EP3411156B1 - Applikator zur applikation eines auftragsmaterials - Google Patents

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EP3411156B1
EP3411156B1 EP17702523.6A EP17702523A EP3411156B1 EP 3411156 B1 EP3411156 B1 EP 3411156B1 EP 17702523 A EP17702523 A EP 17702523A EP 3411156 B1 EP3411156 B1 EP 3411156B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
applicator
nozzle head
rod
nozzle
application
Prior art date
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Active
Application number
EP17702523.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3411156A1 (de
Inventor
Peter Hoffmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Duerr Systems AG
Original Assignee
Duerr Systems AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Duerr Systems AG filed Critical Duerr Systems AG
Publication of EP3411156A1 publication Critical patent/EP3411156A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3411156B1 publication Critical patent/EP3411156B1/de
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    • 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
    • B05C5/0208—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 for applying liquid or other fluent material to separate articles
    • B05C5/0212—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 for applying liquid or other fluent material to separate articles only at particular parts of the articles
    • B05C5/0216—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 for applying liquid or other fluent material to separate articles only at particular parts of the articles by relative movement of article and outlet according to a predetermined path
    • 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
    • B05C5/0225—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 characterised by flow controlling means, e.g. valves, located proximate the outlet

Definitions

  • the invention relates to an applicator for applying an application material (e.g. damping material, sealing material, adhesive, grease, oil, silicone, spray film) to a component (e.g. motor vehicle body component), in particular for seam sealing on a flanged seam of a motor vehicle body component.
  • an application material e.g. damping material, sealing material, adhesive, grease, oil, silicone, spray film
  • Such an applicator is from the post-published German patent application 10 2014 016 207.9 known and enables the application of a cycloidal material web of the application material to the component surface.
  • the known applicator has a base body and a nozzle head that can be rotated relative to the base body, with the nozzle head dispensing the application material via an outlet nozzle coaxially to its axis of rotation.
  • the applicator is moved by an application robot along a specified path over the surface of the component.
  • the rotational movement of the nozzle head relative to the base body of the applicator is then superimposed on the movement of the applicator along the predetermined path of movement to form the cycloid-shaped web of material.
  • the material flow is controlled by a movable valve needle, which releases or closes a valve seat depending on its valve position.
  • valve seat is arranged upstream of the actual outlet nozzle.
  • the invention is therefore based on the object of creating a correspondingly improved applicator.
  • the applicator according to the invention initially has, in accordance with the prior art, a base body which can be mounted, for example, on an application robot and can then be positioned and aligned by the application robot according to a predetermined program.
  • the applicator can also be attached in a stationary manner, in which case the component to be coated is underneath must be guided along the applicator.
  • the application robot can be an industrial robot with serial robot kinematics, in which case the industrial robot can have, for example, 5, 6 or 7 movable robot axes.
  • the invention is not limited to specific robot types, but can also be implemented, for example, with a robot with parallel kinematics.
  • the applicator according to the invention comprises a nozzle head with at least one outlet nozzle for dispensing the application material through the outlet nozzle, the nozzle head being movable relative to the base body.
  • a nozzle head with at least one outlet nozzle for dispensing the application material through the outlet nozzle, the nozzle head being movable relative to the base body.
  • the applicator according to the invention also includes a rotary drive, which is supported on the base body and acts on the nozzle head.
  • the rotary drive has an electric motor.
  • the invention is not limited to an electric motor drive, but can in principle also be implemented with other drive principles.
  • a pneumatic rotary drive can only be mentioned as an example.
  • the applicator according to the invention is distinguished by an eccentric which is rotated by the rotary drive and acts on the nozzle head so that the nozzle head executes an eccentric movement relative to the base body.
  • the eccentric movement of the nozzle head relative to the base body is then superimposed with the web movement of the applicator to form the desired cycloidal web of material that is to be applied to the component surface.
  • this is preferably a movement of the nozzle head in which all points of the nozzle head rotate at the same or at least approximately the same angular velocity on circles of the same size around different parallel axes, whereby the eccentric movement differs from the rotational movement of the nozzle head in the known applicator described above.
  • the eccentric is guided in an eccentric mount in the nozzle head and is rotatable relative to the nozzle head, the eccentric mount in the nozzle head preferably having a roller bearing that rotatably accommodates the eccentric. Because of the rotatable mounting in the eccentric receptacle, the rotary movement of the eccentric preferably does not lead to a corresponding rotary movement of the nozzle head. This is advantageous because the sealing of the material in the nozzle head is then easier than with a rotating nozzle head.
  • the rotation of the nozzle head relative to the base body is hereby prevented by a torque arm, which is supported on the one hand on the nozzle head and on the other hand on the base body.
  • the torque arm comprises a rod which is attached to the nozzle head and is oriented transversely (e.g. perpendicularly) to the axis of rotation of the rotary drive.
