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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abgabe viskoser Materialien
mit einer Zuleitung und einem Düsenkopf.
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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 beispielsweise in der
DE 10 2004 062 063 A1 vorgeschlagen. Diese
Vorrichtung weist ein materialführendes
Rohr auf, das als Federelement ausgebildet ist, und welches eingangsseitig
mit einem Halteelement verbunden ist und ausgangsseitig einen abnehmbaren
Düsenkopf
zur Ausgabe des Materials besitzt. Ferner wird vorgeschlagen, das
materialführende,
einseitig gehaltene Rohr, das ganz oder teilweise aus einem ferromagnetischen
Werkstoff besteht, mittels eines Elektromagneten mit seinem freien
Ende radial auslenkbar auszugestalten. 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.
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Nachteilig
am vorgenannten Stand der Technik ist, dass eine radiale Auslenkung
nur durch eine gezielte Steuerung mittels des Elektromagneten möglich ist.
Beim Abfahren eines komplexen Weges ist die Steuerung entsprechend
anspruchsvoll, so dass insbesondere hohe Wartungskosten der Anlage sowie
hohe Personalkosten entstehen, da die Programmierung und die Bedienung
der Anlage entsprechend komplex ist.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur
Abgabe viskoser Materialien zu schaffen, die die oben genannten
Nachteile behebt.
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Diese
Aufgabe wird durch die Vorrichtung zur Abgabe viskoser Materialien
nach Anspruch 1 gelöst, wobei
die Vorrichtung eine Zuleitung und einen Düsenkopf aufweist, die flexibel
miteinander verbunden sind, so dass ihre Längsachsen mit einem Winkel
zueinander ausrichtbar sind. Der Düsenkopf und die Zuleitung sind
mittels einer Haltevorrichtung derart verbunden, dass ein maximaler
Abstand zwischen der Zuleitung und dem Düsenkopf nicht überschritten werden
kann.
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Wird
die Spitze der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in eine Kontur eingeführt,
ist durch die flexible Lagerung des Düsenkopfes ein genaues Abfahren der
Kontur nun nicht mehr von Nöten.
Es ist vielmehr ausreichend, der Kontur ungefähr zu folgen, da insbesondere
durch die radiale Auslenkbarkeit des Düsenkopfes der Düsenkopf
der genauen Kontur selbständig
folgt. Auf eine komplexe Steuereinheit kann somit in vielen Anwendungsfällen verzichtet
werden, wodurch die Nachteile des Standes der Technik behoben sind.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der flexiblen Verbindung zwischen Düsenkopf und Zuleitung sieht
vor, dass die Zuleitung derart in den Düsenkopf eingesteckt ist, dass
zwischen dem Düsenkopf
und der Zuleitung ein Spalt entsteht. Durch diesen Spalt entsteht
ein gewisses Spiel, so dass der Düsenkopf auslenkbar gelagert
ist. Vorzugsweise ist dabei die Längsachse der Zuleitung starr
angeordnet, so dass die Längsachse
des Düsenkopfes
innerhalb eines Kegels mit einem Öffnungswinkel von bis zu 10° ausrichtbar
ist. Für
die Steckverbindung zwischen der Zuleitung und dem Düsenkopf
sind zwei verschiedene Ausführungsformen
vorgesehen. Bei einer ersten Ausführungsform wird die Zuleitung
einfach in den Düsenkopf
gesteckt. Damit der vorgesehene Spalt entsteht ist dabei der Durchmesser
der Zuleitung um ein gewisses Maß kleiner zu wählen als
der Durchmesser des Düsenkopfes.
Eine weitere Ausgestaltung der Steckverbindung sieht vor, dass der
Düsenkopf
eine der Zuleitung angepresste Nut aufweist und die Zuleitung in
diese Nut gesteckt wird. Insbesondere bei hohen Drücken ist
diese Ausführungsform
von Vorteil, da der Spalt an zwei verschiedenen Stellen abgedichtet
werden kann, ohne dass die Beweglichkeit des Düsenkopfes darunter eingeschränkt wird.
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Damit
das viskose Material nicht durch den Spalt nach außen treten
kann, ist vorteilhafter Weise vorgesehen, den Spalt mit einem flexiblen
Dichtmaterial, das vorzugsweise in Form eines Dichtrings sein kann,
zumindest teilweise zu füllen.
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Ferner
ist nach einer besonderen Ausführungsform
vorgesehen, dass der Düsenkopf
nur in einer Ebene schwenkbar gelagert ist. Das kann z. B. dadurch
realisiert werden, dass der Düsenkopf
in einer Schablone geführt
ist, wobei der Düsenkopf
nur entlang der Ausnehmungen in der Schablone geführt werden
kann.
