EP3165287B1 - Düsenkopf zur applikation eines dämmstoffmittels - Google Patents

Düsenkopf zur applikation eines dämmstoffmittels Download PDF

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EP3165287B1
EP3165287B1 EP16002092.1A EP16002092A EP3165287B1 EP 3165287 B1 EP3165287 B1 EP 3165287B1 EP 16002092 A EP16002092 A EP 16002092A EP 3165287 B1 EP3165287 B1 EP 3165287B1
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EP
European Patent Office
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plate
nozzle head
jet
middle plate
width
Prior art date
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EP16002092.1A
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English (en)
French (fr)
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EP3165287A1 (de
Inventor
Bernd Kraft
Martin Stiegler
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Duerr Systems AG
Original Assignee
Duerr Systems AG
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Publication date
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Priority to EP18170836.3A priority patent/EP3388151B1/de
Priority to PL16002092T priority patent/PL3165287T3/pl
Priority to SI201231401T priority patent/SI3165287T1/sl
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    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/02—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/02—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to produce a jet, spray, or other discharge of particular shape or nature, e.g. in single drops, or having an outlet of particular shape
    • B05B1/04—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to produce a jet, spray, or other discharge of particular shape or nature, e.g. in single drops, or having an outlet of particular shape in flat form, e.g. fan-like, sheet-like
    • B05B1/044—Slits, i.e. narrow openings defined by two straight and parallel lips; Elongated outlets for producing very wide discharges, e.g. fluid curtains
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05B1/042—Outlets having two planes of symmetry perpendicular to each other, one of them defining the plane of the jet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/02—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work
    • B05C5/0283—Flat jet coaters, i.e. apparatus in which the liquid or other fluent material is projected from the outlet as a cohesive flat jet in direction of the work

Definitions

  • the invention relates to a nozzle head for dispensing a flat spray jet of a coating agent, in particular an insulating material for the insulation of motor vehicle body components.
  • Such a nozzle head is known per se from the prior art and consists essentially of two identical outer plates and a thin, smaller center plate, which is inserted between the two outer plates, wherein FIG. 8 an embodiment of such a conventional center plate 1 shows.
  • the center plate 1 has spraying off an end edge 2 with a substantially V-shaped contour, so that between the adjacent outer plates and the front edge 2 of the center plate 1, a nozzle chamber is formed, in which the insulating material is introduced.
  • a flat, fan-shaped spray jet forms, which is well suited for the application of the insulating material.
  • the middle plate 2 has on both sides slots 3, 4 for the passage of screws in order to screw the outer plates to the middle plate 1.
  • the beam width - if the volume flow is kept constant - in the beam plane from a certain minimum distance in front of the nozzle head distance independent almost constant.
  • the beam width then varies only in a range of ⁇ 2 mm.
  • This distance-independent constant beam width is particularly advantageous in the treatment of strongly curved component surfaces, since it is then not necessary to maintain a constant distance between the nozzle head and the component surface when driving off the component surface.
  • the beam width varies depending on the volume flow of the applied insulating material, which is also acceptable within the scope of the invention.
  • nozzle head having features according to the preamble of claim 1.
  • the known nozzle head is used to deliver a spray jet of a coating agent, wherein the spray jet is substantially flat in a jet plane and thereby has a certain beam width, and has two outer plates and an intermediate middle plate with outer tips on both sides and a central recess.
  • DE 27 56 133 A discloses an extruder head for applying a high viscosity liquid such as. B. magnetic ink on a relatively moving substrate such. B. magnetizable recording tapes with a guide plate whose edge forms an acute angle with a guide surface for the magnetic tape.
  • a disadvantage of the known nozzle head described above is the fact that the distance-independence of the beam width is given only within a relatively narrow volume flow working range. On the other hand, outside of this volumetric flow operating range, the beam width varies relatively strongly as a function of the distance to the nozzle head. An operation is therefore possible in practice only within the relatively narrow volume flow working range.
  • the invention is therefore based on the object to improve the above-described conventional nozzle head accordingly.
  • the nozzle head according to the invention should be suitable for different volume flows of the insulating material, wherein the beam width should remain constant as independent as possible of the distance to the nozzle head.
  • the invention preferably comprises the general technical teaching to design the nozzle head expedient so that the suitable for an application volume flow working range with the essentially independent of the distance, a constant jet width of the spray jet has a volume flow range of at least ⁇ 5 cm 3 / s, ⁇ 10 cm 3 / s, ⁇ 15 cm 3 / s, ⁇ 20 cm 3 / s, ⁇ 25 cm 3 / s, ⁇ 40 cm 3 / s, ⁇ 80 cm 3 / s or ⁇ 90 cm 3 / s.
  • the jet width of the spray jet at a certain minimum distance is substantially constant independent of distance, as long as the volume flow is within the relatively wide volume flow working range.
  • the jet width can also vary in the case of the nozzle head according to the invention as a function of the volume flow of the applied application medium.
  • the beam width is only independent of the distance to the nozzle head from the minimum distance, whereas the beam width can also vary in the nozzle head according to the invention as a function of the volume flow.
  • the jet width of the spray jet can also vary in the case of the nozzle head according to the invention as a function of the volume flow of the application medium. If, however, the volume flow is kept substantially constant within the volume flow working range, then the jet width in the nozzle head according to the invention is essentially constant independent of the distance from the minimum distance.
  • the volume flow or outflow rate can be, for example, 10 cm 3 / s, 20 cm 3 / s, 30 cm 3 / s, 40 cm 3 / s, 50 cm 3 / s, 60 cm 3 / s, 70 cm 3 / s, 80 cm 3 / s, 90 cm 3 / s or 100 cm 3 / s, in each case preferably ⁇ 5 cm 3 / s, ⁇ 10 cm 3 / s or ⁇ 15 cm 3 / s.
  • the beam width is not exactly constant even in the case of the nozzle head according to the invention. Rather, the jet width can also vary with the nozzle head of the invention depending on the distance to the nozzle head fluctuations of ⁇ 1mm, ⁇ 2mm, ⁇ 4mm, ⁇ 6mm, ⁇ 8mm, ⁇ 10mm, ⁇ 12mm, ⁇ 14mm or even ⁇ 16mm.
  • the feature "substantially independent of distance” may suitably include deviations of up to ⁇ 16 mm.
  • the nozzle head according to the invention is therefore much better suited for automated application by means of an application robot, the nozzle head being guided by the application robot over the component surface. Namely, when programming the application robot when using a nozzle head according to the invention, it can be assumed that the spray jet has a substantially constant jet width, namely at different volume flows of the application means, provided that the volume flow during the application is kept constant.
  • the beam width is substantially constant independent of distance, starting at a certain minimum distance to the nozzle head, in particular with a deviation of at most ⁇ 2 mm, ⁇ 4 mm, ⁇ 6 mm, ⁇ 8 mm, ⁇ 10 mm, ⁇ 12 mm, ⁇ 14 mm or even ⁇ 16mm, wherein the beam width is only substantially constant independent of distance from the minimum distance, if the volume flow of the application medium is within a certain volumetric flow working range and is expediently kept constant.
  • the nozzle head is in particular designed so that the volume flow working range with the substantially distance-independent constant beam width a Volumetric flow range of at least ⁇ 5 cm 3 / s, ⁇ 10 cm 3 / s, ⁇ 15 cm 3 / s, ⁇ 20 cm 3 / s, ⁇ 25 cm 3 / s, ⁇ 40 cm 3 / s, ⁇ 80 cm 3 / s or ⁇ 90 cm 3 / s.
  • the nozzle head has a similar structure as the conventional nozzle head described above.
  • the nozzle head according to the invention therefore preferably also has two outer plates and a middle plate, which is arranged between the two outer plates and spraying side has an end edge with a predetermined contour.
  • the two outer plates thus preferably delimit with their spray-off end edge a slot-shaped nozzle opening, wherein expediently between the outer plates and the spray-off front edge of the middle plate is a nozzle chamber into which the application agent to be applied is introduced.
  • the innovation according to the invention consists in the fact that the contour of the spray-off-side end edge of the middle plate is shaped such that the volume flow working region is relatively large with the beam width being substantially constant independent of the distance.
  • the front edge of the center plate in the nozzle head according to the invention is not simply V-shaped, but has a more complicated contour.
  • the spray-side end edge of the center plate preferably on both sides outside tips that protrude in Absprühraum, wherein the length of the tips is preferably at least 3 mm, 4 mm or even at least 5 mm.
