EP4021646A1 - Applikator zur applikation einer dichtmasse auf einen bördelfalz - Google Patents

Applikator zur applikation einer dichtmasse auf einen bördelfalz

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EP4021646A1
EP4021646A1 EP20751123.9A EP20751123A EP4021646A1 EP 4021646 A1 EP4021646 A1 EP 4021646A1 EP 20751123 A EP20751123 A EP 20751123A EP 4021646 A1 EP4021646 A1 EP 4021646A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
leg
applicator
nozzle
nozzle carrier
carrier
Prior art date
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Pending
Application number
EP20751123.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernd Kraft
Martin HALBGEWACHS
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
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Filing date
Publication date
Application filed by Duerr Systems AG filed Critical Duerr Systems AG
Publication of EP4021646A1 publication Critical patent/EP4021646A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B05B13/04—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work the spray heads being moved during spraying operation
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    • 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
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    • B05B15/652—Mounting arrangements for fluid connection of the spraying apparatus or its outlets to flow conduits whereby the jet can be oriented
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    • B05C7/00—Apparatus specially designed for applying liquid or other fluent material to the inside of hollow work
    • B05C7/06—Apparatus specially designed for applying liquid or other fluent material to the inside of hollow work by devices moving in contact with the work

Definitions

  • the invention relates to an applicator for applying a coating agent (e.g. sealant) to a component (e.g. motor vehicle body component).
  • a coating agent e.g. sealant
  • a component e.g. motor vehicle body component
  • Such an applicator is known from EP 2 282845 B1, for example.
  • This known applicator has a multi-curved tubular nozzle carrier which can protrude through a gap between the overlapping motor vehicle body component in order to apply a sealant on the rear side on a flange fold.
  • the laterally overlapping motor vehicle body components can be a motor vehicle door and a fender.
  • the known applicator advantageously enables the sealant to be applied to the rear of the motor vehicle door without it being necessary to open the motor vehicle door for this purpose.
  • the invention is therefore based on the object of creating a correspondingly improved applicator.
  • the applicator according to the invention is also used to apply a coating agent to a component.
  • the coating agent can be, for example, a sealant, but the term coating agent used in the context of the invention is not limited to sealants. Rather, the term coating agent used in the context of the invention also encompasses other types of coating agents, such as, for example, adhesives and insulating materials.
  • the applicator according to the invention is preferably designed to apply the coating agent (eg sealant) to a motor vehicle body component.
  • the term component used in the context of the invention is not limited to motor vehicle body components, but also includes other types of components, such as add-on parts for motor vehicle body components or components of wind turbines, to name just a few examples.
  • the applicator according to the invention initially has, in accordance with the known applicator described above, a nozzle in order to dispense the coating agent.
  • this nozzle can be a flat-stream nozzle, a round jet nozzle, an airless nozzle or a nozzle for flange fold sealing.
  • the invention is not limited to the above examples in terms of the type of nozzle.
  • the applicator according to the invention comprises, in accordance with the known applicator described at the outset, an elongated nozzle carrier which carries the nozzle and is used to position the nozzle.
  • the applicator according to the invention is now distinguished from the known applicator described above in that the nozzle carrier has a resilience area in which the nozzle carrier is significantly less rigid than in the rest of the nozzle carrier in order to avoid contact between the applicator and the components to be coated to be able to yield elastically to contact forces.
  • the resilience area of the nozzle carrier makes the nozzle carrier mechanically softer, which largely prevents plastic deformations of the nozzle carrier.
  • the nozzle carrier is shaped as a spiral spring in the resilience area and has a plurality of turns which are essentially in a common plane.
  • the number of turns of the coil spring the invention is not limited to specific number of turns.
  • the spiral spring can have at least 2, 3, 4 or at least 5 turns and / or at most 20, 15, 10, 7 or at most 5 turns.
  • the nozzle carrier is shaped as a helical spring in the resilience area and has several turns which extend in the axial direction with a certain pitch.
  • the invention with regard to the number of turns of the coil spring is not limited to specific turns numbers.
  • the helical spring can have at least 2, 3, 4 or at least 5 and / or at most 20, 15, 10, 7 or at most 5 turns.
  • the helical spring can also taper in the distal direction (i.e. towards the nozzle), for example in a conical shape.
  • the winding pitch of the helical spring is preferably greater than the diameter of the nozzle carrier, since the individual windings do not lie directly against one another. This has an advantageous effect on the flexibility of the nozzle carrier.
  • the pitch of the screw thread can be more than twice, three times or four times as large as the diameter of the nozzle carrier.
  • the diameter of the helical spring is preferably relatively large.
  • the diameter of the helical spring can be greater than five times, eight times or ten times the winding diameter of the individual turns of the helical spring.
  • the diameter of the helical spring is preferably also greater than the axial length of the helical spring or the flexibility area.
