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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Dichtungen
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1, eine mit einem solchen Verfahren hergestellte Dichtung
gemäß Anspruch
4, sowie eine Vorrichtung zur Herstellung von Dichtungen gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 5.
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Stand der Technik
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Ein
bekanntes und gut eingeführtes
Verfahren zur Anbringung von Dichtungen auf Werkstücken im
Zuge der Montage der Werkstücke
besteht darin, die Dichtungen direkt auf den Werkstücken zu
erzeugen, indem die Werkstücke
einzeln von Werkstückträgern aufgenommen
werden und indem dann während
einer rechner- oder programmgesteuerten Relativbewegung einer mit
einem pastösen
Dichtungsmaterial beaufschlagbaren Düse einer maschinellen Auftragseinrichtung
gegenüber
den Werkstückträgern durch
die Düse
hindurch Raupen des Dichtungsmaterials entlang der gewünschten
Dichtungskonturen nacheinander auf die einzelnen Werkstücke aufgebracht
werden. Nach dem Aufbringen des Dichtungsmaterials werden die Werkstücke, ggf.
nach einer Zwischenlagerung, auf den Werkstückträgern zu einer Wärmebehandlungseinrichtung
transportiert, um sie zur Vernetzung oder Vulkanisierung des Dichtungsmaterials
unter optimierten Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen einer
Wärmebehandlung zu
unterziehen. Nach der Wärmebehandlung
werden die Werkstücke
aus der Wärmebehandlungseinrichtung
entnommen und, ggf. auf den Werkstückträgern, zum Ort der Montage weitertransportiert
werden.
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Dieses
Verfahren hat jedoch eine Reihe von Nachteilen: Wenn es sich um
große
Dichtungskonturen handelt, ist der Platzbedarf der Auftragseinrichtung
relativ groß,
da zum Aufbringen des Dichtungsmaterials auf die Werkstücke entweder die
Düse in Bezug
zu den von den Werkstückträgern aufgenommenen
Werkstücken
oder die von den Werkstückträgern aufgenommenen
Werkstücke
in Bezug zur Düse
entlang der gewünschten
Dichtungskonturen bewegt werden müssen. Da die Relativbewegung der
Werkstücke
in Bezug zur Düse
der Auftragseinrichtung sehr genau sein muss, um eine exakte Positionierung
der Raupen aus Dichtungsmaterial zu gewährleisten, werden zudem für unterschiedlich
geformte Werkstücke
unterschiedliche Werkstückträger benötigt, deren
Bereitstellung vor allem bei geringeren Stückzahlen erhebliche Zusatzkosten
verursacht. Auch der Platzbedarf der zur Wärmebehandlung der Werkstücke benötigten Wärmebehandlungseinrichtung
und der zum Transport der Werkstücke
benötigten
Transporteinrichtung ist sehr groß, da neben den Dichtungen
auch die Werkstücke
und die Werkstückträger von
der Auftragseinrichtung zur Wärmebehandlungseinrichtung,
durch diese hindurch und dann zum Ort der Montage weitertransportiert
werden müssen.
Außerdem
müssen
bei der Wärmebehandlung
nicht nur das Dichtungsmaterial der Dichtungen sondern auch die
Werkstücke
und die Werkstückträger erwärmt werden,
was zu einem höheren Energieverbrauch
führt und
bis zur Montage eine längere
Abkühlzeit
erforderlich macht. Um eine unzureichende Vernetzung oder Vulkanisation
des Dichtungsmaterials zu vermeiden, muss darüber hinaus bei der Wärmebehandlung
die Wärmekapazität der Werkstücke und
der Werkstückträger mit
berücksichtigt
werden, wodurch der rechnerische Aufwand bei der Festlegung der
Prozessparameter steigt.
