DE102010006067A1

DE102010006067A1 - Auftragswerkzeug

Info

Publication number: DE102010006067A1
Application number: DE201010006067
Authority: DE
Inventors: Stefan Dr.Rer.Nat. Meier; Stefan Dipl.-Ing. Schmidgall
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2010-01-28
Filing date: 2010-01-28
Publication date: 2010-09-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Auftragswerkzeug (10) zum Auftragen viskoser Medien mit einer Auftragsdüse (12), welche von einem Auftragsrohr (14) mit einem Medienkanal (24) zum Fördern der Medien zur Auftragsdüse (12) gehalten ist, welches gegenüber einem Antriebsgehäuse des Auftragswerkzeugs (10) mittels eines im Antriebsgehäuse aufgenommenen Antriebs exzentrisch bezüglich seiner Längsachse rotierbar ist, sowie mit einem Ventil (28), mit welchem ein Medienfluss zur Auftragsdüse (12) absperrbar ist, wobei ein Ventilsitz (44) des Ventils (28) in einem auftragsdüsenseitigen Endbereich des Auftragsrohrs (14) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Auftragswerkzeug zum Auftragen viskoser Medien nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Zur Nahtabdichtung im Kraftwagenbau werden üblicherweise spezielle Auftragswerkzeuge verwendet, die eine präzise Applikation des hochviskosen Nahtabdichtungsmaterials ermöglichen. Solche Auftragswerkzeuge umfassen eine Düse, aus der das Material austritt, welche an einem Düsenrohr montiert ist. Das Düsenrohr wird von einem Antriebsmotor angetrieben und mittels eines Exzenters so bewegt, dass es die Mantelfläche eines Konus beschreibt. Typische Frequenzen für die Schwingung der Düse auf einer Kreisbahn liegen im Bereich von 1.000 bis 100.000 Schwingungen pro Minute. Hierdurch kann erreicht werden, dass das Nahtabdichtmaterial flächig und gleichzeitig randscharf auf den abzudichtenden Bereich, beispielsweise auf einen Blechübergang oder einer Blechkante aufgetragen werden kann. Ein solches Auftragswerkzeug ist beispielsweise aus der EP 0 852 160 A2 bekannt. Diese Werkzeuge können mit geeigneten Materialien auch für verwandte Verfahren, beispielsweise für Scheibenflanschmarkierung und Klebstoffauftrag, eingesetzt werden.
Um den Materialfluss durch die Auftragsdüse zu unterbrechen, weisen bekannte Auftragswerkzeuge ein Ventil auf. Dieses ist üblicherweise in Flussrichtung des Auftragsmediums vor dem Auftragsrohr angeordnet. Das Ventil ist also eine beträchtliche Strecke von der Düse entfernt angeordnet. Das Nahtabdichtmaterial zwischen dem Ventil und der Düse wird während des Auftrags daher spürbar komprimiert. Beim Abschalten des Auftragswerkzeugs tritt Material auch nach Schließen des Ventils weiter aus der Düse aus. Dieses Material tritt nicht mehr vollständig mit der für den Prozess notwendigen Energie aus der Düse aus. Es kann daher auf nicht dafür vorgesehene Stellen des bearbeiteten Werkstücks gelangen und muss in aufwändiger Nacharbeit wieder entfernt werden, was die Produktionskosten erhöht.
Auch beim Start des Auftrags ergibt sich durch die bekannte Anordnung des Ventils ein Problem. Bei Beginn des Materialflusses durch das Auftragsrohr und die Auftragsdüse muss das Material zwischen Düse und Ventil zunächst verdichtet werden und tritt daher zunächst mit weniger Energie aus der Düse aus, so dass am Anfang des Auftrags nicht hinreichend versiegelte Nähte entstehen können, die nachbearbeitet werden müssen. Alternativ muss de Naht unnötig früh beginnen. Ein weiteres Problem sind Verschmutzungen durch unkontrolliert verschleudertes Material.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Auftragswerkzeug nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 so weiter zu entwickeln, dass auch beim Ein- beziehungsweise Ausschalten des Auftragswerkzeugs ein kontrollierter Materialfluss durch die Auftragsdüse gewährleistet ist, und somit die Prozesssicherheit insbesondere beim Ein- und Ausschalten des Auftragswerkzeugs zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird durch ein Auftragswerkzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Ein solches Auftragswerkzeug zum Auftragen viskoser Medien weist eine Auftragsdüse auf, welche von einem Auftragsrohr mit einem Medienkanal zum Fördern der Medien zur Auftragsdüse gehalten ist. Das Auftragsrohr ist gegenüber einem Antriebsgehäuse des Auftragswerkzeugs mittels eines im Antriebsgehäuse aufgenommenen Antriebs exzentrisch bezüglich seiner Längsachse rotierbar. Das Auftragswerkzeug umfasst weiterhin ein Ventil, mit welchem ein Medienfluss der Auftragsdüse absperrbar ist.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein Ventilsitz des Ventils in einem auftragsdüsenseitigen Endbereich des Auftragsrohrs angeordnet ist. Das eigentliche Ventil liegt also so nahe an der Auftragsdüse wie möglich, so dass Druckauf- und -abbaueffekte, die zu unkontrollierten Materialausbringung führen können, wesentlich verringert werden.
Vorzugsweise ist das Ventil als Nadelventil ausgebildet. Die Nadel des Nadelventils erstreckt sich dabei zweckmäßigerweise durch den Medienkanal des Auftragsrohrs. Da die Exzentrizität, mit der die Auftragsdüse schwingt, üblicherweise klein gegen die Länge des Auftragsrohrs ist, kann die Nadel und der Ventilsitz die Schwingbewegung mitmachen, ohne dass das Ventil zu klemmen droht. Bei einer starren Ventilnadel können Dichtungen im Ventilkörper vorgesehen sein, deren Flexibilität ermöglicht, dass die Ventilnadel der Exzenterbewegung folgt. Alternativ hierzu kann die Ventilnadel auch selbst flexibel ausgebildet sein, so dass sie aufgrund ihrer Flexibilität der Exzenterbewegung der Düse folgen kann.