  • the nozzle carrier is preferably a hollow feed pipe over at least part of its length, through which the coating agent to be applied is passed to the nozzle.
  • the nozzle carrier has two functions. On the one hand, the nozzle holder carries the nozzle and is used to position the nozzle. On the other hand, due to the integrated feed pipe, the nozzle carrier also serves to feed the coating agent to the nozzle.
  • the feed pipe and the nozzle carrier may be separate from one another.
  • the coating agent is not passed through the nozzle carrier to the nozzle, but rather through the separate feed pipe.
  • the nozzle carrier is fastened with its proximal end to a mounting flange in order to be able to mount the applicator on a flange handling device, such as, for example, on a multi-axis coating robot.
  • a flange handling device such as, for example, on a multi-axis coating robot.
  • the nozzle carrier has four legs which are angled in pairs relative to one another, the angle of curvature between the adjacent legs in the range of 60 ° -120 °, 70 ° -110 °, 80 ° -100 ° or 85 ° Can be ° -95 °.
  • the nozzle carrier has fewer than four legs, e.g. only one, two or three legs.
  • the individual legs of the nozzle carrier are preferably located in a common plane, as is also the case with the known applicator described at the outset.
  • the legs of the applicator are each hollow and form a continuous conduit that leads to the nozzle in order to supply the nozzle with the coating agent to be applied.
  • the conduit here has a cross section which is preferably not constant over the length of the conduit. Rather, the flexibility area enables a duct with a duct cross-section that varies in the longitudinal direction.
  • the cross section of the duct in the flexibility area is preferably larger than in the rest of the nozzle carrier.
  • the cross-section of the duct in the proximal limb of the nozzle carrier is preferably larger than in the further distal limbs of the nozzle carrier.
  • the nozzle carrier can be manufactured in one piece with the nozzle by a generative manufacturing process, in particular by 3D printing.
  • a generative manufacturing process in particular by 3D printing.
  • the mounting flange of the applicator is also manufactured using the 3D printing process.
  • the material outlet opening (nozzle) is usually introduced separately, e.g. by eroding.
  • the applicator is configured for an application movement in a specific direction of movement. This means that the applicator is moved in the direction of movement by a handling device (for example a coating robot) during operation, for example along a hem fold. In this case, due to physical contact between the applicator and the components to be coated, it can happen that a certain contact force acts on the nozzle carrier and thereby deflects it.
  • a handling device for example a coating robot
  • the applicator opposes this contact force with a certain spring stiffness, which is defined as the ratio between the contact force acting on the nozzle carrier in the direction of movement and the resulting deflection in the direction of movement.
  • the flexibility range according to the invention (for example spiral spring, helical spring) enables a low spring stiffness, which can be less than 10N / mm, 8N / mm, 7N / mm or 6N / mm.
  • the feed pipe in the nozzle carrier preferably has an inner cross-section which tapers in the distal direction, i.e. towards the nozzle.
  • the nozzle carrier preferably has an outer cross-section which likewise tapers in the distal direction.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an applicator according to the invention for sealing a flange fold
  • Figure 2 is a schematic sectional view along the section line A-A in Figure 1,
  • FIG. 3 shows an exemplary characteristic curve for comparing the spring stiffness of the applicator according to FIGS. 1 and 2 with a conventional applicator
  • FIG. 4 shows a modification of FIG. 1, as well as FIG. 5 shows a further modification of FIG. 1.
  • FIG. 1 shows the area of a gap 1 between a motor vehicle door 2 and a fender 3, the motor vehicle door 2 overlapping the fender 3 in the closed state shown in the drawing in order to improve crash safety.
  • the motor vehicle door 2 has an inner panel 4 and an outer panel 55, the outer panel 5 being crimped around an angled edge of the inner panel.
  • the inner sheet 4 is connected to the outer sheet 5 by a fold bond 6.
  • the beading between the inner sheet 4 and the outer sheet 5 is therefore sealed with a sealing bead 7 to prevent moisture from penetrating the beading, the sealing bead 7 extending at right angles to the plane of the drawing over the entire length of the beading.
  • the sealing bead 7 is applied here by an applicator 8 according to the invention, which protrudes through the gap 1 between the motor vehicle door 2 and the fender 3, as will be explained in detail below.
  • the applicator according to the invention is positioned by a multi-axis robot and has a mounting flange 9 for mounting on the robot, the robot not being shown for the sake of simplicity.
  • a tubular nozzle carrier 10 is mounted on the mounting flange 9 of the applicator 8.
  • the nozzle carrier 10 serves to mechanically guide a nozzle 11 which is arranged at the distal end of the nozzle carrier 10.
  • the nozzle carrier 10 also serves to pass the sealing compound of the sealing bead 7 through from the mounting flange 9 to the nozzle 11, for which purpose the nozzle carrier 10 is made hollow.
