DE102007037865B3

DE102007037865B3 - Applikator und Applikationsverfahren zur Applikation einer Dichtmasse auf eine Bördelnaht

Info

Publication number: DE102007037865B3
Application number: DE102007037865A
Authority: DE
Inventors: Lothar Rademacher; Almir Smajilovic
Original assignee: Duerr Systems AG
Current assignee: Duerr Systems AG
Priority date: 2007-08-10
Filing date: 2007-08-10
Publication date: 2008-09-25
Anticipated expiration: 2027-08-11
Also published as: PL2051817T5; US20100075058A1; KR101458150B1; DE502008000205D1; EP2051817A1; CN101557883B; ATE448886T1; US8356571B2; EP2051817B1; EP2051817B2; CN101557883A; KR20100041693A; WO2009021609A1; PL2051817T3

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Applikator zur Applikation eines Beschichtungsmittels, insbesondere einer Dichtmasse, auf ein Bauteil, insbesondere auf eine Bördelnaht (1) eines Kraftfahrzeug-Karosseriebauteils, mit einer Düse zur Abgabe des Beschichtungsmittels auf das Bauteil und einem Grundkörper (14), der im Betrieb von einem mehrachsigen Roboter geführt wird, sowie mit einem nachgiebigen Gelenk (17), das kinematisch zwischen dem Grundkörper (14) und der Düse angeordnet ist und eine Ausweichbewegung der Düse relativ zu dem Grundkörper (14) erlaubt. Weiterhin umfasst die Erfindung ein entsprechendes Applikationsverfahren.

Description

Die Erfindung betrifft einen Applikator zur Applikation eines Beschichtungsmittels, insbesondere einer Dichtmasse, auf ein Bauteil, insbesondere auf eine Bördelnaht eines Kraftfahrzeug-Karosseriebauteils, sowie ein entsprechendes Applikationsverfahren gemäß den nebengeordneten Ansprüchen. Weiterhin. umfasst die Erfindung einen Beschichtungsroboter mit einem erfindungsgemäßen Applikator sowie die neuartige Verwendung eines erfindungsgemäßen Applikators in einer Beschichtungseinrichtung.
Aus DE 10 2004039 684 B4 und JP 2005 122 027 A sind Applikatoren bekannt, die eine translatorische Ausweichbewegung einer Applikätionsdüse ermöglichen.
In 10 (Stand der Technik) ist exemplarisch eine Bördelnaht 1 dargestellt, wie sie Kraftfahrzeug-Karosseriebauteile, wie beispielsweise Türen oder Hauben, oftmals aufweisen. Hierbei ist eine Blechbeplankung 2 durch eine Klebstoffschicht 3 mit einer angewinkelten Bleckkante 4 eines Innenblechs 5 verklebt, wobei eine Blechkante 6 der Blechbeplankung 2 U-förmig um die Blechkante 4 des Innenblechs 5 herum angewinkelt ist und auf der Rückseite der Blechkante 4 des Innenblechs 5 aufliegt. Hierbei besteht die Gefahr, dass Feuchtigkeit in den Spalt zwischen der Blechkante 6 der Blechbeplankung 2 und der Blechkante 4 des Innenblechs 5 ein dringt und dort zu Korrosion führt. Es ist deshalb weiterhin bekannt, eine Dichtmasse 7 auf die Nahtstelle zwischen der Blechkante 6 der Blechbeplankung 2 und der Blechkante 4 des Innenblechs 5 aufzubringen, wobei sich die Dichtmasse 7 über die gesamte Länge der Nahtstelle erstrecken muss, um das Eindringen von Feuchtigkeit und damit verbundene Korrosion sicher zu verhindern.
Die Applikation der Dichtmasse 7 erfolgt bei der Beschichtung von Türen von Kraftfahrzeugkarosserien in der Praxis manuell durch Werker, die zunächst die jeweilige Tür öffnen und dann die Dichtmasse 7 manuell auf die Nahtstelle auftragen.
Es gibt auch Arbeitsverfahren, bei denen der Werker die Bördelnahn 1 bei geschlossener Türe aufträgt. Hierbei verwendet das manuell geführte Werkzeug auch die äußere Fläche des Bauteils als Führung.
Nachteilig an der manuellen Applikation der Dichtmasse 7 auf die Bördelnaht 1 sind jedoch der hohe personelle Aufwand und die damit verbundenen Kosten.
Darüber hinaus wurden bereits Versuche unternommen, um die Dichtmasse 7 automatisch durch einen Beschichtungsroboter auf die Bördelnaht 1 aufzubringen. Diese Versuche zur Automatisierung der Applikation der Dichtmasse 7 sind jedoch bisher in der Praxis aus verschiedenen Gründen mit erheblichen Problemen verbunden.
Zum einen konnte die Dichtmasse 7 bei Türen und Hauben von Kraftfahrzeugkarosserien nur dann auf die Bördelnaht 1 aufgebracht werden, wenn die Türen bzw. Hauben zuvor geöffnet werden, was mit einem zusätzlichen Aufwand verbunden ist.
