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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ausgabe viskoser Materialien,
insbesondere von Kleb- und Dichtstoffen, mit den Merkmalen nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die
Verwendung von Kleb- und Dichtstoffen als Verbindungsmittel bei
der Montage vorgefertigter Bauteile ist beispielsweise aus der Automobilindustrie
bekannt. Dabei werden die viskosen Stoffe mittels automatisch gesteuerter
Vorrichtungen auf die jeweils zu verbindenden Bauteile aufgetragen.
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Eine
derartige Vorrichtung wird in der
EP 0 203 830 B1 beschrieben. Wesentlicher
Bestandteil dieser Vorrichtung ist eine umlaufende Düse zum Verteilen
von viskosem Material auf einem Substrat. Die Vorrichtung umfasst
ein Ausgaberohr, welches im Bereich der Materialaufnahme in einem
ersten Halteorgan und im Bereich der Materialausgabe in einem zweiten
Halteorgan beweglich gehalten wird, wobei das zweite Halteorgan
drehbeweglich um seine Längsachse
montiert ist und zur Aufnahme des Ausgaberohres eine Durchgangsbohrung
aufweist, die zur Längsachse
versetzt angeordnet ist. Das Ausgaberohr wird in der Durchgangsbohrung
des zweiten Halteorgans über
bewegliche Lager derart gehalten, dass bei einer Drehbewegung des
zweiten Halteorgans um seine Längsachse
das Ausgaberohr eine Umlaufbewegung um diese Achse beschreibt. Das
viskose Material wird aufgrund der kreisenden Bewegungen des Ausgaberohres
in wirbel- oder stromförmigen
Mustern auf das Substrat aufgetragen. Als Antrieb für die Drehbewegung
des zweiten Halteelementes dient ein Motor.
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Eine
Weiterbildung dieser Vorrichtung beschreibt die
EP 0 852160 B1 . Im Unterschied
zum vorgenannten Dokument ist bei dieser Vorrichtung das Ausgaberohr
flexibel, so dass es sich beim Wirbeln biegen kann, wobei wiederum
das Ende des Ausgaberohres im Bereich der Materialaufnahme fest
in einem Gehäuse
als erstem Halteorgan eingespannt bzw. befestigt ist.
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Beide
bekannten Vorrichtungen weisen jedoch den Nachteil auf, dass aufgrund
der Führung des
Ausgabeohres in der versetzt angeordneten Durchgangsbohrung des zweiten
Halteelements die Bewegung des Ausgaberohres eine vorgegebene Kreisbahn
beschreibt. Die Breite und Stärke
des ausgegebenen Materialwulstes lässt sich darüber hinaus nur über die
Parameter Abstand der Vorrichtung zum Substrat bzw. Werkstück, Materialdruck,
Drehgeschwindigkeit, Düsenspitze
und Vorschubgeschwindigkeit (Geschwindigkeit, mit der sich die Ausgabevorrichtung
bezüglich
des Substrats bzw. Werkstücks bewegt) ändern. Aufgrund
der gleich bleibenden Kreisbewegung des Ausgaberohres lässt sich
der Materialwulst lediglich in einem Wirbelmuster ausgeben.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art mit vielseitigeren Einsatzmöglichkeiten zu schaffen.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird die Vorrichtung nach Anspruch 1 vorgeschlagen.
Erfindungsgemäß ist hierbei
das Material führende,
einseitig gehaltene Rohr, das ganz oder teilweise aus einem ferromagnetischem
Werkstoff besteht, mittels eines Elektromagneten mit seinem freien
Ende radial auslenkbar. Die radiale Auslenkung ermöglicht pendelnde
oder kreisende Bewegungen des freien Rohrendes. Hierzu ist der Elektromagnet
kreisförmig
um das Ausgaberohr angeordnet. Rohr und Elektromagnet sind zueinander
beabstandet, so dass der maximale Ausschlag des Rohres von der Größe des Luftspaltes abhängig ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Abstand
zwischen Rohr und Elektromagnet 0,1 mm bis 1,5 mm, wenigstens jedoch
0,3 mm bis 0,7 mm. Der ausgegebene Materialwulst kann somit linienförmig, gezackt
oder im Wirbelmuster auf das Werkstück aufgetragen werden. Bereits
durch die Vorgabe der Richtung und dem Maß der Auslenkung ist eine Vielzahl
an Wulstmustern ausführbar. Bei
Bedarf sind zusätzlich
die Parameter Abstand der Vorrichtung zum Werkstück, Materialdruck, Drehgeschwindigkeit,
Düsenspitze
und Vorschubgeschwindigkeit einstellbar.