  • This rod is then preferably guided by a roller guide which is attached to the base body and receives the rod, the roller guide allowing radial displacement of the rod with respect to the axis of rotation of the rotary drive, whereas the roller guide prevents the rod from pivoting about the Axis of rotation of the rotary drive runs.
  • the rod on the nozzle head in conjunction with the roller guide on the base body, thus prevents the nozzle head from rotating relative to the base body, so that the nozzle head only executes the desired eccentric movement.
  • the roller guide is also advantageous because the wear of such a roller guide is relatively low.
  • the roller guide has at least two rollers, each of which can be rotated about an axis of rotation, the axis of rotation being aligned parallel to the axis of rotation of the rotary drive.
  • the two adjacent rollers then sandwich the torque arm rod, preventing the rod from pivoting in one direction or the other.
  • the rod attached to the nozzle head is received by a rod guide on the base body, with the rod guide enabling a linear displacement of the rod in the rod guide.
  • the rod guide can then be pivoted relative to the base body by a pivot joint, namely about a pivot axis which is parallel to the axis of rotation of the rota tion drive is aligned.
  • the fit between the rod and the rod guide is then not subjected to rotational stress during operation, but is only subject to linear displacement of the rod relative to the rod guide.
  • the rod guide is therefore a linear slide guide.
  • the applicator according to the invention preferably has a material feed in order to feed the application material to be applied to the nozzle head, the material feed opening into a feed connection on the nozzle head. This is possible because the nozzle head itself does not perform a rotary movement, but only an eccentric movement, so that the supply line connection does not have to follow a rotary movement either.
  • the nozzle head includes a controllable material valve to control the dispensing of the application material through the exit nozzle.
  • This material valve is preferably designed as a needle valve with a displaceable valve needle.
  • the valve needle in the nozzle head preferably extends forward to the outlet nozzle and closes or opens the outlet nozzle depending on its valve position. This is advantageous because then there is no material path between the needle valve and the outlet nozzle in which residual material could remain that could lead to undesired stringing, as already mentioned at the outset.
  • the material valve is preferably mechanically actuated by a pneumatically operated piston drive which is arranged in the nozzle head.
  • the material valve and/or the piston drive have seals, with preferably none of the seals being subjected to rotation during operation. This is possible with the applicator according to the invention because the nozzle head itself does not perform a rotary movement, but only an eccentric movement. The applicator according to the invention thus avoids the sealing problems occurring in the prior art.
  • the discharge nozzle is preferably aligned essentially axially and discharges the application material in an exit direction essentially parallel to the axis of rotation of the rotary drive. This makes sense if a cycloidal material web is to be applied to the component surface.
  • the outlet nozzle then preferably performs a cycloid movement in a coating plane (preferably at right angles to the outlet direction of the outlet nozzle).
  • the applicator can apply different types of application agents, such as insulation materials for thermal and/or acoustic insulation, damping materials for mechanical and/or acoustic vibration damping, sealing materials or adhesives.
  • application agents such as insulation materials for thermal and/or acoustic insulation, damping materials for mechanical and/or acoustic vibration damping, sealing materials or adhesives.
  • the invention is not limited to the types of application means mentioned above, but can also be implemented with other types of application materials.
  • the applicator according to the invention is preferably suitable and adapted for coating vehicle body components or their add-on parts (e.g. bumpers, mirror housings).
  • vehicle body components e.g. bumpers, mirror housings.
  • component used in the context of the invention is therefore preferably based on motor vehicle body components.
  • the applicator is particularly adapted for applying the application material to a flanged seam of a component, for example for gluing a flanged seam with an adhesive or for sealing a flanged seam with a sealing material.
  • FIG. 1 show different views of an applicator 1 according to the invention, which can be used, for example, to apply a material web 2 of an insulating or sealing material to a component surface, as shown in FIG.
  • the material web 2 is cycloidal and results from a superimposition of a cycloidal movement of the applicator 1 about its longitudinal axis with a path movement of the applicator 1 along a programmed movement path 3, as will be described in detail below.
  • the applicator 1 has a nozzle head 4 which, during operation, performs an eccentric movement relative to a base body 5, as will be described in detail below.
  • the applicator 1 has an electric motor 6 on, which is attached to the base body 5 and rotates an eccentric shaft 7 about an axis of rotation 8, as shown in FIGS figures 4 and 5 can be seen, the eccentric shaft 7 being rotatably mounted in the base body 5 in a ball bearing 9 .
  • the nozzle head 4 there are two more ball bearings 10 which receive the distal end of the eccentric shaft 7 .
  • the distal end of the eccentric shaft 7 is rotatably mounted in the nozzle head 4 about an axis of rotation 11, as shown in FIG figure 5 is evident.
  • the eccentricity a of the two axes of rotation 8 , 11 causes the rotation of the eccentric shaft 7 to result in a corresponding eccentric movement of the nozzle head 4 .