  • the tips of the center plate preferably have an outer edge which is substantially parallel to the beam direction or is aligned at right angles to the base of the center plate.
  • the inner edge of the tips is preferably angled at an acute angle to the beam direction.
  • the inner edges of the tips may include an angle in the range of 15 ° -35 ° with the beam direction, with an angle of 24.165 ° or 28.3 ° has been found to be particularly advantageous.
  • the inner edges of the tips are aligned parallel to the beam direction or perpendicular to the base of the center plate.
  • the middle plate preferably has a recess in the center, which, however, does not extend over the entire width of the middle plate, but only over a width of, for example, at least 15 mm, 17 mm or 20 mm.
  • the centrally arranged recess is V-shaped.
  • the recess in the middle plate comprises a central arc portion having a first radius and two adjacent outer arc portions having a second radius, wherein the second radius of the outer arc portions is greater than the first radius of the central arc portion.
  • the first radius of the central arc portion may be in the range of 2 mm - 10 mm, with a value of 5 mm being preferred.
  • the second radius of the outer arc sections of the recess is preferably in the range of 10 mm - 30 mm, with a value of 20 mm is preferred.
  • the center plate preferably has on both sides between the outer tips and the central recess in each case a straight edge region which substantially is aligned at right angles to the Absprühraum, wherein the straight edge regions preferably have a width of at least 3 mm, 4 mm, 5 mm or 6 mm.
  • the straight edge portions of the center plate are preferably located at a height above the base of the middle plate, which is in a certain relation to the plate height of the middle plate.
  • the ratio of the plate height of the center plate to the height of the straight edge portions is preferably in the range of 1.4 to 1.6, with a value of 1.5 being preferred.
  • the outer plates preferably have spraying-side end edges, which are curved convexly in the direction of discharge, as is also the case in the prior art.
  • the above-mentioned tips of the center plate then preferably terminate with the ends of the curved end edge of the outer plate. This means that the tips of the center plate do not protrude beyond the outer contour of the outer plates.
  • the nozzle head according to the invention preferably comprises a plate holder for holding the outer plates and the middle plate inserted between the outer plates, wherein the plate holder preferably has an adjustable receiving width to accommodate different thickness plates can.
  • the nozzle holder has a groove with a constant groove width, wherein the plate package consisting of the outer plates and the middle plate is inserted into the groove and then clamped.
  • the plate holder can only accommodate one plate pack of a specific thickness. If now a thinner center plate to be used to change the spray behavior, so thicker outer plates must be used so that the thickness of the entire plate package is not changed.
  • the receiving width is adjustable so that different thickness plate packs can be added. This offers the advantage that different thickness middle plates can be used without the thickness of the outer plates must be adjusted accordingly.
  • the plate holder consists of two clamping plates, which are connected to each other via a compression fitting, so that the outer plates can be clamped with the middle plate between the clamping plates.
  • the compression fitting allows different thicknesses of the clamped plate package with the outer plates and the center plate.
  • the plate holder preferably has a bottom plate, on which the two clamping plates are placed.
  • one of the two clamping plates can be fixed immovably on the bottom plate, while the other clamping plate is movable by means of the compression fitting in order to clamp the plate pack of outer plates and center plate can.
  • the base plate preferably has a material bore in the region between the two clamping plates in order to supply the application medium.
  • the plate package with the outer plates and the middle plate is in this case over the material bore in the bottom plate and therefore can absorb the supplied via the material bore application agent.
  • the material bore is in this case provided with a seal (eg, O-ring) to seal the gap between the material bore and the plate package lying thereon.
  • the nozzle head according to the invention distinguishes the nozzle head according to the invention from the conventional nozzle head described above, in which the plate pack of outer plates and middle plate rests only flat over the material bore, which can lead to sealing problems.
  • the outer plates and / or the middle plate have a material guide, which emanates from the material bore in the bottom plate and opens into the nozzle space between the two outer plates.
  • This material guide may for example consist of a groove which is arranged in the two outer plates and extending from the lower end edge starting in Absprühraum and extends into the nozzle chamber, which is bounded by the two outer plates and the spray-off end edge of the center plate.
  • the above-mentioned bottom plate of the plate holder is preferably mounted on a mounting plate, wherein the mounting plate can be moved by an application robot, for which purpose the mounting plate is mounted, for example, on a flange plate of a robot's hand axis.
  • the connection between the bottom plate and the mounting plate takes place here by a releasable mechanical connection, such as by a screw.
  • the bottom plate can be mounted in different angular positions relative to the mounting plate.
  • this can be an additional pin connection between the bottom plate and the mounting plate be provided so that the bottom plate can be mounted in two different angular positions between the bottom plate and the mounting plate.
  • the middle plate has slots to screw the center plate with the outer plates can.
  • slots are disadvantageous in a cleaning of the nozzle head with water and subsequent blowing off with air, as can accumulate in the slots water, which can be removed only with difficulty by blowing off with air.
  • the elongated holes in the middle plate or in the outer plates are therefore preferably replaced by holes that are less prone to contamination.
  • the outer contour of the plate holder is preferably chosen so that after emergence from a water bath during the cleaning of the nozzle head, the water can be blown off as quickly as possible and without much effort.
  • the plate holder therefore preferably closes laterally substantially flush with the middle plate and the outer plates, in order to avoid a contamination-prone interference contour.
  • the middle plate preferably has a plate thickness in the range of 0.2 mm to 0.6 mm, with a range of 0.4 mm to 0.5 mm being preferred.
  • the outer plates have a width of 42 mm and a height in the discharge direction of 28.8 mm.
  • the middle plate preferably also has a width of 42 mm and a height of 19.5 mm.
  • the middle plate and the outer plates can be scaled arbitrarily in width and / or height, for example, to change the spray jet width accordingly.
  • the height of the outer panels and also the middle panel can be reduced by a factor of, for example, 1.2, with the width remaining the same, so that the outer panels have a height of 24 mm, while the center panel has a height of 16.25 mm.
  • the beam width can be reduced with the same material flow.
  • the outer panels and the center plate are scaled down by a factor of, for example, 1.2, whereas the height of the outer plates and the center plate remains unchanged.
  • the outer panels may then have a height of 28.8 mm while the center panel has a height of 19.5 mm.
  • the basic contour remains the same as in the basic version described above.
  • the outer tips that guide the insulating material to the nozzle gap pushed from an outer dimension of 42 mm continuously inward until they reach the new external dimension of at least 35 mm.
  • the outer plates are shortened laterally and the outer radius of the outer plates is moved so far down until the outer radius again meets the tips of the center plate.
  • the beam width is slightly reduced at high outflow rate.
  • only the outer plates are modified from the basic version described above by the convex curved spray-side end edge of the outer plates is lowered, so that reduces the height of the outer plates, for example, from 28.8 mm to 24 mm.
  • the center plate has a plate height in the beam direction which is in the range of 15 mm-20 mm, with a value of 19.5 mm being preferred.
  • the outer plates preferably have a plate height in the beam direction which is in the range of 25-34 mm, with a value of 29.24 mm being preferred.
  • the plate height of the middle plate is preferably in a certain ratio to the plate width of the middle plate, which ratio is preferably in the range of 0.4-0.5, with a value of 0.464 being preferred.
  • the beam width varies by a maximum of ⁇ 4mm, ⁇ 6mm, ⁇ 8mm, ⁇ 10mm or ⁇ 12mm.
  • the invention is not limited to the above-described nozzle head according to the invention as a single component. Rather, the invention also includes a complete application robot with such a nozzle head.
  • the invention also encompasses the novel use of such a nozzle head for the application of an insulating agent to a body component.
  • FIGS. 1 to 5 show a nozzle head 5 according to the invention for the application of an insulating material (eg water-based acrylate) on a component, such as a motor vehicle body component.
  • an insulating material eg water-based acrylate
  • the nozzle head 5 is partially conventional and comprises two outer plates 6, 7 and a thin middle plate 8, which is inserted between the two outer plates 6, 7, wherein the contour of the outer plates 6, 7 in FIG. 3 is shown while FIG. 4 the contour of the middle plate 8 shows.
  • the nozzle head 5 comprises a plate holder for mechanically holding the plate package consisting of the outer plates 6, 7 and the middle plate 8.
