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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen von flüssigem Klebstoff auf einem Bauteil und ein Verfahren zum Auftragen von flüssigem Klebstoff auf einem Bauteil.
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Zum Verbinden von zwei Bauteilen, die bspw. auch für eine Karosserie eines Fahrzeugs verwendet werden können, ist es möglich, auf mindestens eines dieser beiden Bauteile Klebstoff aufzutragen und die beiden Bauteile miteinander zu verkleben.
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Dabei ist es bspw. auch möglich, für die beiden zu verbindenden Bauteile eine Falzklebeverbindung bereitzustellen, für die in der Regel ein pastöser Klebstoff verwendet wird, der auf das mindestens eine Bauteil bspw. über eine Raupen-Applikation oder eine Swirl-Applikation aufgetragen wird.
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Hierbei ist zu berücksichtigen, dass im Karosseriebau Bauteile aus unterschiedlichen Materialien verwendet werden, die hinsichtlich einer sicherheits- und korrosionsrelevanten Flanschverklebung eine große Herausforderung darstellen können. Dabei haben beim Herstellen einer derartigen Verbindung zwischen Bauteilen sowohl Füge- und Handhabungsprozesse als auch temperaturbedingte Belastungen einer Klebung in einem Lacktrocknungsofen einen großen Einfluss auf die Qualität. Bei einem Auftrag eines pastösen Klebstoffs durch die Raupenapplikation können in einigen Fällen Qualitätsanforderungen hinsichtlich eines Füllgrads des Klebstoffs und einer Fehlerfreiheit nur mit höchstem Optimierungsaufwand erfüllt werden.
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Ein Auftragen des Klebstoffs mit der Raupenapplikation ist einfach zu realisieren, jedoch nur schlecht zu regeln. So ist aufgrund geometrischer Randbedingungen eine Verquetschung einer Klebraupe nicht an allen Stellen eines Bauteils gleichmäßig. Dies kann dazu führen, dass der Klebstoff bspw. in einem ersten Bereich einer Klebeverbindung mehr in eine Richtung und in einem anderen Bereich wiederum mehr in eine andere Richtung verquetscht wird. Daraus resultiert ein unzureichender Füllgrad für den Klebstoff bzw. ein unerwünschter Austritt von Klebstoff, was wiederum zusätzliche Aufwendungen für eine Nachbearbeitung bedingt, da ausgetretener Klebstoff vor einem Durchlauf eines Reinigungs- und Lackierprozesses zum Verhindern von Verschmutzungen entfernt werden muss. Daher ist es sehr aufwändig, einen ausreichenden Klebstofffüllgrad zu erreichen, ohne hierbei einen Austritt von Klebstoff hervorzurufen, was weitere Nachbearbeitungsschritte erforderlich macht.
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Außerdem ist es möglich, dass ein zu verklebendes Bauteil veränderliche geometrische Randbedingungen aufweist, weshalb eine Führung der Raupen und ein Volumen des aufzutragenden Klebstoffs lokal angepasst werden müssen. Dies ist jedoch unter Berücksichtigung von Geschwindigkeiten von Robotern, die zum Auftragen des Klebstoffs verwendet werden, oft nicht ausreichend möglich, weshalb an geometrisch abweichenden Bereichen zwischen Bauteilen mit einem Überschuss und/oder Austritt an Klebstoff zu rechnen ist.
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Falls der Klebstoff mit einer Swirl-Applikation aufgetragen wird, ist diese Vorgehensweise im Vergleich zu der Raupen-Applikation komplizierter. Allerdings ist das Volumen des aufzutragenden Klebstoffs hierbei flexibler regelbar. Hierbei werden viele dünne Klebstoffraupen verwendet, die im Kreis bewegt werden und den Klebstoff in einem flachen Bett auftragen. Somit ist es möglich, mindestens eine Seite einer Falzverklebung gut einzustellen. Allerdings kann es bei einem Fügen von zwei miteinander zu verklebenden Bauteilen zu einer nicht berechenbaren Quetschung von Klebstoff in alle Richtungen kommen. Somit ist es erforderlich, das Auftragen des Klebstoffs sehr aufwändig zu optimieren. Außerdem ist zu berücksichtigen, dass auch bei der Swirl-Applikation üblicherweise in geometrisch kritischen Bereichen geforderte Zielvorgaben nicht ohne Austritt von Klebstoff erreicht werden können, der wiederum bei einer Nachbearbeitung entfernt werden muss. Außerdem kann eine Anlage zum Verbinden der Bauteile mit ausgetretenem Klebstoff verschmutzt werden. Aufgrund einer kreisförmigen Bahnstruktur des bei der Swirl-Applikation aufgetragenen Klebstoffs besteht die Gefahr, dass sich innerhalb einer aufgetragenen Schicht aus Klebstoff Luftvolumina einschließen, die sich nicht in allen Fällen beim Fügen der Bauteile oder auch später bei einem Falzprozess durch eine Verquetschung des Klebstoffs beseitigen lassen. Derartige eingeschlossene Luftvolumina bzw. Lufteinschlüsse in der Klebstoffschicht sind jedoch aus Sicht eines Korrosionsschutzes nicht akzeptabel. Somit ist unter Durchführung der Swirl-Applikation lediglich ein vorgesehener Füllgrad für den Klebstoff erreichbar. Allerdings kann eine Fehlerfreiheit der Klebeverbindung damit auch nicht garantiert werden.
