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ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK
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Die Erfindung betrifft ein Roboterwerkzeug zur Abgabe eines Korrosionsschutzwachses, insbesondere zum Zwecke der Beschichtung von Karosserieteilen für Kraftfahrzeuge, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Roboter zur Abgabe eines Korrosionsschutzwachses, insbesondere zum Zwecke der Beschichtung von Karosserieteilen für Kraftfahrzeuge, nach dem Oberbegriff von Anspruch 6 sowie ein Verfahren zum Austrag von Korrosionsschutzwachs auf Konservierungsbereichen einer zu konservierende Oberfläche nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Roboterwerkzeuge zur Abgabe eines Korrosionsschutzwachses sind allgemein bekannt. Vorliegend geht es um solche Roboterwerkzeuge, die die Werkstücke, insbesondere Karosserieteile für Kraftfahrzeuge, mit einem Strahl aus Korrosionsschutzwachs beaufschlagen, der auf den entsprechenden Oberflächenabschnitten verbleibt und dort während der Lebenszeit des Fahrzeugs Korrosion vermeidet.
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Bekannt sind in diesem Zusammenhang zwei unterschiedliche Techniken. Um einen Auftrag in Form schmaler Linien aus Korrosionsschutzwachs zu erzielen, wird das Korrosionsschutzwachs unzerstäubt durch eine Düse des Roboterwerkzeugs üblicherweise mit einem Druck zwischen 3 bar und 50 bar ausgetragen. Eine Vermengung mit Luft erfolgt nicht, so dass das Korrosionsschutzwachs in Form des vergleichsweise dünnen unzerstäubten Strahls auf dem Werkstück auftrifft. Das Versehen größerer Flächen mit Korrosionsschutzwachs ist mit solchen Roboterwerkzeugen jedoch problematisch, da es recht zeitaufwendig ist, diese Flächen durch schmale Korrosionsschutzwachslinien zu füllen.
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Für die flächige Aufbringung von Korrosionsschutzwachs auf Werkstücken finden üblicherweise andere Roboterwerkzeuge Verwendung, die für die Zerstäubung des Korrosionsschutzwachses im Bereich der Düse des Roboterwerkzeugs ausgebildet sind. Bei diesen Roboterwerkzeugen ist üblicherweise entfernt von der Austragdüse und mit dieser über Leitungen verbunden eine Mischkammer vorgesehen, in die das Korrosionsschutzwachs und Druckluft eingebracht werden, so dass sich ein Flüssigkeits-Luft-Gemisch ergibt, welches der Austragdüse zugeführt wird. An dieser Austragdüse entsteht ein kegelförmiger Sprühstrahl aus zerstäubtem Korrosionsschutzwachs, der ein schnelles flächiges Aufbringen von Korrosionsschutzwachs gestattet.
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Diese bisher üblichen Roboterwerkzeuge eignen sich jeweils besonders gut, wenn die entsprechenden Werkstücke ausschließlich einer Aufbringung in Form schmaler Linien oder ausschließlich einer Aufbringung in flächiger Form erfordern. Sind am gleichen Werkstück sowohl linienförmige Aufbringungsbereiche als auch flächige vorgesehen, so sind bisherige Roboterwerkzeuge hierfür nicht ideal geeignet. Entweder muss ein zur unzerstäubten Abgabe vorgesehenes Roboterwerkzeug flächige Bereiche gleichsam durch linienförmige Aufbringung des Korrosionsschutzwachses nachzeichnen oder es muss ein Wechsel des Roboterwerkzeugs stattfinden. Bei den gewünschten Taktzeiten im Automobilbereich sind beide Lösungen nachteilig.
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AUFGABE UND LÖSUNG
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren von ein Roboter sowie ein Roboterwerkzeug zur Verfügung zu stellen, die es ermöglichen, geringe Taktzeiten und flexible Austragformen für die Abgabe des Korrosionsschutzwachses miteinander zu vereinen.
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Die Aufgabe wird durch ein Roboterwerkzeug nach Anspruch 1 gelöst.