  • This plate holder comprises two clamping plates 9, 10, which are arranged on both sides of the consisting of the outer plates 6, 7 and the middle plate 8 plate pack and can be clamped together by means of a compression fitting 11 to fix the plate package mechanically. It should be mentioned that between the two clamping plates 9, 10 differently thick plate packs can be used, so that the thickness of the center plate 8 changed in a simple manner can be without the thickness of the outer plates 6, 7 must be adjusted accordingly.
  • the plate holder comprises a bottom plate 12, wherein the two clamping plates 9, 10 are arranged on the upper side of the bottom plate 12.
  • the plate holder comprises a mounting plate 13, which is guided by an application robot, which is shown here only schematically.
  • the outer plates 6, 7 each have a material guide 16, 17, wherein the material guide 16 or 17 consists of a groove which projects from the lower end edge of the outer plate 6 and 7 in Abspritzetti upwards.
  • the insulating material is thus supplied via the material bore 14 and then penetrates into the material guides 16, 17, so that the insulating material then finally passes into the nozzle chamber, which laterally bounded by the two outer plates 6, 7 and bottom of a front edge 18 of the center plate 8 becomes.
  • the front edge 18 of the middle plate 8 has a centrally substantially V-shaped recess 21, wherein the V-shaped recess 21 does not extend over the entire width b of the central plate 8.
  • the outer contour of the front edge 18 of the middle plate 8 on both sides of the V-shaped recess 21 each have a straight edge region 22, 23, wherein the straight edge regions 22, 23 are aligned at right angles to the spray direction.
  • the above-described contour of the end edge 18 of the middle plate 8 has the advantage that the nozzle head 5 according to the invention has a spray jet 24 with a substantially constant jet width SB, as in particular FIG. 5 evident.
  • the jet width SB of the spray jet 24 depends on a distance d to the nozzle head 5.
  • the beam width SB varies by at most ⁇ 2 mm and is thus essentially constant, provided the volume flow of the applied insulating agent is kept constant during application.
  • the middle plate 8 closes here together with the outer plates 7 in the plate holder flush with the outer contour of the plate holder, whereby a pollution-prone interference contour is avoided.
  • outer plates 6, 7 and the middle plate 8 instead of those in the prior art according to FIG. 8 existing slots 3, 4 each holes 25-28, the are less prone to contamination than the conventional slots 3, 4.
  • the holes 25-28 serve here as in the prior art according to FIG. 8 for carrying out the compression fitting 11.
  • the bottom plate 12 can be connected by a screw connection to the mounting plate 13.
  • the bottom plate 12 can be mounted in two different, mutually perpendicular angular positions on the mounting plate 13.
  • a pin connection 30 is additionally provided, which allows only the two desired angular positions.
  • the pin connection 30 may consist of a pin on top of the mounting plate 13 and two mating holes in the underside of the bottom plate 12, where the pin may be selectively inserted into one of the two holes.
  • FIG. 6 shows a modification of the outer plate 7 according to Figure 3, wherein the modification largely with the embodiment described above FIG. 3 to avoid repetition, reference is made to the above description, the same reference numerals being used for corresponding details.
  • holes 25, 26 are formed in the outer plate 7 as laterally open slots.
  • FIG. 7 shows a modification of the center plate 8 according to FIG. 4
  • FIG. 7 shows a modification of the center plate 8 according to FIG. 4
  • the recess 21 in the middle plate 8 is not V-shaped, but comprises a central arc section R1 and two adjacent outer arc sections R2, the outer arc sections R2 having a radius of 20 mm, while the central arc section R2 Arc section R1 has a radius of 5 mm.
  • the tips 19, 20 each have outer flanks which are aligned parallel to the beam direction.
  • the inner flanks of the two tips 19, 20, however, are angled at an angle of 28.3 ° acute angle to the beam direction.

Landscapes

  • Nozzles (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
  • Spray Control Apparatus (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Düsenkopf zur Abgabe eines flachen Spritzstrahls eines Auftragsmittels, insbesondere eines Dämmstoffmittels zur Dämmung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen.
  • Ein derartiger Düsenkopf ist an sich aus dem Stand der Technik bekannt und besteht im Wesentlichen aus zwei baugleichen Außenplatten und einer dünnen, kleineren Mittelplatte, die zwischen die beiden Außenplatten eingesetzt ist, wobei Figur 8 ein Ausführungsbeispiel einer derartigen herkömmlichen Mittelplatte 1 zeigt. Die Mittelplatte 1 weist absprühseitig eine Stirnkante 2 mit einer im Wesentlichen V-förmigen Kontur auf, so dass zwischen den benachbarten Außenplatten und der Stirnkante 2 der Mittelplatte 1 ein Düsenraum entsteht, in den das Dämmstoffmittel eingeleitet wird. Auf diese Weise bildet sich ein flacher, fächerförmiger Spritzstrahl aus, der gut zur Applikation des Dämmstoffmittels geeignet ist. Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Mittelplatte 2 beidseitig Langlöcher 3, 4 zur Durchführung von Schrauben aufweist, um die Außenplatten mit der Mittelplatte 1 zu verschrauben.
  • Bei diesem bekannten Düsenkopf ist die Strahlbreite - sofern der Volumenstrom konstant gehalten wird - in der Strahlebene ab-einem bestimmten Mindestabstand vor dem Düsenkopf abstandsunabhängig nahezu konstant. Beispielsweise schwankt die Strahlbreite dann nur in einem Bereich von ±2 mm. Diese abstandsunabhängig konstante Strahlbreite ist insbesondere bei der Behandlung von stark gekrümmten Bauteiloberflächen vorteilhaft, da es dann beim Abfahren der Bauteiloberfläche nicht erforderlich ist, einen konstanten Abstand zwischen dem Düsenkopf und der Bauteiloberfläche einzuhalten. Allerdings ist hierbei zu erwähnen, dass die Strahlbreite in Abhängigkeit von dem Volumenstrom des applizierten Dämmstoffmittels schwankt, was auch im Rahmen der Erfindung zu akzeptieren ist.
  • Ferner ist aus US 3,716,194 ein Düsenkopf mit Merkmalen entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Der bekannte Düsenkopf dient zur Abgabe eines Spritzstrahls eines Auftragsmittels, wobei der Spritzstrahl im Wesentlichen flach in einer Strahlebene verläuft und dabei eine bestimmte Strahlbreite aufweist, und hat zwei Außenplatten und eine dazwischen liegende Mittelplatte mit beidseitig Außenspitzen und einer mittigen Ausnehmung.
  • DE 10 2006 012 373 B3 offenbart eine Breitschlitzdüse zum Auftragen von hochviskosen Dämmmaterialraupen auf Kraftfahrzeugkarosserien, wobei die Austrittsfläche des Düsenkörpers in Abspritzrichtung konvex gekrümmt ist.
  • DE 27 56 133 A offenbart einen Extruderkopf zum Auftragen einer hochviskosen Flüssigkeit wie z. B. magnetischer Tinte auf ein sich relativ dazu bewegendes Substrat wie z. B. magnetisierbare Aufzeichnungsbänder mit einer Führungsplatte, deren Kante einen spitzen Winkel mit einer Führungsfläche für das Magnetband bildet.
  • Zum allgemeinen Stand der Technik ist ferner hinzuweisen auf die JP 2000 237 679 A , US 2003/0155451 A1 , DE 10 2005 013 972 A1 und DE 10 2005 027 236 A1 .
  • Nachteilig an dem eingangs beschriebenen bekannten Düsenkopf ist die Tatsache, dass die Abstandsunabhängigkeit der Strahlbreite nur innerhalb eines relativ eng begrenzten Volumenstromarbeitsbereichs gegeben ist. Außerhalb dieses Volumenstromarbeitsbereichs schwankt die Strahlbreite dagegen relativ stark in Abhängigkeit von dem Abstand zu dem Düsenkopf. Ein Betrieb ist deshalb in der Praxis nur innerhalb des relativ engen Volumenstromarbeitsbereichs möglich.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, den vorstehend beschriebenen herkömmlichen Düsenkopf entsprechend zu verbessern. So soll der erfindungsgemäße Düsenkopf für unterschiedliche Volumenströme des Dämmstoffmittels geeignet sein, wobei die Strahlbreite möglichst unabhängig von dem Abstand zu dem Düsenkopf konstant bleiben soll.
  • Diese Aufgabe wird zweckmäßig durch einen erfindungsgemäßen Düsenkopf gemäß Anspruch 1 gelöst.
