sowie eine geringere Belastung der Pumpe einhergeht.
Trotz dieser Maßnahmen ist eine weitere Verbesserung wünschenswert, da die aufgetragenen Raupen immer noch relativ breit sind, wodurch sich der Auftrag u. U. schwierig gestalten kann. Dies gilt insbesondere dann, wenn sich in der Verbindungsfläche Öffnungen befinden, die auch nach der Anordnung des zweiten an dem ersten Bauteil gesichert offen bleiben müssen. Des Weiteren weisen bislang verwendete Pumpen einen hohen Verschleiß auf, womit erhebliche Nachrüst- und Justagezeiten verbunden sind.
Weiterhin ist aus der DE 39 13 000 A1 eine Vorrichtung zum Aufbringen pastöser Substanzen bekannt, bei der die Dosiermenge im Bereich der Austrittsöffnung der Auftragsdüse durch einen Druckerzeuger in Verbindung mit einem Drucksensor exakt gesteuert werden kann.
Ein ähnliches Verfahren bzw. eine Vorrichtung zeigt die EP 0 576 498 B1 . Dort wird der Massenstrom der pastösen Masse unter Variation des durch eine Förderpumpe erzeugten Förderdrucks auf einen vorgegebenen Wert eingeregelt.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zu entwickeln, mit denen bei möglichst guter Auftragssicherheit die Standzeit der entsprechenden Vorrichtung verbessert ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren mit den Verfahrensschritten des Anspruchs 1 bzw. mit einer Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Es wird die Anordnung einer Dosierpumpe in einer Zuführleitung zwischen einer Förderpumpe und einer Schalteinheit, die Druckmessung zwischen der Dosierpumpe und der Schalteinheit sowie die Aufrechterhaltung eines Soll-Druckes – innerhalb vorgebbarer Solldruck-Intervallgrenzen – im Bereich zwischen der Dosierpumpe und der Schalteinheit vorgeschlagen. Auf diese Weise kann in Zusammenwirkung mit der kurzen Leitungslänge der Zuführleitung zwischen der Schalteinheit und der Auftragdüse sowie der Auftragsdüse selbst eine verbesserte, gleichmäßigere Ausströmung der pastösen Masse aus der Austrittsöffnung der Auftragdüse realisiert werden. Hierdurch wiederum ist es möglich, noch dünnere Raupen von pastöser Masse aufzutragen, womit ein weiterer Qualitätssprung erreicht ist.
Die auftragsdüsennahe Anordnung der Schalteinrichtung reduziert in überraschender Weise bereits die Dicke der Raupen. Durch die Anordnung der Dosierpumpe und die Aufrechterhaltung des Druckes mittels der Dosierpumpe und des Drucksensors vor der Schalteinrichtung ist die Ausbringung der pastösen Masse sogar noch gleichförmiger, wodurch die Dicke der Raupe sogar noch weiter reduziert werden kann. Hieraus wiederum resultiert u. A. eine erleichtere Auftragung der Raupe auf die Anlagefläche des ersten Bauteils sowie eine geringere Belastung der Förderpumpe.
Als auftragsdüsennah ist hierbei ein Abstand der Schalteinrichtung zur der Auftragsdüse zu verstehen, der vorzugsweise geringer als ein Fünftel, bevorzugt geringer als ein Zehntel und besonders bevorzugt geringer als das letzte Zwanzigstel der gesamten Länge der Zuführleitung zwischen Förderpumpe und Austrittsöffnung der Auftragsdüse ist.
Durch die geringere Belastung der Förderpumpe wird die Standzeit der Vorrichtung erhöht. Des Weiteren wird insbesondere durch die dünnere Raupe die orts- und lagedefinierte Führung erleichtert, womit u. a. ein schnelleres Justieren der Vorrichtung und damit eine längere Verfügbarkeit verbunden ist.
In bevorzugter Weise erfolgt die Freigabe oder Unterbrechung der Strömung der pastösen Masse mittels eines Dosierventils, das in günstiger Weise zuströmseitig im Bereich unmittelbar vor der Auftragsdüse angeordnet ist. Hierdurch ist insbesondere das komprimierbare Volumen an pastöser Masse eng begrenzt, das bei einer Unterbrechung aus der Austrittsöffnung des Dosierventils ausströmen kann.