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Das Roboterwerkzeug umfasst eine Düseneinheit, die für den wahlweisen Austrag in einer Austragrichtung von unzerstäubtem Korrosionsschutzwachs in Form eines dünnen Strahls und von mit Druckluft zerstäubtem Korrosionsschutzwachs in Form eines Sprühkegels ausgebildet ist.
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Die Düseneinheit ist mit einem Versorgungskanal für Druckluft sowie mit einem Versorgungskanal für Korrosionsschutzwachs verbunden. Sie weist eine Innendüse zur Erzeugung eines Strahls von Korrosionsschutzwachs auf, wobei die Innendüse über den Versorgungskanal für Korrosionsschutzwachs versorgt wird. Sie weist weiterhin eine Außendüse zur Erzeugung eines Sprühkegels aus zerstäubtem Korrosionsschutzwachs auf. Zwischen der Innendüse und der Außendüse ist eine Zerstäubungskammer vorgesehen, wobei der Versorgungskanal für die Druckluft in die Zerstäubungskammer mündet.
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Die Innendüse ist in Austragrichtung fluchtend mit der Außendüse ausgerichtet, so dass das durch die Innendüse in Form eines Strahls austretendes Korrosionsschutzwachs durch die Zerstäubungskammer und die Außendüse hindurch als Strahl ausgetragen werden kann, wenn die Zerstäubungskammer nicht mit Druckluft versorgt wird.
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Die Zerstäubungskammer ist dafür ausgebildet, durch die zugeführte Druckluft den aus der Innendüse austretenden Strahl zu zerstäuben, wenn die Zerstäubungskammer mit Druckluft versorgt wird.
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Das erfindungsgemäße Roboterwerkzeug ist dafür ausgebildet, sowohl Korrosionsschutzwachs unzerstäubt zur Erzielung schmaler Aufbringungen von Korrosionsschutzwachs abzugeben als auch eine zerstäubte Abgabe des Korrosionsschutzwachses unter Zuhilfenahme von Druckluft zu gestatten.
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Hierfür ist die beschriebene Konfiguration der Düseneinheit vorgesehen. Dieser Düseneinheit kann über die Versorgungskanäle Korrosionsschutzwachs und Druckluft zugeführt werden. Wird lediglich Korrosionsschutzwachs, nicht aber Druckluft, zugeführt, so erfolgt der Austrag in Form eines unzerstäubten dünnen Strahls. Wird zusätzlich Druckluft zugeführt, so kommt es zur Zerstäubung und zur Abgabe des Korrosionsschutzwachses in Form eines Sprühkegels aus Druckluft und zerstäubtem Korrosionsschutzwachs.
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Die Düseneinheit verfügt hierzu über die beiden genannten Düsen, nämlich die Innendüse und die Außendüse. Diese beiden Düsen sind zueinander fluchtend ausgerichtet. Wird der Düseneinheit keine Druckluft zugeführt, so erzeugt die Innendüse den unzerstäubten Strahl von Korrosionsschutzwachs, welcher aufgrund fluchtender Anordnung ungehindert durch die Zerstäubungskammer und die Außendüse hindurch ausgetragen wird. Wird der Düseneinheit Druckluft zugeführt, so wird der durch die Innendüse ausgetragene Strahl in der Zerstäubungskammer verwirbelt und zerstäubt und in Form des genannten Sprühkegels durch die Außendüse hindurch abgegeben.
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Zwischen diesen beiden Arten des Austrags kann durch die Zuführung und den Wegfall von Druckluft umgeschaltet werden. Zusätzlich kann es zweckmäßig sein, auch den Druck, mit dem Korrosionsschutzwachs zugeführt wird, für die jeweilige anzupassen.
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Das erfindungsgemäße Roboterwerkzeug ist somit geeignet, bei geringen Taktzeiten Werkstücke abschnittsweise linienförmig mit Korrosionsschutzwachs zu versehen und abschnittsweise flächig. Es entfallen somit Wechselzeiten zwischen Roboterwerkzeugen.
