DE102014015057B4

DE102014015057B4 - Vorrichtung zum Auftragen eines viskosen Materials

Info

Publication number: DE102014015057B4
Application number: DE102014015057.7A
Authority: DE
Inventors: Olaf Leonhardt; Nils Kohlhase
Original assignee: Atlas Copco IAS GmbH
Current assignee: Atlas Copco IAS GmbH
Priority date: 2014-10-15
Filing date: 2014-10-15
Publication date: 2019-08-01
Anticipated expiration: 2034-10-16
Also published as: DE102014015057A1

Abstract

Vorrichtung zum Auftragen eines viskosen Materials mit einem an einem ersten Ende (20) eine Materialeintrittsöffnung (18) und an einem zweiten Ende (26) eine Materialaustrittsöffnung (24) aufweisenden, einen Auftragskanal (14) begrenzenden, zumindest über einen Teil seiner Länge biegsamen Auftragsrohr (16), mit einem das Auftragsrohr (16) aufnehmenden, einen Materialzufuhranschluss (28) für das viskose Material zum Auftragsrohr (16) aufweisenden Gehäuse (12), wobei das Auftragsrohr (16) in einem von der Materialeintrittsöffnung (18) ausgehenden Anfangsbereich (30) mit dem Gehäuse (12) verbunden ist und in einem sich zur Materialaustrittsöffnung (24) erstreckenden Endbereich (32) im Abstand zum Gehäuse (12) angeordnet ist, und wobei ein Lagerabschnitt (38) des Endbereichs (32) nahe der Materialaustrittsöffnung (24) in einem motorisch angetriebenen, um eine Längsmittelachse (36) drehbaren Exzenter (40) so gelagert ist, dass seine Mittelachse nicht mit der Längsmittelachse (36) zusammenfällt, gekennzeichnet durch ein Nadelventil (44) zum Verschließen des Auftragskanals (14), das einen Ventilsitz (46) im Endbereich (32) des Auftragsrohrs (16) zwischen dem Lagerabschnitt (38) und der Materialaustrittsöffnung (24) und eine zumindest über einen Teil ihrer Länge elastisch biegsame Ventilnadel (48) zum Aufsetzen auf den Ventilsitz (46) in einer Schließstellung aufweist, wobei die Ventilnadel (48) aus dem Anfangsbereich (30) des Auftragsrohrs (16) ragt und dort mit dem Auftragsrohr (16) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen eines viskosen Materials gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Solche Vorrichtungen sind beispielsweise aus der EP 0 852 160 B1 bekannt und finden breite Anwendung beim Auftragen viskoser Materialien auf Werkstücke, beispielsweise beim Auftragen von Klebstoff auf Karosserieteile. Ein Auftragsrohr, aus dessen Materialaustrittsöffnung das viskose Material auf das Werkstück aufgetragen wird, ist dabei nahe seinem Ende in einem Exzenter gelagert, der während des Auftragsvorgangs in Rotation um seine Längsmittelachse versetzt wird und dem exzentrisch gelagerten Auftragsrohr an seiner die Materialaustrittsöffnung aufweisenden Spitze eine Kreisbewegung aufzwingt. Diese Kreisbewegung, die mit mehreren tausend Umdrehungen pro Minute erfolgt, läßt auf das viskose Material Fliehkräfte wirken, die zu einer spiralförmigen Bewegung des Materialstrahls führen. Dies bewirkt einen kreisförmigen Materialauftrag und führt zu einer Breite des aufgetragenen Materialstrangs, die wesentlich größer ist als der Durchmesser der Materialaustrittsöffnung. Das Auftragsrohr muss zu diesem Zweck zumindest über einen Teil seiner Länge elastisch biegsam sein. Bei derartigen Vorrichtungen ist ein Verschlussventil, das den