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Außerdem ist zu berücksichtigen, dass eine Verquetschung von pastösem Klebstoff bei einem eigentlichen Fügeprozess der Bauteile zu einer Mäanderbildung führen kann. Durch hohe Kräfte, die bei einer jeweiligen Fügetechnologie eingesetzt werden, wird der pastöse Klebstoff auf einer sehr dünnen Schicht verquetscht. Allerdings kann es durch eine Rückfederung eines bspw. als Blech ausgebildeten Bauteils nach dem Fügeprozess oder aufgrund einer sogenannten Taschenbildung zu einer Volumenvergrößerung des zu verklebenden Bereichs kommen, auf die der Klebstoff aufgrund seiner Zähigkeit nicht schnell genug reagieren kann. Durch eine rheologisch bedingte Behinderung eines gleichmäßigen Nachfließens des Klebstoffs kommt es zu einer Ausbildung fingerförmiger bzw. verästelter Strukturen, die auch als Mäanderbildung bezeichnet wird.
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Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Beleimen von Fasern sind aus der Druckschrift
DE 10 2011 103 326 A1 bekannt.
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Die Druckschrift
EP 2 667 977 B1 beschreibt eine Hebelarmaufhängung für einen Austragskopf.
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Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auftragen von Leim auf Zuschnitte ist aus der Druckschrift
DE 10 2010 024 361 A1 bekannt.
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Die Druckschrift
EP 2 456 569 B1 beschreibt eine Vorrichtung zum Versehen von Werkstücken oder Bahnen mit Leim.
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Vor diesem Hintergrund war es eine Aufgabe, auf einem Bauteil eines Fahrzeugs Klebstoff gezielt aufzutragen.
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Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung und einem Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausführungsformen der Vorrichtung und des Verfahrens gehen aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung hervor.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zum Auftragen von flüssigem Klebstoff auf einem Bauteil eines Fahrzeugs ausgebildet und weist mindestens eine Dosiereinheit und mindestens einen Düsenkopf auf, der mindestens eine Düse aufweist. Die mindestens eine Dosiereinheit ist dazu ausgebildet, den Klebstoff durch die mindestens eine Düse zu fördern und auf einer Oberfläche des Bauteils gesteuert dosiert aufzutragen. Dabei wird der von der Dosiereinheit dosierte Klebstoff durch die bzw. über die mindestens eine Düse bzw. aus der mindestens einen Düse gefördert und ausgehend von der mindestens einen Düse auf der Oberfläche dosiert aufgetragen.
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Der mindestens eine Düsenkopf weist mindestens ein Feld mit mehreren Düsen auf, wobei eine Außenwand dieses mindestens einen Felds eine Kontur aufweist, die zu einer Kontur der Oberfläche des Bauteils gegenstückig ausgebildet ist. Dabei ist es möglich, dass die Außenwand des mindestens einen Felds als flache Ebene ausgebildet oder zumindest abschnittsweise gebogen ist.
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Es ist weiterhin möglich, dass Außenwände von mindestens zwei Feldern des mindestens einen Düsenkopfs, die jeweils mehrere Düsen aufweisen und bspw. unmittelbar benachbart sind, zueinander unter einem Winkel größer 0° und kleiner 180° oder größer 180° und kleiner 360° orientiert sind.
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Die mindestens eine Düse ist mit mindestens einer Kammer verbunden, in der flüssiger Klebstoff bevorratet wird bzw. ist. Dabei ist diese mindestens eine Kammer als Komponente des mindestens einen Düsenkopfs ausgebildet.
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Die Vorrichtung, bspw. der mindestens eine Düsenkopf, weist mindestens ein Piezoelement auf, das der mindestens einen Kammer zugeordnet und dazu ausgebildet ist, ein Volumen der mindestens einen Kammer zumindest für eine Zeitspanne zu verkleinern und hierdurch den Klebstoff durch die mindestens eine Düse aus der mindestens einen Kammer herauszufördern. Nach Ablauf dieser Zeitspanne ist das Volumen der mindestens einen Kammer wieder zu vergrößern.