Zum anderen erfordert die Applikation der Dichtmasse 7 auf die Bördelnaht 1 eine extrem hohe Positionierungsgenauigkeit des verwendeten Beschichtungsroboters, die nur durch eine sensorgestützte Positionsregelung mit einer Nachführung der Roboterposition entsprechend den ermittelten Positionsabweichungen möglich ist. Bei einer automatischen Applikation der Dichtmasse 7 auf die Bördelnaht 1 stellt der apparative Aufwand zur Erreichung der erforderlichen Positionierungsgenauigkeit die aufgrund der Personaleinsparung erzielbare Wirtschaftlichkeit in Frage.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, bei einer Bördelnaht möglichst wirtschaftlich die Dichtmasse zur Abdichtung der Bördelnaht aufzubringen.
Diese Aufgabe wird durch einen erfindungsgemäßen Applikator, ein erfindungsgemäßes Applikationsverfahren, einen erfindungsgemäßen Beschichtungsroboter und durch die erfindungsgemäße Verwendung des Applikators gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst.
Die Erfindung sieht vor, dass die Dichtmasse mittels eines Roboters auf die Bördelnaht aufgebracht wird, wie es an sich bereits aus den vorstehend beschriebenen Automatisierungsversuchen bekannt ist. Hierzu ist ein Applikator vorgesehen, der einen Grundkörper (z. B. einen Befestigungsflansch) aufweist, der im Betrieb von einem mehrachsigen Roboter geführt wird. Darüber hinaus weist der Applikator eine Düse auf, um die Dichtmasse auf die Bördelnaht zu applizieren. Die Erfindung verringert nun die erforderliche Positionierungsgenauigkeit des verwendeten Roboters deutlich, indem der Applikator zusätzlich ein nachgiebiges Drehgelenk aufweist, das kinematisch zwischen dem Grundkörper und der Düse angeordnet ist und eine Ausweichbewegung der Düse relativ zu dem Grundkörper erlaubt. Durch diese Ausweichbewegung der Düse sinken die Anforderungen an die Positionierungsgenauigkeit des verwendeten Roboters, da das Drehgelenk und damit die Düse nachgeben kann, wenn die Düse aufgrund einer ungenauen Positionierung durch den Roboter gegen das zu beschichtende Bauteil stößt.
Vorzugsweise stellt der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff eines Roboters auf einen mehrachsigen Roboter ab, der beispielsweise 5, 6 oder 7 Achsen und/oder eine Handachse mit beispielsweise 2, 3 oder 4 Achsen aufweist. Der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff eines Roboters ist jedoch nicht auf derartige mehrachsige Roboter beschränkt, sondern umfasst auch andere Arten von Manipulatoren, die es ermöglichen, den Applikator entlang der abzudichtenden Bördelnaht zu bewegen, wie beispielsweise Roboter mit einer Parallelkinematik oder einer Kombination aus bekannten Roboterkinematiken wie z. B. der Kombination aus paralleler und serieller Kinematik.
Ferner besteht im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit, dass der Applikator räumlich fixiert ist, während das zu beschichtende Bauteil (z. B. eine Fahrzeugtür) relativ zu dem Applikator bewegt wird.
Weiterhin ist die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebene Applikation von Dichtmasse auf eine Bördelnaht eines Kraftfahrzeug-Karosseriebauteils beschränkt. Vielmehr eignet sich die Erfindung auch zur Applikation anderer Beschichtungsmittel, die an sich aus dem Stand der Technik bekannt sind.
Ferner ist zu erwähnen, dass die Erfindung hinsichtlich des zu beschichtenden Bauteils nicht auf Kraftfahrzeug-Karosseriebauteile beschränkt ist, wie beispielsweise Türen und Hauben von Kraftfahrzeugkarosserien. Vielmehr eignet sich die Erfindung auch zur Beschichtung anderer Bauteile aus verschiedenen Gebieten der Technik.
Der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff eines Grundkörpers umfasst vorzugsweise einen Befestigungsflansch zur Befestigung des Applikators an einer Roboterhandachse oder einem Roboterarm. Der Grundkörper kann jedoch im Rahmen der Erfindung auch andere Bauteile des Applikators enthalten.
Weiterhin umfasst der erfindungsgemäße Applikator vorzugsweise mindestens ein Federelement, welches das nachgiebige Drehgelenk und damit die Düse in eine vorgegebene Neutralstellung relativ zu dem Grundkörper zurückstellt, wenn keine äußeren Kräfte auf die Düse einwirken.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, dass der erfindungsgemäße Applikator mindestens eine drehbare Andruckrolle aufweist, die im Betrieb auf der Oberfläche des zu beschichtenden Bauteils abrollt, wobei die Abrollfläche auf dem zu beschichtenden Bauteil einerseits und die Applikationsseite, auf der die Applikation des Beschichtungsmittels erfolgt, andererseits vorzugsweise einander gegenüber liegen. Der erfindungsgemäße Applikator rollt also in diesem Ausführungsbeispiel mit seinen Andruckrollen auf der einen Seite des zu beschichtenden Bauteils ab, während der Applikator das Bauteil auf der gegenüberliegenden Seite mit dem Beschichtungsmittel beschichtet.
In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Applikator anstelle der Andruckrollen mindestens eine Gleitfläche auf, die im Betrieb auf der Oberfläche des zu beschichtenden Bauteils gleitet. Hierbei gleitet der Applikator vorzugsweise auf derjenigen Seite des zu beschichtenden Bauteils, die auch mit dem Beschichtungsmittel beschichtet wird.