  • Die Erfindung umfasst vorzugsweise die allgemeine technische Lehre, den Düsenkopf zweckmäßig so zu gestalten, dass der für eine Applikation geeignete Volumenstromarbeitsbereich mit der im Wesentlichen abstandsunabhängig konstanten Strahlbreite des Spritzstrahls einen Volumenstrombereich von mindestens ±5 cm3/s, ±10 cm3/s, ±15 cm3/s, ±20 cm3/s, ±25 cm3/s, ±40 cm3/s, ±80 cm3/s oder ±90 cm3/s umfasst. Dies bedeutet insbesondere, dass die Strahlbreite des Spritzstrahls ab einem bestimmten Mindestabstand (z.B. 20mm, 30mm, 40mm, 50mm, 60mm, 70mm, 80mm, 90mm oder 100mm) abstandsunabhängig im Wesentlichen konstant ist, sofern der Volumenstrom innerhalb des relativ breiten Volumenstromarbeitsbereichs liegt.
  • Zur Vermeidung von Missverständnissen ist nochmals zu erwähnen, dass die Strahlbreite auch bei dem erfindungsgemäßen Düsenkopf in Abhängigkeit von dem Volumenstrom des applizierten Auftragsmittels schwanken kann. Im Rahmen der Erfindung ist die Strahlbreite also ab dem Mindestabstand nur unabhängig von dem Abstand zum Düsenkopf, wohingegen die Strahlbreite auch bei dem erfindungsgemäßen Düsenkopf in Abhängigkeit von dem Volumenstrom schwanken kann.
  • Zur Vermeidung von Missverständnissen ist darauf hinzuweisen, dass die Strahlbreite des Spritzstrahls auch bei dem erfindungsgemäßen Düsenkopf in Abhängigkeit von dem Volumenstrom des Auftragsmittels schwanken kann. Falls der Volumenstrom jedoch innerhalb des Volumenstromarbeitsbereichs im Wesentlichen konstant gehalten wird, so ist die Strahlbreite bei dem erfindungsgemäßen Düsenkopf ab dem Mindestabstand abstandsunabhängig im Wesentlichen konstant.
  • Der Volumenstrom oder die Ausflussrate kann z.B. 10 cm3/s, 20 cm3/s, 30 cm3/s, 40 cm3/s, 50 cm3/s, 60 cm3/s, 70 cm3/s, 80 cm3/s, 90 cm3/s oder 100 cm3/s betragen, jeweils vorzugsweise ± 5 cm3/s, ± 10 cm3/s oder ± 15 cm3/s.
  • Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Strahlbreite auch bei dem erfindungsgemäßen Düsenkopf nicht exakt konstant ist. Vielmehr kann die Strahlbreite auch bei dem erfindungsgemäßen Düsenkopf in Abhängigkeit von dem Abstand zu dem Düsenkopf Schwankungen von ±1mm, ±2mm, ±4mm, ±6mm, ±8mm, ±10mm, ±12mm, ±14mm oder sogar ±16mm aufweisen. Das bedeutet insbesondere, dass im Rahmen der Erfindung das Merkmal "abstandsunabhängig im Wesentlichen konstant" zweckmäßig Abweichungen von bis zu ±16mm umfassen kann.
  • Der erfindungsgemäße Düsenkopf ist deshalb wesentlich besser für eine automatisierte Applikation mittels eines Applikationsroboters geeignet, wobei der Düsenkopf von dem Applikationsroboter über die Bauteiloberfläche geführt wird. Bei der Programmierung des Applikationsroboters kann nämlich bei der Verwendung eines erfindungsgemäßen Düsenkopfs davon ausgegangen werden, dass der Spritzstrahl eine im Wesentlichen konstante Strahlbreite aufweist und zwar bei verschiedenen Volumenströmen des Auftragsmittels, sofern der Volumenstrom während der Applikation konstant gehalten wird.
  • In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Strahlbreite ab einem bestimmten Mindestabstand zu dem Düsenkopf abstandsunabhängig im Wesentlichen konstant, insbesondere mit einer Abweichung von höchstens ±2mm, ±4mm, ±6mm, ±8mm, ±10mm,±12mm, ±14mm oder sogar ±16mm, wobei die Strahlbreite nur dann ab dem Mindestabstand abstandsunabhängig im Wesentlichen konstant ist, wenn der Volumenstrom des Auftragsmittels innerhalb eines bestimmten Volumenstromarbeitsbereichs liegt und zweckmäßig konstant gehalten wird.
  • Es ist möglich, dass der Düsenkopf insbesondere so ausgebildet ist, dass der Volumenstromarbeitsbereich mit der im Wesentlichen abstandsunabhängig konstanten Strahlbreite einen Volumenstrombereich von mindestens ±5 cm3/s, ±10 cm3/s, ±15 cm3/s, ±20 cm3/s, ±25 cm3/s, ±40 cm3/s, ±80 cm3/s oder ±90 cm3/s umfasst.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Düsenkopf einen ähnlichen Aufbau auf wie der eingangs beschriebene herkömmliche Düsenkopf. Der erfindungsgemäße Düsenkopf weist also vorzugsweise ebenfalls zwei Außenplatten und eine Mittelplatte auf, die zwischen den beiden Außenplatten angeordnet ist und absprühseitig eine Stirnkante mit einer vorgegebenen Kontur aufweist. Die beiden Außenplatten begrenzen also mit ihrer absprühseitigen Stirnkante vorzugsweise eine schlitzförmige Düsenöffnung, wobei sich zweckmäßig zwischen den Außenplatten und der absprühseitigen Stirnkante der Mittelplatte ein Düsenraum befindet, in den das zu applizierende Auftragsmittel eingeleitet wird. Die erfindungsgemäße Neuerung besteht hierbei darin, dass die Kontur der absprühseitigen Stirnkante der Mittelplatte so geformt ist, dass der Volumenstromarbeitsbereich mit der im Wesentlichen abstandsunabhängig konstanten Strahlbreite relativ groß ist.
  • Im Gegensatz zu der eingangs beschriebenen und in Figur 8 dargestellten herkömmlichen Mittelplatte ist die Stirnkante der Mittelplatte bei dem erfindungsgemäßen Düsenkopf nicht einfach V-förmig ausgebildet, sondern weist eine kompliziertere Kontur auf.
  • So weist die absprühseitige Stirnkante der Mittelplatte vorzugsweise beidseitig außen Spitzen auf, die in Absprührichtung hervorstehen, wobei die Länge der Spitzen vorzugsweise mindestens 3 mm, 4 mm oder sogar mindestens 5 mm beträgt.
  • Die Spitzen der Mittelplatte weisen vorzugsweise eine äußere Flanke auf, die im Wesentlichen parallel zur Strahlrichtung bzw. rechtwinklig zur Basis der Mittelplatte ausgerichtet ist. Die innere Flanke der Spitzen ist dagegen vorzugsweise spitzwinklig zur Strahlrichtung angewinkelt. Beispielsweise können die inneren Flanken der Spitzen mit der Strahlrichtung einen Winkel im Bereich von 15°-35° einschließen, wobei sich ein Winkel von 24,165° oder 28,3° als besonders vorteilhaft herausgestellt hat. Es besteht jedoch im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit, dass die inneren Flanken der Spitzen parallel zur Strahlrichtung bzw. rechtwinklig zur Basis der Mittelplatte ausgerichtet sind.
  • Darüber hinaus weist die Mittelplatte vorzugsweise mittig eine Ausnehmung auf, die sich jedoch nicht über die gesamte Breite der Mittelplatte erstreckt, sondern nur über eine Breite von beispielsweise mindestens 15 mm, 17 mm oder 20 mm.
  • In einer Variante der Mittelplatte ist die mittig angeordnete Ausnehmung V-förmig.
  • Erfindungsgemäß wird jedoch eine andere Variante verwendet, bei der die Ausnehmung in der Mittelplatte einen mittigen Bogenabschnitt mit einem ersten Radius und zwei angrenzende äußere Bogenabschnitte mit einem zweiten Radius umfasst, wobei der zweite Radius der äußeren Bogenabschnitte größer ist als der erste Radius des mittigen Bogenabschnitts. Beispielsweise kann der erste Radius des mittigen Bogenabschnitts im Bereich von 2 mm - 10 mm liegen, wobei ein Wert von 5 mm bevorzugt wird. Der zweite Radius der äußeren Bogenabschnitte der Ausnehmung liegt dagegen vorzugsweise im Bereich von 10 mm - 30 mm, wobei ein Wert von 20 mm bevorzugt wird.
