DE3801793A1 - Applikationsvorrichtung fuer klebstoff und verfahren zum betrieb der vorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Applikationsvorrichtung für heißverpumpbaren Klebstoff mit Förderung des Klebstoffs mit Hilfe eines beheizten Pumpen- und Leitungssystems zu einem mit dem Klebstoff zu beaufschlagenden Bauteil, insbesondere zu einem Automobilkarosserieteil zwecks Befestigung einer Versteifungsrippe. Sie betrifft fer­ ner ein Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung. Unter dem Begriff "Klebstoff" werden heißverpumpbare, schmelzklebeartige Massen verstanden.

Im Automobilbau werden die kurz als Klebstoff be­ zeichneten, heißverpumpbaren, schmelzkleberartigen Mas­ sen eingesetzt, um eine Vorgelierung einzusparen und die Möglichkeit eines automatischen Materialauftrages zu schaffen. Zu unterscheiden ist einerseits das dichtende Verkleben von Bördelnähten an Karosserieteilen und an­ dererseits das Verbinden verschiedener Karosserieteile, insbesondere das Befestigen von Versteifungsrippen an Karosserieteilen. Im ersteren Fall müssen dichtende Klebstofflinien erzeugt werden. Im anderen Fall genügt es, fixierende Klebstoffpunkte oder Striche herauszu­ stellen. Bei den Bördelnähten kommt es im wesentlichen auf die Dichtwirkung, bei den Verbindungsnähten ist die gegenseitige Fixierung aneinander zu befestigender Bauteile wichtig. Während bei den Bördelnähten üb­ licherweise nur relativ schmale Klebstoffstreifen mit einer einzigen Düse zu legen sind, müssen miteinander zu verbindende Bauteile, wie Motorhauben, Kofferraumdeckel und Türen, häufig großflächig be­ schichtet werden. Die vorliegende Erfindung befaßt sich in erster Linie mit der Verbindungstechnik.

Heißverpumpbare Klebstoffe werden bisher mit Hilfe von Handpistolen oder Robotern aufgetragen. Das Bedienen einer beheizten Handpistole mit beheiztem Schlauch ist wegen des Gewichtes und der Starrheit der Apparatur körperlich sehr anstrengend. Außerdem bedeutet Handarbeit einen hohen Personal-Aufwand und lange Takt­ zeiten in der jeweiligen Arbeits-Linie. Man könnte da­ her versuchen, die menschliche Arbeit an der Handpi­ stole von einem Roboter übernehmen zu lassen. Für groß­ flächig zu beschichtende Teile reicht jedoch die Ar­ beisgeschwindigkeit eines einzigen Roboters häufig nicht aus, um den Klebstoff innerhalb der vorgegebenen Taktzeit aufzutragen. Der Einsatz mehrerer Roboter er­ fordert aber abgesehen von den zusätzlichen Investi­ tionen einen entsprechend hohen Platzaufwand in der Li­ nie. Wenn die Arbeitsgeschwindigkeit des einzelnen Ro­ boters erhöht wird, nimmt - bei bisher zur Verfügung stehenden Geräten - die Genauigkeit des Klebstoff-Auf­ trags ab. Schließlich bereitet es Probleme, mehr als zwei Roboter aus einer heißverpumpbaren Klebstoff för­ dernden Anlage, die beispielsweise aus einer Faßstem­ pelpumpe mit beheizter Pump- und Schlauchvorrichtung bestehen kann, zu versorgen. Wenn also drei Roboter benötigt werden, wird bereits eine zusätzliche Förder­ anlage gebraucht.