  • the illustrated geometry of the applicator 8 makes it possible that the nozzle 11 protrudes through the gap 1 between the motor vehicle door 2 and the fender 3 through to the rear of the motor vehicle door 2 and the fender 3, around the sealing compound of the sealing bead 7 on the flange fold located there to apply. It is not necessary to that the motor vehicle door 2 is opened beforehand, so that a handling robot for opening the motor vehicle door 2 can be dispensed with.
  • the proximal leg 15 of the nozzle carrier 10 has a resilience area 16 which is designed as a helical spring. In the resilience area 16, the proximal leg 15 of the nozzle carrier 10 thus runs helically in several turns. This reduces the flexural rigidity of the nozzle carrier 10 in order to prevent plastic deformation of the nozzle carrier 10 in the event of a physical contact with the fender 3 or the motor vehicle door 2, since the applicator 8 would be functionally unsuitable for such a plastic deformation of the nozzle carrier 10.
  • the applicator 8 In the application mode, the applicator 8 is moved in a direction of movement v along the gap 1, i.e. at right angles into the plane of the drawing in FIG. 1 and from left to right in FIG. 2.
  • a contact force F acts on the applicator 8, the contact force F being able to act on the nozzle 11, for example, as shown in FIG.
  • Other possible contact points exist, for example, on the legs 13, 14.
  • the contact force F leads to a corresponding deflection x counter to the direction of movement v, so that the nozzle carrier 10 assumes a deformed position, which is shown in dashed lines in FIG.
  • the resilience area 16 ensures that the spring stiffness of the nozzle carrier 10 as the ratio between the contact force F and the resulting deflection x is significantly smaller than in the case of the known conventional applicators as described at the beginning.
  • the diagram in Figure 3 shows an example of a corresponding spring characteristic 17 of the applicator 8 according to the invention in comparison to a spring characteristic 18 of conventional applicators.
  • the diagram shows that the applicator 8 according to the invention is significantly less rigid, which is achieved by the flexibility region 16. This prevents the applicator 8 from being damaged during operation due to physical contact with the component to be coated.
  • FIG. 4 shows a modification of the applicator 8 according to the invention, this modified embodiment largely coinciding with the embodiment described above, so that reference is made to the description above to avoid repetition, the same reference symbols being used for corresponding details.
  • a special feature of this exemplary embodiment is that the resilience area 16 is not designed as a helical spring, but as a helical spring, the helical spring being shown only schematically in the drawing.
  • the coil spring differs from the above-described coil spring in that the turns of the coil spring are essentially in the same plane.
  • FIG. 5 shows a modification of the applicator 8 according to the invention, this modified embodiment largely agreeing with the embodiments described above, so that reference is made to the description above to avoid repetition, the same reference symbols being used for corresponding details.
  • a special feature of this embodiment is the design of the flexibility area 16, which is implemented here as a helical spring with a relatively large diameter d A.
  • the diameter d A of the helical spring is almost twice as large as the axial length L of the compliance area 16 or the helical spring which forms the compliance area 16. It should also be mentioned that the diameter d A of the helical spring is more than ten times as large as the diameter dw of the individual turns of the helical spring.

Landscapes

  • Coating Apparatus (AREA)
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  • Robotics (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Applikator (8) zur Applikation eines Beschichtungsmittels (z.B. Dichtmittel) auf ein Bauteil (2, 3, 4) (z.B. Kraftfahrzeugkarosseriebauteil) mit einer Düse (11) zur Ausgabe des Beschichtungsmittels und einem langgestreckten Düsenträger (10), der die Düse (11) trägt. Die Erfindung sieht vor, dass der Düsenträger (10) einen Nachgiebigkeitsbereich (16) aufweist, in dem der Düsenträger (10) wesentlich weniger biegesteif ist als in dem Rest des Düsenträgers (10), um bei einem Kontakt zwischen dem Applikator (8) und dem zu beschichtenden Bauteil (2, 3, 4) gegenüber Kontaktkräften elastisch nachgeben zu können.

Description

BESCHREIBUNG
APPLIKATOR ZUR APPLIKATION EINER DICHTMASSE AUF EINEN BÖRDELFALZ
Die Erfindung betrifft einen Applikator zur Applikation eines Beschichtungsmittels (z.B. Dichtmit tel) auf ein Bauteil (z.B. Kraftfahrzeugkarosseriebauteil).