  • the nozzle head 4 has a multi-part housing 12 which, among other things, also contains a needle valve for controlling the flow of material.
  • the needle valve includes a valve needle 13, which is pushed by a valve piston 14 in the direction of the double arrow (cf. figure 4 ) can be moved to release or block the material flow.
  • An outlet nozzle 15 is screwed into the distal end of the nozzle head 4 , the outlet nozzle 15 also forming a valve seat for the valve needle 13 at the same time.
  • valve needle 13 of the pneumatically driven valve piston 14 in accordance with the drawing figure 4 is moved to the right, the flow of material is released through the outlet nozzle 15 and the applicator 1 emits a spray jet 16 .
  • valve needle 13 If the valve needle 13, however, by the pneumatically driven valve piston 14 in accordance with the drawing figure 4 is moved to the left, the valve needle 13 finally seals the valve seat in the outlet nozzle 15, whereby the flow of material is blocked.
  • valve needle 13 is sealed by a seal 17, with this seal 17 not being subjected to rotational loads, since the nozzle head 4 only executes an eccentric movement during operation, but no rotary movement.
  • valve piston 14 is driven pneumatically via two pneumatic connections 18, 19, as is known per se from the prior art.
  • a torque arm 20 is also shown, with the torque arm 20 being supported on the base body 5 on the one hand and on the nozzle head 4 on the other hand. During operation, the torque arm 20 prevents the nozzle head 4 from rotating. To simplify, the torque arm 20 in the figures 4 and 5 not shown.
  • the torque arm 20 carries two rollers 21, 22 which together form a roller guide for a rod 23 which is attached to the housing 12 of the nozzle head 4 and perpendicular to the axes of rotation 8, 11 protrudes laterally.
  • the roller guide consisting of the rollers 21, 22 thus enables a radial movement of the rod 23 and thus also a radial movement of the nozzle head 4 relative to the base body 5.
  • the roller guide consisting of the two rollers 21, 22 prevents a pivoting movement of the rod 23 and thus also of the nozzle head 4 about the axes of rotation 8 and 11. This ensures that the nozzle head 4 does not perform a rotational movement during operation, but just an eccentric movement.
  • the applicator 1 has a mounting flange 24, which is only shown schematically here and can be attached to a multi-axis application robot.

Landscapes

  • Coating Apparatus (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Applikator zur Applikation eines Auftragsmaterials (z.B. Dämpfungsmaterial, Dichtungsmaterial, Klebstoff, Fett, Öl, Silikon, Sprühfolie) auf ein Bauteil (z.B. Kraftfahrzeugkarosseriebauteil), insbesondere zur Nahtabdichtung an einer Bördelnaht eines Kraftfahrzeugkarosseriebauteils.
  • Ein derartiger Applikator ist aus der nachveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 10 2014 016 207.9 bekannt und ermöglicht das Aufbringen einer zykloidförmigen Materialbahn des Auftragsmaterials auf die Bauteiloberfläche. Der bekannte Applikator weist hierzu einen Grundkörper und einen relativ zu dem Grundkörper drehbaren Düsenkopf auf, wobei der Düsenkopf das Auftragsmaterial über eine Austrittsdüse koaxial zu seiner Drehachse ausgibt. Der Applikator wird während des Betriebs von einem Applikationsroboter entlang einer vorgegebenen Bewegungsbahn über die Bauteiloberfläche bewegt. Die Drehbewegung des Düsenkopfs relativ zu dem Grundkörper des Applikators überlagert sich dann mit der Bewegung des Applikators entlang der vorgegebenen Bewegungsbahn zu der zykloidförmigen Materialbahn. Der Materialfluss wird hierbei durch eine verschiebbare Ventilnadel gesteuert, die in Abhängigkeit von ihrer Ventilstellung einen Ventilsitz freigibt oder verschließt.
  • Nachteilig an diesem bekannten Applikator ist die Tatsache, dass der Ventilsitz stromaufwärts vor der eigentlichen Austrittsdüse angeordnet ist. Bei einem Verschließen des Nadelventils verbleibt also immer noch Material zwischen dem Nadelventil und der eigentlichen Austrittsdüse, wobei dieses Restmaterial zu einem unerwünschten Fadenzug auf der Bauteiloberfläche führen kann.
  • Darüber hinaus treten bei dem bekannten Applikator Dichtungsprobleme auf, da der Düsenkopf im Betrieb rotiert, so dass die gegeneinander abzudichtenden Flächen relativ zueinander rotieren.
  • Aus JP 2002 361 132 A ist ein Spritzbetonapplikator bekannt, der Spritzbeton applizieren kann. Hierbei handelt es sich also um eine gattungsfremde Veröffentlichung, da der Spritzbetonapplikator nicht zur Beschichtung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen geeignet ist.
