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Die Erfindung betrifft eine Spritzanlage für einen Mehrachs-Roboter, mit einer am Mehrachs-Roboter angebrachten Spritzeinrichtung, die ein Gehäuse mit einer Düsennadel aufweist, die zwischen einer eine Düsenöffnung des Gehäuses verschließenden Verschlußstellung und einer die Düsenöffnung freigebenden Freigabestellung verstellbar ist, wobei das Gehäuse einen Nadelbetätigungs-Lufteinlass, einen Masseeinlass für ein zu verspritzendes flüssiges Material, wie ein Einkomponenten- oder Zweikomponenten-Kunststoffmaterial, und mindestens einen Proportional-Lufteinlass aufweist, und wobei am Gehäuse ein der Düsennadel zugeordneter Antrieb vorgesehen ist, der zum gesteuerten Verstellen der Düsennadel relativ zur Düsenöffnung vorgesehen ist.
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Aus der
DE 10 2009 005 723 A1 ist eine Spritzeinrichtung der oben genannten Art für ein flüssiges Material, wie ein Einkomponenten- oder Zweikomponenten-Kunststoffmaterial o. dgl., bekannt, die ein Gehäuse mit einer Düsenöffnung aufweist, wobei im Gehäuse eine Düsennadel zwischen einer die Düsenöffnung verschließenden Verschlußstellung und einer die Düsenöffnung freigebenden Freigabestellung verstellbar vorgesehen ist, und das Gehäuse einen Material-Einlass, einen Nadelbetätigungs-Lufteinlass und mindestens einen Proportional-Lufteinlass aufweist, wobei die Düsennadel mit einem Antrieb verbunden ist, der zur kontinuierlichen gesteuerten Verstellung der Düsennadel relativ zur Düsenöffnung vorgesehen ist. Mit dieser bekannten Spritzeinrichtung ist während ihrer Verfahr-Bewegung jederzeit eine Steuerung der Strahlgeometrie des aus der Düsenöffnung ausgegebenen flüssigen Kunststoffmaterials möglich. Mit dieser bekannten Spritzeinrichtung ist ein Verfahren durchführbar, wie es in der
DE 10 2009 005 724 A1 beschrieben ist. Dieses bekannte Verfahren dient zur Herstellung eines Flächenelementes, bei dem es sich insbesondere um ein Verkleidungselement für ein Fahrzeug handelt, wobei ein formstabiles Grundflächenelement mittels eines das flüssige Kunststoffmaterial bildenden Klebers mit einem flexiblen Deckflächenelement zusammenkaschiert wird, wobei der Kleber einen durch einen umlaufenden Rand begrenzten Freiflächenbereich des Grundflächenelementes nicht bedeckt. Der Rand des Grundflächenelementes umschließt den Rand des Freiflächenelementes in einem Abstand. Der den Freiflächenbereich zugewandte Randbereich des Grundflächenelementes und der dem Rand des Grundflächenelementes zugewandte Randbereich des Freiflächenbereiches werden jeweils mit einem eine kleine Breite besitzenden Randstreifen des Klebers bedeckt. Anschließend wird die Füllfläche des Grundflächenelementes zwischen den beiden Kleber-Randstreifen mit dem Kleber bedeckt. Danach wird das Deckflächenelement am Grundflächenelement festgeklebt. Dieses bekannte Verfahren dient dazu, eine Schablone zur Realisierung des kleberfreien Freiflächenbereiches zu vermeiden.
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Um ein Flächenelement wie bspw. eine Fahrzeug-Komponente in Gestalt einer Türverkleidung o. dgl. mit einem Einkomponenten- oder Zweikomponenten-Kunststoffmaterial zu versehen, wobei das Kunststoffmaterial entlang vorgegebener Flächenabschnitte unterschiedlich breit auf das Flächenelement aufgebracht wird, ist es auch bekannt, eine Spritzeinrichtung, bei welcher die Düsennadel in Bezug zur Düsenöffnung manuell eingestellt wird, mit Hilfe eines Mehrachs-Roboters von dem zu bespritzenden Flächenelement in Abhängigkeit von der Breite des jeweiligen Materialauftrag-Streifens mehr oder weniger weit zu beabstanden. Wird ein breiterer Materialauftrag-Streifen gewünscht, so wird die Spritzeinrichtung von dem Flächenelement weiter beabstandet, und umgekehrt, d. h. die Breite des Materialauftrag-Streifens und der Abstand der Spritzeinrichtung vom Flächenelement sind zueinander proportional. Das bedingt eine entsprechend aufwendige Steuerung des Mehrachs-Roboters.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spritzanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, wobei die Programmierung und Steuerung des Mehrachs-Roboters vergleichsweise einfach ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1, d. h. dadurch gelöst, dass der der Düsennadel zugeordnete Antrieb mit einer Steuerungseinrichtung für das mindestens eine Proportional-Luftventil wirkverbunden ist, dessen Luftdurchflussmenge in Abhängigkeit von der jeweiligen Position der am Mehrachs-Roboter angebrachten Spritzeinrichtung gesteuert wird.
