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Die Erfindung betrifft eine Applikationsvorrichtung mit einer Wechselmagazineinheit. Eine solche Applikationsvorrichtung umfasst zunächst ein Grundgestell zur Aufnahme weiterer Einheiten. Dazu zählen eine Teilezuführeinheit zur Zufuhr von Bauteilen, an denen jeweils mindestens ein flächiges Funktionselement anzubringen ist, eine Applikationseinheit zur Positionierung und Befestigung des Funktionselements am Bauteil, und ein Spenderrollenträger. Der Spenderrollenträger trägt eine Spenderrolle mit einem Haftband, auf dem zahlreiche der Funktionselemente bevorratet sind. Mehrere Bandführungselemente bilden einen Förderpfad für das Haftband, um die Funktionselemente zu einer Applikationsstelle zu fördern.
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Es gibt zahlreiche Einsatzfälle für gattungsgemäße Applikationsvorrichtungen, überall dort, wo in einer automatisierten Prozessstrecke auf einer Spenderrolle bevorratete Funktionselemente an eine Applikationsstelle zugeführt und dort an einem Bauteil angebracht (appliziert) werden sollen. Beispielsweise können selbstklebende Etiketten, die auf einem Gehäuse oder einer Verpackung angebracht werden sollen, solche Funktionselemente darstellen. Ein weiterer Einsatzbereich liegt in der Bereitstellung und Befestigung von Membranen oder ähnlichen z. B. textilen Elementen, die als Funktionselemente an Bauteilen angebracht werden. Die nachfolgenden Erläuterungen beziehen sich beispielhaft auf einen bevorzugten Einsatzfall, bei welchem mittels der Applikationsvorrichtung wasserdicht aber luftdurchlässige Membranen an Gasaustauschöffnungen eines Bauteils, insbesondere eines Gehäusebauteils angebracht werden. Solche Membranen dienen dazu, für den Druckausgleich einen Gasaustausch aus einem weitgehend geschlossenen Gehäuse zu gestatten, gleichzeitig aber das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit in das Gehäuse zu verhindern. Andere Anwendungen der Applikationsvorrichtung sollen jedoch nicht ausgeschlossen sein.
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Derartige Applikationsvorrichtungen werden bevorzugt in automatisierten Prozess- bzw. Fertigungsstrecken eingesetzt, die zahlreiche weitere Vorrichtungen, Automaten und Handlinganordnung umfassen, zwischen denen die zu bearbeitenden Bauteile bevorzugt automatisch transportiert werden. Um die Taktgeschwindigkeit hoch und den Raumbedarf der gesamten Fertigungsstrecke klein zu halten, sind diese Vorrichtungen (auch als Arbeitsstationen bezeichnet) möglichst nah beieinander angeordnet. Insbesondere wenn in eine bereits bestehende Fertigungsstrecke eine Applikationsvorrichtung nachträglich eingefügt werden soll, steht dafür regelmäßig nur sehr wenig Raum zur Verfügung, sodass die Wartung und Beschickung solcher Applikationsvorrichtungen erschwert ist. Dies führt teils zu großen Schwierigkeiten für das Bedienpersonal, wenn an einer Applikationsvorrichtung eine neue Spenderrolle eingesetzt und das Haftband dann wieder in den Förderpfad innerhalb der Applikationsvorrichtung eingeführt werden muss. Der Wechsel einer Spenderrolle unterbricht dabei den gesamten Fertigungsprozess in der Strecke, was zu unerwünscht langen Ausfallzeiten führt.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ausgehend von diesem Problem darin, eine verbesserte Applikationsvorrichtung bereitzustellen, die wenig Raumbedarf zeigt und einen schnellen und sicheren Wechsel der Spenderrolle gestattet.
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Diese genannte Aufgabe wird durch eine Applikationsvorrichtung gemäß dem beigefügten Anspruch 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Applikationsvorrichtung zeichnet sich zunächst dadurch aus, dass eine Wechselmagazineinheit lösbar in der Applikationsvorrichtung eingesetzt ist. Beim Austausch einer Spenderrolle wird somit nicht nur die Spenderrolle aus der Applikationsvorrichtung entnommen, sondern stattdessen die gesamte Wechselmagazineinheit, welche den Spenderrollenträger und mehrere Bandführungselemente umfasst. Dies bietet den Vorteil, dass außerhalb der Applikationsvorrichtung die Spenderrolle auf dem Spenderrollenträger angeordnet werden kann und das Haftband bequem in die zur Wechselmagazineinheit gehörenden Bandführungselemente eingelegt werden kann. Außerdem können mehrere Wechselmagazineinheiten mit z. B. unterschiedlichen Spenderrollen vorrätig gehalten werden, um den Austausch der Wechselmagazineinheit weiter zu beschleunigen.