Ein derartiger Applikator ist beispielsweise aus EP 2 282845 Bl bekannt. Dieser bekannte Applika tor weist einen mehrfach gekrümmten rohrförmigen Düsenträger auf, der durch einen Spalt zwi schen überlappendem Kraftfahrzeugkarosseriebauteil hindurchragen kann, um ein Dichtmittel an der Rückseite auf einen Bördelfalz zu applizieren. Beispielsweise kann es sich bei den seitlich über lappenden Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen um eine Kraftfahrzeugtür und einen Kotflügel han deln. Der bekannte Applikator ermöglicht hierbei vorteilhaft die Applikation des Dichtmittels auf der Rückseite der Kraftfahrzeugtür, ohne dass es erforderlich ist, die Kraftfahrzeugtür hierzu zu öff nen. Beim Einsatz dieses bekannten Applikators besteht jedoch die Gefahr, dass der Applikator auf grund eines Berührungskontakts zwischen dem Applikator und der Kraftfahrzeugkarosserie plas tisch deformiert wird und dann nicht mehr funktionsfähig ist.
Zum technischen Hintergrund der Erfindung ist auch hinzuweisen auf DE 10 2017 001 780 B3, DE 10 2008 027 994 B3, DE 10 2016 004 257 Al und die sogenannten Grindaix-Düsen, die durch 3D- Druck hergestellt werden.
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 dient ebenfalls zur Applikation eines Beschichtungsmittels auf ein Bauteil. Bei dem Beschichtungsmittel kann es sich beispielsweise um ein Dichtmittel handeln, jedoch ist der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff eines Beschichtungsmittels nicht auf Dichtmittel begrenzt. Vielmehr umfasst der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff eines Be schichtungsmittels auch andereTypen von Beschichtungsmitteln, wie beispielsweise Klebstoffe und Dämmstoffe. Weiterhin ist zu erwähnen, dass der erfindungsgemäße Applikator vorzugsweise dazu ausgelegt ist, das Beschichtungsmittel (z.B. Dichtmittel) auf ein Kraftfahrzeugkarosseriebauteil zu applizieren. Der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff eines Bauteils ist jedoch nicht auf Kraftfahrzeug karosseriebauteile beschränkt, sondern umfasst auch andere Typen von Bauteilen, wie beispiels weise Anbauteile für Kraftfahrzeugkarosseriebauteile oder Bauteile von Windkraftanlagen, um nur einige Beispiele zu nennen.
Der erfindungsgemäße Applikator weist zunächst in Übereinstimmung mit dem eingangs beschrie benen bekannten Applikator eine Düse auf, um das Beschichtungsmittel auszugeben. Beispiels weise kann es sich bei dieser Düse um eine Flatstream-Düse, eine Rundstrahl-Düse, eine Airless- Düse oder um eine Düse zur Bördelfalzabdichtung handeln. Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich des Typs der Düse nicht auf die vorstehend genannten Beispiele beschränkt.
Weiterhin umfasst der erfindungsgemäße Applikator in Übereinstimmung mit dem eingangs be schriebenen bekannten Applikator einen lang gestreckten Düsenträger auf, der die Düse trägt und zur Positionierung der Düse dient.
Der erfindungsgemäße Applikator zeichnet sich nun gegenüber dem eingangs beschriebenen be kannten Applikator dadurch aus, dass der Düsenträger einen Nachgiebigkeitsbereich aufweist, in dem der Düsenträger wesentlich weniger biegesteif ist als in dem Rest des Düsenträgers, um bei einem Kontakt zwischen dem Applikator und den zu beschichtenden Bauteilen gegenüber Kontakt kräften elastisch nachgeben zu können. Der Nachgiebigkeitsbereich des Düsenträgers macht den Düsenträger also mechanisch weicher, wodurch plastische Verformungen des Düsenträgers weit gehend verhindert werden.
In einer Erfindungsvariante ist der Düsenträger in dem Nachgiebigkeitsbereich als Spiralfeder ge formt und weist mehrere Windungen auf, die im Wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene liegen. Hinsichtlich der Windungszahl der Spiralfeder ist die Erfindung nicht auf bestimmte Windungszah len beschränkt. Beispielsweise kann die Spiralfeder mindestens 2, 3, 4 oder mindestens 5 Windun gen und/oder höchstens 20, 15, 10, 7 oder höchstens 5 Windungen aufweisen.
In einer anderen Erfindungsvariante ist der Düsenträger dagegen in dem Nachgiebigkeitsbereich als Schraubenfeder geformt und weist mehrere Windungen auf, die sich mit einer bestimmten Win dungssteigung in axialer Richtung erstrecken. Auch in dieser Erfindungsvariante gilt wieder, dass die Erfindung hinsichtlich der Windungszahl der Schraubenfeder nicht auf bestimmte Windungs zahlen beschränkt ist. Beispielsweise kann die Schraubenfeder mindestens 2, 3, 4 oder mindestens 5 und/oder höchstens 20, 15, 10, 7 oder höchstens 5 Windungen aufweisen.
Bei einer Gestaltung des Nachgiebigkeitsbereichs als Schraubenfeder kann sich die Schraubenfeder auch in distaler Richtung verjüngen (d.h. zu der Düse hin), beispielsweise konusförmig.