  • Ferner ist zum allgemeinen technischen Hintergrund auch hinzuweisen auf US 4 032 670 .
  • Schließlich offenbart EP 0 203 830 A1 einen Applikator gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Hierbei ist die Drehmomentabstützung zwischen dem Düsenkopf und dem Grundkörper jedoch unbefriedigend.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen entsprechend verbesserten Applikator zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch einen erfindungsgemäßen Applikator gemäß dem Hauptanspruch gelöst.
  • Der erfindungsgemäße Applikator weist zunächst in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik einen Grundkörper auf, der beispielsweise an einem Applikationsroboter montiert werden kann und dann von dem Applikationsroboter entsprechend einem vorgegebenen Programm positioniert und ausgerichtet werden kann. Alternativ kann der Applikator auch stationär angebracht sein, wobei dann das zu beschichtende Bauteil unter dem Applikator entlang geführt werden muss.
  • Beispielsweise kann es sich bei dem Applikationsroboter um einen Industrieroboter mit einer seriellen Roboterkinematik handeln, wobei der Industrieroboter beispielsweise 5, 6 oder 7 bewegliche Roboterachsen aufweisen kann. Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich des Applikationsroboters nicht auf bestimmte Robotertypen beschränkt, sondern beispielsweise auch mit einem Roboter mit einer Parallelkinematik realisierbar.
  • Weiterhin umfasst der erfindungsgemäße Applikator in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik einen Düsenkopf mit mindestens einer Austrittsdüse zur Abgabe des Auftragsmaterials durch die Austrittsdüse, wobei der Düsenkopf relativ zu dem Grundkörper beweglich ist. Dies ist vorteilhaft, wenn - wie eingangs beschrieben - eine zykloidförmige Materialbahn des Auftragsmaterials auf die Bauteiloberfläche aufgebracht werden soll. Allerdings führt der Düsenkopf bei dem erfindungsgemäßen Applikator keine Drehbewegung aus, wie noch detailliert erläutert wird. Dadurch werden die eingangs erwähnten Dichtungsprobleme vermieden.
  • Darüber hinaus umfasst der erfindungsgemäße Applikator auch einen Rotationsantrieb, der sich an dem Grundkörper abstützt und auf den Düsenkopf wirkt.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Rotationsantrieb einen Elektromotor auf. Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich des Antriebsprinzips des Rotationsantriebs nicht auf einen elektromotorischen Antrieb beschränkt, sondern grundsätzlich auch mit anderen Antriebsprinzipien realisierbar. Lediglich beispielhaft ist hierbei ein pneumatischer Rotationsantrieb zu nennen.
  • Der erfindungsgemäße Applikator zeichnet sich nun durch einen Exzenter aus, der von dem Rotationsantrieb gedreht wird und auf den Düsenkopf wirkt, so dass der Düsenkopf relativ zu dem Grundkörper eine Exzenterbewegung ausführt. Die Exzenterbewegung des Düsenkopfs relativ zu dem Grundkörper überlagert sich dann mit der Bahnbewegung des Applikators zu der gewünschten zykloidförmigen Materialbahn, die auf die Bauteiloberfläche aufgebracht werden soll.
  • Zu der Exzenterbewegung des Düsenkopfs relativ zu dem Grundkörper ist zu erwähnen, dass es sich hierbei vorzugsweise um eine Bewegung des Düsenkopfs handelt, bei der alle Punkte des Düsenkopfs sich mit gleicher oder zumindest annähernd gleicher Winkelgeschwindigkeit auf gleich großen Kreisen um verschiedene parallele Achsen drehen, wodurch sich die Exzenterbewegung von der Drehbewegung des Düsenkopfs bei dem eingangs beschriebenen bekannten Applikator unterscheidet.
  • In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Exzenter in einer Exzenteraufnahme in dem Düsenkopf geführt und ist dabei relativ zu dem Düsenkopf drehbar, wobei die Exzenteraufnahme in dem Düsenkopf vorzugsweise ein Wälzlager aufweist, das den Exzenter drehbar aufnimmt. Die Drehbewegung des Exzenters führt aufgrund der drehbaren Lagerung in der Exzenteraufnahme also vorzugsweise nicht zu einer entsprechenden Drehbewegung des Düsenkopfs. Dies ist vorteilhaft, weil die Materialabdichtung in dem Düsenkopf dann einfacher ist als bei einem rotierenden Düsenkopf.
  • Die Drehung des Düsenkopfs relativ zu dem Grundkörper wird hierbei durch eine Drehmomentstütze verhindert, die sich einerseits an dem Düsenkopf und andererseits an dem Grundkörper abstützt.