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Die Dosiereinheit ist dazu ausgebildet, das mindestens eine Piezoelement zu steuern. Alternativ oder ergänzend ist bzw. sind die mindestens eine Kammer und/oder das mindestens eine Piezoelement als Komponente bzw. Komponenten der Dosiereinheit ausgebildet.
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Die Vorrichtung weist weiterhin mindestens eine Fördervorrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, den Klebstoff zu der mindestens einen Dosiereinheit zu fördern.
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Dabei ist es möglich, dass die mindestens eine Fördervorrichtung einen Extruder aufweist, der weiterhin dazu ausgebildet ist, den Klebstoff zu erwärmen und zu verflüssigen.
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Alternativ oder ergänzend ist es möglich, dass die mindestens eine Fördervorrichtung eine Doppelfasspumpe aufweist, die zwei Behälter aufweist, wobei in jeweils einem Behälter jeweils eine Komponente des Klebstoffs bevorratet ist, wobei die Doppelfasspumpe weiterhin dazu ausgebildet ist, die beiden Komponenten des Klebstoffs zu mischen. Somit ist es eventuell möglich, auf das Bauteil unterschiedliche Sorten Klebstoff aufzutragen.
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Ferner weist der mindestens eine Düsenkopf mindestens ein Heizelement auf, das dazu ausgebildet ist, den Klebstoff zu erwärmen, wobei üblicherweise Klebstoff zu erwärmen und somit zu verflüssigen und/oder in einem flüssigen Zustand zu halten ist, der ausgehend von mindestens einer Fördervorrichtung, die üblicherweise den Extruder aufweist, bereitgestellt wird.
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In Ausgestaltung weist die Vorrichtung einen Roboter auf, an dem der mindestens eine Düsenkopf angeordnet ist, wobei der Roboter dazu ausgebildet ist, die mindestens eine Düse des mindestens einen Düsenkopfs relativ zu dem Bauteil zu positionieren und dabei bspw. einen Abstand mindestens einer Düse des mindestens einen Düsenkopfs zu der Oberfläche des Bauteils auf einen jeweils vorgesehenen, bspw. konstanten Wert einzustellen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Auftragen von flüssigem Klebstoff auf einem Bauteil eines Fahrzeugs vorgesehen. Hierbei wird eine Vorrichtung verwendet, die mindestens eine Dosiereinheit und mindestens einen Düsenkopf aufweist, der wiederum mindestens eine Düse aufweist. Der flüssige Klebstoff wird von der mindestens einen Dosiereinheit zu dem mindestens einen Düsenkopf gefördert und durch die mindestens eine Düse, über die mindestens eine Düse und/oder aus der mindestens einen Düse auf einer Oberfläche des Bauteils gesteuert dosiert aufgetragen.
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Im Rahmen des Verfahrens wird vor einem Auftragen, Aufbringen bzw. Applizieren des Klebstoffs ermittelt, welche Menge an einer jeweiligen Position bzw. Stelle an der Oberfläche des Bauteils aufzutragen ist. Dabei wird die Menge an aufzubringendem bzw. aufzutragendem Klebstoff auf der Oberfläche des Bauteils positionsabhängig definiert und/oder vorgegeben. Dabei ist es möglich, für eine positionsabhängige Dosierung der Menge bspw. ein Beschichtungsmuster zu verwenden, das üblicherweise von der Dosiereinheit beim Auftragen des Klebstoffs berücksichtigt wird.
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In Ausgestaltung wird bei dem Verfahren eine Vorrichtung verwendet, bei der der mindestens eine Düsenkopf mehrere Düsen aufweist, die in einer Außenwand des mindestens einen Düsenkopfs angeordnet sind, wobei mindestens ein Düsenkopf ausgewählt wird, dessen Außenwand eine Kontur aufweist, die zu einer Kontur der Oberfläche des Bauteils im Wesentlichen gegenstückig ausgebildet ist.
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Weiterhin werden sämtliche Düsen bspw. über einen Roboter, der einen jeweiligen Düsenkopf bewegt, in demselben Abstand zu der Oberfläche des Bauteils angeordnet.
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Außerdem wird der Klebstoff auf ein Bauteil einer Karosserie des Fahrzeugs, das bspw. als Kraftfahrzeug ausgebildet und/oder zu bezeichnen ist, aufgetragen.
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Mit dem vorgestellten Verfahren ist es möglich, Klebstoff auf das Bauteil durch Drucken aufzubringen bzw. aufzutragen. Dabei sind eine Genauigkeit sowie eine Flexibilität für das Aufbringen von Klebstoff auch im Fall eines Bauteils mit einer komplex geformten Oberfläche durch Drucken des Klebstoffs auf das Bauteil zu erhöhen. Dabei ist es möglich, auf dem Bauteil einen pastösen Klebstoff aufzutragen. Bei einem Auftragen eines schmelzbaren Klebstoffs bzw. Strukturklebstoffs ist es weiterhin möglich, eine Mäanderbildung zu verhindern, da der schmelzbare Klebstoff bei Raumtemperatur als Festkörperschicht auf dem Bauteil angeordnet ist.