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Die Innendüse und die Außendüse können variabel gegeneinander beabstandet sein, wobei durch eine Vergrößerung der Beabstandung das Volumen der Zerstäubungskammer vergrößerbar ist.
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Durch die variable Beabstandung der Innendüse und der Außendüse ist es möglich, diesen Abstand jeweils dem gewählten Betriebsmodus anzupassen. Ist der linienförmige Austrag gewünscht, so sollten die Innendüse und die Außendüse nah beieinander sein, so dass der durch die Innendüse ausgetragene Strahl von der Außendüse nicht negativ beeinflusst wird. Soll ein flächiger Austrag von zerstäubtem Korrosionsschutzwachs erfolgen, so ist eine Vergrößerung dieses Abstandes wünschenswert, damit hierdurch auch die Zerstäubungskammer vergrößert wird und hiermit ein homogeneres Gemisch aus Luft und Korrosionsschutzwachs erzeugt werden kann.
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Durch die variable Beabstandung kann die Düseneinheit für die beiden Betriebsmodi ideal konfiguriert werden.
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Die Innendüse und die Außendüse können durch eine Düsenfeder permanent in Richtung aufeinander zu kraftbeaufschlagt werden. Die Innendüse und die Außendüse können weiterhin durch die Zuführung von Druckluft voneinander weg kraftbeaufschlagbar sein.
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Zwar ist es alternativ zu einer solchen Gestaltung auch möglich, die Verlagerung der Innendüse und der Außendüse gegeneinander über einen Linearaktor oder dergleichen zu bewirken.
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Vorteilhaft ist jedoch eine Gestaltung, bei der die Druckluft selbst dazu führt, dass die im Ruhezustand geringe Beabstandung zwischen Innendüse und Außendüse erhöht wird. Durch die Düsenfeder wird dabei ständig eine Federkraft in Richtung einer Annäherung der Innendüse und der Außendüse bewirkt. Erst die Druckluft verschiebt die Innendüse und die Außendüse gegeneinander und führt dadurch zu der gewünschten vergrößerten Zerstäubungskammer. Entfällt die Druckluftzufuhr, so wirkt die Düsenfeder wieder und verringert die Größe der Zerstäubungskammer, so dass wieder ein vollständig ungehinderter Austrag des unzerstäubten Strahls aus Korrosionsschutzwachs ausgetragen wird.
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Die Düseneinheit kann zwei gegeneinander bewegliche Baugruppen aufweisen, nämlich einen Innendüsenbaugruppe und eine Außendüsenbaugruppe. Die Innendüsenbaugruppe kann dabei mindestens einen zur Innendüse führenden Kanalabschnitt des Versorgungskanals für Korrosionsschutzwachs sowie die Innendüse umfassen. Die Außendüsenbaugruppe kann mindestens eine die Zerstäubungskammer umgebende Mantelwandung sowie die Außendüse umfassen. Die Innendüsenbaugruppe und die Außendüsenbaugruppe können in Austragrichtung verschieblich aneinander gelagert sein.
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Diese Bauweise hat sich als sehr zuverlässig und konstruktiv einfach herausgestellt. Die Baugruppe, die die Innendüse beinhaltet, wird hierbei umgeben von der die Außendüse beinhaltenden Baugruppe, welche zusätzlich eine Mantelwandung bereitstellt, die die Zerstäubungskammer umgibt. Die genannte Düsenfeder wirkt zwischen den beiden Baugruppen und drückt diese aufeinander zu.
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Der Versorgungskanal für Druckluft und der Versorgungskanal für Korrosionsschutzwachs können zumindest abschnittsweise als bezogen auf den Querschnitt konzentrisch angeordnete Versorgungskanäle ausgebildet sein. Dabei kann der Versorgungskanal für das Korrosionsschutzwachs innenliegend und der Versorgungskanal für die Druckluft außenliegend angeordnet sein. Diese Versorgungskanäle können so direkt in die genannte Düseneinheit mit der Innendüsenbaugruppe und der Außendüsenbaugruppe übergehen. Hierbei ist es insbesondere von Vorteil, wenn die Innendüsenbaugruppe zu den Wandungen der Versorgungskanäle, die insbesondere durch zwei konzentrische Rohre gebildet sein können, ortsfest vorgesehen ist.