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Die Applikationsvorrichtung umfasst weiterhin mindestens eine in der Betriebslage gegenüber der Horizontalen geneigte Führungsschiene, die zur Ebene des Förderpfads parallel verläuft und in welcher die Wechselmagazineinheit verschiebbar gelagert ist. Die Führungsschiene ist vorzugsweise an einer Trägerplatte des Grundgestells befestigt und zur Applikationsstelle hin geneigt, sodass die Wechselmagazineinheit nach dem Einsetzten in die Führungsschiene selbstständig in eine Indexierposition gleitet oder mit geringem Kraftaufwand und in der Führungsschiene geführt vom Benutzer eingeschoben werden kann. Ebenso ist die Entnahme der Wechselmagazineinheit aus der Applikationsvorrichtung einfach und vorzugsweise einhändig für den Bediener möglich.
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Die Wechselmagazineinheit kann nach entsprechender Verschiebung am distalen Ende der Führungsschiene aus der Applikationsvorrichtung entnommen werden, während sie nach Verschiebung zum proximalen Ende der Führungsschiene mittels eines aktivierbaren Versatzantriebs aus der Indexierposition in eine Betriebsposition versetzbar ist, sodass der Förderpfad auf der Wechselmagazineinheit mit dem nachfolgenden Förderpfad der Applikationsvorrichtung fluchtet. In der Betriebsposition definieren die Bandführungselemente, welche der Wechselmagazineinheit zugeordnet sind, sowie ggf. weitere Bandführungselemente, die im Förderpfad nachfolgen aber nicht zur Wechselmagazineinheit gehören, einen durchgehenden Förderpfad.
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Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform umfasst die Applikationsvorrichtung ein Einfädelelement, welches das von der Wechselmagazineinheit geförderte Haftband erfasst, wenn die Spenderrolle in den durchgehenden Förderpfad versetzt ist, um es den nachfolgenden Bandführungselementen zuzuführen. Im einfachsten Fall ist das Einfädelelement eine angetriebene Transportrolle. Die nachfolgenden Bandführungselemente können das verbrauchte Haftband nach der Entnahme der Funktionselemente aufwickeln.
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Der Ablauf beim Wechsel einer Wechselmagazineinheit an der Applikationsvorrichtung lässt sich vereinfacht wie folgt beschreiben: Unter der Annahme, dass sich keine Wechselmagazineinheit in der Applikationsvorrichtung befindet, kann eine mit einer Spenderrolle befüllte Wechselmagazineinheit am distalen Ende in die Führungsschiene eingesetzt werden. Die Wechselmagazineinheit besitzt vorzugsweise Tragrollen, auf denen sie auf der geneigten Führungsschiene selbsttätig in die Applikationsvorrichtung hineinrollt, bis am proximalen Ende der Führungsschiene eine Indexierposition erreicht ist. In einer anderen Ausführungsform sind die Tragrollen an bzw. in der Führungsschiene angeordnet. Sobald die Indexierposition erreicht ist kann die Wechselmagazineinheit automatisch parallel versetzt werden, um in die Betriebsposition zu gelangen. Bevorzugt werden dafür Sternkupplungen zum spielfreien und automatisierten Indexieren der Wechselmagazineinheit sowie kugelrollengeführte und pneumatisch angetriebene Indexierungselemente verwendet. Initiiert wird der Parallelversatz beispielsweise durch einen Schalter bzw. ein Schaltsignal, der/das beim Schließen des Gehäuses der Applikationsvorrichtung aktiviert wird. Alternativ kann eine übergeordnete Steuereinheit den Parallelversatz initiieren. Vorzugsweise sind Sensoren angeordnet, welche die Wechselmagazineinheit und die in dieser bereits eingesetzte Spenderrolle detektieren, sodass bekannt ist, welches Haftband mit welchen Funktionselementen eingesetzt ist. Mithilfe eines Versatzantriebs wird die Wechselmagazineinheit nun in die Betriebsposition automatisiert eingezogen bzw. eingefahren, d. h. relativ, bevorzugt parallel, zur Indexierposition versetzt. Dabei erfolgt bevorzugt auch ein Einkuppeln des Antriebes der Spenderrolle, einer Bremse, einer Bandklemmung und eines Linearantriebes für einen Spendertisch. Bevorzugt erkennt eine Sensorik den Zustand der Wechselmagazineinheit und gibt nach eingenommener Betriebsposition die Applikationsvorrichtung für den Betrieb frei.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Applikationsvorrichtung weitere Aktoren und/oder Sensoren. Vorzugsweise kann darüber eine gesteuerte Bremskraft auf die Spenderrolle bzw. das Haftband aufgebracht werden, um gleichbleibende Abzugskräfte unabhängig vom Spenderrollendurchmesser zu erzielen. Bevorzugt wird der Vorschub am Haftband durch einen elektrischen Antrieb und sensorisch gesteuerte Bandführungselemente erzielt.