Bei der Erfindungsvariante mit einer Schraubenfeder in dem Nachgiebigkeitsbereich ist die Win dungssteigung der Schraubenfeder vorzugsweise größer als der Durchmesser des Düsenträgers, da mit die einzelnen Windungen nicht unmittelbar aneinander anliegen. Dies wirkt sich vorteilhaft auf die Biegbarkeit des Düsenträgers aus. Beispielsweise kann die Windungssteigung der Schraubenfe der mehr als zweimal, dreimal oder viermal so groß sein wie der Durchmesser des Düsenträgers.
Der Durchmesser der Schraubenfeder ist vorzugsweise relativ groß. Beispielsweise kann der Durch messer der Schraubenfeder größer sein als das Fünffache, Achtfache oder Zehnfache des Win dungsdurchmessers der einzelnen Windungen der Schraubenfeder. Der Durchmesser der Schrau benfeder ist vorzugsweise auch größer als die axiale Länge der Schraubenfeder bzw. des Nachgie bigkeitsbereichs.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass der Düsenträger zumindest auf einem Teil seiner Länge vorzugs weise ein hohles Zuleitungsrohr ist, durch welches das zu applizierende Beschichtungsmittel zu der Düse geleitet wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat der Düsenträger also zwei Funktionen. Zum einen trägt der Düsenträger die Düse und dient zur Positionierung der Düse. Zum anderen dient der Düsenträger aufgrund des integrierten Zuleitungsrohrs aber auch zur Zuführung des Beschichtungs mittels zu der Düse.
Es ist jedoch alternativ auch möglich, dass das Zuleitungsrohr und der Düsenträger voneinander getrennt sind. In diesem Fall wird das Beschichtungsmittel also nicht durch den Düsenträger zu der Düse geleitet, sondern durch das separate Zuleitungsrohr.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Düsenträger mit seinem proximalen Ende an einem Montageflansch befestigt, um den Applikator an einem Flandhabungsgerät montie ren zu können, wie beispielsweise an einen mehrachsigen Beschichtungsroboter. Flierzu muss dann lediglich der Montageflansch des Applikators an dem Roboterflansch des Beschichtungsroboters montiert werden, wie es an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Düsenträger vier Schenkel auf, die jeweils paarweise relativ zueinander angewinkelt sind, wobei der Krümmungswinkel zwischen den benachbarten Schenkeln im Bereich von 60°-120°, 70°-110°, 80°-100° oder 85°-95° liegen kann.
Es besteht jedoch im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit, dass der Düsenträger weniger als vier Schenkel aufweist, z.B. nur einen, zwei oder drei Schenkel.
Hierbei ist zu erwähnen, dass die einzelnen Schenkel des Düsenträgers vorzugsweise in einer ge meinsamen Ebene liegen, wie es auch bei dem eingangs beschriebenen bekannten Applikator der Fall ist.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Schenkel des Applikators jeweils hohl und bilden einen durchgehenden Leitungskanal, der zu der Düse führt, um die Düse mit dem zu applizierenden Beschichtungsmittel zu versorgen. Der Leitungskanal weist hierbei einen Quer schnitt auf, der vorzugsweise nicht konstant ist über die Länge des Leitungskanals. Vielmehr ermög licht der Nachgiebigkeitsbereich einen Leitungskanal mit einem in Längsrichtung variierenden Lei tungsquerschnitt. So ist der Querschnitt des Leitungskanals in dem Nachgiebigkeitsbereich vorzugs weise größer als in dem Rest des Düsenträgers. Darüber hinaus ist zu erwähnen, dass der Quer schnitt des Leitungskanals in dem proximalen Schenkel des Düsenträgers vorzugsweise größer ist als in den weiter distal gelegenen Schenkeln des Düsenträgers.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann der Düsenträger mit der Düse einteilig durch ein generatives Herstellungsverfahren hergestellt werden, insbesondere durch 3D-Druck. Hierbei besteht auch die Möglichkeit, dass auch der Montageflansch des Applikators im Rahmen des 3D-Druckverfahrens hergestellt wird. Die Materialaustrittsöffnung (Düse) wird in der Regel se parat eingebracht, z.B. durch Erodieren.