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Das
Rohr ist eingangsseitig, betrachtet in Richtung des Materialflusses,
mit einem Halteelement lösbar
verbunden. Vorzugsweise besteht diese Verbindung aus einer Schraub-
oder Klemmverbindung. Zu Reinigungszwecken oder wenn der Austausch
des Rohres erforderlich sein sollte, kann es abgenommen werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
besteht das Halteelement aus einem Elastomer, in den das Rohr eingebunden
ist. Die Nachgiebigkeit des Halteelementes ermöglicht auch einem starren Rohr, pendelnde
oder kreisende Bewegungen auszuführen.
Alternativ dient eine flexible Platte zur Aufnahme des Rohres. Auch
hierdurch bleibt die Beweglichkeit des Rohres gewährleistet.
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Weiterhin
bevorzugt ist die Verwendung von Stahl oder einem Kohlefaser-verstärktem Kunststoff als
Rohrmaterial. Die Materialstärke
der Rohrwandung ist derart auf den Durchmesser und die Länge des
Rohres sowie das Material abgestimmt, dass das Rohr einen homogenen
Biegekörper,
eine so genannte Rohrfeder bildet. In einer anderen Ausführungsform
wird die Federwirkung dadurch erreicht, dass die Stärke der
Rohrwandung bei gleich bleibendem Innendurchmesser des Rohres zum
freien Ende hin stetig abnimmt. Der ferromagnetische Teil des Rohres
besteht dann lediglich aus einer ferromagnetischen Beschichtung
oder Umkleidung der Rohrfeder im Einwirkungsbereich des Elektromagneten, das
heißt
im Bereich des freien Rohrendes.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird ein SE-Magnet als Hülse über das
freie Rohrende gestülpt.
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Die
Stärke
des Elektromagneten ist auf die Flexibilität des Halterungselementes und
die Federrate des Rohres abstimmbar, vorzugsweise über Variation
der Drehzahl oder der Amplitude. Die Einstellung des Elektromagneten
bestimmt neben der Stärke
auch die Richtung der Auslenkung, so dass pendelnde wie auch kreisende
Bewegungen des Rohres ausführbar
sind. Bei ausgeschaltetem Elektromagneten entspannt sich die Rohrfeder
und richtet sich entlang einer vorgegebenen Längsachse aus. Da die Ausrichtung
der Rohrfeder in Ruhestellung immer gleich ist, lässt sich
die Vorrichtung zu Beginn eines Arbeitsvorgangs genau in Bezug auf
das jeweilige Werkstück
positionieren. Somit ist die Ausgabe des Materials, insbesondere
zu Beginn des Vorgangs, besser kontrollierbar.
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Nicht
nur die Auslenkung des Abgaberohres bestimmt die Form des Materialaustrages.
Austauschbare Düsenköpfe erweitern
ebenfalls die Variationsmöglichkeiten.
In einer bevorzugten Ausführungsform
ist daher der Düsenkopf
von der Rohrfeder abnehmbar.
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Die
Verbindung besteht wiederum aus einer Schraub- oder Klemmverbindung.
Weiterhin sind Breite und Stärke
des Materialwulstes auch durch den Abstand des Düsenkopfes vom Werkstück, der Vorschubgeschwindigkeit
der Vorrichtung und dem Materialdruck bestimmbar. Nach einer weiteren
Ausführungsform
ist im Rohr ein Verschlussorgan angeordnet.
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Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sowie damit erzielbare Ausgabemuster sind in den Zeichnungen dargestellt.
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Es
zeigen:
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1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung
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2 bis 5 Beispiele verschiedener Ausgabemuster
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6 einen Längsschnitt
durch eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung.
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Die
in 1 dargestellte erfindungsgemäße Ausgabevorrichtung 1 ist
Bestandteil eines Industrieroboters, der hier nicht abgebildet ist.
Aus einem mit dem Roboter verbundenen Materialdepot wird das auszugebende
viskose Material über
Zuleitungen 7 mittels hydraulischer oder pneumatischer
Kraft dem Ausgaberohr 2 zugeführt und über den Düsenkopf 4 des Rohres 2 ausgegeben.