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Vorzugsweise ist die Trägerplatte Bestandteil einer massiven Stahlgestellkonstruktion, um auf diese Weise eine stabile Anordnung aller Einheiten zu gewährleisten.
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Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Wechselmagazineinheit selbst keine Aktoren und Sensoren enthält. Dies reduziert das Gewicht und die Kosten. Stattdessen erfolgt beim Einsetzen in die Applikationsvorrichtung vorzugsweise über eine bzw. mehrere Sternkupplungen eine spielfreie und wiederholgenaue Indexierung. Die Bandführungselemente der Wechselmagazineinheit sind vorzugsweise als kugelgelagerte Umlenkrollen gestaltet. Die Bandführungselemente der Wechselmagazineinheit können zum bedienerfreundlichen Einlegen des von der Spenderrolle abzuwickelnden Haftbandes verschoben und arretiert werden.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Teilezuführeinheit eine Aushebereinheit, welche die Bauteile zur Applikationsstelle befördert. Bevorzugt besitzt die Aushebereinheit eine 3-Punkt-Pendel-Auflage in Kombination mit Gewindehülsen, um eine Einstellung eines Applikatorstempels in drei Ebenen zu ermöglichen. Der Applikatorstempel ist vorzugsweise gleitlagergeführt.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Applikationsvorrichtung für das Anordnen von gasdurchlässigen Membranen, welche die Funktionselemente darstellen, angepasst. In diesem Fall umfasst die Applikationsvorrichtung auch ein Setzwerkzeug, mit welchem die Membran an einer Öffnung des Bauteils angebracht werden kann. Vorzugsweise ist das Setzwerkzeug als Sonotrode zum Ultraschallschweißen oder als Picker zum Kleben der Membran ausgeführt.
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Eine weitergebildete Ausführungsform besitzt eine Absaugeinheit, die fehlerhaft positionierte oder verlorene Funktionselemente absaugen kann. Dadurch kann die Vorrichtung im Fehlerfall automatisch entstört werden. Die Absaugung kann vorzugsweise über ein mit Druckluft erzeugtes Vakuum in einer Transvektordüse realisiert werden. Über einen strömungsoptimierten Kanal können die abgesaugten Funktionselemente, z. B. Membranen, in einem Fangkorb gesammelt werden. Der Fangkorb kann bei Bedarf werkzeuglos entfernt und entleert werden.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform besitzt einen Applikatorkopf mit einer integrierten Zentriereinheit, die gemeinsam der Applikationseinheit zugehörig sind. Optionale Einstellelemente an der Zentriereinheit ermöglichen eine präzise Ausrichtung der Winkellage des Setzwerkzeugs um den Flächenschwerpunkt eines Druckausgleichselementes. Ein vorgesehene Feder sorgt für Spielfreiheit beim Einstellen der gewünschten Winkellage des Setzwerkzeugs. Diese Gestaltung ermöglicht auf engstem Raum eine exakte Zentrierung des Druckausgleichselementes in direktem Bezug zum Setzwerkzeug.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
- 1 eine Applikationsvorrichtung in einer Gesamtansicht von der Seite;
- 2 ein Grundgestell der Applikationsvorrichtung in perspektivischer Ansicht;
- 3 eine Wechselmagazineinheit der Applikationsvorrichtung in perspektivischer Ansicht;
- 4 eine Applikationseinheit der Applikationsvorrichtung in perspektivischer Ansicht.