Bei den zuvor erwähnten Ausführungsbeispielen mit einer Andruckrolle besteht die Andruckrolle vorzugsweise aus einem weichen Material (z. B. Kunststoff), um Kratzer auf dem zu beschichtenden Bauteil zu verhindern. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, dass die Andruckrolle lediglich mit einem weichen Material überzogen ist, um die Bildung von Kratzern in der Oberfläche des zu beschichtenden Bauteils zu verhindern.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weisen die Andruckrolle und das Drehgelenk Drehachsen auf, die im Wesentlichen parallel verlaufen. Eine derartige geometrische Anordnung der Achsen der Andruckrolle und des Drehgelenks ist insbesondere dann vorgesehen, wenn die Andruckrollen auf der einen Seite des zu beschichtenden Bauteils abrollen, während die Düse das Beschichtungsmittel auf der gegenüberliegenden Seite des zu beschichtenden Bauteils appliziert.
Vorzugsweise sind die Andruckrolle und die Düse hierbei starr miteinander verbunden und können durch das Drehgelenk gemeinsam relativ zu dem Grundkörper (z. B. Befestigungsflansch) verschwenkt werden.
Die starre Verbindung zwischen den Andruckrollen und der Düse kann hierbei durch eine Andruckwippe erreicht werden, die durch das Drehgelenk um eine vorgegebene Drehachse schwenkbar an dem Grundkörper angebracht ist und die Düse sowie beiderseits der Drehachse jeweils mindestens eine Andruckrolle trägt, wobei die Andruckrollen eine gemeinsame Abrollfläche bilden. Die beiden Andruckrollen rollen hierbei also auf der einen Seite des zu beschichtenden Bauteils ab und sorgen hierbei gleichzeitig für eine bestimmte räumliche Orientie rung der Düse auf der gegenüberliegenden Seite des zu beschichtenden Bauteils.
Falls der Applikator eine Gleitfläche aufweist, die im Betrieb auf der Oberfläche des zu beschichtenden Bauteils gleitet, so ist es vorteilhaft, wenn die Gleitfläche in Gleitrichtung vorne und/oder hinten eine angewinkelte Auflauffläche bzw. Ablauffläche aufweist, um Oberflächenkonturen des zu beschichtenden Bauteils auszugleichen. Die angewinkelte Auflauffläche bzw. Ablauffläche kann gegenüber der eigentlichen Gleitfläche beispielsweise einen Anstellwinkel im Bereich von 5°–45° aufweisen, wobei sich ein Anstellwinkel von ungefähr 30° als besonders vorteilhaft erwiesen hat. Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich des Anstellwinkels der Auflauffläche bzw. der Ablauffläche gegenüber der Gleitfläche nicht auf den vorstehend genannten Wertebereich beschränkt, sondern grundsätzlich auch mit anderen Anstellwinkeln realisierbar.
Weiterhin weist der erfindungsgemäße Applikator zur Zuführung des Beschichtungsmittels vorzugsweise ein Düsenrohr mit einem proximalen Rohrabschnitt und einem distalen Rohrabschnitt auf, wobei der distale Rohrabschnitt gegenüber dem proximalen Rohrabschnitt angewinkelt ist, um das zu beschichtende Bauteil zu hintergreifen, während die Düse und/oder die Düsenöffnung in dem distalen Rohrabschnitt angeordnet und nach innen ausgerichtet ist, um das Bauteil von hinten zu beschichten. Die Anwinkelung des distalen Rohrabschnitts gegenüber dem proximalen Rohrabschnitt des Düsenrohrs ermöglicht es hierbei, dass der Applikator auf der Vorderseite des zu beschichtenden Bauteils geführt wird und trotzdem die Rückseite des Bauteils beschichtet.
Vorzugsweise ist das Düsenrohr deshalb im Wesentlichen L-förmig oder U-förmig, jedoch sind auch andere gebogene oder gekrümmte Formen des Düsenrohrs möglich.
Im Rahmen der Erfindung besteht die Möglichkeit, dass die Düse das Beschichtungsmittel im Wesentlichen rechtwinklig auf die Oberfläche des zu beschichtenden Bauteils appliziert. Es hat sich jedoch als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Düse des erfindungsgemäßen Applikators eine Austrittsrichtung aufweist, die im Betrieb gegenüber der Oberfläche des zu beschichtenden Bauteils einen bestimmten Anstellwinkel aufweist, wobei der Anstellwinkel vorzugsweise im Bereich zwischen 10° und 90° liegt, so dass das Beschichtungsmittel schräg auf die Oberfläche des zu beschichtenden Bauteils aufgetragen wird. Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich des Anstellwinkels zwischen dem Düsenstrahl und der Oberfläche des zu beschichtenden Bauteils nicht auf den vorstehend genannten Wertebereich beschränkt, sondern grundsätzlich auch mit anderen Anstellwinkeln realisierbar.
Vorzugsweise ist die Düse hierbei entgegen der Vorschubrichtung des Applikators ausgerichtet. Dies bedeutet, dass das Beschichtungsmittel bezüglich der Vorschubrichtung des Applikators nach hinten aus dem Applikator abgegeben wird. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausrichtung der Düse beschränkt. Vielmehr ist es grundsätzlich auch möglich, dass die Düse in Vorschubrichtung oder quer zur Vorschubrichtung des Applikators ausgerichtet ist.