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Ausgehend
hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern,
dass sie einen Verzicht auf Werkstückträger, eine Verringerung des
Platzbedarfs der Auftragseinrichtung und der Transport- und Wärmebehandlungseinrichtung,
des Energiebedarfs und der Abkühlzeit
nach der Wärmebehandlung
sowie des Material- und Zeitaufwands für die Herstellung von Dichtungen
ermöglichen.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass das Substrat ein dünner
bahn- oder bogenförmiger
Träger
ist, von dem die Dichtungen nach der Wärmebehandlung und ggf. nach
einer Zwischenlagerung zur Anbringung an einem Werkstück abgenommen
werden.
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Der
Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, das Dichtungsmaterial zur
Wärmebehandlung
und zum Transport zum Ort der Montage der Werkstücke nicht auf die Werkstücke sondern
entlang der jeweils gewünschten
Dichtungskontur auf den (Zwischen-)Träger aufzubringen, auf dem die
Dichtungen dann von der Auftragseinrichtung zur Wärmebehandlungseinrichtung
transportiert, in dieser der erforderlichen Wärmebehandlung unterzogen und
dann zum Ort der Montage weitertransportiert werden können, um
sie zweckmäßig unmittelbar
vor der Montage der Werkstücke
vom Träger
abzunehmen und auf den Werkstücken
anzubringen.
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Diese
Vorgehensweise hat den Vorteil, dass unabhängig von der Form der herzustellenden
Dichtung bzw. des mit der Dichtung zu bestückenden Werkstücks stets
dieselben Einrichtungen für
die Handhabung, den Transport und die Wärmebehandlung des auf den Träger aufgebrachten
Dichtungsmaterials benutzt werden können, dass diese Einrichtungen
weiter einen vergleichsweise kleinen Platzbedarf haben, dass wegen
der vergleichsweise geringen Wärmekapazität des Trägers außerdem der Energiebedarf
für die
Wärmebehandlung
abnimmt und die Abkühlzeit
vor der Montage verkürzt
wird, und dass nicht zuletzt die Wärmekapazität des Trägers wegen seiner vergleichsweise
geringen Masse bei der Festlegung der Prozessparameter der Wärmebehandlung
nicht oder immer nur in gleicher Höhe berücksichtigt werden braucht.
Darüber
hinaus wird auch noch die Programmierung der Auftragseinrichtung
vereinfacht, da die Form des Werkstücks keine Randbedingung für die Relativbewegung
zwischen der Düse
und dem Substrat darstellt. Die Daten für die Programmierung der Auftragseinrichtung
können daher
direkt aus einem CAD-Modell der Dichtung übernommen werden.
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Eine
bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Dichtungsmaterial
von oben her auf eine der Düse
zugewandte ebene Oberseite des Trägers aufgebracht wird, der
zweckmäßig aus einem
wärmebeständigen Material
besteht, das zur Vermeidung einer festen Anhaftung des Dichtungsmaterials
vorzugsweise mit einem Antihaftmittel beschichtet ist. Geeignete
Antihaftmittel sind beispielsweise Tetrafluorethylen (Teflon®)
oder Silikone, die ein Abziehen des Dichtungsmaterials vom Träger gestatten.
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Der
Träger
selbst kann aus einem reißfesten Papiermaterial
bestehen, wie beispielsweise sogenanntem Backpapier, das preiswert
ist und bevorzugt für
einen einmaligen Gebrauch vorgesehen ist und nicht wiederverwendet
wird. In diesem Fall liegt der Träger bevorzugt in Form von einzelnen
Bogen oder in Form einer Rolle vor, von der sich einzelne Bogen abtrennen
lassen. In diesem Fall kann der Träger vor dem Aufbringen des
Dichtungsmaterials auf eine ebene Unterlage aufgelegt werden und
anschließend zusammen
mit der Unterlage und dem auf den Träger aufgebrachten Dichtungsmaterial
durch die Wärmebehandlungseinrichtung
hindurch und ggf. nach einer Zwischenlagerung zum Ort der Montage
transportiert werden. Die Unterlage kann dabei einen Teil der Transporteinrichtung
für den
Transport der Träger durch
die Wärmebehandlungseinrichtung
zum Zwischenlager bzw. zum Ort der Montage bilden. Ein Transport
ohne Unterlage in einer geeigneten Transporteinrichtung ist jedoch
ebenso möglich,
wie eine Abnahme der wärmebehandelten
Dichtungen vom Träger
zum Transport bzw. zur Zwischenlagerung.