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In 1 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Applikationsvorrichtung in ihrer Gesamtheit in einer Seitenansicht dargestellt. Die Applikationsvorrichtung umfasst ein Grundgestell 01 mit einer Trägerplatte 02. Das Grundgestell 01 ist als stabile Stahlkonstruktion gestaltet, um alle weiteren Einheiten zu tragen und mit der erforderlichen Genauigkeit zueinander zu positionieren. Am Grundgestell 01 ist eine Teilezuführeinheit 03 zur Zufuhr von Bauteilen, beispielsweise Gerätegehäusen (nicht gezeigt) angeordnet, wobei mithilfe der Applikationsvorrichtung an den Bauteilen jeweils mindestens ein flächiges Funktionselement anzubringen ist. Die Teilezuführeinheit 03 kann mit externen Handlingsystemen (nicht gezeigt) zusammenwirken. Weiterhin trägt das Grundgestell 01 eine Applikationseinheit 04 zur Positionierung und Befestigung eines Funktionselements, beispielsweise einer Membran (nicht gezeigt) am Bauteil.
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In dem in 1 gezeigten Betriebszustand der Applikationsvorrichtung trägt das Grundgestell 01 eine Wechselmagazineinheit 05, die lösbar in der Applikationsvorrichtung eingesetzt ist. Die Wechselmagazineinheit 05 besitzt einen Spenderrollenträger 06 und vordere Bandführungselemente 07. Der Spenderrollenträger 06 ist dazu ausgebildet, eine Spenderrolle (nicht gezeigt) mit einem Haftband aufzunehmen. Auf dem Haftband sind zahlreiche der Funktionselemente bevorratet. Hintere Bandführungselemente 08, die gemeinsam mit den vorderen Bandführungselementen 07 einen Förderpfad für das Haftband definieren, befinden sich ebenfalls an der Wechselmagazineinheit 05. Somit können die Funktionselemente mit dem Haftband zu einer Applikationsstelle gefördert werden, wo sie vom Haftband abgenommen und am Bauteil appliziert und befestigt werden.
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An der Trägerplatte 02 ist eine im Betriebszustand gegenüber der Horizontalen in Richtung zur Applikationsstelle geneigte Führungsschiene 10 angeordnet, die parallel zur Ebene des Förderpfads verläuft. In der Führungsschiene 10 ist die Wechselmagazineinheit 05 verschiebbar gelagert, wobei die Wechselmagazineinheit am distalen Ende 11 der Führungsschiene 10 aus der Applikationsvorrichtung entnehmbar ist. Im vollständig in der Führungsschiene 10 eingesetzten Zustand, d. h. die Wechselmagazineinheit ist bis zum proximalen Ende 12 in die Führungsschiene eingeschoben, wird die Wechselmagazineinheit mittels eines aktivierbaren Versatzantriebs in eine Betriebsposition versetzt, d. h. quer zur Erstreckung der Führungsschiene 10 verschoben, sodass der Spenderrollenträger 06 und mit ihm die Spenderrolle in den Förderpfad versetzt ist. Der Versatzantrieb kann beispielsweise durch pneumatische, hydraulische oder magnetische Linearantriebe gebildet sein.
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1 zeigt weiterhin eine am Grundgestell 01 befestigte Absaugeinheit 13, die fehlerhaft positionierte oder verlorene Funktionselemente absaugen kann.
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2 zeigt das Grundgestell 01 in perspektivischer Ansicht, in einem Zustand, in welchem die meisten o.g. Einheiten noch nicht angebracht sind. Aus dieser Darstellung lässt sich aber besonders gut die Position der Führungsschiene 10 erkennen, die gegenüber der Horizontalen geneigt ist, wenn die Applikationsvorrichtung im Betriebszustand ist. Da üblicherweise die Trägerplatte 02 in der Horizontalen liegt, ist die Führungsschiene 10 auch gegenüber der Trägerplatte 02 geneigt, wobei das distale Ende 11 von der Ebene der Trägerplatte 02 weiter beabstandet ist als das proximalen Ende 12. Diese Neigung bewirkt, dass die Wechselmagazineinheit 05 auf der Führungsschiene 10 in die Applikationsvorrichtung hineingleitet und somit selbsttätig oder mit nur minimalem Kraftaufwand durch den Bediener in die Endlage am distalen Ende 11 gleitet.