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Vorzugsweise
ist die Zuleitung in ein Gehäuse
integriert, wobei in Strömungsrichtung
gesehen, endseitig ein Anschlag vorgesehen ist. Der Düsenkopf
weist in Strömungsrichtung
gesehen anfangsseitig einen Teller auf. Der Radius des Tellers ist
dabei so gewählt,
dass er größer ist
als der Radius des Anschlags, so dass der Teller, und damit der
Düsenkopf,
nicht lösbar
aber flexibel mit dem Gehäuse
verbunden sind. Vorzugsweise wird der Teller mittels einer Druckfeder
beaufschlagt, so dass der Teller auf den Anschlag gedrückt wird.
Die Kraft, die aufgebracht werden muss, um den Düsenkopf auszulenken, ist unter
anderem von dem Abstand der Auflagepunkte des Tellers abhängig. Je
breiter der Teller ist bzw. je weiter die Auflagepunkte des Tellers
auf dem Anschlag auseinander liegen, desto mehr Kraft muss für eine Auslenkung
aufgebracht werden. Um diese Kraft zu minimieren, ist nach einer
Ausführungsform der
Erfindung vorgesehen, zwischen Teller und Anschlag Abstandhalteelemente
anzuordnen, die vorzugsweise zylinderförmig oder kugelförmig ausgebildet
sind. Je geringer der Abstand zwischen den Abstandshalteelementen
ist, desto weniger Kraft muss für
eine Auslenkung des Düsenkopfes
aufgebracht werden. Wenn keine radial wirkenden Kräfte auf
den Düsenkopf
einwirken, sorgt der Druck der Feder auf den Teller dafür, dass
die Längsachsen
des Düsenkopfes
und der Zuleitung parallel zueinander ausgerichtet sind. Bei einer
parallelen Ausrichtung der Längsachse
befindet sich der Düsenkopf
demnach in einem Potentialminimum. Eine Auslenkung des Düsenkopfes
in radialer Richtung ist nur gegen die Federkraft der Druckfedern
möglich.
Die Auslenkung des Düsenkopfes
ist ein reversibler Prozess, so dass der Düsenkopf nach einer Auslenkung
bei verschwindenden radialen Kräften
wieder in seinen Ursprungszustand, d. h. in das Potentialminimum,
zurückfällt. Dem nach
ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Abstand zwischen den Abstandhalteelementen
kleiner ist als der Düsenkopfdurchmesser.
Bei der bevorzugten Ausführungsform,
bei der zwischen dem Teller und dem Anschlag Abstandhalteelemente
angeordnet sind, wird der Teller von der Druckfeder auf die Abstandhalteelemente
gedrückt.
Sollten keine Abstandhalteelemente vorgesehen sein, was prinzipiell auch
möglich
ist, wird der Teller direkt auf den Anschlag gedrückt.
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Der
Düsenkopf
ist in Strömungsrichtung
gesehen endseitig vorzugsweise konisch verjüngt. Je nach Größe der konischen
Verjüngung
kann die Breite bzw. die Menge des viskosen Materials geregelt werden,
die aus der Düse
auf ein Werkstück
aufgetragen wird. Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist
der Düsenkopf
eine auswechselbare Düsenspitze
auf, so dass verschiedene Düsenspitzen
mit unterschiedlichen Verjüngungsmaßen montiert
werden können.
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Ein
konkretes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
wird im Folgenden anhand der Figuren erläutert. Dabei zeigen:
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1a + 1c jeweils
eine Düse
mit weit auseinander liegenden Abstandhalteelementen im kräftefreien
Zustand,
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1b + 1d jeweils
eine Düse
mit weit auseinander liegenden Abstandhalteelementen in einem Zustand,
bei der der Düsenkopf
ausgelenkt ist,
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2a eine
Düse mit
eng beieinander liegenden Abstandhalteelementen im kräftefreien
Zustand,
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2b eine
Düse mit
eng beieinander liegenden Abstandhalteelementen, bei der der Düsenkopf
ausgelenkt ist und
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3a + 3b zwei
mögliche
Konturen.
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Eine
erste erfindungsgemäße Vorrichtung zur
Abgabe viskoser Materialien ist in 1a + 1b dargestellt.
Die Vorrichtung weist eine Zuleitung 11 und einen Düsenkopf 12 auf,
die flexibel miteinander verbunden sind. Die flexible Verbindung wird
durch einfaches Zusammenstecken des Düsenkopfes und der Zuleitung
realisiert, wobei zwischen dem Düsenkopf 12 und
der Zuleitung 11 ein Spalt 13 entsteht, der mit
einem Dichtring 14 aus flexiblem Dichtmaterial abgedichtet
ist. An dem Düsenkopf 12 ist
eine Düsenspitze 15 lösbar angeordnet,
die sich in Strömungsrichtung 16 konisch
verjüngt.