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Wird mit Hilfe der erfindungsgemäßen Spritzanlage auf einem mit dem Einkomponenten- oder Zweikomponenten-Kunststoffmaterial zu bespritzenden Flächenelement, bspw. in Gestalt eines Verkleidungselementes eines Fahrzeugs o. dgl ein breiterer Materialauftrag aufgetragen, so wird die Luftdurchflussmenge mittels des mindestens einen Proportional-Luftventils entsprechend vergrößert, und umgekehrt, d. h. wird ein relativ schmaler Materialauftrag gewünscht, so wird die Luftdurchflussmenge mittels des mindestens einen Proportional-Luftventiles gesteuert entsprechend reduziert. Der Abstand der Spritzeinrichtung von dem zu beschichtenden Flächenelement kann in vorteilhafter Weise konstant bleiben, so dass die Programmierung und Steuerung des Mehrachs-Roboters entsprechend vereinfacht ist. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Spritzanlage besteht darin, dass der Materialverlust vergleichsweise gering ist, weil jederzeit ein exakter Materialauftrag auf ein Flächenelement möglich ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Spritzanlage ist der vorzugsweise von einem elektrischen Miniaturmotor gebildete Antrieb am Gehäuse der Spritzeinrichtung in Richtung der Düsennadel linear verstellbeweglich vorgesehen. Zu diesem Zwecke steht vom Gehäuse vorzugsweise eine Linearführungseinrichtung für den Antrieb weg. Diese Linearführungseinrichtung ist beispielsweise von einem Paar voneinander beabstandeten und zueinander parallel orientierten Führungszapfen gebildet.
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Erfindungsgemäß weist der Antrieb einen linear verstellbaren Gegenanschlag für die mit einem Federelement zusammenwirkende Düsennadel auf, wobei die Verstellung des Gegenanschlages während der Bewegung der Spritzeinrichtung einfach und präzise möglich ist.
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Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn der Antrieb eine Schraubspindel aufweist, die durch eine Gewindehülse des Gehäuses durchgeschraubt ist und an deren der Düsennadel zugewandtem Ende der für die Düsennadel vorgesehene Gegenanschlag vorgesehen ist. Um eine präzise Einstellung des Gegenanschlages für den Anschlag der Düsennadel zu gewährleisten, sind die Schraubspindel vorzugsweise mit einem Außenfeingewinde und die Gewindehülse des Gehäuses mit einem entsprechenden Innenfeingewinde ausgebildet.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen.
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Es zeigen:
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1 schematisch eine Blockdarstellung der erfindungsgemäßen Spritzanlage bzw. wesentlicher Einzelheiten derselben,
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2 eine schematische Darstellung der Spritzeinrichtung,
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3A schematisch abschnittweise einen mit Hilfe der erfindungsgemäßen Spritzanlage realisierten Materialmaterialstreifen unterschiedlicher Breite entlang eines Auftragweges „x” eines zwei- oder dreidimensionalen Flächenelementes,
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3B ein schematische Darstellung des Funktionszusammenhanges zwischen dem Abstand „a” des Anschlages der Düsennadel der Spritzeinrichtung (siehe 2) und dem Gegenanschlag des Antriebes, und
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3C den Funktionszusammenhang zwischen dem Betätigungsdruck „p” für die Düsennadel am Nadelbetätigungs-Lufteinlass der Spritzeinrichtung und dem Bewegungsweg „x” der Spritzeinrichtung.
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1 verdeutlich schematisch einen Mehrachs-Roboter 10, an welchem eine Spritzeinrichtung 12 angebracht ist. Die Spritzeinrichtung 12 weist ein Gehäuse 14 auf, das mit einer Düsenöffnung 16 ausgebildet ist, und in welchem eine Düsennadel 18 linear beweglich vorgesehen ist. Die Düsennadel 18 ist im Gehäuse 14 zwischen einer die Düsenöffnung 16 im Inaktiv-Zustand verschließenden Verschlußstellung und einer die Düsenöffnung 16 im Aktiv-Zustand freigebenden Freigabestellung verstellbar.