Insbesondere werden die Förderpumpe, die Dosierpumpe und die Schalteinrichtung synchronisiert. Dadurch kann der Soll-Druck bei einer Freigabe der Auftragsdüse zeitnah, d. h. kurz zuvor, im Moment der Freigabe oder kurz danach zur Verfügung gestellt bzw. aufgebaut werden.
Bei einer Unterbrechung des Austritts an pastöser Masse aus der Auftragsdüse wird der Soll-Druck zwischen dem Dosierventil und der Schalteinrichtung mittels der Dosierpumpe gehalten, wobei ggf. hierzu fehlende pastöse Masse über die Förderpumpe zur Verfügung gestellt wird. Auch hierdurch ist insbesondere die Förderpumpe entlastet und deren Standzeit erhöht.
In günstiger Weise wird die Förder- wie auch die Dosierpumpe außerhalb des Industrieroboters angeordnet, so dass der Industrieroboter nur geringere Massen bewegen muss. Des Weiteren muss der Industrieroboter dann bei einer Wartung der Förder- wie auch der Dosierpumpe nicht mehr neu justiert, also geteacht werden. Auch hierdurch ist die Verfügbarkeit der Vorrichtung erheblich erhöht.
In sinnvoller Weise wird als Dosierpumpe eine Schraubenspindelpumpe verwendet, bei der zumindest die Wände ihrer Pumpenkammer, in der die Schraubenspindel rotiert, zumindest bereichsweise mit SiC ausgekleidet sind.
Vorzugsweise sind die die Wände der Pumpenkammer jedoch vollständig mit SiC ausgekleidet.
Soll auf eine aufwendige Auftragung von SiC auf die Wände der Pumpenkammer verzichtet werden, ist es in einfacher Weise möglich das gesamte Gehäuse, in der die Schraubenspindel rotiert, aus SiC zu fertigen.
Das Verfahren bzw. die Vorrichtung ist insbesondere für Kurbelwellengehäuse geeignet, an denen als zweites Bauteil ein Zylinderkopf und/oder eine Ölwanne angeklebt werden soll. Als pastöse Masse wird in diesem Fall bevorzugt ein Dichtkleber und besonders bevorzugt ein Silikonkautschuk verwendet.
Weitere sinnvolle Ausgestaltungen der Erfindung sind den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen. Im Übrigen wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiel, das in der einzigen Figur dargestellt ist, näher erläutert.
In der einzigen Figur ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Auftragen eines dichtend klebenden Silikonkautschuks schematisch dargestellt.
Die Vorrichtung weist hinsichtlich des Silikonkautschuks ein Reservoir 1 und eine den Silikonkautschuk aus diesem Reservoir 1 entnehmende Förderpumpe 2 auf. Über eine Zuführleitung 3 fördert die Pumpe 2 den Silikonkautschuk unter einem bestimmten, insbesondere vorgebbaren Förderdruck an eine Dosierpumpe 12, welche ihn seinerseits durch die Zuführleitung 3 an ein Dosierventil 4 weiterleitet. Das Dosierventil 4 selbst ist am Endbereich des Arms eines Industrieroboters 5 angeordnet. Des Weiteren ist das Dosierventil 4 unmittelbar an einer Auftragsdüse 6 angeordnet, die eine Austrittsöffnung 7 für den Silikonkautschuk aufweist. In der Zuführleitung 3 ist zwischen der Förderpumpe 2 und der Dosierpumpe 12 ein Druckregler 8 zur Überwachung des Förderdrucks angeordnet. Zwischen der Dosierpumpe 12 und dem Dosierventil ist in der Zuführleitung 3 ein Drucksensor 13 angeordnet. Mit dem Dosierventil 4 ist ein Pneumatikventil 9 verbunden, mit dem das Dosierventil 4 gesteuert geöffnet und verschlossen werden kann. Dieses Pneumatikventil 9 ist seinerseits mit einer Steuerung 10 verbunden, die gleichfalls mit der Pumpe 2 verbunden ist. Ferner ist der Drucksensor 13 gleichfalls mit der Steuerung 10 verbunden. Durch diese Verbindungen dieser Bauteile mit der Steuerung kann die außerhalb des Industrieroboters 5 angeordnete Förderpumpe 2, das Dosierventil 4 sowie die Dosierpumpe 12 in gewünschter Weise synchronisiert und ein nahezu konstanter Druck auf den Silikonkautschuk im Bereich des Dosierventils 4 und damit der Auftragsdüse 6 ausgeübt werden.