Auftrag des viskosen Materials freigibt bzw. sperrt, im Bereich des Materialzufuhranschlusses vorgesehen, also bei typischen Anwendungsfällen ca. 20 cm von der Materialaustrittsöffnung entfernt. Nach jedem Materialauftrag verbleibt somit Material in einem Bereich zwischen dem Verschlussventil und der Materialaustrittsöffnung, welches nur unzureichend gegenüber Umwelteinwirkungen geschützt ist und in undefinierbarer Weise trocknet bzw. erstarrt oder aushärtet. Bei einem Neustart des Materialauftrags verursacht das zwischen dem Verschlussventil und der Materialaustrittsöffnung verbliebene Material dann oft unerwünschte Effekte.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass der Materialauftrag insbesondere bei Auftragsbeginn verbessert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass nach dem Ende eines Auftragsvorgangs umso weniger Material unkontrollierbaren Umwelteinflüssen ausgesetzt wird, je näher sich das Verschlussventil an der Materialaustrittsöffnung befindet. Das von der Materialaustrittsöffnung aus gesehen sich jenseits des Verschlussventils befindliche Material ist dagegen luftdicht abgeschlossen und behält seine Konsistenz über längere Zeit. Erfindungsgemäß ist das Verschlussventil als Nadelventil ausgebildet, dessen Ventilsitz zwischen dem im Exzenter gelagerten Lagerbereich des Auftragsrohrs und der Materialaustrittsöffnung angeordnet ist. Dabei befindet sich der Ventilsitz so nahe wie möglich an der Materialaustrittsöffnung, zweckmäßig höchstens 30 mm und vorzugsweise höchstens 10 mm oder höchstens 5 mm von dieser entfernt oder unmittelbar vor dieser angeordnet. Die Ventilnadel verläuft dann nahezu über die gesamte Länge des Auftragsrohrs und ragt aus dessen Anfangsbereich heraus. Sie muss somit auch die vom Exzenter dem Auftragsrohr vorgegebene Kreisbewegung mitmachen und ist zu diesem Zweck zumindest über einen Teil ihrer Länge elastisch biegsam.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung beträgt der Abstand des Ventilsitzes von der Materialaustrittsöffnung höchstens zehn Prozent der Länge des Auftragsrohrs, vorzugsweise höchstens fünf Prozent oder höchstens zwei Prozent von dessen Länge.
Zum Öffnen und Schließen des Nadelventils ist die Ventilnadel vorteilhaft an ihrem aus dem Auftragsrohr ragenden Abschnitt mit einem Kolben versehen, der in einem Zylinder geführt und zum Verschieben der Ventilnadel mit Druck beaufschlagbar ist. Der Zylinder ist vorzugsweise ein Pneumatikzylinder. Diese Ausgestaltung erlaubt eine schnelle und zuverlässige Betätigung des Ventils. Dabei ist die Ventilnadel zweckmäßig gegen die Rückstellkraft einer Feder aus der Schließstellung beweglich, so dass sie dann, wenn der Kolben nicht mit Druck beaufschlagt wird, durch die Federkraft selbsttätig auf den Ventilsitz gedrückt wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann vorteilhaft einen Verstellmechanismus zum Verstellen des Abstands des Lagerabschnitts zur Längsmittelachse aufweisen, wie ausführlich in der DE 10 2014 014 592 A1 desselben Anmelders beschrieben, deren Offenbarungsgehalt im Hinblick auf den Verstellmechanismus ausdrücklich in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung einbezogen wird.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