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Das Gehäuse 14 weist einen Nadelbetätigungs-Lufteinlass 20, einen Masseeinlass 22 für ein zu verspritzendes flüssiges Material, wie ein Einkomponenten- oder Zweikomponenten-Kunststoffmaterial, und mindestes einen Proportional-Lufteinlass 24 auf. Der Masseeinlass 22 ist mit einem Mischer 26 mittels einer Leitung 28 verbunden. Der Mischer 26 ist mittels Leitungen mit Material-Vorratsbehältern 30, 32 verbunden, was durch die Pfeile 34, 36 verdeutlicht ist.
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Der Nadelbetätigungs-Lufteinlass 20 ist mittels einer Leitung 38 mit einer Druckluftquelle 40 verbunden. Die Druckluftquelle 40 ist außerdem mit mindestens einem Proportional-Luftventil 42 einer Steuerungseinrichtung 44 mittels einer Leitung 46 verbunden. Die Steuerungseinrichtung 44 bildet eine Komponente der erfindungsgemäßen Spritzanlage 48.
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Am Gehäuse 14 der Spritzeinrichtung 12 ist ein Antrieb 50 vorgesehen, der zum gesteuerten Einstellen der Düsennadel 18 während jeder Verfahr-Bewegung der Spritzeinrichtung 12 in Bezug zur Düsenöffnung 16 des Gehäuses 14 vorgesehen ist. Der Antrieb 50 ist mit der Steuerungseinrichtung 44 wirkverbunden. Diese Wirkverbindung ist durch den Pfeil 52 angedeutet.
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Erfindungsgemäß wird die Luftdurchflußmenge des mindestens einen Proportional-Luftventiles 42 in Abhängigkeit von der jeweiligen Position der am Mehrachs-Roboter 10 angebrachten Spritzeinrichtung 12 gesteuert, wie weiter unten in Verbindung mit den 3A, 3B und 3C noch beschrieben wird.
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2 zeigt schematisch die Spritzeinrichtung 12 mit ihrem Gehäuse 14, das mit einer Düsenöffnung 16 ausgebildet ist. Mit der Bezugsziffer 18 ist die im Gehäuse 14 linear bewegliche Düsennadel bezeichnet, die an ihrem von der Düsenöffnung 16 abgewandten Innenende mit einem Anschlag 54 für ein Federelement 56 ausgebildet ist. Bei dem Federelement 56 handelt es sich bspw. um eine Schraubendruckfeder.
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Mit der Bezugsziffer 20 auch in 2 der Nadelbetätigungs-Lufteinlass, mit der Bezugsziffer 24 der Proportional-Lufteinlass und mit der Bezugsziffer 22 der Masseeinlass bezeichnet.
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Wird der Nadelbetätigungs-Lufteinlass 20 nicht mit Druckluft beaufschlagt, so verschließt die Düsennadel 18 mit Hilfe des Federelementes 56 die Düsenöffnung. Wird der Nadelbetätigungs-Lufteinlass 20 mit Druckluft beaufschlagt, so wird die Düsennadel 18 gegen die Wirkung des Federelementes 56 gegen einen Gegenanschlag 58 bewegt und an diesem zur Anlage gebracht. In 2 ist die Spritzeinrichtung 12 in ihrer Verschlußstellung gezeichnet. Mit „a” ist ein definierter Abstand zwischen dem mittels des Antriebes 50 fein und präzise eingestellten Gegenanschlag 58 und dem Anschlag 54 der Düsennadel 18 bezeichnet.
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Zum gesteuerten Verstellen der Düsennadel 18 in Bezug zur Düsenöffnung 16 – im mit Nadelbetätigungs-Druckluft beaufschlagten Zustand der Spritzeinrichtung 12 – ist der Antrieb 50 vorgesehen, der vorzugsweise von einem elektrischen Miniaturmotor 60 gebildet ist. Der Antrieb 50 weist eine mit der Antriebswelle des Miniaturmotors verdrehfest verbunden Schraubspindel 62 auf, an deren der Düsennadel 18 zugewandtem Ende der für die Düsennadel 18 vorgesehene Gegenanschlag 58 vorgesehen ist. Die Schraubspindel 62 ist durch eine Gewindehülse 64 des Gehäuses 14 durchgeschraubt.
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Der Miniaturmotor 60 des Antriebes 50 ist am Gehäuse 14 der Spritzeinrichtung 12 in Längsrichtung der Düsennadel 18 linear verstellbeweglich vorgesehen. Zu diesem Zwecke stehen vom Gehäuse 14 von dessen von der Düsenöffnung 16 abgewandten Rückseite eine Führungseinrichtung bildende Führungszapfen 66 voneinander beabstandet und zueinander parallel orientiert weg, die sich durch einen vom Miniaturmotor 60 radial wegstehenden Flansch 68 hindurch erstrecken.