Die Ausführung der Düsenöffnung kann in verschiedenen Größen erfolgen. Dies wird maßgeblich von der zu erzielenden Geometrie der Dichtraupe vorgegeben. Um die Anforderung an verschiedene Dichtraupengeometrien zu erfüllen, können verschiedene Applikationsverfahren, wie z. B. Rundstrahl oder Extrusi on, zum Einsatz kommen, wobei die Erfindung nicht auf diese Verfahren beschränkt ist.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Düsenrohr auswechselbar ist, so dass der Applikator durch einen Austausch des Düsenrohrs einfach an veränderte Bauteilgeometrien angepasst werden kann.
Darüber hinaus ist in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, dass die Düse und/oder das Düsenrohr einen stoßmindernden Überzug aufweist, der beispielsweise aus Gummi oder einem Kunststoff bestehen kann.
In einer Variante der Erfindung weist der Applikator einen hohlen Arm und einen Düsenkopf auf, der an dem Arm schwenkbar angebracht ist und die Düse enthält. Hierbei verläuft in dem hohlen Arm vorzugsweise ein Beschichtungsmittelschlauch bzw. eine Beschichtungsmittelleitung, um das zu applizierende Beschichtungsmittel zu dem Düsenkopf und der darin befindlichen Düse zu transportieren.
Weiterhin ist hierbei vorzugsweise ein Federelement vorgesehen, um den kompletten Düsenkopf mit der Düse ohne äußere Kräfte in die Neutralstellung zurückzustellen. Das Federelement kann hierbei wahlweise in dem hohlen Arm oder außen an der Seite des hohlen Arms angeordnet sein.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn eine Beschichtungsmittelzuführung innerhalb des Grundkörpers des erfindungsgemäßen Applikators verläuft, so dass auf außen liegende Schläuche oder Leitungen verzichtet werden kann.
Zu dem nachgiebigen Drehgelenk ist weiterhin zu erwähnen, dass das Drehgelenk vorzugsweise mindestens eine rotatorische Ausweichbewegung und mindestens eine translatorische Ausweichbewegung der Düse relativ zu dem Grundkörper erlaubt. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ermöglicht das Drehgelenk zwei oder drei translatorische Ausweichbewegungen und eine rotatorische Ausweichbewegung.
Die erste translatorische Ausweichbewegung der Düse ist vorzugsweise rechtwinklig ausgerichtet in Bezug auf die Oberfläche des zu beschichtenden Bauteils, die Abrollfläche der Andruckrollen bzw. den distalen Rohrabschnitt des Düsenrohrs.
Die zweite translatorische Ausweichbewegung ist dagegen vorzugsweise parallel ausgerichtet in. Bezug auf die Oberfläche des zu beschichtenden Bauteils, die Abrollfläche der Andruckrollen bzw. den distalen Rohrabschnitt des Düsenrohrs.
Schließlich erfolgt die rotatorische Ausweichbewegung der Düse vorzugsweise in einer Drehebene, die im wesentlichen rechtwinklig ausgerichtet ist in Bezug auf die Oberfläche des zu beschichtenden Bauteils, die Abrollfläche der Andruckrollen bzw. den distalen Rohrabschnitt des Düsenrohrs.
Ferner ist zu erwähnen, dass die Erfindung nicht nur den vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Applikator als einzelnes Bauteil umfasst. Vielmehr umfasst die Erfindung auch einen vollständigen Beschichtungsroboter nach Anspruch 18 mit einem derartigen Applikator.
Darüber hinaus umfasst die Erfindung auch ein entsprechendes Applikationsverfahren nach Anspruch 19, wie es sich bereits aus der vorstehenden Beschreibung des erfindungemäßen Applikators ergibt.
Bei der Applikation einer Dichtmasse auf eine Bördelnaht einer Tür oder einer Haube einer Kraftfahrzeugkarosserie sieht das erfindungsgemäße Applikationsverfahren vorzugsweise vor, dass die Dichtmasse auf die Bördelnaht aufgetragen wird, während die Tür bzw. Haube geschlossen ist. Dies ist vorteilhaft, weil dann auf das Öffnen der Tür bzw. Haube verzichtet werden kann.
Darüber hinaus wird die Dichtmasse hierbei vorzugsweise von einer Außenseite der Tür bzw. Haube zugeführt und dann auf die an der Innenseite der Tür bzw. Haube befindliche Bördelnaht aufgebracht.
Hierzu wird die Düse vorzugsweise von außen durch einen Karosseriespalt hindurch von der Außenseite auf die Innenseite der Tür bzw. Haube geführt, woraufhin die Düse dann die Bördelnaht an der Innenseite der Tür bzw. Haube abdichten kann.
Alternativ besteht die Möglichkeit, dass die Düse um eine Kante der Tür bzw. Haube herum von der Außenseite auf die Innenseite der Tür bzw. Haube geführt wird, um die dort befindliche Bördelnaht abzudichten.
Darüber hinaus ist zu erwähnen, dass der erfindungsgemäße Applikator mit einer bestimmten Positionierungstoleranz bewegt wird, wobei das Drehgelenk des erfindungsgemäßen Applikators einen bestimmten Toleranzausgleich ermöglicht. Der Toleranzausgleich des Drehgelenks ist hierbei vorzugsweise größer als die Positionierungstoleranz des Applikators, damit das Drehgelenk alle möglichen Positionierungsfehler des Roboters ausgleichen kann.