  • Ferner weist die Mittelplatte vorzugsweise beidseitig zwischen den außen liegenden Spitzen und der mittigen Ausnehmung jeweils einen geraden Kantenbereich auf, der im Wesentlichen rechtwinklig zur Absprührichtung ausgerichtet ist, wobei die geraden Kantenbereiche vorzugsweise eine Breite von mindestens 3 mm, 4 mm, 5 mm oder 6 mm aufweisen.
  • Die geraden Kantenbereiche der Mittelplatte sind vorzugsweise in einer Höhe über der Basis der Mittelplatte angeordnet, die in einem bestimmten Verhältnis zur Plattenhöhe der Mittelplatte steht. So liegt das Verhältnis der Plattenhöhe der Mittelplatte zur Höhe der geraden Kantenbereiche vorzugsweise im Bereich von 1,4 - 1,6, wobei ein Wert von 1,5 bevorzugt wird.
  • In technischen Versuchen hat sich herausgestellt, dass eine derartige Formgebung der absprühseitigen Stirnkante der Mittelplatte einen positiven Einfluss auf den abgegebenen Spritzstrahl hat, so dass dieser innerhalb eines relativ großen Volumenstromarbeitsbereichs eine im Wesentlichen abstandsunabhängig konstante Strahlbreite aufweist.
  • Weiterhin ist zu erwähnen, dass auch bei dem erfindungsgemäßen Düsenkopf die Außenplatten vorzugsweise absprühseitige Stirnkanten aufweisen, die konvex in Absprührichtung gekrümmt sind, wie es auch beim Stand der Technik der Fall ist. Die vorstehend erwähnten Spitzen der Mittelplatte schließen dann vorzugsweise mit den Enden der gekrümmten Stirnkante der Außenplatte ab. Dies bedeutet, dass die Spitzen der Mittelplatte nicht über die Außenkontur der Außenplatten hinausragen.
  • Darüber hinaus umfasst der erfindungsgemäße Düsenkopf vorzugsweise einen Plattenhalter zur Halterung der Außenplatten und der zwischen die Außenplatten eingesetzten Mittelplatte, wobei der Plattenhalter vorzugsweise eine einstellbare Aufnahmebreite aufweist, um unterschiedlich dicke Platten aufnehmen zu können. Bei dem eingangs beschriebenen herkömmlichen Düsenkopf weist der Plattenhalter dagegen eine Nut mit einer konstanten Nutbreite auf, wobei das aus den Außenplatten und der Mittelplatte bestehende Plattenpaket in die Nut eingesetzt und dann festgeklemmt wird. Dies hat bei dem eingangs beschriebenen herkömmlichen Düsenkopf den Nachteil, dass der Plattenhalter nur ein Plattenpaket mit einer bestimmten Dicke aufnehmen kann. Falls nun zur Veränderung des Spritzverhaltens eine dünnere Mittelplatte verwendet werden soll, so müssen entsprechend dickere Außenplatten verwendet werden, damit die Dicke des gesamten Plattenpakets nicht verändert wird. Bei dem erfindungsgemäßen Plattenhalter ist die Aufnahmebreite dagegen einstellbar, so dass unterschiedlich dicke Plattenpakete aufgenommen werden können. Dies bietet den Vorteil, dass unterschiedlich dicke Mittelplatten eingesetzt werden können, ohne dass die Dicke der Außenplatten entsprechend angepasst werden muss.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht der Plattenhalter aus zwei Klemmplatten, die über eine Klemmverschraubung miteinander verbunden sind, so dass die Außenplatten mit der Mittelplatte zwischen den Klemmplatten eingeklemmt werden können. Die Klemmverschraubung ermöglicht hierbei unterschiedliche Dicken des festgeklemmten Plattenpakets mit den Außenplatten und der Mittelplatte.
  • Darüber hinaus weist der Plattenhalter vorzugsweise eine Bodenplatte auf, auf welche die beiden Klemmplatten aufgesetzt sind. Beispielsweise kann eine der beiden Klemmplatten unverrückbar auf der Bodenplatte befestigt sein, während die andere Klemmplatte mittels der Klemmverschraubung beweglich ist, um das Plattenpaket aus Außenplatten und Mittelplatte festklemmen zu können. Die Bodenplatte weist hierbei im Bereich zwischen den beiden Klemmplatten vorzugsweise eine Materialbohrung auf, um das Auftragsmittel zuzuführen. Das Plattenpaket mit den Außenplatten und der Mittelplatte liegt hierbei also über der Materialbohrung in der Bodenplatte und kann deshalb das über die Materialbohrung zugeführte Auftragsmittel aufnehmen. Vorzugsweise ist die Materialbohrung hierbei mit einer Dichtung (z.B. O-Ring) versehen, um den Spalt zwischen der Materialbohrung und dem darauf aufliegenden Plattenpaket abzudichten. Auch dadurch unterscheidet sich der erfindungsgemäße Düsenkopf von dem eingangs beschriebenen herkömmlichen Düsenkopf, bei dem das Plattenpaket aus Außenplatten und Mittelplatte lediglich plan über der Materialbohrung aufliegt, was zu Dichtungsproblemen führen kann. Hierbei ist zu erwähnen, dass die Außenplatten und/oder die Mittelplatte eine Materialführung aufweisen, die von der Materialbohrung in der Bodenplatte ausgeht und in den Düsenraum zwischen den beiden Außenplatten mündet. Diese Materialführung kann beispielsweise aus einer Nut bestehen, die in den beiden Außenplatten angeordnet ist und von der unteren Stirnkante ausgehend in Absprührichtung verläuft und bis in den Düsenraum reicht, der von den beiden Außenplatten und von der absprühseitigen Stirnkante der Mittelplatte begrenzt wird.
  • Die vorstehend genannten Bodenplatte des Plattenhalters wird vorzugsweise auf einer Montageplatte montiert, wobei die Montageplatte von einem Applikationsroboter bewegt werden kann, wozu die Montageplatte beispielsweise an einer Flanschplatte einer Roboterhandachse montiert ist. Die Verbindung zwischen der Bodenplatte und der Montageplatte erfolgt hierbei durch eine lösbare mechanische Verbindung, wie beispielsweise durch eine Verschraubung.
  • Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Bodenplatte in verschiedenen Winkelstellungen relativ zu der Montageplatte montiert werden kann. Beispielsweise kann hierzu eine zusätzliche Stiftverbindung zwischen der Bodenplatte und der Montageplatte vorgesehen sein, so dass die Bodenplatte in zwei verschiedenen Winkelstellungen zwischen der Bodenplatte und der Montageplatte montiert werden kann.
  • Bei der Beschreibung des herkömmlichen Düsenkopfes wurde eingangs erwähnt, dass die Mittelplatte Langlöcher aufweist, um die Mittelplatte mit den Außenplatten verschrauben zu können. Derartige Langlöcher sind jedoch nachteilig bei einer Reinigung des Düsenkopfs mit Wasser und anschließendem Abblasen mit Luft, da sich in den Langlöchern Wasser ansammeln kann, das auch durch Abblasen mit Luft nur schwer entfernt werden kann. Bei dem erfindungsgemäßen Düsenkopf werden die Langlöcher in der Mittelplatte bzw. in den Außenplatten deshalb vorzugsweise durch Bohrungen ersetzt, die weniger verschmutzungsanfällig sind.
  • Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Außenkontur des Plattenhalters vorzugsweise so gewählt wird, dass nach einem Auftauchen aus einem Wasserbad während der Reinigung des Düsenkopfs das Wasser möglichst schnell und ohne größeren Aufwand abgeblasen werden kann. Der Plattenhalter schließt deshalb seitlich vorzugsweise mit der Mittelplatte und den Außenplatten im Wesentlichen bündig ab, um eine verschmutzungsanfällige Störkontur zu vermeiden.
  • Hinsichtlich der Abmessungen des erfindungsgemäßen Düsenkopfs ist zu erwähnen, dass die Mittelplatte vorzugsweise eine Plattenstärke im Bereich von 0,2 mm bis 0,6 mm aufweist, wobei ein Bereich von 0,4 mm bis 0,5 mm bevorzugt wird.