Es besteht jedoch alternativ auch die Möglichkeit, dass nur der Nachgiebigkeitsbereich (z.B. Spiral feder) durch ein generatives Herstellungsverfahren hergestellt ist, während weitere Düsenträger abschnitte an dem Nachgiebigkeitsbereich angeschweißt, angelötet, angeklebt oder verpresst wer den. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Applikator konfiguriert für eine Applikationsbewegung in einer bestimmten Bewegungsrichtung. Dies bedeutet, dass der Applika tor im Betrieb von einem Handhabungsgerät (z.B. Beschichtungsroboter) in der Bewegungsrichtung bewegt wird, z.B. entlang eines Bördelfalzes. Hierbei kann es aufgrund eines Berührungskontakts zwischen dem Applikator und den zu beschichtenden Bauteilen Vorkommen, dass eine bestimmte Kontaktkraft auf den Düsenträger wirkt und diesen dadurch auslenkt. Der Applikator setzt dieser Kontaktkraft eine bestimmte Federsteifigkeit entgegen, die definiert ist als das Verhältnis zwischen der auf den Düsenträger einwirkenden Kontaktkraft in der Bewegungsrichtung und der resultieren den Auslenkung in der Bewegungsrichtung. Der erfindungsgemäße Nachgiebigkeitsbereich (z.B. Spiralfeder, Schraubenfeder) ermöglicht hierbei eine geringe Federsteifigkeit, die kleiner sein kann als 10N/mm, 8N/mm, 7N/mm oder 6N/mm.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass das Zuleitungsrohr in dem Düsenträger vorzugsweise einen Innen querschnitt aufweist, der sich in distaler Richtung verjüngt, d.h. zu der Düse hin. Entsprechend weist der Düsenträger vorzugsweise einen Außenquerschnitt auf, der sich in distaler Richtung ebenfalls verjüngt.
Ferner ist zu erwähnen, dass die Erfindung nicht nur Schutz beansprucht für den vorstehend be schriebenen erfindungsgemäßen Applikator als einzelnes Bauteil. Vielmehr beansprucht die Erfin dung auch Schutz für einen Beschichtungsroboter mit einem solchen Applikator.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Applikators zur Abdichtung ei nes Bördelfalzes,
Figur 2 eine schematische Schnittansicht entlang der Schnittlinie A-A in Figur 1,
Figur 3 eine exemplarische Kennlinie zum Vergleich der Federsteifigkeit des Applikators gemäß den Figuren 1 und 2 mit einem herkömmlichen Applikator,
Figur 4 eine Abwandlung von Figur 1, sowie Figur 5 eine weitere Abwandlung von Figur 1.
Figur 1 zeigt den Bereich eines Spalts 1 zwischen einer Kraftfahrzeugtür 2 und einem Kotflügel 3, wobei die Kraftfahrzeugtür 2 in dem in der Zeichnung dargestellten geschlossenen Zustand mit dem Kotflügel 3 überlappt, um die Crash-Sicherheit zu verbessern.
Die Kraftfahrzeugtür 2 weist ein Innenblech 4 und eine Außenblech 55 auf, wobei das Außenblech 5 um eine abgewinkelte Kante des Innenblechs herum gebördelt ist. Im Bereich der abgewinkelten Kante ist das Innenblech 4 durch eine Falzverklebung 6 mit dem Außenblech 5 verbunden. Bei die sem Aufbau besteht die Gefahr, dass im Bereich des Bördelfalzes Feuchtigkeit in den Spalt zwischen der angewinkelten Kante des Innenblechs 4 und der herumgebördelten Kante des Außenblechs 5 eintritt und Korrosion verursacht. Der Bördelfalz zwischen dem Innenblech 4 und dem Außenblech 5 ist deshalb mit einer Dichtraupe 7 versiegelt, um das Eindringen von Feuchtigkeit in den Bördelfalz zu verhindern, wobei sich die Dichtraupe 7 rechtwinklig zur Zeichenebene über die gesamte Länge des Bördelfalzes erstreckt. Die Applikation der Dichtraupe 7 erfolgt hierbei durch einen erfindungs gemäßen Applikator 8, der durch den Spalt 1 zwischen der Kraftfahrzeugtür 2 und dem Kotflügel 3 hindurch ragt, wie noch detailliert erläutert wird.
Der erfindungsgemäße Applikator wird von einem mehrachsigen Roboter positioniert und weist zur Montage an dem Roboter einen Montageflansch 9 auf, wobei der Roboter zur Vereinfachung nicht dargestellt ist.
An dem Montageflansch 9 des Applikators 8 ist ein rohrförmiger Düsenträger 10 montiert. Zum einen dient der Düsenträger 10 zur mechanischen Führung einer Düse 11, die an dem distalen Ende des Düsenträgers 10 angeordnet ist. Zum anderen dient der Düsenträger 10 auch zur Durchleitung der Dichtmasse der Dichtraupe 7 von dem Montageflansch 9 zu der Düse 11, wozu der Düsenträger 10 hohl ausgeführt ist.
Der Düsenträger 10 weist vier Schenkel 12, 13, 14, 15 auf, die jeweils mit einem Krümmungswinkel a=90°, ß=90° bzw. c=90° rechtwinklig zueinander angeordnet sind, wobei die distalen Schenkel 12, 13, 14 des Düsenträgers 10 einen U-förmigen Abschnitt bilden, der die angewinkelte Kante des In nenblechs 5 mit dem Bördelfalz umgreift. Die dargestellte Geometrie des Applikators 8 ermöglicht es, dass die Düse 11 durch den Spalt 1 zwischen der Kraftfahrzeugtür 2 und dem Kotflügel 3 hin durch auf die Rückseite der Kraftfahrzeugtür 2 und des Kotflügels 3 ragt, um die Dichtmasse der Dichtraupe 7 auf den dort befindlichen Bördelfalz zu applizieren. Hierbei ist es nicht erforderlich, dass die Kraftfahrzeugtür 2 zuvor geöffnet wird, so dass auf einen Handhabungsroboter zum Öffnen der Kraftfahrzeugtür 2 verzichtet werden kann.