  • Erfindungsgemäß weist die Drehmomentstütze eine Stange auf, die an dem Düsenkopf angebracht ist und quer (z.B. rechtwinklig) zur Rotationsachse des Rotationsantriebs ausgerichtet ist. Diese Stange wird dann vorzugsweise von einer Rollenführung geführt, die an dem Grundkörper angebracht ist und die Stange aufnimmt, wobei die Rollenführung eine radiale Verschiebung der Stange in Bezug auf die Rotationsachse des Rotationsantriebs erlaubt, wohingegen die Rollenführung verhindert, dass die Stange eine Schwenkbewegung um die Rotationsachse des Rotationsantriebs ausführt.
  • Die Stange an dem Düsenkopf verhindert also in Verbindung mit der Rollenführung an dem Grundkörper eine Drehung des Düsenkopfs relativ zu dem Grundkörper, so dass der Düsenkopf nur die gewünschte Exzenterbewegung ausführt. Die Rollenführung ist auch vorteilhaft, weil der Verschleiß einer derartigen Rollenführung relativ gering ist.
  • In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Rollenführung mindestens zwei Rollen auf, die jeweils um eine Drehachse drehbar sind, wobei die Drehachse parallel zur Rotationsachse des Rotationsantriebs ausgerichtet ist. Bei einer Rollenführung mit zwei Rollen nehmen die beiden benachbarten Rollen die Stange der Drehmomentstütze dann zwischen sich auf und verhindern dadurch, dass die Stange in die eine oder andere Richtung schwenken kann.
  • In einem anderen möglichen Ausführungsbeispiel wird die an dem Düsenkopf angebrachte Stange dagegen von einer Stangenführung an dem Grundkörper aufgenommen, wobei die Stangenführung eine Linearverschiebung der Stange in der Stangenführung ermöglicht. Die Stangenführung ist dann durch ein Schwenkgelenk relativ zu dem Grundkörper schwenkbar und zwar um eine Schwenkachse, die parallel zu der Rotationsachse des Rota tionsantriebs ausgerichtet ist. Die Passung zwischen der Stange und der Stangenführung wird dann im Betrieb nicht auf Rotation beansprucht, sondern ist nur einer linearen Verschiebung der Stange relativ zu der Stangenführung unterworfen. Die Stangenführung ist hierbei also eine Lineargleitführung.
  • Darüber hinaus weist der erfindungsgemäße Applikator vorzugsweise eine Materialzuführung auf, um das zu applizierende Auftragsmaterial dem Düsenkopf zuzuführen, wobei die Materialzuführung in einen Zuleitungsanschluss an dem Düsenkopf mündet. Dies ist möglich, weil der Düsenkopf selbst keine Drehbewegung ausführt, sondern nur eine Exzenterbewegung, so dass der Zuleitungsanschluss auch keiner Drehbewegung folgen muss.
  • In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält der Düsenkopf ein steuerbares Materialventil, um die Abgabe des Auftragsmaterials durch die Austrittsdüse zu steuern. Vorzugsweise ist dieses Materialventil als Nadelventil mit einer verschiebbaren Ventilnadel ausgebildet. In diesem Fall reicht die Ventilnadel in dem Düsenkopf vorzugsweise nach vorn bis zu der Austrittsdüse und verschließt oder öffnet die Austrittsdüse in Abhängigkeit von ihrer Ventilstellung. Dies ist vorteilhaft, weil dann zwischen dem Nadelventil und der Austrittsdüse kein Materialweg verbleibt, in dem Restmaterial verbleiben könnte, das zu einem unerwünschten Fadenzug führen könnte, wie eingangs bereits erwähnt wurde. Die mechanische Ansteuerung des Materialventils erfolgt vorzugsweise durch einen pneumatisch betriebenen Kolbenantrieb, der in dem Düsenkopf angeordnet ist.
  • Hierbei ist zu erwähnen, dass das Materialventil und/oder der Kolbenantrieb Dichtungen aufweisen, wobei vorzugsweise keine der Dichtungen im Betrieb auf Rotation beansprucht wird. Dies ist bei dem erfindungsgemäßen Applikator möglich, weil der Düsenkopf selbst keine Drehbewegung ausführt, sondern nur eine Exzenterbewegung. Der erfindungsgemäße Applikator vermeidet also die im Stand der Technik auftretenden Dichtungsprobleme.
  • Ferner ist zu erwähnen, dass die Austrittsdüse vorzugsweise im Wesentlichen axial ausgerichtet ist und das Auftragsmaterial in einer Austrittsrichtung im Wesentlichen parallel zu der Rotationsachse des Rotationsantriebs ausgibt. Dies ist sinnvoll, wenn eine zykloidförmige Materialbahn auf die Bauteiloberfläche aufgebracht werden soll. Die Austrittsdüse führt dann in einer Beschichtungsebene (vorzugsweise rechtwinklig zur Austrittsrichtung der Austrittsdüse) vorzugsweise eine Zykloidbewegung aus.