  • In einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Düsenkopfs weisen die Außenplatten eine Breite von 42 mm und eine Höhe in Absprührichtung von 28,8 mm auf. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Mittelplatte vorzugsweise ebenfalls eine Breite von 42 mm und eine Höhe von 19,5 mm auf.
  • Die Mittelplatte und die Außenplatten können jedoch in Breite und/oder Höhe beliebig skaliert werden, um beispielsweise die Sprühstrahlbreite entsprechend zu verändern.
  • Beispielsweise kann die Höhe der Außenplatten und auch der Mittelplatte bei gleichbleibender Breite um einen Faktor von beispielsweise 1,2 reduziert werden, so dass die Außenplatten eine Höhe von 24 mm aufweisen, während die Mittelplatte eine Höhe von 16,25 mm aufweist. Hierdurch lässt sich die Strahlbreite bei gleichem Materialfluss verkleinern.
  • In einer anderen Variante wird dagegen nur die Breite der Außenplatten und der Mittelplatte mit einem Faktor von beispielsweise 1,2 abwärts skaliert, wohingegen die Höhe der Außenplatten und der Mittelplatte unverändert bleibt. Beispielsweise können die Außenplatten dann eine Höhe von 28,8 mm aufweisen, während die Mittelplatte eine Höhe von 19,5 mm aufweist.
  • In einem anderen Ausführungsbeispiel bleibt die Grundkontur dagegen die gleiche wie bei der eingangs beschriebenen Basisausführung. Hierbei werden nur die äußeren Spitzen, die das Dämmstoffmittel bis zum Düsenspalt führen, von einem Außenmaß von 42 mm stufenlos nach innen geschoben, bis sie das neue Außenmaß von mindestens 35 mm erreichen. Weiterhin werden die Außenplatten seitlich eingekürzt und der Außenradius der Außenplatten wird so weit nach unten verschoben, bis der Außenradius wieder auf die Spitzen der Mittelplatte trifft. Durch diese Modifikation wird die Strahlbreite bei hoher Ausflussrate etwas reduziert.
  • In einer anderen Variante der Erfindung werden dagegen nur die Außenplatten gegenüber der vorstehend beschriebenen Basisausführung modifiziert, indem die konvex gekrümmte absprühseitige Stirnkante der Außenplatten heruntergesetzt wird, so dass sich die Höhe der Außenplatten beispielsweise von 28,8 mm auf 24 mm reduziert.
  • Schließlich ist im Rahmen der Erfindung noch eine Abwandlung gegenüber der vorstehend zuletzt beschriebenen Variante denkbar, wobei die Außenplatten in Breite und Höhe im gleichen Verhältnis auf die Breite von 35 mm abwärts skaliert werden. Die Mittelplatte wird dagegen nur in der Breite auf 35 mm skaliert, wobei die äußeren Spitzen der Mittelplatte dem Radius der Außenplatten angepasst werden. Mit dieser Abwandlung lässt sich eine Ausflussrate von ca. 45 cm3/s bei einer Strahlbreite von ca. 60 mm realisieren.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Mittelplatte eine Plattenhöhe in Strahlrichtung auf, die im Bereich von 15 mm - 20 mm liegt, wobei ein Wert von 19,5 mm bevorzugt wird. Die Außenplatten weisen dagegen vorzugsweise eine Plattenhöhe in Strahlrichtung auf, die im Bereich von 25 - 34 mm liegt, wobei ein Wert von 29,24 mm bevorzugt wird.
  • Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Plattenhöhe der Mittelplatte vorzugsweise in einem bestimmten Verhältnis zur Plattenbreite der Mittelplatte steht, wobei dieses Verhältnis vorzugsweise im Bereich von 0,4 - 0,5 liegt, wobei ein Wert von 0,464 bevorzugt wird.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist es insbesondere möglich, dass in einem Bereich zwischen einem Mindestabstand zu dem Düsenkopf von ungefähr 30mm, 40mm oder 50mm zuzüglich mindestens 10mm, 20mm, 30mm, 40mm, 50mm, 60mm oder 70mm die Strahlbreite um höchstens ±4mm, ±6mm, ±8mm, ±10mm oder ±12mm schwankt.
  • Ferner ist zu erwähnen, dass die Erfindung nicht auf den vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Düsenkopf als einzelnes Bauteil beschränkt ist. Vielmehr umfasst die Erfindung auch einen kompletten Applikationsroboter mit einem solchen Düsenkopf.
  • Schließlich umfasst die Erfindung auch die neuartige Verwendung eines solchen Düsenkopfs zur Applikation eines Dämmstoffmittels auf ein Karosseriebauteil.
  • Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Düsenkopfs parallel zur Ebene des Spritzstrahls,
    Figur 2
    eine Frontansicht des erfindungsgemäßen Düsenkopfs aus Figur 1 rechtwinklig zur Ebene des Spritzstrahls,
    Figur 3
    eine Frontansicht einer Außenplatte des Düsenkopfs aus den Figuren 1 und 2,
    Figur 4
    eine Frontansicht der Mittelplatte des Düsenkopfs aus den Figuren 1 bis 3,
    Figur 5
    eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung der Form des Spritzstrahls bei dem erfindungsgemäßen Düsenkopf,
    Figur 6
    eine Abwandlung der Außenplatte gemäß Figur 3,
    Figur 7
    eine Abwandlung der Mittelplatte gemäß Figur 4,
    Figur 8
    eine Frontansicht einer herkömmlichen Mittelplatte eines Düsenkopfs gemäß dem Stand der Technik.
  • Die Figuren 1 bis 5 zeigen einen erfindungsgemäßen Düsenkopf 5 zur Applikation eines Dämmstoffmittels (z.B. Acrylat auf Wasserbasis) auf ein Bauteil, wie beispielsweise ein Kraftfahrzeugkarosseriebauteil.
  • Der Düsenkopf 5 ist teilweise herkömmlich aufgebaut und umfasst zwei Außenplatten 6, 7 und eine dünne Mittelplatte 8, die zwischen die beiden Außenplatten 6, 7 eingesetzt ist, wobei die Kontur der Außenplatten 6, 7 in Figur 3 dargestellt ist, während Figur 4 die Kontur der Mittelplatte 8 zeigt.
  • Darüber hinaus umfasst der erfindungsgemäße Düsenkopf 5 einen Plattenhalter, um das aus den Außenplatten 6, 7 und der Mittelplatte 8 bestehende Plattenpaket mechanisch zu halten. Dieser Plattenhalter umfasst zwei Klemmplatten 9, 10, die beiderseits des aus den Außenplatten 6, 7 und der Mittelplatte 8 bestehenden Plattenpakets angeordnet sind und mittels einer Klemmverschraubung 11 zusammengeklemmt werden können, um das Plattenpaket mechanisch zu fixieren. Hierbei ist zu erwähnen, dass zwischen die beiden Klemmplatten 9, 10 unterschiedlich dicke Plattenpakete eingesetzt werden können, so dass die Dicke der Mittelplatte 8 in einfacher Weise verändert werden kann, ohne dass die Dicke der Außenplatten 6, 7 entsprechend angepasst werden muss.
  • Weiterhin umfasst der Plattenhalter eine Bodenplatte 12, wobei die beiden Klemmplatten 9, 10 an der Oberseite der Bodenplatte 12 angeordnet sind.
  • Ferner umfasst der Plattenhalter eine Montageplatte 13, die von einem Applikationsroboter geführt wird, was hier nur schematisch dargestellt ist.
  • Aus Figur 3 ist weiterhin ersichtlich, dass die Außenplatten 6, 7 jeweils eine Materialführung 16, 17 aufweisen, wobei die Materialführung 16 bzw. 17 aus einer Nut besteht, die von der unteren Stirnkante der Außenplatte 6 bzw. 7 in Abspritzrichtung nach oben ragt. Das Dämmstoffmittel wird also über die Materialbohrung 14 zugeführt und dringt dann in die Materialführungen 16, 17 ein, so dass das Dämmstoffmittel dann schließlich in den Düsenraum gelangt, der seitlich von den beiden Außenplatten 6, 7 und unten von einer Stirnkante 18 der Mittelplatte 8 begrenzt wird.
  • Von besonderer Bedeutung ist weiterhin die Kontur der Stirnkante 18 der Mittelplatte 8, wobei diese Kontur aus der Detailansicht in Figur 4 ersichtlich ist.
  • So weist die Stirnkante 18 der Mittelplatte 8 beidseitig außen jeweils eine in Absprührichtung hervorstehende Spitze 19 bzw. 20 auf.