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Da der Klebstoff nunmehr durch Drucken auf das Bauteil auftragbar ist, ist es möglich, auch an geometrisch komplexen bzw. schwierigen Bereichen eines Bauteils dieses hochgenau mit Klebstoff zu beschichten. Durch Dosieren einer Menge bzw. eines Volumens des Klebstoffs wird auf eine jeweilige Stelle genauso viel Klebstoff aufgetragen, wie erforderlich, da unter Berücksichtigung der Geometrie der Oberfläche des Bauteils die Menge an Klebstoff unter Berücksichtigung des Beschichtungsmusters punktgenau dosierbar ist.
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Durch die sehr präzise Auftragung bzw. Applikation des Klebstoffs ist es möglich, einen vorgesehenen Klebstofffüllgrad zu gewährleisten sowie einen unnötigen Klebstoffaustritt sowie eine daraus resultierende Nachbearbeitung zu vermeiden.
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Unter Verwendung eines schmelzbaren Klebstoffs, der bei Raumtemperatur fest und klebfrei ist, ist es möglich, die Mäanderbildung durch Blechrückfederungen und Taschenbildung zu vermeiden. Hierfür ist in Ausgestaltung vorgesehen, einen Klebstoff mit geringfügiger Expansion zu verwenden. Somit kann ein Volumen, das durch eine Bewegung eines bspw. als Blech ausgebildeten Bauteils entsteht, wieder mit Klebstoff gefüllt werden. Es ist jedoch auch möglich, einen Klebstoff zu verwenden, der während einer Heißaushärtung expandiert.
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Eine Art des zu verwendenden Klebstoffs ist abhängig von einer Geometrie der Oberfläche des Bauteils wählbar. Bei einem Auftragen des Klebstoffs durch Drucken ist eine qualitativ hochwertige Verklebung mit vergleichsweise geringem Optimierungsaufwand erzielbar. Die Menge des an einer jeweiligen Stelle einer Oberfläche des Bauteils aufzutragenden Klebstoffs wird im Rahmen des Verfahrens unter Berücksichtigung des Beschichtungsmusters punktgenau dosiert. Somit ist eine präzise Verklebung mit einem jeweils einstellbaren Klebstofffüllgrad zu gewährleisten. Hierdurch ergibt sich unter anderem, dass eine zusätzliche Feinnahtabdichtung entfallen kann, wodurch Materialkosten und eine Fertigungstiefe einzusparen sind.
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Der Düsenkopf, der in Ausgestaltung auch als Druckkopf ausgebildet und/oder zu bezeichnen ist, weist eine große Anzahl an Düsen auf, die nebeneinander angeordnet bzw. positioniert sind sowie geringe Durchmesser aufweisen. Jeweils eine Düse weist bspw. einen Durchmesser ca. 0,1 mm auf. Weiterhin ist es möglich, dass 15 Düsen in einer Reihe angeordnet sind.
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Weiterhin ist es möglich, dass eine Anordnung der Düsen an dem Düsenkopf dreidimensional strukturiert und an eine Geometrie der Oberfläche des Bauteils üblicherweise gegenstückig angepasst ist, weshalb der Düsenkopf auch als sogenannter Formkopf realisierbar ist, wodurch auch unter Berücksichtigung einer positionsgenauen Dosierung der Menge an Klebstoff die Oberfläche des Bauteils mit dem Klebstoff optimal zu beschichten bzw. beschichtbar ist. Daraus ergibt sich bspw., dass eine zweite Applikationsspur mit dem Klebstoff und somit eine hierfür erforderliche Fertigungszeit einzusparen ist.
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Der Düsenkopf umfasst mehrere nebeneinander positionierte sowie verschließbare Düsen, wobei es möglich ist, diese Düsen auch in einem geometrisch begrenzten Bereich in größerer Anzahl nebeneinander anzuordnen, da sich für die Düsen keine Störgeometrie ergibt.
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Das Verfahren sowie die Vorrichtung ermöglichen es, mit dem Düsenkopf bzw. Druckkopf Klebstoff auf ein Bauteil aufzutragen, das für einen Bau einer Karosserie eines Fahrzeugs verwendet wird. So umfasst der Düsenkopf mehrere nebeneinander angeordnete Düsen mit kleinem Durchmesser. Dabei ist es denkbar, dass unter Berücksichtigung einer dreidimensional strukturierten Oberfläche des Düsenkopfs und einer daraus resultierenden relativen Anordnung von Düsen, die abhängig von einer Form bzw. Kontur der Oberfläche des Bauteils zu wählen ist, einige Düsen unterschiedliche Durchmesser aufweisen, wodurch eine positionsabhängige Dosierung der Menge an Klebstoff auf dem Bauteil genauer einstellbar ist.