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3A verdeutlicht schematisch abschnittweise einen Materialstreifen 70, der mit Hilfe der am Industrie-Roboter 10 angebrachten Spritzanlage 48 auf ein abschnittweise angedeutetes Flächenelement 72 aufgebracht ist. Der Materialstreifen 70 weist entlang des Bewegungsweges „x” der Spritzeinrichtung 12 unterschiedliche Breiten „b” auf. Dabei versteht es sich, dass es sich bei dem Bewegungsweg „x” nicht um einen geradlinigen Weg „x” handeln muß, sondern dass dieser entlang eines dreidimensionalen Flächenelementes 72 beliebig verlaufen kann.
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Die 3B zeigt den den unterschiedlichen Streifenbreiten „b” gemäß 3A entsprechenden Abstand „a” als Funktion des Bewegungsweges „x”. Bei dem Abstand „a” handelt es sich um den Abstand zwischen dem Anschlag 54 am innenseitigen Ende der Düsennadel 18 und dem Gegenanschlag 58 an der Schraubspindel 62 (siehe 2).
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Dem Abstand „a” entsprechend ist in 3B auch die Luftdurchflußmenge „m” gezeichnet, die durch das mindestens eine Proportional-Luftventil 42 (siehe 1) gesteuert wird.
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An der Stelle „x1” des Bewegungsweges „x” endet der Materialstreifen 70. An der Stelle „x2” beginnt der Materialstreifen 70 wieder. Dem entsprechend wird die Düsenöffnung 16 an der Stelle „x1” mit Hilfe des Federelementes 56 verschlossen. Das ist in 3B durch den Pfeil 74 angedeutet. An der Stelle „x2” wird die Düsenöffnung 16 mittels Druckluft gegen die Federkraft des Federelementes 56 wieder geöffnet. Das ist in 3B durch den Pfeil 76 angedeutet.
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Die 3C zeigt den Funktionszusammenhang zwischen dem Druck „p” am Nadelbetätigungs-Lufteinlass 20 und dem Bewegungsweg „x”. Der Druck „p” am Nadelbetätigungs-Lufteinlass 20 ist bis zum Ort „x1” konstant. Zwischen den Orten „x1” und „x2 ist kein Druck „p” vorhanden, d. h. p = 0.
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Zur Verwirklichung von Materialstreifen 70 unterschiedlicher Breite b = f(x) auf einem dreidimensionalen Flächenelement 72 ist es in vorteilhafter Weise möglich, die Spritzeinrichtung 12 mit ihrer Düsenöffnung 16 vom Flächenelement 72 entlang des Bewegungsweges „x” konstant zu beabstanden, so dass die Programmierung bzw. Steuerung der Spritzeinrichtung 12 vereinfacht ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Mehrachs-Roboter
- 12
- Spritzeinrichtung (an 10)
- 14
- Gehäuse (von 12)
- 16
- Düsenöffnung (von 14)
- 18
- Düsennadel (in 14 für 16)
- 20
- Nadelbetätigungs-Lufteinlass (an 14)
- 22
- Masseeinlass (an 14)
- 24
- Proportional-Lufteinlass (an 14)
- 26
- Mischer
- 28
- Leitung (zwischen 26 und 22)
- 30
- Material-Vorratsbehälter
- 32
- Material-Vorratsbehälter
- 34
- Leitung (zwischen 30 und 26)
- 36
- Leitung (zwischen 32 und 26)
- 38
- Leitung (zwischen 20 und 40)
- 40
- Druckluftquelle
- 42
- Proportional-Luftventil (von 44)
- 44
- Steuerungseinrichtung (von 48)
- 46
- Leitung (zwischen 40 und 42)
- 48
- Spritzanlage
- 50
- Antrieb (an 14 für 18)
- 52
- Wirkverbindung (zwischen 50 und 44)
- 54
- Nadelanschlag (an 18)
- 56
- Federelement (zwischen 14 und 54)
- 58
- Gegenanschlag (von 50)
- 60
- elektrischer Miniaturmotor (von 50)
- 62
- Schraubspindel (von 50)
- 64
- Gewindehülse (von 14 für 62)
- 66
- Führungszapfen (an 14 für 60)
- 68
- Flansch (von 60)
- 70
- Materialstreifen (auf 72)
- 72
- Flächenelement
- 74
- Pfeil (bei x1)
- 76
- Pfeil (bei x2)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009005723 A1 [0002]
- DE 102009005724 A1 [0002]