  • Es wurde bereits eingangs kurz erwähnt, dass der Applikator verschiedene Typen von Auftragsmitteln auftragen kann, wie beispielsweise Dämmmaterialien zur thermischen und/oder akustischen Dämmung, Dämpfungsmaterialien zur mechanischen und/oder akustischen Schwingungsdämpfung, Dichtungsmaterialien oder Klebstoffe. Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich des Typs des Auftragsmaterials nicht auf die vorstehend genannten Typen von Auftragsmitteln beschränkt, sondern auch mit anderen Typen von Auftragsmaterialien realisierbar.
  • Weiterhin ist zu erwähnen, dass der erfindungsgemäße Applikator vorzugsweise geeignet und angepasst ist zur Beschichtung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen oder von deren Anbauteilen (z.B. Stoßfänger, Spiegelgehäuse). Der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff eines Bauteils stellt also vorzugsweise auf Kraftfahrzeugkarosseriebauteile ab.
  • In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Applikator besonders angepasst zur Applikation des Auftragsmaterials an einer Bördelnaht eines Bauteils, beispielsweise zur Verklebung einer Bördelnaht mit einem Klebstoff oder zur Abdichtung einer Bördelnaht mit einem Dichtungsmaterial (Sealing-Material).
  • Schließlich ist noch zu erwähnen, dass die Erfindung nicht nur Schutz beansprucht für den vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Applikator als einzelnes Bauteil. Vielmehr beansprucht die Erfindung auch Schutz für einen kompletten Applikationsroboter mit einem solchen Applikator.
  • 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 Applikators,
    Figur 2
    eine vergrößerte Seitenansicht des Applikators aus Figur 1 aus einer anderen Blickrichtung,
    Figur 3
    eine axiale Frontansicht des Applikators aus den Figuren 1 und 2,
    Figur 4
    einen Längsschnitt durch den Applikator aus den Figuren 1 bis 3 ohne die Drehmomentstütze,
    Figur 5
    eine Detailansicht aus Figur 4, sowie
    Figur 6
    eine schematische Aufsicht auf eine Beschichtungsmittelbahn auf einem Bauteil.
  • Die Zeichnungen zeigen verschiedene Ansichten eines erfindungsgemäßen Applikators 1, der beispielsweise eingesetzt werden kann, um eine Materialbahn 2 eines Dämm- oder Dichtmaterials auf eine Bauteiloberfläche aufzubringen, wie in Figur 6 dargestellt ist. Die Materialbahn 2 ist hierbei zykloidförmig und resultiert aus einer Überlagerung einer Zykloidbewegung des Applikators 1 um seine Längsachse mit einer Bahnbewegung des Applikators 1 entlang eines programmierten Bewegungspfads 3, wie noch detailliert beschrieben wird.
  • Der Applikator 1 weist einen Düsenkopf 4 auf, der im Betrieb relativ zu einem Grundkörper 5 eine Exzenterbewegung ausführt, wie noch detailliert beschrieben wird.
  • Darüber hinaus weist der Applikator 1 einen Elektromotor 6 auf, der an dem Grundkörper 5 angebracht ist und eine Exzenterwelle 7 um eine Drehachse 8 dreht, wie aus den Figuren 4 und 5 ersichtlich ist, wobei die Exzenterwelle 7 in dem Grundkörper 5 in einem Kugellager 9 drehbar gelagert ist.
  • In dem Düsenkopf 4 befinden sich zwei weitere Kugellager 10, die das distale Ende der Exzenterwelle 7 aufnehmen. Das distale Ende der Exzenterwelle 7 ist hierbei in dem Düsenkopf 4 um eine Drehachse 11 drehbar gelagert, wie aus Figur 5 ersichtlich ist. Wichtig ist hierbei, dass die Drehachse 8 der Exzenterwelle 7 in dem Grundkörper 5 relativ zu der Drehachse 11 der Exzenterwelle 7 in dem Düsenkopf 4 versetzt angeordnet ist und zwar mit einer Exzentrizität a von beispielsweise a=1,4 mm. Die Exzentrizität a der beiden Drehachsen 8, 11 führt dazu, dass die Rotation der Exzenterwelle 7 zu einer entsprechenden Exzenterbewegung des Düsenkopfs 4 führt.
  • Der Düsenkopf 4 weist ein mehrteiliges Gehäuse 12 auf, das unter anderem auch ein Nadelventil zur Steuerung des Materialflusses enthält. Das Nadelventil umfasst eine Ventilnadel 13, die von einem Ventilkolben 14 in Richtung des Doppelpfeils (vgl. Figur 4) verschoben werden kann, um den Materialfluss freizugeben oder zu sperren.
  • Am distalen Ende des Düsenkopfs 4 ist eine Austrittsdüse 15 eingeschraubt, wobei die Austrittsdüse 15 gleichzeitig auch einen Ventilsitz für die Ventilnadel 13 bildet.