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Alternativ
kann der Träger
jedoch auch aus einem stabileren, zur mehrmaligen Verwendung vorgesehenen
Material bestehen, zum Beispiel einem beschichteten Gewebematerial.
In diesem Fall kann der Träger
in Form eines endlosen Förderbandes
eines Bandförderers
ausgebildet sein, der sich von der Auftragseinrichtung durch die
Wärmebehandlungseinrichtung
hindurch bis zum Ort der Montage oder bis zu einem Zwischenlager
erstrecken kann, wo die Dichtungen vom Träger abgenommen werden.
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Am
Ort der Montage werden die fertigen vernetzten oder vulkanisierten
Dichtungen vom Träger abgezogen
und auf dem Werkstück
angebracht, wobei sie vorzugsweise in eine Aufnahmenut der Werkstücke eingelegt
werden. In diesem Fall weist die Düse der Auftragseinrichtung
vorzugsweise einen an den Querschnitt der Aufnahmenut angepassten Querschnitt
auf, so dass die fertigen Dichtungen sicher in der Aufnahmenut gehalten
werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur Herstellung von
Dichtungen;
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2 eine
schematische Seitenansicht einer anderen Vorrichtung zur Herstellung
von Dichtungen;
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3 eine
schematische perspektivische Ansicht von Teilen einer noch anderen
Vorrichtung zur Herstellung von Dichtungen.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Die
in der Zeichnung schematisch dargestellten Vorrichtungen 2 dienen
zur Herstellung von Dichtungen 4 für Werkstücke 6, in welche die
Dichtungen 4 nach ihrer Herstellung im Zuge der Montage der
Werkstücke 6 eingesetzt
werden.
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Die
Vorrichtungen 2 umfassen jeweils eine Auftragseinrichtung 8 mit
einer programmgesteuert in X-, Y- und Z-Richtung eines Koordinatensystems beweglichen
Düse 10,
die über
ein Ventil (nicht dargestellt) programmgesteuert mit einem pastösen Dichtungsmaterial 12 beaufschlagbar
ist, um dieses letztere entlang einer gewünschten Dichtungskontur auf
eine zur X,Z-Ebene des Koordinatensystems parallele Oberseite eines
Trägers 14 aufzubringen.
Die gewünschte
Dichtungskontur kann in der X,Z-Ebene des Koordinatensystems zum
Beispiel ringförmig sein,
jedoch kann die Dichtungskontur auch eine kompliziertere Geometrie
besitzen. Die Viskosität des
Dichtungsmaterials 12 ist ausreichend hoch, so dass es
sich bei oder nach dem Austritt aus der Düse 10 nicht verformt
und der Querschnitt der auf dem Träger 14 liegenden Raupe
aus Dichtungsmaterial 12 dem Öffnungsquerschnitt der Düse 10 entspricht, der
sich aus den Prozessparametern ergibt.
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Die
Vorrichtung 2 umfasst weiter ein Transportmittel 16,
das sich durch eine Wärmebehandlungseinheit 18 bis
zum Ort 20 der Montage des Werkstücks erstreckt. In der Wärmebehandlungseinheit 18 wird
das Dichtungsmaterial 12 auf dem Träger 14 unter optimierten
Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen einer Wärmebehandlung unterzogen, um
das Dichtungsmaterial 12 zur fertigen Dichtung 4 zu
vernetzen bzw. zu vulkanisieren. Die Wärmebehandlung kann auch separat
erfolgen.