Schließlich umfasst die Erfindung nicht nur den vorstehend beschriebenen Applikator und ein entsprechenden Applikations verfahren, sondern auch die neuartige Verwendung eines derartigen Applikators nach Anspruch 28 zur Applikation eines Dichtmittels auf eine Bördelnaht eines Kraftfahrzeug-Karosseriebauteils.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1: eine perspektivische Ansicht eines Applikationswerkzeugs eines erfindungsgemäßen Applikators,
2: eine Aufsicht auf das Applikationswerkzeug gemäß 1,
3: eine Querschnittsansicht des Applikationswerkzeugs gemäß 2 entlang der Linie A-A in 2,
4: eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Applikators mit dem Applikationswerkzeug gemäß den 1 bis 3 und einem zusätzlichen Toleranzausgleich,
5: eine perspektivische, teilweise aufgerissene Darstellung eines anderen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Applikators,
6: eine weitere Abwandlung eines erfindungsgemäßen Applikators in einer perspektivischen, teilweise aufgerissenen Darstellung,
7: eine Unteransicht des Applikators aus 6,
8: eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels aus den 6 und 7 mit einer innen liegenden Feder,
9: eine perspektivische Teildarstellung eines schwenkbaren Düsenkopfs für das Ausführungsbeispiel gemäß 8 sowie
10: eine Querschnittsansicht durch eine Bördelnaht (Stand der Technik).
Die 1 bis 4 zeigen einen erfindungsgemäßen Applikator 8, der im Wesentlichen aus einem Applikationswerkzeug 9 und einem Toleranzausgleich 10 besteht und verwendet werden kann, um die Dichtmasse 7 auf die Bördelnaht 1 aufzutragen, wie aus 10 ersichtlich ist.
Der Toleranzausgleich 10 weist einen Befestigungsflansch 11 auf, mit dem der Applikator 8 an einem Roboterflansch einer Roboterhandachse eines 6-achsigen Roboters befestigt werden kann. Im Betrieb wird der Applikator 8 also von dem mehrachsigen Roboter entlang der zu beschichtenden Bördelnaht 1 geführt, wobei der Applikator 8 die Dichtmasse 7 abgibt, wie noch detailliert beschrieben wird.
Auf der dem Applikationswerkzeug 9 zugewandten Seite weist der Toleranzausgleich 10 einen weiteren Befestigungsflansch 12 auf, der über ein konisches Verbindungsstück 13 mit dem Applikationswerkzeug 9 verbunden ist.
Der Toleranzausgleich 10 ermöglicht hierbei Ausweichbewegungen des Befestigungsflansches 12 und damit auch des kompletten Applikationswerkzeugs 9 relativ zu dem roboterseitigen Befestigungsflansch 11 in Y-Richtung, in Z-Richtung und in X- Richtung, wobei die X-Richtung rechtwinklig zur Zeichnungsebene ausgerichtet ist.
Das Applikationswerkzeug 9 ist detailliert in den 1 bis 3 beschrieben und wird im Folgenden eingehend erläutert.
Zur Verbindung mit dem konischen Verbindungsstück 13 weist das Applikationswerkzeug 9 einen Befestigungsflansch 14 auf, wobei der Befestigungsflansch 14 mehrere Bohrungen 15 aufweist, um den Befestigungsflansch 14 des Applikationswerkzeugs 9 mit dem konischen Verbindungsstück 13 des Toleranzausgleichs 10 zu verschrauben.
Weiterhin weist das Applikationswerkzeug einen Materialsteg 16 auf, der von dem Befestigungsflansch 14 rechtwinklig nach vorne absteht und eine drehbare Lagerung für eine Andruckwippe 17 bildet.
Hierzu weist der Materialsteg 16 eine senkrechte Bohrung auf, in der ein Drehkörper 18 drehbar gelagert ist, wobei der Drehkörper 18 an seiner Unterseite die Andruckwippe 17 trägt.
Weiterhin weist der Befestigungsflansch 14 des Applikationswerkzeugs 9 eine mittige Bohrung 19 auf, über die die zu applizierende Dichtmasse 7 durch den Toleranzausgleich 10 hindurch zugeführt wird.
Die Bohrung 19 in dem Befestigungsflansch 14 mündet in eine fortgesetzte, axial fluchtende Bohrung 20 in dem Materialsteg 16.
In dem Drehkörper 18 befindet sich ebenfalls eine Bohrung 21, die durch eine radial verlaufende Stichbohrung mit der Bohrung 20 in dem Materialsteg 16 verbunden ist.
Die Bohrung 21 in dem Drehkörper 18 mündet wiederum in eine entsprechende Bohrung in der Andruckwippe 17, wobei diese Bohrung in ein auswechselbares Düsenrohr 22 mündet.
Das Düsenrohr 22 weist einen proximalen Rohrabschnitt 23 und einen distalen Rohrabschnitt 24 auf, wobei der distale Rohrabschnitt 24 um 90° gegenüber dem proximalen Rohrabschnitt 23 angewinkelt ist und an seiner Innenseite eine Düse 25 aufweist.
Im Betrieb wird die Dichtmasse 7 also über die Roboterhandachse durch den Toleranzausgleich 10 hindurch und dann durch die Bohrungen 19–21 zu dem Düsenrohr 22 transportiert, wo die Dichtmasse 7 schließlich das Düsenrohr 22 durch die Düse 25 verlässt.