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Das
mit der Zuleitung 7 verbundene Ende des Rohres 2 ist über eine
Klemmverbindung in einem Halteelement 3 eingespannt. Das
Rohr 2 ist als Federelement ausgebildet, in dem, bei gleich
bleibendem Innendurchmesser des Rohres, der Außendurchmesser zum Düsenkopf 4 hin
stetig abnimmt. Weiterhin besitzt das Rohr 2 im Bereich
des Düsenkopfes 4 eine
Hülse 6 aus
einem ferromagnetischen Material auf welche ein Elektromagnet 5 einwirkt,
der in einem das Rohr einschließlich
Hülse umgebenden Gehäuse 8 angeordnet
ist. Zwischen Elektromagnet und Rohr bzw. Hülse verbleibt ein Luftspalt 9,
der zwischen Elektromagnet und Hülse
0,5 mm beträgt.
Der eingeschaltete Elektromagnet 5 polarisiert das ferromagnetische
Material der Hülse 6,
so dass über
die daraus resultierenden Anziehungskräfte und aufgrund der Elastizität des Rohres 2 der
Düsenkopf 4 radial
auslenkbar ist.
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Bei
der dargestellten Ausführungsform
weist das Rohr 2 zum freien Rohrende hin einen Kragen 10 auf,
der mit einem Außengewinde
versehen ist. Der Düsenkopf 4 besitzt
ein Innengewinde, und kann somit auf das Rohr 2 aufgeschraubt
werden. In dem Hohlraum mit dem Innengewinde ist ein Dichtungsring 12 angeordnet
der beim Aufschrauben des Düsenkopfes 4 gegen
eine ringförmige
Anlagefläche 11 des
Kragens 10 angedrückt
wird. Dadurch wird ein seitliches Austreten des viskosen Materials
im Bereich der Verbindungsfugen verhindert.
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Die 2 bis 5 zeigen verschiedene Ausgabemuster, wobei 2a, 3a, 4a und 5a jeweils
das Muster ohne Vorschub der Vorrichtung und bei den Mustern 2b, 3b und 4b mit
Vorschub darstellen.
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Bei
dem Muster nach 2 wird
das Rohr 2 einschließlich
Düsenkopf 4 mittels
Elektromagneten 5 derart ausgelenkt, dass das Rohr 2 eine
seitliche Pendelbewegung, das heißt senkrecht zur Vorschubrichtung
ausführt.
Bei gleichzeitigem Vorschub der Vorrichtung erhält man ein gezacktes Muster.
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Bei
dem Muster nach 3 führt das
Rohr 2 eine gleichmäßige Kreisbewegung
aus. Wird die Vorrichtung gleichzeitig vorwärts bewegt, entsteht ein Wirbelmuster.
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4 zeigt ein Muster, das entsteht,
wenn die Kreisbahn des Ausgaberohres ungleichmäßig verläuft, indem, wie hier dargestellt,
die Auslenkung seitlich, das heißt senkrecht zur Vorschubrichtung größer ist,
als die Auslenkung in Vorschubrichtung. Das Rohr beschreibt dann
eine elliptische Bahn. Bei dieser Anwendung entstehen ohne Veränderung
der Vorschubgeschwindigkeit besonders dichte Materialwülste, da
die Abstände
in Vorschubrichtung zwischen den einzelnen Wirbelbewegungen gering
sind.
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Bei
dem Muster nach 5 ist
die Auslenkung ebenfalls ungleichmäßig, wobei die Auslenkung hier
in Vorschubrichtung größer ist,
als seitlich, nämlich
senkrecht zur Vorschubrichtung. Der Materialwulst kann auf diese
Weise in einer schmalen Spur aufgetragen werden.
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Die
Ausführungsform
nach 6 unterscheidet
sich durch folgende Teile und Anordnungen von der Vorrichtung nach 1. Zunächst ist ein nadelförmiges Verschlussorgan 13 vorgesehen,
das im Rohr 2 entlang der Längsachse bewegbar ist und gegen
ein Ventilsitz am vorderen Rohrende bzw. Kragen 10 geführt werden
kann. Die Zuleitung 7 ist seitlich am Halteelement 3 angeordnet.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel
sind das Rohr 2 und der Düsenkopf 4 als auslenkbare
Teile um die fest an dem Aufsatz 14 befestigte Nadel angeordnet.