Die Bewegung der Nadel des Nadelventils wird vorzugsweise durch einen Ventilkolben, der im Antriebsgehäuse aufgenommen ist, bewirkt. Besonders zweckmäßig ist eine pneumatische Betätigung des Ventils über den Ventilkolben.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen der Auftragsdüse und dem Auftragsrohr ein Adapterelement vorgesehen, wodurch der Zusammenbau und der Wechsel von Auftragsdüsen erleichtert wird. Auch zwischen dem Antriebsgehäuse und dem Auftragsrohr kann ein Abstandshalter oder Adapter vorgesehen sein.
Im Folgenden soll die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Auftragswerkzeugs mit geschlossenem Ventil; und
2 eine schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels gemäß 1 mit geöffnetem Ventil.
Die Figuren zeigen ein im Ganzen mit 10 bezeichnetes Auftragswerkzeug zum Auftragen viskoser Medien, wie es beispielsweise im Kraftwagenbau zur Nahtabdichtung eingesetzt wird. Das Auftragswerkzeug 10 umfasst eine Auftragsdüse 12, die von einem Auftragsrohr 14 gehalten ist. Das der Auftragsdüse 12 abgewandte Ende des Auftragsrohrs 14 ist in einer Halterung 16 aufgenommen, die von einem in den Figuren nicht dargstellten Gehäuse umgeben ist. Mittels eines ebenfalls nicht dargestellten Antriebs kann das Auftragsrohr 14 in Rotation um seine Längsachse versetzt werden, wobei ein Exzenterelement 18 die Rotationsbewegung entlang eines Kegelmantels führt, so dass die Auftragsdüse 12 kreisförmige Bewegungen beschreibt. Üblicherweise wird das Auftragsrohr mit Frequenzen von 1.000 und 100.000 Schwingungen pro Minute rotiert, um einen flächigen und randscharfen Auftrag des Nahtabdichtmediums durch die Auftragsdüse 12 zu erzielen.
Der Halter 16 ist als Block ausgebildet und weist einen Anschluss 20 zum Zuführen des aufzutragenden Mediums auf. Durch den Kanal 22 gelangt das Medium vom Anschluss 20 in einen Medienkanal 24 des Auftragsrohres 14 und von diesem zur Auftragsdüse 12. Um den Materialfluss durch das Auftragsrohr 14 und damit die Auftragsdüse 12 zu unterbrechen oder frei zugeben, ist ein Nadelventil 28 vorgesehen. Dieses umfasst eine Ventilnadel 30, die sich durch den Medienkanal 24 erstreckt und von einem Ventilkolben 32 betätigt wird. Der Ventilkolben 32 ist koaxial mit der Nadel 30 sowie dem Auftragsrohr 14 angeordnet. Zwischen dem Kanal 22 und den Kolbenräumen 34, 36 des Ventilkolbens ist ein Dichtelement 38 vorgesehen, um zu verhindern, das Medium aus dem Kanal 22 in die Kolbenräume 34, 36 rückströmt. Die Kolbenräume 34, 36 sind über Zuleitungen 40, 42 mit einem nicht dargestellten pneumatischen System verbunden. Durch Zu- beziehungsweise Ableiten von Luft in die beziehungsweise aus den Kolbenräumen 34, 36 kann die axiale Position des Ventilkolbens 32 und damit der Nadel 30 eingestellt werden. Der Ventilsitz des Nadelventils 28 befindet sich unmittelbar am düsenseitigen Ende des Auftragsrohrs 24.
1 zeigt das Nadelventil 28 in einer geschlossenen und 2 in seiner geöffneten Stellung. Durch den unmittelbar an der Düse 12 angeordneten Ventilsitz 44 des Nadelventils 28 wird eine unmittelbare Unterbrechung beziehungsweise Freigabe des Medienstroms durch den Medienkanal 24 sichergestellt, ohne dass es zu Druckauf- oder Abbaueffekten kommt, welche bei Beginn beziehungsweise Ende des Auftragsvorgangs zu einem unsauberen Medienauftrag führen könnten. Die Nadel 30 des Nadelventils 28 kann eine gewisse Flexibilität aufweisen, so dass sie den exzentrischen Bewegungen des Auftragsrohrs 14 folgen kann, ohne dass es zu Verklemmungen kommt. Die Nadel 30 muss weiterhin so dünn sein, dass in dem Ringspalt zwischen der Nadel 30 und der Wandung des Auftragsrohrs 14 ein hinreichender Materialfluss hochviskosen Auftragsmediums erfolgen kann. An Stelle einer flexiblen Nadel 30 kann auch eine starre Nadel 30 verwendet werden, wobei entsprechende Dichtungen im Ventilkörper eine hinreichende Flexibilität besitzen müssen, um die exzentrische Bewegung der Nadel 30 zu erlauben. Im Auftragsrohr 14 können weiterhin in den Figuren nicht dargestellte Führungselemente vorgesehen sein, die die Nadel 30 im Medienkanal 24 des Auftragsrohrs 14 zentriert halten, so dass eine Berührung der Nadel 30 mit der Innenseite des Medienkanals 24 verhindert und ein unbehinderter Medienfluss an der Nadel 30 vorbei ermöglicht wird. An Stelle des in den Figuren gezeigten pneumatischen Antriebs des Ventilkolbens 32 kann auch ein federkraftunterstützter pneumatischer Antrieb, ein elektromagnetischer Antrieb oder ähnliche, an sich bekannte Antriebsvarianten Verwendung finden. Es ist weiterhin zweckmäßig, das Nadelventil 28 mit einer festen oder einstellbaren Hubbegrenzung zu versehen, um den Weg der Nadel 30 zu begrenzen.
Sowohl zwischen dem Auftragsrohr 14 und der Auftragsdüse 12 als auch zwischen dem Auftragsrohr 14 und dem Halter 16 können zusätzliche Abstandshalter oder Adapter angeordnet sein, um die Montage des Auftragswerkzeugs 10 zu erleichtern.
In einer alternativen Ausgestaltung kann ein Ventil 28 ohne Nadel 30 verwendet werden. Dann könnte der Medienkanal 24 beweglich ausgestaltet sein und sich beispielsweise in Auftragsrichtung vor- und zurückbewegen. Dabei muss durch eine geeignete Mechanik im Bereich von Auftragsdüse 12 und Exzenterelement 18 die Dichtwirkung bzw. das Zurückhalten des Medienstroms bei geöffneter Ventilstellung realisiert werden.
Weiterhin kann bei Entfall der Nadel 30 des Ventils 28 der Medienkanal 24 um seine Rotationsachse drehbar ausgestaltet sein. Auch in diesem Fall wird durch eine geeignete Mechanik im Bereich von Auftragsdüse 12 und Exzenterelement 18 die Dichtwirkung realisiert.
Durch diese beiden Ausgestaltungen kann dieselbe Funktionalität wie durch die im Medienkanal 24 angeordnete Nadel 30 erreicht werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 0852160 A2 [0002]