1 eine Vorrichtung zum Auftragen eines viskosen Materials im Längsschnitt.

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung 10 dient dem Auftragen eines viskosen Materials, beispielsweise eines Klebstoffs, auf ein Werkstück. Sie weist ein Gehäuse 12 auf, in dem ein einen Auftragskanal 14 für das viskose Material rings umschließendes Auftragsrohr 16 aufgenommen ist. Das Auftragsrohr 16 erstreckt sich von einem eine Materialeintrittsöffnung 18 aufweisenden ersten Ende 20 bis zu einem durch eine Auftragsdüse 22 mit einer Materialaustrittsöffnung 24 gebildeten zweiten Ende 26. Das viskose Material wird über einen Materialzufuhranschluss 28 im Gehäuse 12 der Materialeintrittsöffnung 18 zugeführt. Das Auftragsrohr 16 weist einen vom ersten Ende 20 ausgehenden Anfangsbereich 30 auf, der mit dem Gehäuse 12 verbunden ist, sowie einen sich zum zweiten Ende 26 erstreckenden Endbereich 32, der im Abstand zum Gehäuse 12 angeordnet ist und über den größten Teil seiner Länge von einem Ringspalt 34 umgeben ist. Der Anfangsbereich 30 definiert zudem eine mittig durch ihn verlaufende Längsmittelachse 36.
Das Auftragsrohr 16 weist in seinem Endbereich 32 einen Lagerabschnitt 38 auf, der in einem um die Längsmittelachse 36 drehbar im Gehäuse 12 angeordneten und motorisch antreibbaren Exzenter 40 so gelagert ist, dass seine Mittelachse nicht mit der Längsmittelachse 36 zusammenfällt. Eine Drehung des Exzenters 40 um die Längsmittelachse 36 mittels Beaufschlagung durch einen Elektromotor 42 mit einer typischen Drehzahl von mehreren tausend Umdrehungen pro Minute führt zu einer Bewegung der Materialaustrittsöffnung 24 auf einer Kreisbahn, so dass das aus dieser austretende viskose Material aufgrund von Fliehkräften verwirbelt wird und über eine wesentlich größere Breite verteilt wird, als dies ohne Rotation des Exzenters 40 der Fall wäre.
Zum Verschließen des Auftragskanals 14 weist die Vorrichtung 10 ein Nadelventil 44 auf, dessen Ventilsitz 46 sich nahe an der Materialaustrittsöffnung 24 zwischen dieser und dem Lagerabschnitt 38 befindet. Das Nadelventil 44 weist eine Ventilnadel 48 auf, die in einer Schließstellung auf dem Ventilsitz 46 aufsitzt und den Auftragskanal 14 nahe der Materialaustrittsöffnung 24 verschließt. Die Ventilnadel 48 erstreckt sich über nahezu die gesamte Länge des Auftragsrohrs 16 von dessen Anfangsbereich 30 bis zum Ventilsitz 46 und ist durch das erste Ende 20 abgedichtet durch das Auftragsrohr 16 durchgeführt, so dass sie aus dem Auftragsrohr 16 und aus dem Gehäuse 12 herausragt. Sie trägt an ihrem aus dem Auftragsrohr 16 ragenden Ende einen Kolben 50, der in einem Pneumatikzylinder 52 geführt und zum Verschieben der Ventilnadel 48 mit Druck beaufschlagbar ist. Eine Druckfeder 54 wirkt mit ihrer Federkraft auf den Kolben 50, so dass ein Öffnen des Nadelventils 44 gegen die Rückstellkraft der Druckfeder 54 erfolgt. In der Zeichnung ist das Nadelventil 44 im oberen Totpunkt dargestellt, also in der Offenstellung mit vom Ventilsitz 46 abgehobener Ventilnadel 48.
Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen eines viskosen Materials mit einem an einem ersten Ende 20 eine Materialeintrittsöffnung 18 und an einem zweiten Ende 26 eine Materialaustrittsöffnung 24 aufweisenden, einen Auftragskanal 14 begrenzenden, zumindest über einen Teil seiner Länge biegsamen Auftragsrohr 16, mit einem das Auftragsrohr 16 aufnehmenden, einen Materialzufuhranschluss 28 für das viskose Material zum Auftragsrohr 16 aufweisenden Gehäuse 12, wobei das Auftragsrohr 16 in einem von der Materialeintrittsöffnung 18 ausgehenden Anfangsbereich 30 mit dem Gehäuse 12 verbunden ist und in einem sich zur Materialaustrittsöffnung 24 erstreckenden Endbereich 32 im Abstand zum Gehäuse 12 angeordnet ist, und wobei ein Lagerabschnitt 38 des Endbereichs 32 nahe der Materialaustrittsöffnung 24 in einem motorisch angetriebenen, um eine Längsmittelachse 36 drehbaren Exzenter 40 so gelagert ist, dass seine Mittelachse nicht mit der Längsmittelachse 36 zusammenfällt. Erfindungsgemäß ist ein Nadelventil 44 zum Verschließen des Auftragskanals 14 vorgesehen, das einen Ventilsitz 46 im Endbereich 32 des Auftragsrohrs 16 zwischen dem Lagerabschnitt 38 und der Materialaustrittsöffnung 24 und eine zumindest über einen Teil ihrer Länge elastisch biegsame Ventilnadel 48 zum Aufsetzen auf den Ventilsitz 46 in einer Schließstellung aufweist, wobei die Ventilnadel 48 aus dem Anfangsbereich 30 des Auftragsrohrs 16 ragt und dort mit dem Auftragsrohr 16 verbunden ist.