An der Andruckwippe 17 sind weiterhin zwei Andruckrollen 26, 27 drehbar gelagert, wobei die Andruckrollen 26, 27 im Betrieb auf einer Vorderseite 28 (vgl. 10) des abzudichtenden Bauteils rechtwinklig zur Zeichenebene abrollen. Durch diesen Rollkontakt zwischen den beiden Andruckrollen 26, 27 und der Vorderseite 28 der Blechbeplankung 2 wird erreicht, dass die Düse 25 in einer vorgegebenen Position an einer Rückseite 29 der Bördelnaht 1 gehalten wird, um die Dichtmasse 7 sauber und genau applizieren zu können.
Dabei ermöglicht der Toleranzausgleich 10 Ausweichbewegungen des Applikationswerkzeugs 9 in X-Richtung, in Y-Richtung sowie in Z-Richtung, wodurch die Anforderungen an die Positionierungsgenauigkeit des verwendeten Roboters herabgesetzt werden.
Weiterhin weist das Applikationswerkzeug 9 eine Spiralfeder 30 auf, die radial in eine entsprechend angepasste Aufnahme in dem Drehkörper 18 drückt und den Drehkörper 18 dadurch in eine Neutralstellung zurückstellt, wenn keine äußeren Kräfte auf die Andruckrollen 26, 27 wirken.
Ferner weist das Applikationswerkzeug oberhalb und unterhalb der radialen Stichbohrung in dem Drehkörper 18 zwei Dichtringe 31, 32 auf, um den Ringspalt zwischen dem Drehkörper 18 und der entsprechenden Bohrung in dem Materialsteg 16 nach oben und nach unten abzudichten.
5 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel eine erfindungsgemäßen Applikators 33, der zur Applikation der Dichtmasse 7 auf die Bördelnaht 1 (vgl. 10) eingesetzt werden kann.
Der Applikator 33 besteht im Wesentlichen aus einem Grundkörper 34 und einem translatorisch nachgiebig gelagerten Düsenrohr 35, wobei das Düsenrohr 35 einen proximalen Rohrabschnitt 36 und einen distalen Rohrabschnitt 37 aufweist. Der distale Rohrabschnitt 37 ist hierbei um 90° gegenüber dem proximalen Rohrabschnitt 36 angewinkelt und weist eine Düse 38 auf, durch die die Dichtmasse 7 appliziert werden kann.
Im Betrieb gleitet der distale Düsenabschnitt 37 auf der Rückseite 29 (vgl. 10) der Bördelnaht 1, wobei die Düse 38 die Dichtmasse 7 appliziert.
In dem Grundkörper 34 ist hierbei ein translatorisches Gelenk angeordnet, das eine translatorische Ausweichbewegung des Düsenrohrs 35 relativ zu dem Grundkörper 34 ermöglichen.
Darüber hinaus ist in dem Grundkörper 34 eine Spiralfeder 39 angeordnet, die das Düsenrohr 35 in eine translatorische Neutralstellung zurückstellt, wenn keine äußeren Kräfte auf das Düsenrohr 35 wirken, d. h. wenn kein Berührungskontakt zwischen dem distalen Rohrabschnitt 37 und der Rückseite 29 der Bördelnaht 1 besteht.
Die 6 und 7 zeigen ein alternatives Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Applikators 40, der zur Applikation der Dichtmasse 7 auf die Bördelnaht 1 (vgl. 10) eingesetzt werden kann.
Der Applikator 40 besteht im Wesentlichen aus einem Grundkörper 41 und einen hohlen Arm 42, wobei der Arm 42 durch ein Gelenk in dem Grundkörper 41 translatorisch in dem Grundkörper 41 verschoben werden kann.
Eine Spiralfeder 43 stellt den Arm 42 hierbei in eine Neutralstellung relativ zu dem Grundkörper 41 zurück, wenn keine äußeren Kräfte auf den Arm 42 wirken.
An seinem distalen Ende trägt der Arm 42 einen schwenkbaren Applikationskopf 44 mit einer Düse 45 und einer Gleitfläche 46, die im Betrieb auf der Rückseite 29 (vgl. 10) der Bördelnaht gleitet.
Darüber hinaus weist der Applikationskopf 44 in Gleitrichtung vor der Gleitfläche 46 eine angewinkelte Auflauffläche 47 auf, die gegenüber der Gleitfläche 46 um 30° angewinkelt ist und dafür sorgt, dass sich der Applikationskopf 44 an Konturen auf der Rückseite 29 der Bördelnaht 1 anpasst.
Ferner weist der Applikator 40 eine Spiralfeder 48 auf, die den Applikationskopf 44 ohne äußere Kräfte in eine vorgegebene Neutralstellung zurückstellt.
Das Ausführungsbeispiel gemäß 8 stimmt weitgehend mit den vorstehend geschriebenen und in den 6 und 7 dargestellten Ausführungsbeispiel überein, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten im Folgenden die selben Bezugszeichen verwendet werden, die lediglich zur Unterscheidung mit einem Apostroph gekennzeichnet sind.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die Feder 48' zur Rückstellung des Applikationskopfs 44' innerhalb des hohlen Arms 42' angeordnet ist.
Eine weitere Besonderheit besteht hierbei darin, dass der hohle Arm 42' hierbei einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.
9 zeigt schließlich eine perspektivische Detaildarstellung des Applikationskopfs 44' aus 8, wobei zusätzlich zu erkennen ist, dass auch im Gleitrichtung hinter der Gleitfläche 46 eine Auflauffläche 49' angeordnet ist.