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In Ausgestaltung wird der Klebstoff aus den Düsen tropfenförmig gefördert und somit bereitgestellt sowie auf der Oberfläche des Bauteils aufgebracht. Dabei ist ein Volumen eines an einer bestimmten Position aufzutragenden Tropfens an Klebstoff positionsgenau dosierbar. Eine Vielzahl an Tropfen wird auf dem Bauteil linienförmig zusammengesetzt. Weiterhin ist es möglich, dass durch Verwendung von nebeneinander angeordneten Düsen aus mehreren Linien auf der Oberfläche des Bauteils eine homogene Fläche bzw. Schicht aus Klebstoff gebildet wird.
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Da der Druckkopf in Ausgestaltung mindestens ein Heizelement aufweist, sind der Düsenkopf und somit der damit aufzutragende Klebstoff temperierbar, wodurch für den Klebstoff eine einheitliche Viskosität einzustellen ist, die von einer jeweils herrschenden Umgebungstemperatur unabhängig ist. Außerdem ist es möglich, dass jede Düse eine als Kavität ausgebildete Kammer für den Klebstoff aufweist, die wiederum von der Dosiereinheit zentral mit Klebstoff versorgt wird. Dabei ist es möglich, eine von der Dosiereinheit jeweils bereitzustellende Menge an Klebstoff positionsabhängig zu dosieren und somit zu der Kammer bzw. Kavität über eine Leitung zu fördern.
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Weiterhin wird der Klebstoff aus der mindestens einen Kammer durch schlagartige Änderung eines Volumens der mindestens einen Kammer durch die mindestens eine Düse gefördert bzw. ausgebracht. Ein Ändern des Volumens der mindestens einen Kammer wird hierbei üblicherweise durch ein Piezoelement ermöglicht.
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In Ausgestaltung ist es nicht erforderlich, eine jeweilige Düse für den Klebstoff zu öffnen oder zu verschließen, da ein Verbleib des Klebstoffs innerhalb der mindestens einen Kammer durch den geringen Durchmesser der Düse und einer daraus resultierenden Kapillarwirkung realisiert wird.
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Bei einer Durchführung des Verfahrens wird der Klebstoff auf der Oberfläche des Bauteils hochdynamisch aufgetragen und somit aufgebracht. Dabei ist es möglich, auf der Oberfläche des Bauteils unterschiedliche Beschichtungsmuster für den Klebstoff zu realisieren, wobei ein jeweiliges Beschichtungsmuster eine positionsabhängige Dosierung der Menge an Klebstoff berücksichtigt. Somit ist für den Klebstoff ein hoher Füllgrad zu erzielen, ohne hierbei das Bauteil und/oder eine Anlage zum Bearbeiten des Bauteils zu verschmutzen.
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Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen schematisch und ausführlich beschrieben.
- 1 zeigt in schematischer Darstellung eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
- 2 zeigt in schematischer Darstellung eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
- 3 zeigt in schematischer Darstellung ein Detail eines Düsenkopfs.
- 4 zeigt in schematischer Darstellung eine mögliche Ausgestaltung eines Düsenkopfs.
- 5 zeigt in schematischer Darstellung ein Ergebnis einer Beschichtung eines Bauteils, die aus einer Durchführung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens resultiert.
- 6 zeigt in schematischer Darstellung eine Falzklebeverbindung zwischen zwei Bauteilen, die im Rahmen einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens realisierbar ist.
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Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben, gleichen Komponenten sind dieselben Bezugsziffern zugeordnet.
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Die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 ist in 1 schematisch dargestellt. Dabei umfasst diese erste Ausführungsform der Vorrichtung 2 einen Düsenkopf 4 mit mehreren nebeneinander angeordneten Düsen 6, wobei dieser Düsenkopf 4 hier an einem Roboter 8 angeordnet ist. Außerdem umfasst die Vorrichtung 2 eine Dosiereinheit 10 sowie eine Fördervorrichtung 12. Die Fördervorrichtung 12 umfasst hier einen Behälter 14 und einen Extruder 16.
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Es ist vorgesehen, dass der Klebstoff in dem hier trichterförmigen Behälter 14 ursprünglich als Granulat oder pulverförmig vorliegt. Der somit ursprünglich feste schüttbare Klebstoff 18 wird in einem Schneckenzylinder des Extruders 16 geschmolzen und homogenisiert. Der Extruder 16 ist über eine hier beheizbare Leitung 20 mit der hier ebenfalls beheizbaren bzw. beheizten Dosiereinheit 10 verbunden.