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Die Aufgabe wird auch durch einen Roboter zur Abgabe eines Korrosionsschutzwachses, insbesondere zum Zwecke der Beschichtung von Karosserieteilen für Kraftfahrzeuge, nach Anspruch 6 gelöst.
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Der Roboter verfügt über einen Roboterarm und ein hieran angebrachtes Roboterwerkzeug der beschriebenen Art.
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Der Roboter wird von einer Steuereinrichtung gesteuert, die neben den Bewegungsabläufen des Roboters auch die Zufuhr von Druckluft steuert. Hierdurch wird der jeweils gewünschte Betriebsmodus, also der Austrag von unzerstäubtem Korrosionsschutzwachs und der Austrag von zerstäubtem Korrosionsschutzwachs, gesteuert. Auch der Druck, mit dem das Korrosionsschutzwachs zugeführt wird, kann durch die Steuereinrichtung einstellbar sein, um den jeweils idealen Druck für beide Betriebsmodi zu ermöglichen.
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Die Aufgabe wird auch durch Verfahren zum Austrag von Korrosionsschutzwachs auf Konservierungsbereichen einer zu konservierende Oberfläche nach Anspruch 7 gelöst.
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Dabei erfolgt der Austrag mittels eines Roboterwerkzeugs der beschriebenen Art.
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Der Austrag erfolgt zur Beschichtung zumindest eines ersten Konservierungsbereichs in Form eines unzerstäubten Strahls aus Korrosionsschutzwachs und zur Beschichtung zumindest eines zweiten Konservierungsbereichs in Form von mittels Druckluft zerstäubten Korrosionsschutzwachses. Hierfür werden die beiden Betriebsmode des beschriebenen Werkzeugs verwendet.
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Der Austrag des Korrosionsschutzwachses erfolgt dabei bei unzerstäubtem Austrag vorzugsweise mit zwischen 3 bar und 50 bar. Es sind jedoch auch Drücke bis 120 bar möglich. Zum Zwecke der verstäubten Abgabe tritt das Korrosionsschutzwachs vorzugweise zwischen 80 bar und 120 bar aus der Innendüse aus.
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Das Verfahren wird insbesondere für Karosserieteile von Kraftfahrzeugen verwendet, so beispielsweise bei Fahrzeugtüren. Durch die Verwendung des beschriebenen Roboterwerkzeugs lassen sich kurze Taktzeiten und ideal angepasste Formen des Austrags in zerstäubter und nicht zerstäubter Form realisieren.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend anhand der Figuren erläutert sind. Dabei zeigen:
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1 zeigt einen Roboter mit einem Roboterwerkzeug zur Abgabe eines Korrosionsschutzwachses.
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2 zeigt das Roboterwerkzeug des Roboters gemäß 1 in separater Darstellung.
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3 zeigt die Düseneinheit des Roboterwerkzeugs der 2 als Explosionsdarstellung.
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4a und 4b zeigen die Düseneinheit des Roboterwerkzeugs in zwei verschiedenen Betriebsmodi.
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5 zeigt eine alternative Gestaltung einer Düseneinheit.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes Roboterwerkzeug in Verwendung. Dieses Roboterwerkzeug 20 ist am Roboterarm 12 eines Roboters 10 vorgesehen und wird in der 1 nicht entnehmbarer Weise über Leitungen mit Korrosionsschutzwachs und Druckluft versehen. Es dient dem Zweck, ein Werkstück, vorliegend eine Autotür 14, mit Korrosionsschutzwachs zu versehen.