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In 2 ist außerdem ersichtlich, dass Sternkupplungen 15 durch eine Anschlagplatte 16 des Grundgestells 01 hindurchgreifen. Die Sternkupplungen 15 dienen dem Antrieb der Komponenten der Wechselmagazineinheit 05, sobald diese in die Betriebsposition versetzt wurde, nämlich durch Parallelversatz in Richtung zur Anschlagplatte 16.
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In 3 ist die Wechselmagazineinheit 05 in perspektivischer Detailansicht gezeigt. Eine Magazinplatte 17 dient als Träger für den Spenderrollenträger 06 und die mehreren Bandführungselemente 07, 08 der Wechselmagazineinheit. Bei der dargestellten Ausführungsform trägt die Magazinplatte 17 außerdem einen Spendertisch 18, an dessen distalem Ende das Haftband in einem kleinen Radius nach unten geführt wird, so dass sich dort die am Haftband anhaftenden Funktionselemente ablösen, um mithilfe eines Setzwerkzeugs (siehe 4) am Bauteil appliziert zu werden. Vorteilhaft ist weiterhin eine Bandklemmung 19, welche das Haftband kurzzeitig festklemmt, wenn das Spenderwerkzeug ein Funktionselement vom Haftband entnimmt.
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Es ist besonders vorteilhaft, wenn sich wie in der dargestellten Ausführungsform alle rotierenden Bandführungselemente 07, 08 auf der Wechselmagazineinheit befinden. Das Haftband kann dann außerhalb der Applikationsvorrichtung vom Bediener vollständig in den Förderpfad eingelegt werden, sodass das Haftband bereits bis zum Spendertisch 18 vorgedrungen ist, wenn die Wechselmagazineinheit 05 in die Applikationsvorrichtung eingesetzt wird. Damit entfallen alle weiteren Positionierungsvorgänge innerhalb der Applikationsvorrichtung beim Wechsel der Wechselmagazineinheit 05.
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In 4 ist die Applikationseinheit 04 im Detail in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Die Applikationseinheit 04 wird mithilfe einer Adapterplatte 21 am Grundgestell 01 befestigt. Die Applikationseinheit 04 umfasst in dieser Ausführungsform ein Setzwerkzeug 22, bei dem es sich je nach gewünschter Befestigungsart für die Funktionselemente z. B. um eine Sonotrode oder einen Picker handeln kann. Weiterhin umfasst die Applikationseinheit 04 eine Zentriereinheit 23, welche der sehr genauen Positionierung des zu befestigenden Funktionselements dient. Dazu wird das Funktionselement kurzzeitig vom Setzwerkzeug 22 gelöst, durch die Zentriereinheit 23 ausgerichtet bzw. zentriert und dann wieder vom Setzwerkzeug aufgenommen, um nachfolgend am Bauteil appliziert zu werden. Die Applikationseinheit 04 wird bevorzugt von einer Lineareinheit zwischen der Position zur Aufnahme des Funktionselements, nämlich am distalen Ende des Spendertischs 18, und der Position zum Applizieren des Funktionselements am Bauteil verfahren.
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Bezugszeichenliste
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- 01
- Grundgestell
- 02
- Trägerplatte
- 03
- Teilezuführeinheit
- 04
- Applikationseinheit
- 05
- Wechselmagazineinheit
- 06
- Spenderrollenträger
- 07
- vordere Bandführungselemente
- 08
- hintere Bandführungselemente
- 09
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- 10
- Führungsschiene
- 11
- distales Ende der Führungsschiene
- 12
- proximales Ende der Führungsschiene
- 13
- Absaugeinheit
- 14
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- 15
- Sternkupplungen
- 16
- Anschlagplatte
- 17
- Magazinplatte
- 18
- Spendertisch
- 19
- Bandklemmung
- 20
- -
- 21
- Adapterplatte
- 22
- Setzwerkzeug
- 23
- Zentriereinheit