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Im Rahmen einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der flüssige Klebstoff aus dem Extruder 16 durch die Leitung 20 zu der Dosiereinheit 10 gefördert. Diese Dosiereinheit 10 ist weiterhin über eine weitere ebenfalls beheizbare Leitung 22 mit dem Düsenkopf 4 verbunden. Zum Auftragen von Klebstoff auf einem Bauteil wird vorab ermittelt, welche Menge an Klebstoff auf der Oberfläche des Bauteils positionsabhängig und/oder abhängig von einer Kontur der Oberfläche des Bauteils auf dieser aufzutragen ist. Dabei ist es möglich, ein Beschichtungsmuster für den Klebstoff zu ermitteln und/oder vorzugeben, das die positionsabhängige Menge an Klebstoff definiert. Unter Berücksichtigung des Beschichtungsmusters wird eine jeweils erforderliche Menge an Klebstoff von der Dosiereinheit 10 dosiert und somit eingestellt sowie weiterhin zu den Düsen 6 des Düsenkopfs 4 gefördert, der bei einem Auftragen des Klebstoffs auf der Oberfläche des Bauteils relativ zu der Oberfläche bewegt wird.
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Dabei wird im Rahmen des Verfahrens berücksichtigt, welche Düse 6 sich zu welchem Zeitpunkt an welcher Position des Bauteils befindet, wobei die jeweils positionsabhängig erforderliche Menge an aufzutragendem Klebstoff von der Dosiereinheit 10 für eine jeweilige Düse 6 positionsgenau dosiert wird, wobei das Beschichtungsmuster berücksichtigt wird. Hierzu wird der Klebstoff von der Dosiereinheit 10 positionsgenau bzw. positionsabhängig zu den Düsen 6 und somit zu dem Düsenkopf 4 gefördert.
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Die zweite in 2 gezeigte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 30 umfasst ebenfalls einen Düsenkopf 4 mit mehreren Düsen 6, die hier ebenfalls wie im Fall der ersten Ausführungsform der Vorrichtung 2 auf einer Oberfläche des Düsenkopfs 4 in einem Feld rasterförmig nebeneinander angeordnet sind. Dabei ist in beiden Fällen der vorgestellten Ausführungsformen der Vorrichtung 2, 30 vorgesehen, dass der Düsenkopf 4 eine dreidimensional geformte Struktur bzw. Kontur und somit eine dreidimensionale relative Anordnung von Düsen 6 nebeneinander aufweist. Dabei ist die dreidimensionale Kontur bzw. Geometrie des Düsenkopfs 4 an eine Kontur bzw. Geometrie des Bauteils angepasst, auf das der Klebstoff mit der jeweiligen Vorrichtung 2, 30 aufzutragen ist.
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Außerdem ist hier der Düsenkopf 4 ebenfalls an einem Roboter 8 angeordnet. Als weitere Komponenten weist die zweite Ausführungsform der Vorrichtung 30 eine Dosiereinheit 10 sowie eine Fördervorrichtung 34 auf. Dabei ist die Fördervorrichtung 34 über eine Leitung 20 mit der Dosiereinheit 10 verbunden. Außerdem ist die Dosiereinheit 10 über eine weitere Leitung 22 mit den Düsen 6 des Düsenkopfs 4 verbunden.
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Die Fördervorrichtung 34 weist hier eine Doppelfasspumpe auf, die einen ersten und einen zweiten Behälter 38, 40 aufweist, wobei in dem ersten Behälter 38 eine erste Komponente eines pastösen Klebstoffs und in einem zweiten Behälter 40 eine zweite Komponente an pastösem Klebstoff bevorratet ist. Diese beiden Komponenten des pastösen Klebstoffs werden aus den Behältern 38, 40 zu einer Mischvorrichtung 42 gefördert und in dieser zu dem pastösen flüssigen Klebstoff gemischt, der weiterhin über die Leitung 20 zu der Dosiereinheit 10 gefördert wird. (Allerdings ist eine derartige Mischvorrichtung 42 nicht zwingend erforderlich, wenn bspw. in den beiden Behältern 38, 40 gleichartige Komponenten des Klebstoffs bevorratet sind.) Außerdem ist vorgesehen, dass ebenfalls unter Berücksichtigung eines Beschichtungsmusters von der Dosiereinheit 10 eine auf dem Bauteil aufzutragende Menge an Klebstoff positionsgenau dosiert und über die weitere Leitung 22 zu den Düsen 6 des Düsenkopfs 4 gefördert wird, der beim Auftragen des Klebstoffs relativ zu dem Bauteil bewegt wird. Hierbei wird berücksichtigt, an welcher Position eine jeweilige Düse 6 sich relativ zu der Oberfläche des Bauteils befindet. Unter Berücksichtigung der jeweils aktuellen Position der jeweiligen Düse 6 wird unter Berücksichtigung des jeweiligen Beschichtungsmusters die jeweils aufzutragende Menge an Klebstoff von der Dosiereinheit 10 dosiert.