Der proximale Schenkel 15 des Düsenträgers 10 weist hierbei einen Nachgiebigkeitsbereich 16 auf, der als Schraubenfeder ausgebildet ist. In dem Nachgiebigkeitsbereich 16 verläuft der proximale Schenkel 15 des Düsenträgers 10 also in mehreren Windungen schraubenförmig. Hierdurch wird die Biegesteifigkeit des Düsenträgers 10 verringert, um bei einem Berührungskontakt mit dem Kot flügel 3 oder der Kraftfahrzeugtür 2 eine plastische Verformung des Düsenträgers 10 zu verhindern, da der Applikator 8 durch eine solche plastische Verformung des Düsenträgers 10 funktionsuntaug lich würde.
Im Applikationsbetrieb wird der Applikator 8 in einer Bewegungsrichtung v entlang dem Spalt 1 bewegt, d.h. in Figur 1 rechtwinklig in die Zeichenebene hinein und in Figur 2 von links nach rechts. Bei einem Berührungskontakt zwischen dem Applikator 8 einerseits und der Kraftfahrzeugtür 2 o- der dem Kotflügel 3 andererseits wirkt hierbei eine Kontaktkraft F auf den Applikator 8, wobei die Kontaktkraft F beispielsweise an der Düse 11 angreifen kann, wie in Figur 2 dargestellt ist. Andere mögliche Kontaktstellen bestehen beispielsweise an den Schenkeln 13, 14. Die Kontaktkraft F führt zu einer entsprechenden Auslenkung x entgegen der Bewegungsrichtung v, so dass der Düsenträger 10 eine verformte Stellung einnimmt, die in Figur 2 gestrichelt dargestellt ist. Der Nachgiebigkeits bereich 16 sorgt hierbei dafür, dass die Federsteifigkeit des Düsenträgers 10 als Verhältnis zwischen der Kontaktkraft F und der resultierenden Auslenkung x wesentlich kleiner ist als bei den bekannten herkömmlichen Applikatoren, wie sie eingangs beschrieben wurden. So zeigt das Diagramm in Figur 3 beispielhaft eine entsprechende Federkennlinie 17 des erfindungsgemäßen Applikators 8 im Ver gleich zu einer Federkennlinie 18 von herkömmlichen Applikatoren. Aus dem Diagramm ist ersicht lich, dass der erfindungsgemäße Applikator 8 wesentlich weniger biegesteif ist, was durch den Nachgiebigkeitsbereich 16 erreicht wird. Dadurch wird verhindert, dass der Applikator 8 im Betrieb aufgrund eines Berührungskontakts mit dem zu beschichtenden Bauteil beschädigt wird.
Neben der dargestellten Kontaktkraft in Richtung der Bewegungsrichtung können auch weitere Kontaktkräfte entstehen, z.B. senkrecht zur Bewegungsrichtung durch Kontakt des Schenkels 12 mit der Bördelfalzoberfläche. Eine weitere Kontaktkraft kann durch Kontakt des Schenkels 13 mit der Türkante entstehen. Auch bei Auftreten dieser Kontaktkräfte wirkt die integrierte Federsteifig keit (Nachgiebigkeit) vorteilhaft. Figur 4 zeigt eine Abwandlung des erfindungsgemäßen Applikators 8, wobei dieses abgewandelte Ausführungsbeispiel weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel überein stimmt, 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 der Nachgiebigkeitsbereich 16 hierbei nicht als Schraubenfeder ausgebildet ist, sondern als Spiralfeder, wobei die Spiralfeder in der Zeichnung nur schematisch dargestellt ist. Die Spiralfeder unterscheidet sich von der vorste hend beschriebenen Schraubenfeder dadurch, dass die Windungen der Spiralfeder im Wesentli chen in derselben Ebene liegen.