1: Bördelnaht
2: Blechbeplankung
3: Klebstoffschicht
4: Blechkante
5: Innenblech
6: Blechkante
7: Dichtmasse
8: Applikator
9: Applikationswerkzeug
10: Toleranzausgleich
11: Befestigungsflansch
12: Befestigungsflansch
13: Verbindungsstück
14: Befestigungsflansch
15: Bohrungen
16: Materialsteg
17: Andruckwippe
18: Drehkörper
19: Bohrung
20: Bohrung
21: Bohrung
22: Düsenrohr
23: Proximaler Rohrabschnitt
24: Distaler Rohrabschnitt
25: Düse
26: Andruckrolle
27: Andruckrolle
28: Vorderseite
29: Rückseite
30: Spiralfeder
31: Dichtring
32: Dichtring
33: Applikator
34: Grundkörper
35: Düsenrohr
36: Proximaler Rohrabschnitt
37: Distaler Rohrabschnitt
38: Düse
39: Spiralfeder
40: Applikator
41: Grundkörper
42: Arm
43: Spiralfeder
44, 44': Applikationskopf
45, 45': Düse
46, 46': Gleitfläche
47, 47': Auflauffläche
48, 48': Spiralfeder
49': Auflauffläche

Claims

Applikator (8; 33; 40; 40') zur Applikation eines Beschichtungsmittels (7), insbesondere einer Dichtmasse, auf ein Bauteil, insbesondere auf eine Bördelnaht (1) eines Kraftfahrzeug-Karosseriebauteils (2, 5), mit a) einer Düse (25; 38; 45; 45') zur Abgabe des Beschichtungsmittels (7) auf das Bauteil (2, 5) und b) einem Grundkörper (14; 34; 41), der im Betrieb von einem mehrachsigen Roboter geführt wird, gekennzeichnet durch c) ein nachgiebiges Drehgelenk (10, 17, 18), das kinematisch zwischen dem Grundkörper (14; 34; 41) und der Düse (25; 38; 45; 45') angeordnet ist und eine Ausweichbewegung der Düse (25; 38; 45; 45') relativ zu dem Grundkörper (14; 34; 41) erlaubt.
Applikator (8; 33; 40; 40') nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Federelement (30; 39; 43; 48; 48'), welches das Drehgelenk und damit die Düse (25; 38; 45; 45') in eine vorgegebene Neutralstellung relativ zu dem Grundkörper (14; 34; 41) zurückstellt.
Applikator (8; 33; 40; 40') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch a) mindestens eine drehbare Andruckrolle (26, 27), die im Betrieb auf dem zu beschichtenden Bauteil (5) abrollt, oder b) mindestens eine Gleitfläche (46; 46'), die im Betrieb auf dem zu beschichtenden Bauteil (2) gleitet.
Applikator (8) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Andruckrolle (26, 27) aus Kunststoff besteht oder einen Kunststoffüberzug aufweist.
Applikator (8) nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Andruckrolle (26, 27) und das Drehgelenk (17, 18) Drehachsen aufweisen, die im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen.
Applikator (8) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Andruckrolle (26, 27) und die Düse (25) starr miteinander verbunden sind und durch das Drehgelenk (17, 18) gemeinsam relativ zu dem Grundkörper (14) schwenkbar sind.
Applikator (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Andruckwippe (17), die mittels des Drehgelenks (18) um eine vorgegebene Drehachse schwenkbar an dem Grundkörper (14) angebracht ist und die Düse (25) sowie beiderseits der Drehachse jeweils mindestens eine Andruckrolle (26, 27) trägt, wobei die Andruckrollen (26, 27) eine gemeinsame Abrollfläche bilden.
Applikator (33; 40; 40') nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitfläche (46, 46') in Gleitrichtung vorne und/oder hinten eine angewinkelte Auflauffläche (47; 47', 49') aufweist, um Oberflächenkonturen des zu beschichtenden Bauteils (2) auszugleichen.
Applikator (8) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Andruckwippe (17), die Andruckrolle (26, 27) und/oder das Drehgelenk (18) die Düse (25) im Betrieb in einer vorgegebenen räumlichen Ausrichtung relativ zu der Oberfläche (29) des zu beschichtenden Bauteils (2, 5) halten.
Applikator (8; 33; 40; 40') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Düsenrohr (22; 35) mit einem proximalen Rohrabschnitt (23; 36) und einem distalen Rohrabschnitt (24; 37), wobei der distale Rohrabschnitt (24; 37) gegenüber dem proximalen Rohrabschnitt (23; 36) angewinkelt ist, um das zu beschichtende Bauteil (2, 5) zu hintergreifen, während die Düse (25; 38; 45; 45') in dem distalen Rohrabschnitt (24; 37) angeordnet und nach innen gerichtet ist, um das Bauteil von hinten zu beschichten.
Applikator (8; 33; 40; 40') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Düse (25; 38; 45; 45') eine Austrittsrichtung aufweist, die im Betrieb gegenüber der Oberfläche (29) des zu beschichtenden Bauteils (2, 5) einen bestimmten Anstellwinkel aufweist, wobei der Anstellwinkel im Bereich zwischen 10° und 90° liegt, und/oder b) dass die Düse eine Rundstrahldüse oder eine Extrusionsdüse ist, und/oder c) dass verschiedene Düsen mit verschiedenen Düsenformen und/oder Düsenabmessungen vorgesehen sind.
Applikator (8; 33; 40; 40') nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Düsenrohr a) auswechselbar und/oder b) im Wesentlichen L-förmig oder U-förmig und/oder c) mit einem stoßmindernden Überzug versehen ist.