  • Darüber hinaus weist die Stirnkante 18 der Mittelplatte 8 mittig eine im Wesentlichen V-förmige Ausnehmung 21 auf, wobei sich die V-förmige Ausnehmung 21 nicht über die gesamte Breite b der Mittelplatte 8 erstreckt.
  • Schließlich umfasst die Außenkontur der Stirnkante 18 der Mittelplatte 8 beiderseits der V-förmigen Ausnehmung 21 jeweils einen geraden Kantenbereich 22, 23, wobei die geraden Kantenbereiche 22, 23 rechtwinklig zur Abspritzrichtung ausgerichtet sind.
  • Die vorstehend beschriebene Kontur der Stirnkante 18 der Mittelplatte 8 hat den Vorteil, dass der erfindungsgemäße Düsenkopf 5 einen Spritzstrahl 24 mit einer im Wesentlichen konstanten Strahlbreite SB aufweist, wie insbesondere aus Figur 5 hervorgeht. Zwar hängt die Strahlbreite SB des Spritzstrahls 24 von einem Abstand d zu dem Düsenkopf 5 ab. Innerhalb eines relativ großen Arbeitsbereichs AB schwankt die Strahlbreite SB dagegen um höchstens ±2 mm und ist damit im Wesentlichen konstant, sofern der Volumenstrom des applizierten Dämmstoffmittels während der Applikation konstant gehalten wird.
  • Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Außenplatten 6, 7 vorzugsweise eine Höhe ha=28,8 mm aufweisen, während die Mittelplatte 8 eine Höhe von hm=19,5 mm aufweist.
  • Sowohl die Außenplatten 6, 7 als auch die Mittelplatte 8 weisen dagegen eine einheitliche Breite von b=42 mm auf.
  • Die Mittelplatte 8 schließt hierbei zusammen mit den Außenplatten 7 in dem Plattenhalter bündig mit der Außenkontur des Plattenhalters ab, wodurch eine verschmutzungsanfällige Störkontur vermieden wird.
  • Darüber hinaus weisen die Außenplatten 6, 7 und die Mittelplatte 8 anstelle der beim Stand der Technik gemäß Figur 8 vorhandenen Langlöcher 3, 4 jeweils Bohrungen 25-28 auf, die weniger verschmutzungsanfällig sind als die herkömmlichen Langlöcher 3, 4. Die Bohrungen 25-28 dienen hierbei wie beim Stand der Technik gemäß Figur 8 zur Durchführung der Klemmverschraubung 11.
  • Aus den Figuren 1 und 2 ist weiterhin ersichtlich, dass die Bodenplatte 12 durch eine Schraubverbindung mit der Montageplatte 13 verbunden werden kann. Hierbei kann die Bodenplatte 12 in zwei verschiedenen, rechtwinklig zueinander ausgerichteten Winkelstellungen an der Montageplatte 13 montiert werden. Zur Definition dieser beiden Winkelstellungen ist zusätzlich eine Stiftverbindung 30 vorgesehen, die nur die beiden gewünschten Winkelstellungen erlaubt. Die Stiftverbindung 30 kann beispielsweise aus einem Stift an der Oberseite der Montageplatte 13 und zwei passenden Bohrungen in der Unterseite der Bodenplatte 12 bestehen, wobei der Stift wahlweise in eine der beiden Bohrungen eingeführt werden kann.
  • Figur 6 zeigt eine Abwandlung der Außenplatte 7 gemäß Figur 3, wobei die Abwandlung weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 übereinstimmt, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
  • Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die Bohrungen 25, 26 in der Außenplatte 7 als seitlich offene Langlöcher ausgebildet sind.
  • Eine weitere Besonderheit besteht darin, dass die Außenplatte 7 eine Breite b = 42 mm und eine Höhe ha = 29,24 mm aufweist.
  • Figur 7 zeigt eine Abwandlung der Mittelplatte 8 gemäß Figur 4, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
  • Eine Besonderheit dieser Abwandlung besteht wiederum darin, dass anstelle der Bohrungen 27, 28 seitlich offene Langlöcher vorgesehen sind.
  • Eine weitere Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die Ausnehmung 21 in der Mittelplatte 8 nicht V-förmig ist, sondern einen mittigen Bogenabschnitt R1 und zwei angrenzende äußere Bogenabschnitte R2 umfasst, wobei die äußeren Bogenabschnitte R2 einen Radius von 20 mm aufweisen, während der mittige Bogenabschnitt R1 einen Radius von 5 mm aufweist.
  • Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Spitzen 19, 20 hierbei jeweils äußere Flanken aufweisen, die parallel zur Strahlrichtung ausgerichtet sind.
  • Die inneren Flanken der beiden Spitzen 19, 20 sind dagegen mit einem Winkel von 28,3° spitzwinklig zur Strahlrichtung angewinkelt.
  • Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen. Darüber hinaus beansprucht die Erfindung auch Schutz für die Merkmale und den Gegenstand der Unteransprüche.

Claims (19)

  1. Düsenkopf (5) zur Abgabe eines Spritzstrahls (24) eines Auftragsmittels, insbesondere eines Dämmstoffmittels, wobei
    a) ein bestimmter Volumenstrom des Auftragsmittels durch den Spritzstrahl (24) appliziert wird,
    b) der Spritzstrahl (24) im Wesentlichen flach in einer Strahlebene verläuft, und
    c) der Spritzstrahl (24) in der Strahlebene eine bestimmte Strahlbreite (SB) aufweist, die von dem Volumenstrom des Auftragsmittels abhängt,
    umfassend
    d) zwei Außenplatten (6, 7), und
    e) eine Mittelplatte (8), die zwischen den beiden Außenplatten (6, 7) angeordnet ist und abspritzseitig eine Stirnkante (18) mit einer vorgegebenen Kontur aufweist, wobei
    f) die Mittelplatte (8) beidseitig außen Spitzen (19, 20) aufweist, die in Abspritzrichtung hervorstehen, und
    g) die Mittelplatte (8) mittig eine Ausnehmung (21) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    h) die Ausnehmung (21) einen mittigen Bogenabschnitt mit einem ersten Radius (R1) und zwei angrenzende äußere Bogenabschnitte mit einem zweiten Radius (R2) aufweist.
  2. Düsenkopf (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    a) die Strahlbreite (SB) ab einem bestimmten Mindestabstand (d) zu dem Düsenkopf (5) abstandsunabhängig im Wesentlichen konstant ist, insbesondere mit einer Abweichung von höchstens ±2mm, ±4mm, ±6mm, ±8mm oder ±10mm, und
    b) die Strahlbreite (SB) nur dann ab dem Mindestabstand (d) abstandsunabhängig im Wesentlichen konstant ist, wenn der Volumenstrom des Auftragsmittels innerhalb eines bestimmten Volumenstromarbeitsbereichs liegt und konstant gehalten wird, und
    c) vorzugsweise der Düsenkopf (5) so ausgebildet ist, dass der Volumenstromarbeitsbereich mit der im Wesentlichen abstandsunabhängig konstanten Strahlbreite (SB) einen Volumenstrombereich von mindestens ±10 cm3/s, ±15 cm3/s, ±20 cm3/s, ±25 cm3/s, ±40 cm3/s, ±80 cm3/s oder ±90 cm3/s umfasst.
  3. Düsenkopf (5) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch
    a) eine schlitzförmige Düsenöffnung, die von den abspritzseitigen Stirnkanten der beiden Außenplatten (6, 7) begrenzt wird,
    b) einen Düsenraum zwischen der abspritzseitig Stirnkante (18) der Mittelplatte (8) und den beiden Außenplatten (6, 7),
    c) wobei die Kontur der abspritzseitigen Stirnkante (18) der Mittelplatte (8) so geformt ist, dass der Volumenstromarbeitsbereich mit der im Wesentlichen abstandsunabhängig konstanten Strahlbreite (SB) einen Volumenstrombereich von mindestens ±10 cm3/s, ±15 cm3/s, ±20 cm3/s, ±25 cm3/s, ±40 cm3/s, ±80 cm3/s oder ±90 cm3/s umfasst.