Ersatzweise oder ergänzend zu der Anordnung der Auftragsdüse 6 an dem Industrieroboter 5 kann ein erstes Bauteil 11 ebenfalls an einem Industrieroboter (gestrichelt gezeichnet) angeordnet sein. Im Falle einer hier möglichen ortsfesten Auftragsdüse 6 kann diese dann insbesondere auf eine einfache Weise getauscht werden, wobei die Stillstandszeiten der Vorrichtung, bedingt durch den Umbau und durch eine vereinfachte bzw. entfallende neue Justage erheblich reduziert sind.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in besondere Weise zum dichtenden Verkleben eines Kurbelwellengehäuses (erstes Bauteil 11) mit einem zugeordneten Zylinderkopf und/oder einer Ölwanne und/oder ein Steuergehäusedeckel und/oder ein Kurbelwellenabschlussdeckel und/oder eine Zylinderkopfhaube geeignet. Hierzu wird der Silikonkautschuk aus der Austrittsöffnung 7 der Auftragsdüse 6 ausgepresst und ortsdefiniert auf die Verbindungsfläche des Kurbelwellengehäuses in der Form einer Raupe aufgetragen.
Zum Auftrag der Raupe wird die Auftragsdüse 6 und auch das Dosierventil 4 mittels des Industrieroboters 5 gesteuert ortsdefiniert bewegt. Während der Zeit, in der die Verbindungsfläche mit der Auftragsdüse 6 abgefahren und mit der Raupe beaufschlagt wird, wird der Silikonkautschuk mittels der Förderpumpe 2 und der Zuführleitung 3 aus dem Reservoir 1 über die Dosierpumpe 12 zur Auftragsdüse 6 hin unter einem insbesondere vorgebbaren Soll-Druck, der insbesondere von der Dosierpumpe aufgebracht wird, gefördert.
Ist der Auftrag an Silikonkautschuk beendet oder zumindest nahezu beendet, wird der Fluss des Silikonkautschuks mittels des Dosierventils 4 unterbrochen, so dass allenfalls noch geringfügig Silikonkautschuk aus der Austrittsöffnung 7 der Auftragsdüse 6 austreten kann.
In günstiger Weise wird hierbei mittels der Steuerung 10, die die Funktion der Förderpumpe 2, des Dosierventils 4 und der Dosierpumpe 12 regelt, der Soll-Druck zwischen der Dosierpumpe 12 und dem Dosierventil 4 insbesondere innerhalb eines vorgebbaren Druckintervalls aufrechterhalten.
Beim Beginn eines Auftrags an Silikonkautschuk wird entsprechend das Dosierventil 4 geöffnet und der Soll-Druck mit der Dosierpumpe 12 innerhalb eines druckbezüglichen Toleranzintervalls auf seinen Soll-Wert geregelt.
In beiden Fällen wird hierzu in sinnvoller Weise der Druck innerhalb der Zuführleitung 3 im Bereich zwischen Dosierpumpe und Dosierventil 4 gemessen.

Claims

Verfahren zum Auftrag einer pastösen Masse, wobei die pastöse Masse zur späteren dichtenden Verbindung des ersten Bauteils (11) mit einer eine gleichartig zur ersten Verbindungsfläche ausgebildeten Anlagefläche eines zweiten Bauteils, verwendet wird, – bei welchem Verfahren die pastöse Masse aus einer Austrittsöffnung (7) einer Auftragsdüse (6) ausgepresst wird, – die pastöse Masse ortsdefiniert auf eine Verbindungsfläche des ersten Bauteils (11) in der Form einer Raupe aufgetragen wird, – die Auftragsdüse (6) und/oder das erste Bauteil (11) mittels eines Industrieroboters (5) gesteuert bewegt wird, – die pastöse Masse mittels einer Förderpumpe (2) aus einem Reservoir (1) für die pastöse Masse entnommen wird, so dass die pastöse Masse über eine Zuführleitung (3) zur Auftragsdüse (6) hin gefördert wird und – die Unterbrechung oder Freigabe der Strömung der pastösen Masse in der Nähe der Austrittsöffnung (7) der Auftragsdüse (6) innerhalb des letzten Fünftels der Länge der gesamten Zuführleitung (3) zwischen Förderpumpe (2) und Austrittsöffnung (7) der Auftragsdüse (6) vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, – dass der Fluss der pastösen Masse mittels einer Schalteinrichtung (4) vollständig unterbrochen oder freigegeben wird, – dass der Ist-Druck im Bereich der Schalteinrichtung (4) gemessen wird, – dass bei Beginn des Auftrags der pastösen Masse bei Unterschreitung eines vorgebbaren Mindestdruckes an der Schalteinrichtung (4) eine Dosierpumpe (12) betätigt wird und der Ist-Druck im Bereich zwischen der Förderpumpe (2) und der Auftragsdüse (6) auf Soll-Druck erhöht wird, und – dass bei Beendigung des Auftrags der pastösen Masse mittels der Dosierpumpe (12) der an der Schalteinrichtung (4) vorliegende Ist-Druck auf den Wert eines vorgebbaren Soll-Druckes erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als pastöse Masse ein Dichtkleber, insbesondere ein klebewirksamer Silkonkautschuk gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als erstes Bauteil (11) ein Kurbelwellengehäuse und als zweites Bauteil ein Zylinderkopf oder eine Ölwanne oder ein Steuergehäusedeckel oder ein Kurbelwellenabschlussdeckel oder eine Zylinderkopfhaube gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Schalteinrichtung (4) ein Dosierventil (4) gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Soll-Druck außerhalb des Industrieroboters (5) erzeugt wird.