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Exemplarisch sind an der Autotür 14 unterschiedliche Bereiche, die mit Korrosionsschutzwachs versehen werden sollen, gestrichelt dargestellt. Diese Bereiche umfassen einen flächigen Bereich 16 von einigen cm Durchmesser sowie linienförmige Bereiche 18, wo Korrosionsschutzwachs lediglich in Form einer vergleichsweise schmalen Linie ausgetragen werden soll.
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Bei derartigen Anforderungen ist es zweckmäßig, das Korrosionsschutzwachs im Falle des Bereichs 16 durch Druckluft zerstäubt auszutragen, um mit hoher Geschwindigkeit flächige Bereiche mit Korrosionsschutzwachs versehen zu können, während die schmalen linienförmigen Bereiche 18 vorzugsweise mit unzerstäubtem Korrosionswachs zu versehen sind.
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Das Roboterwerkzeug 20 ist dafür ausgebildet, sowohl flächige Bereiche 16 als auch linienförmige Bereiche 18 ohne längere Umrüstzeiten mit Korrosionsschutzwachs versehen zu können.
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2 zeigt das Roboterwerkzeug 20 in einer detaillierteren Ansicht, wobei eine Düseneinheit 50 nochmals separat vergrößert dargestellt ist.
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Das Roboterwerkzeug 20 verfügt über eine Basis 22, die mit einer Kopplungseinrichtung zur Ankopplung an den Roboterarm 12 versehen ist. In nicht näher dargestellter Weise sind im Bereich der Basis 22 auch Anschlüsse zur Versorgung des Roboterwerkzeugs 20 mit Druckluft und Korrosionsschutzwachs vorgesehen.
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Das Roboterwerkzeug 20 verfügt über die bereits genannte Düseneinheit 50 mit einer Austragöffnung 34, die gleichzeitig die Auslassseite einer im Weiteren noch beschriebenen Außendüse 53 ist. Die Düseneinheit 50 ist mit der Basis 22 über zwei konzentrische Rohre 30, 32 verbunden, wobei das außenliegende Rohr 32 in 2 im Sinne einer leichteren Erfassbarkeit partiell ausgeblendet ist. Das Innenrohr 30 stellt einen innen liegenden Versorgungskanal 72 für Korrosionsschutzwachs zur Verfügung. Der ringförmige Raum zwischen dem Innenrohr 30 und dem Außenrohr 32 stellt weiterhin einen Versorgungskanal 70 für Druckluft zur Verfügung. Auf diese Weise kann die Düseneinheit 50 mit Korrosionsschutzwachs und Druckluft versorgt werden.
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Die Düseneinheit 50 umfasst zwei gegeneinander bewegliche Baugruppen, nämlich eine Innendüsenbaugruppe und eine Außendüsenbaugruppe, die gleitend aneinander geführt sind. Bezug nehmend auf 2 ist die Innendüsenbaugruppe lediglich durch das Anschlussteil 64 zu erkennen. Das Außendüsenbauteil 52, die Zerstäubungskammerwandung 54 und ein sich daran anschließendes Hülsenbauteil 56 sind Teil der Außendüsenbaugruppe.
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Die Gesamtheit der Bauteile ist anhand der Explosionsdarstellung der 3 zu ersehen. Das Außenrohr 30 und das Innenrohr 32 sind am genannten Anschlussstück 64 angeschlossen. Hierzu ortsfest ist ein Kanalbauteil 62 vorgesehen. Dieses wiederum ist über ein Zwischenbauteil 57 mit einem Innendüsenbauteil 58 fest verbunden, welches seinerseits die Innendüse 59 aufweist. Die Außendüsenbaugruppe umfasst das endseitige Außendüsenbauteil 52 mit der darin vorgesehenen Außendüse 53. Es ist im montierten Zustand fest mit der Zerstäubungskammerwandung 54 und mit dem Hülsenbauteil 56 verbunden.
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Die Düsenfeder 60 stützt sich, wie in 4a und 4b ebenfalls verdeutlicht, an einem Anschlag der Zerstäubungskammerwandung 54 einerseits und am Zwischenbauteil 57 andererseits ab und bewirkt hierdurch eine permanente Kraftbeaufschlagung der Baugruppen.