Claims

Auftragswerkzeug (10) zum Auftragen viskoser Medien mit einer Auftragsdüse (12), welche von einem Auftragsrohr (14) mit einem Medienkanal (24) zum Fördern der Medien zur Auftragsdüse (12) gehalten ist, welches gegenüber einem Antriebsgehäuse des Auftragswerkzeugs (10) mittels eines im Antriebsgehäuse aufgenommenen Antriebs exzentrisch bezüglich seiner Längsachse rotierbar ist, sowie mit einem Ventil (28), mit welchem ein Medienfluss zur Auftragsdüse (12) absperrbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventilsitz (44) des Ventils (28) in einem auftragsdüsenseitigen Endbereich des Auftragsrohrs (14) angeordnet ist.
Auftragswerkzeug (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (28) als Nadelventil ausgebildet ist.
Auftragswerkzeug (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Nadel (30) des Nadelventils (28) sich durch den Medienkanal (24) des Auftragsrohrs (14) erstreckt.
Auftragswerkzeug (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventilkolben (32) zum Bewegen der Nadel (30) im Antriebsgehäuse aufgenommen ist.
Auftragswerkzeug (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Medienkanal (24) in Richtung der Rotationsachse des Auftragsrohrs (14) vor- und zurückbewegt wird und eine Mechanik im Bereich des Exzenterelements (18) den Verschluss des Medienkanals (24) bewirkt.
Auftragswerkzeug (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Medienkanal (24) um die Rotationsachse des Auftragsrohrs (14) drehbar ist und eine Mechanik im Bereich des Exzenterelements (18) den Verschluss des Medienkanals (24) bewirkt.
Auftragswerkzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (28) pneumatisch betätigbar ist.
Auftragswerkzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (28) elektrisch oder magnetisch betätigbar ist.
Auftragswerkzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Auftragsdüse (12) und dem Auftragsrohr (14) ein Adapterelement vorgesehen ist.