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Bei
dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der
Träger 14 aus
einem wärmebeständigen,
mit einem Antihaftmittel aus Silikon beschichteten Trägerpapierbogen 22,
auf dessen Oberseite das Dichtungsmaterial 12 durch eine
entsprechende Relativbewegung der Düse 10 in Bezug zum Träger 14 entlang
der gewünschten
Dichtungskontur aus der Düse 10 abgegeben
wird, während
der Träger 14 unbeweglich
festgehalten wird. Bei dem Transportmittel 16 in 1 handelt
es sich um eine Rollenbahn 24, auf der flache plattenförmige Schlitten 26 von
der Auftragseinrichtung 8 durch die Wärmebehandlungseinheit 18 hindurch
bis in die Nähe des
Ortes 20 der Werkstückmontage
verschiebbar sind, wobei die ebene Oberseite der Schlitten 26 als Auflagefläche für die Trägerpapierbogen 22 mit
dem darauf gespendeten Dichtungsmaterial 12 dient. Die Größe und der
Umriss der Oberseite der Schlitten 26 entspricht im Wesentlichen
der Größe und der
Form der Trägerpapierbogen 22,
die zum Beispiel durch Festklemmen lösbar auf den Schlitten 26 befestigt werden.
Nach dem Passieren der Wärmebehandlungseinheit 18 wird
die fertige Dichtung 4 vom Trägerpapier 22 abgezogen
und in eine Aufnahmenut 28 des Werkstücks 6 eingesetzt,
bevor dieses entlang einer von der Dichtung 4 aufgespannten
Ebene dichtend mit einem anderen Werkstück (nicht dargestellt) verbunden
wird. Die Trägerpapierbogen 22 können nach
dem Abziehen der Dichtung 4 entsorgt oder ggf. auch für eine Wiederverwendung
zur Auftragseinrichtung 8 zurück transportiert werden.
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Bei
dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das
Transportmittel 16 aus einem Bandförderer 30, dessen
endloses Förderband
sich von der Auftragseinrichtung 8 durch die Wärmebehandlungseinheit 18 hindurch
bis zum Ort 20 der Werkstückmontage erstreckt. Der Bandförderer 30 umfasst
eine Antriebsrolle 32 und eine Umlenkrolle 34,
um die sich das endlose Förderband erstreckt. Das
Förderband
besteht aus einem Gewebegurt 36, der den Träger 14 bildet.
Die Oberseite des Gewebegurts 36 ist mit eine Antihaftmittel
beschichtet, zum Beispiel mit Teflon®.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
wird das Dichtungsmaterial 12 von der Düse 10 direkt auf die ebene
Oberseite des Obertrums des Gewebegurts 36 abgegeben und
auf dieser durch die Wärmebehandlungseinheit 18 hindurch
bis in die Nähe
des Ortes 20 der Werkstückmontage
gefördert,
wo die Dichtung 4 vom Gewebegurt 36 abgezogen
wird.
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Bei
dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der
Träger 14 wie
bei dem Ausführungsbeispiel
in 1 aus einem preiswerten, zum einmaligen Gebrauch
vorgesehenen Trägerpapier 22,
das mit zwei von entgegengesetzten Seiten gegen das Trägerpapier 22 angepressten,
mit einem Antrieb gekoppelten Vorschubrollen 38, 40 von
einer Vorratsrolle 42 abgezogen und zur Düse 10 der
Auftragsvorrichtung 8 zugeführt wird, um das Dichtungsmaterial 12 in
Form der gewünschten
Dichtungskontur auf die Oberseite des Trägerpapiers 22 aufzubringen,
wie zuvor beschrieben. Das von Rollen 44 einer Rollenbahn 16 abgestützte Trägerpapier 22 wird
anschließend
auf den Rollen 44 zu einer Schneidvorrichtung 46 transportiert,
wo die Bahn aus dem Trägerpapier 22 mittels
eines vertikal beweglichen Messers 48 zwischen den einzelnen
Dichtungskonturen quer zu ihrer Längsrichtung durchtrennt wird.
Die abgetrennten Papierbogen 50 mit dem Dichtungsmaterial 12 für eine Dichtung 4 werden
anschließend
in mehreren Lagen übereinander
auf einem mit Ablageböden 52 versehenen
fahrbaren Transport- und Lagerwagen 54 abgelegt und auf
diesem in eine Klimakammer (nicht dargestellt) einer geeigneten
Wärmebehandlungseinheit 18 transportiert.