Applikator (33; 40; 40') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch a) einen hohlen Arm (42) und b) einen Düsenkopf (44; 44'), der an dem Arm (42) schwenkbar angebracht ist und die Düse (45; 45') enthält.
Applikator (33; 40; 40') nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, a) dass in dem hohlen Arm (42; 42') ein Beschichtungsmittelschlauch zu dem Düsenkopf (44) verläuft, und/oder b) dass ein Federelement (48') zur Rückstellung des Düsenkopfs (44') in dem hohlen Arm (42') angebracht ist, oder c) dass ein Federelement (48) zur Rückstellung des Düsenkopfs (44) außen an dem hohlen Arm (42) angebracht ist.
Applikator (33; 40; 40') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Beschichtungsmittelzuführung, die innerhalb des Grundkörpers verläuft.
Applikator (8; 33; 40; 40') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehgelenk mindestens eine rotatorische Ausweichbewegung und mindestens eine translatorische Ausweichbewegung der Düse relativ zu dem Grundkörper erlaubt.
Applikator (8; 33; 40; 40') nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, a) dass die erste translatorische Ausweichbewegung der Düse (25; 38; 45; 45') im Wesentlichen rechtwinklig ausgerichtet ist in Bezug auf a1) die Oberfläche (29) des zu beschichtenden Bauteils (2, 5) und/oder a2) die Abrollfläche der Andruckrollen (26, 27) und/oder a3) den distalen Rohrabschnitt (24; 37) des Düsenrohrs (22; 35), b) dass eine zweite translatorische Ausweichbewegung der Düse (25; 38; 45; 45') im Wesentlichen parallel ausgerichtet ist in Bezug auf b1) die Oberfläche (29) des zu beschichtenden Bauteils (2, 5) und/oder b2) die Abrollfläche der Andruckrollen (26, 27) und/oder b3) den distalen Rohrabschnitt (24; 37) des Düsenrohrs (22; 35), c) dass die rotatorische Ausweichbewegung der Düse (25; 38; 45; 45') in einer Drehebene erfolgt, die im Wesentlichen rechtwinklig ausgerichtet ist in Bezug auf c1) die Oberfläche (29) des zu beschichtenden Bauteils (2, 5) und/oder c2) die Abrollfläche der Andruckrollen (26, 27) und/oder c3) den distalen Rohrabschnitt (24; 37) des Düsenrohrs (22; 35).
Beschichtungsroboter mit einem Applikator (8; 33; 40; 40') nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zur Applikation eines Beschichtungsmittels (7), insbesondere einer Dichtmasse, auf ein zu beschichtendes Bauteil (2, 5), insbesondere auf eine Bördelnaht (1) eines Kraftfahrzeugkarosseriebauteils, mit den folgenden Schritten: a) Bewegen eines Applikators (8; 33; 40; 40') mit einer Düse und einem Grundkörper entlang dem zu beschichtenden Bauteil, b) Applizieren des Beschichtungsmittels aus der Düse des Applikators (8; 33; 40; 40') auf das Bauteil, dadurch gekennzeichnet, dass c) die Düse mittels eines nachgiebigen Drehgelenks eine Ausweichbewegung relativ zu dem Grundkörper ausführt.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse mittels einer Feder in eine Neutralstellung relativ zu dem Grundkörper zurückgestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 20, gekennzeichnet durch folgenden Schritt: Anpressen des Applikators (8; 33; 40; 40') auf die Oberfläche des zu beschichtenden Bauteils während der Applikator bewegt wird und während das Beschichtungsmittel appliziert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, a) dass bei einer Kraftfahrzeugkarosserie eine Bördelnaht an einer Innenseite einer Tür oder Haube mit einer Dichtmasse abgedichtet wird, und b) dass die Dichtmasse auf die Bördelnaht aufgetragen wird, während die Tür oder Haube geschlossen ist, c) dass die Dichtmasse von einer Außenseite der Tür oder der Haube zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Düse (25) durch einen Karosseriespalt hindurch von der Außenseite auf die Innenseite der Tür oder Haube geführt wird, und/oder b) dass die Düse (25) um eine Kante der Tür oder der Haube herum von der Außenseite auf die Innenseite der Tür oder Haube geführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmittel mit einem bestimmten Anstellwinkel relativ zu der Oberfläche des zu beschichtenden Bauteils appliziert wird, wobei der Anstellwinkel im Bereich zwischen 10° und 90° liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 24, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Applikator (8; 33; 40; 40') mit einer bestimmten Positionierungstoleranz bewegt wird, b) dass das Drehgelenk einen bestimmten Toleranzausgleich ermöglicht, und c) dass der Toleranzausgleich größer ist als die Positionierungstoleranz.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Applikator (8; 33; 40; 40') von einem mehrachsigen Roboter bewegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass eine Andruckwippe (17), eine Andruckrolle (26, 27) und/oder das Drehgelenk (10, 17, 18) die Düse (25) in einer vorgegebenen räumlichen Ausrichtung relativ zu der Oberfläche (29) des zu beschichtenden Bauteils (2, 5) halten.
Verwendung eines Applikators (8; 33; 40; 40') nach einem der Ansprüche 1 bis 17 zur Applikation eines Dichtmittels (7) auf eine Bördelnaht (1) eines Kraftfahrzeug-Karosseriebauteils (2, 5).