Heißapplizierbare, ofenhärtende Kleb- und Dichtstoffe sind an sich aus "ATZ Automobiltechnische Zeitschrift" Hef 3/1986, Seiten 123 bis 125 bekannt. Zur Förderung aus einem Vorratsfaß zum Transport durch eine Schlauch­ leitung bis zum jeweiligen Auftrageventil werden im Be­ kannten Faßstempelpumpen mit einer beheizten Druckfol­ geplatte eingesetzt. Über eine Zahnrad- oder Kolbenpum­ pe, elektrisch oder hydraulisch angetrieben, wird der verflüssigte Klebstoff durch beheizte Schläuche zu dem Auftrageventil eines Roboters transportiert. Das Auf­ tragen auf das jeweilige Werkstück erfolgt dann mit ei­ nem automatisch geführten Ventil des Roboters. Ein we­ sentlicher Nachteil der bekannten Applikationsvorrich­ tung besteht darin, daß der Roboter innerhalb der je­ weiligen Linie und innerhalb der Taktzeit die erforder­ lichen Arbeiten nicht schaffen kann, wenn Bauteile flächig mit Klebstoffpunkten zu versehen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Applika­ tionsvorrichtung für heißverpumpbaren Klebstoff zu schaffen, die es ermöglicht, den Klebstoff in den im Automobilbau üblichen Taktzeiten flächig aufzutragen, um einzelne Karosserieteile miteinander zu verbinden. Es soll außerdem ein Auftrageverfahren geschaffen wer­ den, das es ermöglicht, in einem Arbeitsschritt inner­ halb der jeweils vorgegebenen Taktzeit den Klebstoff sowohl linienförmig als auch flächig mit Hilfe eines einzigen beheizten Klebstoff-Transportsystems aufzutra­ gen, ohne daß der Platzbedarf in der Linie denjenigen eines einzelnen Roboters wesentlich überschritte.

Die erfindungsgemäße Lösung ist für die eingangs ge­ nannte Applikationsvorrichtung gekennzeichnet durch ei­ ne automatisch arbeitende Vielpunkt-Düsenanlage mit ei­ ner Vielzahl von von einem Zentraldosierer mit zentra­ ler Heizpumpe versorgten Schlitz- oder Punktdüsen und mit einem zu den Düsen führenden Röhrchensystem, wobei der gemeinsame Durchflußwiderstand von Röhrchen und Düsen durch geometrische Bemessung des Röhrchen­ systems im Hinblick auf einen gleichmäßigen Ausstoß der verschiedenen Düsen eingestellt ist.

Durch die Erfindung wird als Kombination eingangs dar­ gestellter Elemente eine Vielpunktauftrageanlage, die heißverpumpbare Klebstoffe applizieren kann, geschaf­ fen. Eine solche Anlage kann aus einem System von Schlitz- und Punktdüsen bestehen, die in einem vom Anwendungsfall abhängigen geometrischen Muster angeord­ net werden. Beispielsweise kann die Vielpunkt-Düsenan­ lage 200 Einzeldüsen besitzen, die aus einer Zentral­ pumpeneinrichtung über das Röhrchensystem zu versorgen sind.

Um gemäß einer Weiterbildung der der Erfindung zugrunde­ liegenden Aufgabe eine vorzeitige bzw. unterschiedliche Abkühlung des heißverpumpbaren Klebstoffs an den ein­ zelnen eventuell unterschiedlich langen und unter­ schiedlich engen sowie enggesetzten Düsen auszu­ schließen, sollen alle Leitungsteile beginnend vom Ende der zentralen Heizpumpe und aufhörend am Anfang der Dü­ sen beheizt werden. Wesentlich ist es im Rahmen der Er­ findung, daß das Beheizen entweder durch Einbetten in einem Flüssigkeits-Thermostaten oder durch Einbetten in einem Gas-Thermostaten, insbesondere mit Luft als wär­ meübertragendem Medium, erfolgt. Vorzugsweise besitzt ein entsprechender Thermostat-Behälter eine Klebstoff­ zufuhr zu einem Haupt- oder Zentraldosierer, dem mehre­ re Nebendosierer innerhalb des Behälters nachgeschaltet werden. Von jedem dieser Nebendosierer geht dann ein zu den Düsen führendes Röhrchensystem aus.

Für einen Flüssigkeits-Thermostaten, kommen bis zu ei­ ner Arbeitstemperatur von 80° wäßrige Medien und für Temperaturen von 80°C und mehr Öle in Frage. Um bei unterschiedlich langen Düsen dem Problem der ent­ sprechenden unterschiedlichen Abkühlung zu begegnen, werden gemäß weiterer Erfindung längere Düsen aus bes­ ser wärmeleitfähigem Material und/oder mit erhöhter Wandstärke hergestellt.

Bei Verwendung eines Gas- bzw. Luft-Thermostaten ist eine leichtere Bauweise als im Flüssigkeits-Thermosta­ ten möglich. Das Gas soll aber ebenso wie das Öl inner­ halb des Thermostaten umgewälzt werden. Bei Gasheizung besteht außerdem die Möglichkeit, ständig gewisse Men­ gen heißer Luft einzublasen, die aus kleinen Schlitzen rund um die Düsen wieder austritt, so daß die Düsen auch selbst beheizt und auf gleicher Temperatur gehalten werden können.