Der Düsenkopf 12 weist
in Strömungsrichtung 16 anfangsseitig einen
Teller 17 auf, der zusammen mit einem Anschlag 18 eines
Gehäuses 19 die
Haltevorrichtung bildet. In diesem Ausführungsbeispiel sind zwischen dem
Teller 17 und dem Anschlag 18 Abstandhalteelemente 111, 111' vorgesehen,
die als Auflage des Tellers 17 dienen. Mittels einer Druckfeder 112 wird der
Teller 17 auf die Abstandhalteelemente 111, 111' gedrückt. In 1a ist
der kräftefreie
Zustand dargestellt, d. h. dass der Düsenkopf 12 nicht ausgelenkt ist,
da keine radial wirkenden Kräfte
an den Düsenkopf 12 angreifen.
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In 1b hingegen
ist die Vorrichtung mit einem ausgelenkten Düsenkopf dargestellt. In Folge einer
radial wirkenden Kraft 113 wird die Druckfeder 112 leicht
zusammengedrückt.
(Aufgrund der daraus resultierenden Schräglage des Tellers 17 wird
die Feder auf der rechten Seite in 1b weiter
zusammengedrückt
als auf der linken Seite). Der maximale Auslenkwinkel des Düsenkopfes 12 ist
abhängig
von der Größe des Spaltes 13 und
dem Radius des Anschlags 18. Je nach Größenverhältnissen können verschiedene maximale Öffnungswinkel
erreicht werden. In dem Ausführungsbeispiel,
welches in 1b dargestellt ist, ist ein Öffnungswinkel α von 5° erreichbar.
Verschwindet die Kraft 113, nimmt der Düsenkopf 12 wieder
die in 1a dargestellte Position ein, die ein Potentialminimum
für den
Düsenkopf 12 entspricht.
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Die
Kraft, die aufgebracht werden muss, um den Düsenkopf 12 um den
Winkel α auszulenken,
ist abhängig
von dem Abstand zwischen den Abstandhalteelementen 111, 111'. Die Abstandhalteelemente 111, 111' haben in den 1a + 1b einen großen Abstand
zueinander, so dass eine große
Kraft 113 aufgebracht werden muss, um den Düsenkopf 12 auszulenken.
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Eine
andere Ausführungsform
der Steckverbindung zwischen Düsenkopf 12 und
Zuleitung 11 ist in den 1c und 1d dargestellt.
Der Düsenkopf 12 weist
darin eine der Zuleitung angepresste Nut 115 auf, in die
die Zuleitung 11 gesteckt wird.
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2a+ 2b zeigt
eine Vorrichtung zur Abgabe viskoser Materialien, bei dem der Abstand der
Abstandhalteelemente 111, 111' wesentlich geringer ist. Dadurch
wird erreicht, dass die radial wirkende Kraft 113, die
aufzubringen ist, um den Düsenkopf
um einen Winkel α auszulenken,
geringer wird. Es ist auch vorgesehen nur ein Abstandhalteelement auf
der Längsachse
des Düsenkopfes 12 und
der Zuleitung 11 anzuordnen. Bei dieser Anordnung ergibt sich
für die
radial wirkende Kraft 113, die aufgebracht werden muss,
um den Düsenkopf 12 um
den Winkel α auszulenken,
ein Minimum.
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Die
flexible Lagerung des Düsenkopfes
dient dazu, dass mit dem Düsenkopf
komplexe Pfade abgefahren werden können, ohne dass ein Roboter oder ähnliches
diesem Pfad selber genau folgen muss. Eine komplizierte Steuereinheit
zur Führung der
Düse ist
demnach nicht mehr notwendig. In den 3a + 3b sind
beispielhaft zwei Pfade dargestellt, die mit der Vorrichtung nachgezeichnet
werden können.
Dazu wird die Spitze des Düsenkopfes 12 in die
Kontur geführt,
in die das viskose Material eingespritzt werden soll. Die gesamte
Vorrichtung muss dann nur entlang des linearen Weges 32 geführt werden,
da der Düsenkopf
durch die flexible Lagerung der Kontur 31, 33 selbständig folgt.
Insbesondere in der Automobilindustrie sind solche Pfade bekannt.
In 3b beispielsweise ist eine Kontur 33 dargestellt, wie
sie bei dem Übergang
eines Autodaches in den Türbereich
entsteht. Da Autodächer
von oben aus gesehen leicht konvex gekrümmt sind, entsteht die in die 3b dargestellte
Kontur. Aufgrund der gefederten Lagerung des Düsenkopfes können auch leichte Höhendifferenzen
in der Kontur vorhanden sein.