Claims

Vorrichtung zum Auftragen eines viskosen Materials mit einem an einem ersten Ende (20) eine Materialeintrittsöffnung (18) und an einem zweiten Ende (26) eine Materialaustrittsöffnung (24) aufweisenden, einen Auftragskanal (14) begrenzenden, zumindest über einen Teil seiner Länge biegsamen Auftragsrohr (16), mit einem das Auftragsrohr (16) aufnehmenden, einen Materialzufuhranschluss (28) für das viskose Material zum Auftragsrohr (16) aufweisenden Gehäuse (12), wobei das Auftragsrohr (16) in einem von der Materialeintrittsöffnung (18) ausgehenden Anfangsbereich (30) mit dem Gehäuse (12) verbunden ist und in einem sich zur Materialaustrittsöffnung (24) erstreckenden Endbereich (32) im Abstand zum Gehäuse (12) angeordnet ist, und wobei ein Lagerabschnitt (38) des Endbereichs (32) nahe der Materialaustrittsöffnung (24) in einem motorisch angetriebenen, um eine Längsmittelachse (36) drehbaren Exzenter (40) so gelagert ist, dass seine Mittelachse nicht mit der Längsmittelachse (36) zusammenfällt, gekennzeichnet durch ein Nadelventil (44) zum Verschließen des Auftragskanals (14), das einen Ventilsitz (46) im Endbereich (32) des Auftragsrohrs (16) zwischen dem Lagerabschnitt (38) und der Materialaustrittsöffnung (24) und eine zumindest über einen Teil ihrer Länge elastisch biegsame Ventilnadel (48) zum Aufsetzen auf den Ventilsitz (46) in einer Schließstellung aufweist, wobei die Ventilnadel (48) aus dem Anfangsbereich (30) des Auftragsrohrs (16) ragt und dort mit dem Auftragsrohr (16) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Ventilsitz (46) in einem Abstand von höchstens 30 mm, vorzugsweise höchstens 10 mm und bevorzugt höchstens 5 mm von der Materialaustrittsöffnung (24), befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand des Ventilsitzes (46) von der Materialaustrittsöffnung (24) höchstens zehn Prozent der Länge des Auftragsrohrs (16) beträgt, vorzugsweise höchstens fünf Prozent und bevorzugt höchstens zwei Prozent von dessen Länge.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilnadel (48) an ihrem aus dem Auftragsrohr (16) ragenden Abschnitt mit einem Kolben (50) versehen ist, der in einem Zylinder (52) geführt und zum Verschieben der Ventilnadel (48) mit Druck beaufschlagbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (52) ein Pneumatikzylinder ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilnadel (48) gegen die Rückstellkraft einer Feder (54) aus der Schließstellung beweglich ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Verstellmechanismus zum Verstellen des Abstands des Lagerabschnitts (38) zur Längsmittelachse (36).