Vorzugsweise arbeitet die erfindungsgemäße Vorrichtung so, daß in einem ersten Schritt das zu beschichtende Bauteil unter die Düsenanlage gefahren wird und daß in einem zweiten Schritt der zum Applizieren gewünschte Abstand zwischen zu beschichtendem Bauteil und Düsenan­ lage eingestellt wird. In einem dritten Schritt wird schließlich eine exakt vorgegebene Materialmenge auf einen Druckimpuls von der zentralen Heizpumpe her aus­ gestoßen. Daraufhin tritt der Klebstoff in gewünschter Menge aus den einzelnen Düsen der Anlage aus und wird auf das zu verklebende Bauteil appliziert.

Vorzugsweise wird der Klebstoff aus einer beheizten Faßstempelpumpe mit beheizter Leitung bis in den behezten Bereich der erfindungsgemäßen Vielpunkt-Dü­ senanlage gefördert. Dort trifft der zentral gesteuerte Klebstoffstrom auf den eigentlichen Dosierer, der je nach Größe des zu beschichtenden Bauteils aus einem oder mehreren Dosiereinheiten bestehen kann. Der Dosierer bzw. die Dosiereinheiten werden von dem zentral gesteuerten Klebstoffstrom gefüllt und stoßen auf ein entsprechendes Signal hin die gewünschte Kleb­ stoffmenge innerhalb einer vorgegebenen Zeit durch die einzelnen Düsen der Düsenanlage aus. Der jeweilige Do­ sierer kann nach dem Prinzip einer Zahnrad-, Schnecken- oder Kolbenpumpe arbeiten.

Auf dem Weg von dem Dosierer bzw. den einzelnen Dosier­ einheiten wird der Klebstoff durch ein System von Röhrchen bis zu den Einzeldüsen transportiert. Die geometrische Anordnung, der Durchmesser und die Länge der Röhrchen sollen so bemessen werden, daß der Durch­ flußwiderstand gemeinsam mit demjenigen der Düsen zu einem gleichmäßigen Ausstoß aus den verschiedenen Düsen führt. Außerdem sollen die Einzeldüsen entsprechend den geometrischen Anforderungen des mit dem Klebstoff zu beaufschlagenden Bauteils an einer ebenen oder der Kon­ tur des zu beschichtenden Bauteils entsprechend geform­ ten bzw. gewölbten Platte, z. B. Metallplatte, ange­ bracht werden. Auch die Länge der Düsen soll der Kontur des zu beschichtenden Bauteils angepaßt werden.

Schließlich ist es günstig, die erfindungsgemäße Vor­ richtung so auszubilden, daß der beheizte Teil der die Einzeldüsen umfassenden Vielpunkt-Düsenanlage durch An­ flanschen an die zentrale Klebstoffversorgung aus­ tauschbar zu machen. Dadurch wird es möglich, die Her­ stellung verschiedener Teile mit unterschiedlichen Klebstoffauftragemustern in einer Linie vorzusehen.

Bei einem Verfahren zum Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung können Punkte bzw. Striche von heißverpump­ barem Klebstoff mit Hilfe von durch ein Dosieraggregat beaufschlagten Düsen auf Karosserieteile zum Zwecke der Verbindung solcher Teile, z. B. zum Befestigen von Ver­ steifungsrippen, gleichzeitig und mit in etwa gleich großer Klebstoffmenge pro Punkt aufgetragen werden, wenn gemäß weiterer Erfindung eine oder mehrere der folgenden Bedingungen eingehalten werden:

• a) Es wird ein heißapplizierbarer Klebstoff über ein beheiztes Dosiersystem im Temperaturbereich von 40 bis 180°C, vorzugsweise von 60 bis 150°C, mit einer Viskosität von 50 bis 5000 Pa · s bei der Auftragstemperatur zugeführt;
• b) es werden die mit Klebstoff zu beaufschlagenden Bauteile - kurz Blech - bis auf einen Abstand von 1 bis 10 mm unter das Düsensystem gefahren, nach einer Auftragezeit von mindestens etwa 1 s wird das Blech wieder entfernt;
• c) es werden gleiche Druckabfälle in parallel ge­ schalteten Düsen durch Wahl der Austrittsquer­ schnitte zwischen 4 und 200 mm² sichergestellt;
• d) des werden kurzzeitig jeweils gleiche Mengen von 0,1 bis 50 g des Klebstoffs auf das Blech durch jede einzelne Düse mit Hilfe eines Zentraldosierers und den Nebendosierer dosiert;
• e) es werden jeweils gleiche Mengen von 0,1 bis 50 g des Klebstoffs durch jede Düse auf das Bauteil mit Hilfe mehrerer jeweils parallele Klebstoffzuleitun­ gen beaufschlagenden Dosiereinheiten aufgebracht.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können Klebstoff­ punkte derart flächig auf ein Karosserieteil appliziert werden, daß es möglich ist, nach dem Erstarren Spalten von 0,1 mm bis mehr als 5 mm, insbesondere bis 10 mm, zwischen dem Karosserieteil und einer Versteifungsrippe oder dergleichen zu überbrücken.

Anhand der schematischen Zeichnung werden verschiedene Mög­ lichkeiten der Materialzufuhr von einem Hauptdosierer zu den Einzeldüsen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau einer Vielpunkt-Düsenanlage mit zugeordneten Dosier- und Heizpumpen mit einer einzigen Materialzufuhr;

Fig. 2 den prinzipiellen Aufbau einer Vielpunkt-Düsenanlage mit zugeordneten Dosierern und Heizpumpen sowie mit getrennter Materialzufuhr an zwei Stellen und

Fig. 3 eine Einzeldüse mit angrenzenden Schlitzen.

Die Applikationsvorrichtung nach Fig. 1 besteht aus einem ge­ schlossenen, temperierbaren Behälter 1, der mit Öl gefüllt sein kann. Der Behälter 1 besitzt eine Materialzufuhr 2 zu einem Hauptdosierer 3, dem vier Nebendosierer 4, 5, 6 und 7 innerhalb des Behälters 1 nachgeschaltet werden. Von jedem Nebendosierer 4 bis 7 geht ein Röhrchensystem 14, 15, 16 und 17 aus, das zu auf der Unterseite 8 des Behälters 1 vorgesehenen Düsen 24, 25, 26 und 27 führt. Der Materialzufuhrleitung 2 wird im allgemeinen eine (nicht gezeichnete) Heizpumpe vorgeschaltet. Die Zufuhr­ leitung 2 kann ebenfalls beheizt werden.

In der Alternative der Applikationsvorrichtung nach Fig. 2 werden in dem geschlossenen, beheizten Behälter 1, der ebenfalls ölgefüllt sein kann, zwei getrennte Hauptdosierer 31 und 32 vorgesehen. Jeder der Hauptdosierer 31 und 32 besitzt eine eigene Materialzufuhr, die durch die Pfeile 21 und 22 angedeutet wird. Die Hauptdosierer 31 und 32 besitzen ähnlich dem Haupt­ dosierer 3 nach Fig. 1 nachgeschaltete Nebendosierer 41, 42, 43 und 44 und die Nebendosierer 41 und 42 werden wiederum über je ein Röhrchensystem 45, 46, 47, 48 mit Einzelröhren mit dem an der Unterseite 8 des Behälters 2 vorgesehenen Einzeldüsen 50, 51, 52, 53 verbunden.

Die Fig. 3 zeigt eine Düse mit rundherum angeordneten kleinen Schlitzen 20. Die Ausführungsform findet bei Beheizung der in dem Behälter 1 angeordneten Einrichtungen mit einem Gas- oder Luft-Thermostaten Anwendung. Bei Gasheizung besteht hier die Möglichkeit, ständig gewisse Mengen heißer Luft einzublasen, die in Pfeilrichtung 19 aus den Schlitzen 20 rund um die Düsen wieder austritt, so daß die Düsen auch selbst beheizt und auf gleicher Temperatur gehalten werden.