Vorrichtung zum Auftragen einer pastösen Masse auf eine Verbindungsfläche eines ersten Bauteils (11), wobei die Masse zur späteren dichtenden Verbindung des ersten Bauteils mit einer gleichartig zur ersten Verbindungsfläche ausgebildeten Anlagefläche eines zweiten Bauteils dient, – mit einer Auftragsdüse (6), aus der die pastöse Masse ausgepresst und auf die Verbindungsfläche ortsdefiniert, insbesondere in der Form einer Klebe- und/oder Dichtraupe, aufgetragen wird, – mit einem Industrieroboter (5) zur Bewegung der Auftragsdüse (6) und/oder des ersten Bauteils (11), – mit einer Förderpumpe (2) zur Förderung der pastösen Masse, – mit einem Reservoir (1) zur Vorhaltung der pastösen Masse, – mit Zuführleitungen (3) für die pastöse Masse von dem Reservoir (1) bis hin zur Auftragsdüse (6) – mit einer Schalteinrichtung (4) zur vollständigen Unterbrechung oder Freigabe der Strömung der pastösen Masse, wobei – die Schalteinrichtung (4) in der Nähe der Austrittsöffnung (7) der Auftragsdüse (6) innerhalb des letzten Fünftels der gesamten Zuführleitung (3) zwischen Förderpumpe (2) und Austrittsöffnung (7) der Auftragsdüse (6) angeordnet ist, und mit einer Steuerung (10), die mit der Schalteinrichtung (4) und mit der Förderpumpe (2) steuernd verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zuführleitung (3) zwischen der Förderpumpe (2) und der Auftragsdüse (6) eine Dosierpumpe (12) angeordnet ist, dass die Schalteinrichtung (4) ein Dosierventil (4) ist, dass in der Zuführleitung (3) zwischen der Auftragsdüse (6) und der Dosierpumpe (12) ein Drucksensor (13) angeordnet ist, und dass der Drucksensor (13) und die Dosierpumpe (12) mit der Steuerung (10) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierpumpe (12) druckgeregelt betätigbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die pastöse Masse ein Dichtkleber, insbesondere ein klebewirksamer Silkonkautschuk ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (4) zuströmseitig im Bereich unmittelbar vor der Auftragsdüse (6) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (11) ein Kurbelwellengehäuse und das zweite Bauteil ein Zylinderkopf oder eine Ölwanne oder ein Steuergehäusedeckel oder ein Kurbelwellenabschlussdeckel oder eine Zylinderkopfhaube ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierpumpe (12) außerhalb des Industrieroboters (5) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierpumpe (12) eine Schraubenspindelpumpe ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierpumpe (12) eine Schraubenspindelpumpe ist, und dass zumindest die Wände der Pumpenkammer, in der die Schraubenspindel rotiert, zumindest bereichsweise mit SiC ausgekleidet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierpumpe (12) eine Schraubenspindelpumpe ist, und dass die Wände der Pumpenkammer, in der die Schraubenspindel rotiert, mit SiC ausgekleidet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierpumpe (12) eine Schraubenspindelpumpe ist, und dass das Gehäuse, in der die Schraubenspindel rotiert, aus SiC gefertigt ist.