  • Wenn die Ventilnadel 13 von dem pneumatisch angetriebenen Ventilkolben 14 in der Zeichnung gemäß Figur 4 nach rechts bewegt wird, so wird der Materialfluss durch die Austrittsdüse 15 frei gegeben und der Applikator 1 gibt einen Spritzstrahl 16 ab.
  • Wenn die Ventilnadel 13 dagegen von dem pneumatisch angetriebenen Ventilkolben 14 in der Zeichnung gemäß Figur 4 nach links bewegt wird, so dichtet die Ventilnadel 13 schließlich den Ventilsitz in der Austrittsdüse 15 ab, wodurch der Materialfluss gesperrt wird.
  • Die Ventilnadel 13 wird hierbei von einer Dichtung 17 abgedichtet, wobei diese Dichtung 17 nicht auf Rotation belastet wird, da der Düsenkopf 4 im Betrieb nur eine Exzenterbewegung ausführt, aber keine Drehbewegung.
  • Der Antrieb des Ventilkolbens 14 erfolgt pneumatisch über zwei Pneumatikanschlüsse 18, 19, wie es an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist.
  • In den Figuren 1-3 ist weiterhin eine Drehmomentstütze 20 dargestellt, wobei sich die Drehmomentstütze 20 einerseits an dem Grundkörper 5 und andererseits an dem Düsenkopf 4 abstützt. Die Drehmomentstütze 20 verhindert im Betrieb, dass der Düsenkopf 4 eine Drehbewegung ausführt. Zur Vereinfachung ist die Drehmomentstütze 20 in den Figuren 4 und 5 nicht dargestellt.
  • Die Drehmomentstütze 20 trägt zwei Rollen 21, 22, die zusammen eine Rollenführung für eine Stange 23 bilden, die an dem Gehäuse 12 des Düsenkopfs 4 angebracht ist und rechtwinklig zu den Drehachsen 8, 11 seitlich absteht. Die aus den Rollen 21, 22 bestehende Rollenführung ermöglicht also eine Radialbewegung der Stange 23 und damit auch eine Radialbewegung des Düsenkopfs 4 relativ zu dem Grundkörper 5. Die aus den beiden Rollen 21, 22 bestehende Rollenführung verhindert jedoch eine Schwenkbewegung der Stange 23 und damit auch des Düsenkopfs 4 um die Drehachsen 8 bzw. 11. Dadurch wird erreicht, dass der Düsenkopf 4 im Betrieb keine Rotationsbewegung ausführt, sondern nur eine Exzenterbewegung.
  • Schließlich ist noch zu erwähnen, dass der Applikator 1 einen Montageflansch 24 aufweist, der hier nur schematisch dargestellt ist und an einem mehrachsigen Applikationsroboter angebracht werden kann.
  • 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 und in den durch Anspruch 1 definierten Schutzbereich fallen.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1
    Applikator
    2
    Materialbahn
    3
    Bewegungspfad
    4
    Düsenkopf
    5
    Grundkörper
    6
    Elektromotor
    7
    Exzenterwelle
    8
    Drehachse der Exzenterwelle im Antrieb
    9
    Kugellager
    10
    Kugellager
    11
    Drehachse der Exzenterwelle im rotierenden Düsenkopf
    12
    Gehäuse des Düsenkopfs
    13
    Ventilnadel
    14
    Ventilkolben
    15
    Austrittsdüse mit Ventilsitz
    16
    Spritzstrahl
    17
    Dichtung um Ventilnadel
    18
    Pneumatikanschluss
    19
    Pneumatikanschluss
    20
    Drehmomentstütze
    21
    Rolle zur Führung der Stange
    22
    Rolle zur Führung der Stange
    23
    Stange der Drehmomentstütze
    24
    Montageflansch
    a
    Exzentrizität der beiden Drehachsen

Claims (12)

  1. Applikator (1) zur Applikation eines Auftragsmaterials, insbesondere zur Applikation eines Dämpfungsmaterials, eines Dichtungsmaterials oder von Klebstoff, Fett, Öl, Silikon oder Sprühfolie, insbesondere zur Nahtabdichtung an einer Bördelnaht eines Bauteils, insbesondere eines Kraftfahrzeugkarosseriebauteils, mit
    a) einem Grundkörper (5), insbesondere zur Montage an einem Applikationsroboter zur beweglichen Positionierung und Ausrichtung des Applikators (1) durch den Applikationsroboter, oder zur Montage an einem stationären Ständer,
    b) einem Düsenkopf (4) mit mindestens einer Austrittsdüse zur Abgabe des Auftragsmaterials durch die Austrittsdüse,
    c) einem Rotationsantrieb (6), der sich an dem Grundkörper (5) abstützt und auf den Düsenkopf (4) wirkt,
    d) einem Exzenter (7), der von dem Rotationsantrieb (6) gedreht wird und auf den Düsenkopf (4) wirkt, so dass der Düsenkopf (4) relativ zu dem Grundkörper (5) eine Exzenterbewegung ausführt, und
    e) einer Drehmomentstütze (20-23), die sich einerseits an dem Düsenkopf (4) und andererseits an dem Grundkörper (5) abstützt, so dass die Drehmomentstütze (20-23) eine Rotationsbewegung des Düsenkopfs (4) verhindert,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentstütze folgendes aufweist:
    f) eine Stange, die an dem Düsenkopf (4) angebracht ist und quer zur Rotationsachse des Rotationsantriebs (6) ausgerichtet ist, und
    g) eine Stangenführung, die an dem Grundkörper (5) angebracht ist und die Stange verschiebbar führt.