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Durch Beheizen des Düsenkopfs 4, der Dosiereinheit 10 sowie der Leitungen 20, 22 wird eine Viskosität des aufzubringenden Klebstoffs auf ein Niveau abgesenkt, was eine positionsabhängige Dosierung der Menge an Klebstoff ermöglicht, wobei es in einer optionalen weiteren Ausgestaltung möglich ist, eine Temperatur des Düsenkopfs 4 über mindestens ein hier nicht weiter dargestelltes Heizelement ebenfalls positionsabhängig einzustellen, woraus resultiert, dass die Temperatur des Klebstoffs und somit dessen Viskosität ebenfalls positionsabhängig einstellbar ist.
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Mit beiden Ausführungsformen der Vorrichtung 2, 30 wird der Klebstoff von der Dosiereinheit 10 zu dem Düsenkopf 4 gefördert, mit dessen Düsen 6 der Klebstoff auf dem Bauteil aufgetragen wird. Dabei ist es möglich, Klebstoff unter Berücksichtigung des Beschichtungsmusters auf die Oberfläche des Bauteils zu drucken und somit darauf aufzubringen. Durch eine Anordnung mehrerer Düsen 6 in einer Reihe oder als Raster analog zu einem Tintenstrahldrucker ist es möglich, den Klebstoff positionsgenau gezielt zu dosieren und somit an einer jeweiligen Position der Oberfläche des Bauteils eine für diese Position jeweils vorgesehene Menge an Klebstoff aufzutragen, wobei das Beschichtungsmuster als Vorgabe berücksichtigt wird. Die Düsen 6 werden in Ausgestaltung durch mindestens einen Piezoantrieb angesteuert, der mindestens ein Piezoelement umfasst, wobei das mindestens eine Piezoelement mindestens einer Kammer bzw. Kavität zugeordnet ist, die als Komponente des Düsenkopfs 4 ausgebildet ist, wobei der Klebstoff in der mindestens einen Kammer bevorratet wird, die über die Leitung 22 mit der Düseneinheit 10 verbunden ist. Zur Durchführung des Verfahrens wird der Klebstoff von der Dosiereinheit 10 über die Leitung 22 somit zunächst zu der mindestens einen Kammer des Düsenkopfs 4 gefördert, deren Volumen durch das mindestens eine Piezoelement verändert wird, wodurch der Klebstoff aus der mindestens einen Kammer durch mindestens eine Düse 6 gefördert und auf dem Bauteil positionsgenau dosiert aufgetragen wird.
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3 zeigt in schematischer Darstellung ein Detail eines Düsenkopfs 4, der als Komponente einer Ausführungsform einer vorgestellten Vorrichtung 2, 30 ausgebildet ist. Hierbei zeigt 3 eine Düse 6, die hier mit einer Kammer 44 verbunden ist, die weiterhin über die Leitung 22 mit der Dosiereinheit 10 verbunden ist, wobei 3 einen Abschnitt dieser Leitung 22 zeigt. 3 zeigt weiterhin ein Piezoelement 46, über das ein Volumen der Kammer 44 veränderbar ist, woraus resultiert, dass der Klebstoff als Tropfen 48 durch die Düse 6 hindurch gefördert wird.
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4 zeigt in schematischer Darstellung ein als Blech ausgebildetes Bauteil 50, das hier einen abgestellten Falz 52 aufweist, wodurch sich ergibt, dass das Bauteil eine Oberfläche mit zwei Seiten aufweist, die hier unter einem Winkel von 90° zueinander orientiert sind. Die in 4 schematisch dargestellte Ausführungsform des Düsenkopfs 54, der ebenfalls mit einer nicht weiter dargestellten Dosiereinheit verbunden ist, weist hier mehrere Düsen 55 auf, die hier in einem flächenförmigen Raster innerhalb einer Außenwand des Düsenkopfs 54 angeordnet sind. Dabei ist vorgesehen, dass eine Kontur bzw. Geometrie der Außenwand des Düsenkopfs 54 an eine Kontur bzw. Geometrie einer Oberfläche des Bauteils 50 angepasst ist. In der vorliegenden Ausführungsform des Düsenkopfs 54 weist dessen Außenwand ebenfalls zwei Flächen auf, die zueinander unter einem Winkel von 90° angeordnet sind. Bei einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Düsenkopf 54 durch einen Roboter relativ zu der Oberfläche des Bauteils 52 angeordnet und weiterhin relativ zu der Oberfläche bewegt. Dabei ist vorgesehen, dass jede Düse 55 innerhalb der Außenwand des Düsenkopfs 54 denselben Abstand zu der Oberfläche des Bauteils 50 aufweist. 4 zeigt ferner einzelne Tropfen 56, die bei der Ausführungsform des Verfahrens durch die Düsen 55 auf der Oberfläche des Bauteils 50 aufgetragen werden, wobei eine jeweilige Menge an aufzugragendem Klebstoff unter Berücksichtigung eines Beschichtungsmusters auf der Oberfläche des Bauteils 50 positionsgenau dosiert wird.