Claims (20)

1. Applikationsvorrichtung für heißverpumpbaren Klebstoff mit Förderung des Klebstoffs mit Hilfe eines beheizten Pumpen- und Leitungssysstems zu einem mit dem Klebstoff zu beauf­ schlagenden Bauteil, insbesondere zu einem Automobilkaros­ serieteil zwecks Befestigung der Versteifungsrippen, gekennzeichnet durch eine automatisch arbeitende Vielpunkt-Düsenanlage mit einer Vielzahl von von einem Zentraldosierer (3, 31, 32) mit zentraler Heizpumpe versorgten Schlitz- oder Punktdüsen (24, 25, 26, 27, 50, 51, 52, 53) und mit einem zu den Düsen führenden Röhrchensystem (14, 15, 16, 17, 45, 46, 47, 48), wobei der gemeinsame Durchflußwiderstand von Röhrchen und Düsen durch geometrische Bemessung des Röhrchensystems im Hinblick auf einen gleichmäßigen Ausstoß der verschiedenen Düsen (24, 25, 26, 27, 50, 51, 52, 53) eingestellt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Zentraldosierer (3, 31, 32) und Röhrchensystem mindestens ein Nebendosierer (4, 5, 6, 7, 41, 42, 43, 44) geschaltet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausstoßen des Klebstoffs aus den Düsen eine Zahn­ rad-, Schnecken- oder Kolbenpumpe vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen in der für den Klebstoffauftrag gewünschten geometrischen Anordnung an einer Platte (8), insbesondere Metallplatte, befestigt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Platte (8) und/oder die Längen der Düsen der Kontur des zu beschichtenden Bauteils entsprechen.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß alle Teile des Klebstoff-Transportsystems beginnend an dem Zentraldosierer (3, 31, 32) und aufhörend am Anfang der Düsen beheizt sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Klebstoff-Transportsystem in einen Flüssigkeits- Thermostaten eingebettet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeits-Thermostat als Ölbehälter ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß längere Düsen aus einem besser wärmeleitenden Material als kürzere Düsen bestehen.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß längere Düsen eine größere Wandstärke als kürzere Düsen besitzen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Klebstoff-Transportsystem in einem Gas-Thermosta­ ten, insbesondere Luft-Thermostaten, eingebettet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Gasbeheizung ein ständiger Strom heißer Luft längs der Röhrchenleitungen mit kleinen Austrittslöchern oder Schlitzen (20) rund um die Düsen vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Flanschenverbindung zwischen dem beheizten Teil des dem Zentraldosierer (3, 31, 32) nachgeschalteten Kleb­ stoffverteilsystem und dem Zentraldosierer vorgesehen ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das beheizte Klebstoffverteilsystem mit Vielpunkt- Düsenanlage an der Flanschverbindung austauschbar ist.

15. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein heißapplizierbarer Klebstoff über ein beheiztes Düsendosiersystem im Temperaturbereich von 40 bis 180°C, mit einer Viskosität von 50 bis 5000 Pa · s bei der Auf­ tragstemperatur verwendet wird.

16. Verfahren, insbesondere nach Anspruch 15, zum Betrieb der Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Klebstoff zu beaufschlagenden Bauteile bis zu einem Abstand von 1 bis 10 mm unter das Düsensystem ge­ fahren werden und daß das jeweilige Bauteil nach einer Auftragszeit von mindestens etwa 1 s wieder entfernt wird.

17. Verfahren, insbesondere nach Anspruch 15 oder 16, zum Be­ trieb der Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß gleiche Druckabfälle in parallel geschalteten Düsen durch Wahl der Austrittsquerschnitte zwischen 4 und 200 mm² sichergestellt werden.

18. Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 15 bis 17, zum Betrieb der Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß kurzfristig jeweils gleiche Mengen von 0,1 bis 50 g des Klebstoffs auf das Bauteil durch jede einzelne Düse mit Hilfe eines einer Düsengruppe zugeordneten Zentraldosierers mit Nebendosierer dosiert werden.

19. Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 15 bis 18, zum Betrieb der Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils gleiche Mengen von 0,1 bis 50 g des Klebstoffs durch jede Düse auf das Bauteil mit Hilfe mehrerer, jeweils parallele Klebstoffzuleitungen beaufschlagender Dosiereinheiten (31, 32) aufgebracht werden.

20. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Erstarren des applizierten Klebstoffs Spalten von etwa 0,1 mm bis mehr als 5 mm, insbesondere bis 10 mm, zwischen den zu verbindenden Bauteilen, insbesondere zwischen einem Karosserieteil und einer Versteifungsrippe, überbrückende Klebstoffpunkte erzeugt werden.