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Die 4a und 4b zeigen die Düseneinheit im Betrieb, wobei 4a den Betriebsmodus zeigt, in dem keine Druckluft zugeführt wird und das Korrosionsschutzwachs in Form eines dünnen, unzerstäubten Strahls 90 abgegeben wird. 4b zeigt den zweiten Betriebsmodus, in dem zusätzlich zum Korrosionsschutzwachs auch Druckluft zugeführt wird, die das Korrosionsschutzwachs zerstäubt und einen Sprühkegel 92 aus zerstäubtem Korrosionsschutzwachs erzeugt.
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Im ersten Betriebsmodus, der in 4a dargestellt ist, wird in der schon beschriebenen Art und Weise nur Korrosionsschutzwachs durch den Versorgungskanal 72 zugeführt, der innerhalb des Innenrohrs 32 und des Rohrabschnitts 62 vorgesehen ist. So gelangt das Korrosionsschutzwachs bis zum Innendüsenbauteil 58 und zur dortigen Innendüse 59. Es wird in Form eines Strahls abgegeben, der die Außendüse 53 durchquert, ohne dass die Außendüse 53 auf die Austragcharakteristik Einfluss nimmt. In diesem Betriebsmodus kann das Korrosionsschutzwachs in Form feiner Linien auf dem Werkstück aufgetragen werden, also bezogen auf die Autotür der 1 in den Bereichen 18.
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Der zweite Betriebsmodus, der in 4b dargestellt ist, ist bezüglich der Zuführung des Korrosionsschutzwachses durch den Versorgungskanal 72 identisch. Das in Form eines Strahls durch die Innendüse 59 abgegebene Schutzwachs gelangt jedoch zunächst in die Zerstäubungskammer 74. Diese Zerstäubungskammer 74 ist im zweiten Betriebsmodus wesentlich größer als im ersten Betriebsmodus. Dies wird durch die Zuführung der Druckluft unter einem Druck von 2 bar bis 6 bar erzielt. Diese Druckluft drückt die Außenbaugruppe und mit ihr die Außendüse 53 gegen die Kraft der Düsenfeder 60 bezogen auf die Darstellung nach rechts. Die so deutlich vergrößerte Zerstäubungskammer 74 erlaubt eine vollständige Zerstäubung, die zu einem sehr homogenen Luft-Flüssigkeits-Gemisch führt, welches als kegelförmiger zerstäubter Sprühstrahl 92 abgegeben wird. Sobald die Druckluftzufuhr durch den Versorgungskanal 70 entfällt, geht die Düseneinheit 50 wieder in ihren ersten Betriebsmodus gemäß 4a über.
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5 zeigt eine alternative Gestaltung der Düseneinheit 50. Das Funktionsprinzip ist hier insofern identisch, als dass auch bei dieser Gestaltung eine Innendüse 59 und eine Außendüse 53 vorgesehen sind, wobei bei Zuführung von Korrosionsschutzwachs ohne Zuführung von Druckluft der unzerstäubte Sprühstrahl, der durch die Innendüse 59 ausgetragen wird, ohne Beeinflussung auch durch die Außendüse 53 abgegeben werden kann. Wird zusätzlich durch den Versorgungskanal 70 Druckluft zugeführt, so kommt es im Bereich der Zerstäubungskammer 74 wiederum zu einer Zerstäubung und somit zum Austrag von Korrosionsschutzwachs in durch die Druckluft zerstäubter Form.
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Der Unterschied zwischen der Ausgestaltung der 5 und der Ausgestaltung gemäß 2 bis 4b liegt somit primär darin, dass die Zerstäubungskammer 74 gemäß 5 kein variables Volumen aufweist. Die Bauweise gemäß 5 wird zwar als nachteilig angesehen, ist jedoch baulich einfacher und hat daher ihre Daseinsberechtigung.