  2. Applikator (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    a) dass der Exzenter (7) in einer Exzenteraufnahme (10) in dem Düsenkopf (4) geführt wird und relativ zu dem Düsenkopf (4) drehbar ist, und/oder
    b) dass die Exzenteraufnahme (10) in dem Düsenkopf (4) ein Wälzlager (10) aufweist, das den Exzenter (7) drehbar aufnimmt.
  3. Applikator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentstütze (20-23) folgendes aufweist:
    eine Rollenführung (21, 22), die an dem Grundkörper (5) angebracht ist und die Stange (23) aufnimmt, wobei die Rollenführung (21, 22) eine radiale Verschiebung der Stange (23) in Bezug auf die Rotationsachse (8) des Rotationsantriebs (6) erlaubt, aber verhindert, dass die Stange (23) eine Schwenkbewegung um die Rotationsachse (8) des Rotationsantriebs (6) ausführt.
  4. Applikator (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
    a) dass die Rollenführung (21, 22) mindestens zwei Rollen (21, 22) aufweist, und/oder
    b) dass die Rollen (21, 22) jeweils um eine Drehachse drehbar sind, die parallel zur Rotationsachse (8) des Rotationsantriebs (6) ausgerichtet ist, und/oder
    c) dass die Rollen (21, 22) die Stange (23) zwischen sich aufnehmen.
  5. Applikator (1) nach einem der Ansprüche 1 und 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentstütze folgendes aufweist:
    ein Schwenkgelenk, mit dem die Stangenführung relativ zu dem Grundkörper (5) schwenkbar gelagert ist und zwar um eine Schwenkachse, die parallel zu der Rotationsachse des Rotationsantriebs (6) ausgerichtet ist.
  6. Applikator (1) nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Passung zwischen der Stange und der Stangenführung im Betrieb nicht auf Rotation beansprucht wird, sondern nur einer linearen Verschiebung der Stange relativ zu der Stangenführung unterworfen ist.
  7. Applikator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Materialzuführung zur Zuführung des zu applizierenden Auftragsmaterials, wobei die Materialzuführung in einen Zuleitungsanschluss an dem Düsenkopf (4) mündet.
  8. Applikator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    a) dass der Düsenkopf (4) ein steuerbares Materialventil (13-15) enthält, um die Abgabe des Auftragsmaterials durch die Austrittsdüse (15) zu steuern, und/oder
    b) dass das Materialventil (13-15) ein Nadelventil mit einer verschiebbaren Ventilnadel (13) ist, und/oder
    c) dass die Ventilnadel (13) in dem Düsenkopf (4) nach vorne bis zu der Austrittsdüse (15) reicht und die Austrittsdüse (15) in Abhängigkeit von ihrer Ventilstellung entweder öffnet oder verschleißt, und/oder
    d) dass zur mechanischen Ansteuerung des Materialventils (13-15) ein pneumatisch betriebener Kolbenantrieb (14) vorgesehen ist, der in dem Düsenkopf (4) angeordnet ist.
  9. Applikator (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Materialventil (13-15) und/oder der Kolbenantrieb (13-15) Dichtungen (17) aufweist, wobei keine der Dichtungen (17) im Betrieb auf Rotation beansprucht wird.
  10. Applikator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    a) dass die Austrittsdüse (15) im Wesentlichen axial ausgerichtet ist und das Auftragsmaterial im einer Austrittsrichtung im Wesentlichen parallel zu der Rotationsachse (8) des Rotationsantriebs (6) ausgibt, und/oder
    b) dass die Austrittsdüse (15) in einer Beschichtungsebene insbesondere rechtwinklig zur Austrittsrichtung der Austrittsdüse eine Zykloidbewegung ausführt.
  11. Applikator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Applikator (1) ausgelegt ist zur Applikation eines der folgenden Auftragsmaterial:
    a) Dämmmaterial zur thermischen und/oder akustischen Dämmung,
    b) Dämpfungsmaterial zur mechanischen und/oder akustischen Schwingungsdämpfung,
    c) Dichtungsmaterial, insbesondere zur Nahtabdichtung,
    d) Klebstoff.
  12. Applikationsroboter mit einem Applikator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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