  4. Düsenkopf (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    a) dass der Volumenstromarbeitsbereich mit der im Wesentlichen abstandsunabhängig konstanten Strahlbreite (SB) einen Volumenstrombereich von 10 cm3/s bis 200 cm3/s umfasst, und/oder
    b) dass der Mindestabstand (d) zu dem Düsenkopf (5) mindestens 10mm, 20mm, 30mm, 40mm, 60mm, 80mm, 100mm, 150mm oder 200mm beträgt, wobei die Strahlbreite (SB) ab dem Mindestabstand im Wesentlichen abstandsunabhängig konstant ist, sofern der Volumenstrom innerhalb des Volumenstromarbeitsbereichs liegt.
  5. Düsenkopf (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    a) dass die Spitzen (19, 20) in Abspritzrichtung eine Länge von mindestens 3mm, 4mm oder 5mm aufweisen, und/oder
    b) dass die Spitzen (19, 20) ein äußere Flanke aufweisen, die im Wesentlichen parallel zur Strahlrichtung verläuft, und/oder
    c) dass die Spitzen (19, 20) innere Flanken aufweisen, die einen Winkel von mindestens 15°, 20°, 22°, 24°, 24° oder 26° zur Strahlrichtung einschließen, insbesondere einen Winkel von 24,165° oder 28,3°, und/oder
    d) dass die Spitzen (19, 20) innere Flanken aufweisen, die einen Winkel von höchstens 35°, 30°, 26° oder 25° zur Strahlrichtung einschließen, insbesondere einen Winkel von 24,165° oder 28,3°, und/oder
    e) dass die Ausnehmung (21) rechtwinklig zur Abspritzrichtung eine Breite von mindestens 15mm, 17mm oder 20mm aufweist, und/oder
    f) dass die Mittelplatte (8) beidseitig zwischen den außen liegenden Spitzen (19, 20) und der mittigen Ausnehmung (21) jeweils einen gerade Kantenbereich (22, 23) aufweist, der im Wesentlichen rechtwinklig zur Abspritzrichtung ausgerichtet ist, und/oder
    g) dass die geraden Kantenbereiche (22, 23) quer zur Abspritzrichtung jeweils eine Breite von mindestens 3mm, 4mm, 5mmm oder 6mm aufweisen.
  6. Düsenkopf (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (21) im Wesentlichen V-förmig ist.
  7. Düsenkopf (5) nach einem der vohergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    a) dass der zweite Radius (R2) der äußeren Bogenabschnitte größer ist als der erste Radius (R1) des mittigen Bogenabschnitts, und/oder
    b) dass der erste Radius (R1) des mittigen Bogenabschnitts größer ist als 2mm, 3mm oder 4mm, und/oder
    c) dass der erste Radius (R1) des mittigen Bogenabschnitts kleiner ist als 10mm, 8mm oder 6mm, und/oder
    d) dass der zweite Radius (R2) der äußeren Bogenabschnitte größer ist als 10mm, 15mm oder 18mm, und/oder
    e) dass der zweite Radius der äußeren Bogenabschnitte kleiner ist als 30mm, 25mm oder 21mm, und/oder
    f) dass der erste Radius (R1) des mittigen Bogenabschnitts im Wesentlichen 5mm und der zweite Radius (R2) der äußeren Bogenabschnitte im Wesentlichen 20mm ist.
  8. Düsenkopf (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    a) dass die Außenplatten (6, 7) abspritzseitig jeweils eine Stirnkante aufweisen, die konvex in Abspritzrichtung gekrümmt ist, und
    b) dass die Spitzen (19, 20) der Mittelplatte (8) jeweils mit den Enden der gekrümmten Stirnkante der Außenplatten (6, 7) abschließen.
  9. Düsenkopf (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    a) dass die geraden Kantenbereiche (22, 23) in Strahlrichtung in einer bestimmten ersten Höhe (h1) über der Basis der Mittelplatte (8) angeordnet sind,
    b) dass die Mittelplatte (8) eine bestimmte Plattenhöhe (hm) in Strahlrichtung aufweist,
    c) dass das Verhältnis zwischen der Plattenhöhe (hm) der Mittelplatte (8) und der ersten Höhe (h1) der geraden Kantenbereiche (22, 23) im Bereich von 1,4-1,6 liegt, insbesondere bei einem Wert von 1,5.
  10. Düsenkopf (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    a) dass der Düsenkopf (5) zur Halterung der Außenplatten (6, 7) und der Mittelplatte (8) einen Plattenhalter aufweist, und
    b) dass der Plattenhalter eine einstellbare Aufnahmebreite aufweist, um unterschiedlich dicke Platten aufnehmen zu können.
  11. Düsenkopf (5) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Plattenhalter zwei Klemmplatten (9, 10) aufweist, die über eine Klemmverschraubung miteinander verbunden sind, so dass die Außenplatten (6, 7) mit der Mittelplatte (8) zwischen den Klemmplatten (9, 10) klemmbar sind.
  12. Düsenkopf (5) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
    a) dass der Plattenhalter eine Bodenplatte (12) aufweist, auf welche die beiden Klemmplatten aufgesetzt sind,
    b) dass die Bodenplatte (12) im Bereich zwischen den beiden Klemmplatten eine Materialbohrung aufweist, um das Auftragsmittel zuzuführen,
    c) dass die Materialbohrung mit einer Dichtung versehen ist, insbesondere mit einem Dichtungsring,
    d) dass in zumindest einer der Außenplatten (6, 7) und/oder in der Mittelplatte (8) eine Materialführung angeordnet ist, die von der Materialbohrung in der Bodenplatte (12) ausgeht und in den Düsenraum zwischen den beiden Außenplatten (6, 7) mündet.
  13. Düsenkopf (5) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
    a) dass der Plattenhalter eine Bodenplatte (12) aufweist, welche die Außenplatten (6, 7) und die Mittelplatte (8) trägt,
    b) dass der Plattenhalter eine Montageplatte (13) trägt, um den Düsenkopf (5) an einem Roboter montieren zu können,
    c) dass die Bodenplatte (12) durch eine lösbare mechanische Verbindung an der Montageplatte (13) angebracht ist, insbesondere durch eine Verschraubung,
    d) dass die Bodenplatte (12) in verschiedenen Winkelstellungen relativ zu der Montageplatte (13) montierbar ist.
  14. Düsenkopf (5) nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine formschlüssige Verbindung (30), insbesondere eine Stiftverbindung oder eine Nut-Feder-Verbindung zwischen der Bodenplatte (12) und der Montageplatte (13), wobei die formschlüssige Verbindung (30) zwei verschiedene Winkelstellungen zwischen der Bodenplatte (12) und der Montageplatte (13) ermöglicht.
  15. Düsenkopf (5) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelplatte (8) und/oder die Außenplatte (6, 7) zur Montage in dem Plattenhalter jeweils mindestens eine Bohrung (25-29) aufweisen, um ein verschmutzungsanfälliges Langloch zu vermeiden.
  16. Düsenkopf (5) nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Plattenhalter seitlich mit der Mittelplatte (8) und den Außenplatten (6, 7) im Wesentlichen bündig abschließt, um eine verschmutzungsanfällige Störkontur zu vermeiden.
  17. Düsenkopf (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    a) dass die Mittelplatte (8) eine Plattenstärke von mindestens 0,2mm oder mindestens 0,4mm aufweist, und/oder
    b) dass die Mittelplatte (8) eine Plattenstärke von höchsten 0,6mm oder höchstens 0,5mm aufweist, und/oder
    c) dass die Mittelplatte (8) eine Plattenhöhe in Strahlrichtung von mindestens 15mm, 17mm oder 19mm und/oder höchsten 24mm, 22mm oder 20mm aufweist, insbesondere mit einem Wert von 19,5mm, und/oder
    d) dass die Außenplatten (6, 7) eine Plattenhöhe in Strahlrichtung von mindestens 25mm, 27mm oder 29mm und/oder höchsten 30mm, 32mm oder 34mm aufweist, insbesondere mit einem Wert von 29,24mm, und/oder
    e) dass die Mittelplatte (8) eine bestimmte Plattenbreite (b) und eine bestimmte Plattenhöhe (hm) in Strahlrichtung aufweist, wobei das Verhältnis zwischen der Plattenhöhe (hm) und der Plattenbreite (b) im Wesentlichen im Bereich von 0,4-0,5 liegt, insbesondere mit einem Wert von 0,464.
  18. Applikationsroboter mit mehreren beweglichen Roboterachsen, die einen Düsenkopf (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche führen.
  19. Verwendung eines Düsenkopfs (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 17 zur Applikation eines Dämmstoffmittels auf ein Karosseriebauteil.
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