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5 zeigt in schematischer Darstellung ein weiteres Beispiel eines Bauteils 58, auf dessen Oberfläche bei Durchführung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens mehrere hierzu parallele Linien 60 an Klebstoff aufgetragen worden sind. Dabei weist die Oberfläche des Bauteils 58 ein Loch 62 sowie eine Ausnehmung 64 auf. Bei der Durchführung der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ebenfalls ein Beschichtungsmuster berücksichtigt, das unter Berücksichtigung einer Kontur bzw. Geometrie der Oberfläche des Bauteils 58 vorgibt, an welcher Position der Oberfläche des Bauteils 58 welche Menge an Klebstoff aufzutragen ist. Hierbei wird ebenfalls ein Düsenkopf mit mehreren Düsen relativ zu der Oberfläche des Bauteils bewegt, wobei die jeweils positionsabhängig vorgesehene bzw. vorgegebene Menge von der Dosiereinheit unter Berücksichtigung des Beschichtungsmusters zu dem Düsenkopf gefördert wird.
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Die in 6 schematisch dargestellte Falzklebeverbindung 70 ist zum Verbinden eines ersten Bauteils 72 sowie eines zweiten Bauteils 74 vorgesehen, wobei das erste Bauteil 72 hier als inneres Blech und das zweite Bauteil 74 als äußeres Blech ausgebildet ist. Dabei weist das zweite Bauteil 74 einen Falz 76 auf, entlang dem es gebogen ist. Das zweite Bauteil 74 ist hier zwischen zwei Abschnitten des ersten Bauteils 72 angeordnet. Zwischen den beiden Bauteilen 72, 74 ist Klebstoff angeordnet, über den die beiden Bauteile 72, 74 miteinander verklebt werden. Dabei ist vorgesehen, dass der Klebstoff 78 bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einer Oberfläche eines der beiden Bauteile 72, 74 unter Berücksichtigung eines Beschichtungsmusters positionsgenau dosiert aufgetragen wird, wobei hierbei ein Düsenkopf mit mehreren Düsen verwendet wird, wobei eine Außenwand des Düsenkopfs, die dessen Düsen aufweist, an eine Geometrie bzw. Kontur des jeweiligen Bauteils 72, 74 angepasst ist.
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Über die hier gezeigte Falzklebeverbindung 70 ist es möglich, zwei Bauteile 72, 74 miteinander zu verbinden, die bei einem Karosseriebau als Komponenten einer Karosserie eines Fahrzeugs eingesetzt werden. Dabei sind die beiden Bauteile 72, 74 bzw. Anbauteile bspw. als Komponenten einer Tür, einer Frontklappe oder einer Heckklappe der Karosserie des Fahrzeugs vorgesehen.
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Bei Durchführung der Ausführungsform des Verfahrens ist auf dem jeweiligen Bauteil 72, 74 ein Klebstofffüllgrad von mindestens 130 % erreichbar, wodurch für die Falzklebeverbindung 70 ein Korrosionsschutz bereitstellbar ist. Hierbei ist ein erster Abschnitt 80 bzw. eine erste Seite zu 100 % verklebt. Außerdem ist zu einer Falzwurzel 82 des Klebstoffs eine Siegelnaht ausgebildet. Eine Falzschlaufe 84 zwischen den Bauteilen 72, 74 ist hier vollständig mit Klebstoff 78 gefüllt. Ein zweiter Abschnitt 86 bzw. eine zweite Seite ist gemäß einer Zielvorgabe mindestens zu 30 % mit Klebstoff 78 verklebt.
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Durch Anwendung der Ausführungsform des Verfahrens ist es möglich, dass an einer Beschnittkante des Falzes 76 ein minimaler Austritt an Klebstoff 78 realisiert ist, wodurch eine Nachbearbeitung zum Entfernen von ausgetretenem Klebstoff 78 sowie ein Ausschuss von Klebstoff 78 minimierbar sind. Somit wird weiterhin vermieden, dass eine Anlage zum Bearbeiten der Bauteile 72, 74 nur noch geringfügig durch ausgetretenen Klebstoff 78 verschmutzt wird, wodurch ein Reinigen der Anlage minimiert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011103326 A1 [0009]
- EP 2667977 B1 [0010]
- DE 102010024361 A1 [0011]
- EP 2456569 B1 [0012]