Figur 5 zeigt eine Abwandlung des erfindungsgemäßen Applikators 8, wobei dieses abgewandelte Ausführungsbeispiel weitgehend mit den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen über einstimmt, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwie sen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht in der Gestaltung des Nachgiebigkeitsbe reichs 16, der hierbei als Schraubenfeder mit einem relativ großen Durchmesser dA realisiert ist. So ist der Durchmesser dA der Schraubenfeder fast doppelt so groß wie die axiale Länge L des Nach giebigkeitsbereichs 16 bzw. der Schraubenfeder, die den Nachgiebigkeitsbereich 16 bildet. Weiter hin ist zu erwähnen, dass der Durchmesser dA der Schraubenfeder mehr als zehnmal so groß ist wie der Durchmesser dw der einzelnen Windungen der Schraubenfeder.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele be schränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den jeweils in Bezug genommenen Ansprüchen und insbesondere auch ohne die Merkmale des Flauptanspruchs. Die Erfindung umfasst also verschiedene Erfindungsaspekte, die unabhängig voneinander Schutz genießen. Bezugszeichenliste:
1 Spalt
2 Kraftfahrzeugtür 3 Kotflügel
4 Innenblech
5 Außenblech
6 Falzverklebung
7 Dichtraupe 8 Applikator
9 Montageflansch des Applikators
10 Düsenträger
11 Düse
12 Schenkel mit Materialaustrittsöffnung (Düse) 13-15 Schenkel
16 Nachgiebigkeitsbereich
17 Exemplarische Federkennlinie des erfindungsgemäßen Applikators
18 Exemplarische Federkennlinie des herkömmlichen Applikators
F Kontaktkraft v Bewegungsrichtung des Applikators x Auslenkung des Applikators a Krümmungswinkel zwischen den Schenkeln 12, 13 ß Krümmungswinkel zwischen den Schenkeln 13, 14
X Krümmungswinkel zwischen den Schenkeln 14, 15

Claims

ANSPRÜCHE
1. Applikator (8) zur Applikation eines Beschichtungsmittels auf ein Bauteil, insbesondere eines
Dichtmittels zur Abdichtung einer Bördelnaht an einem Kraftfahrzeugkarosseriebauteil, mit a) einer Düse (11) zur Ausgabe des Beschichtungsmittels und b) einem langgestreckten Düsenträger (10), der die Düse (11) trägt, dadurch gekennzeichnet, c) dass der Düsenträger (10) einen Nachgiebigkeitsbereich (16) aufweist, in dem der Düsenträ ger (10) wesentlich weniger biegesteif ist als in dem Rest des Düsenträgers (10), um bei ei nem Kontakt zwischen dem Applikator (8) und dem zu beschichtenden Bauteil gegenüber Kontaktkräften (F) elastisch nachgeben zu können.
2. Applikator (8) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenträger (10) in dem
Nachgiebigkeitsbereich (16) als Spiralfeder geformt ist und mehrere Windungen aufweist, die im
Wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene liegen, insbesondere mit einer Windungszahl von min destens 2, 3, 4 oder 5 und/oder höchstens 20, 15, 10, 7 oder 5 Windungen.
3. Applikator (8) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Düsenträger (10) in dem Nachgiebigkeitsbereich (16) als Schraubenfeder geformt ist und mehrere Windungen aufweist, die sich mit einer bestimmten Windungssteigung in axia ler Richtung erstrecken, insbesondere mit einer Windungszahl von mindestens 2, 3, 4 oder 5 und/oder höchstens 20, 15, 10, 7 oder 5 Windungen, und/oder b) dass sich die Schraubenfeder in distaler Richtung verjüngt, insbesondere konisch.
4. Applikator (8) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Windungssteigung der Schraubenfeder größer ist als der Durchmesser des Düsen trägers (10), insbesondere mehr als zweimal, dreimal oder viermal so groß wie der Durch messer des Düsenträgers (10), und/oder b) dass der Durchmesser (dA) der Schraubenfeder größer ist als bl) das Fünffache, Achtfache oder Zehnfache des Außendurchmessers (dw) der einzelnen Windungen der Schraubenfeder, und/oder b2) die axiale Länge (L) der Schraubenfeder.
5. Applikator (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenträger (10) zumindest auf einem Teil seiner Länge ein hohles Zuleitungsrohr ist, durch welches das zu applizierende Beschichtungsmittel zu der Düse (11) geleitet wird.
6. Applikator (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenträger (10) an seinem proximalen Ende an einem Montageflansch (9) befestigt ist, um den Applikator (8) an einem Handhabungsgerät zu montieren, insbesondere an einem mehrachsi gen Beschichtungsroboter.
7. Applikator (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Düsenträger (10) einen distalen ersten Schenkel (12) aufweist, an dem die Düse (11) angeordnet ist, insbesondere als Öffnung in dem als Rohr ausgebildeten distalen Schenkel (12) oder als Hartmetalleinsatz mit einem Materialauslass, b) dass der Düsenträger (10) einen zweiten Schenkel (13) aufweist, der an den ersten Schenkel
(12) angrenzt und gegenüber dem ersten Schenkel (12) mit einem bestimmten Krümmungs winkel (a) gekrümmt ist, wobei der Krümmungswinkel (a) zwischen dem ersten Schenkel (12) und dem zweiten Schenkel (13) im Bereich 60°-120°, 70°-110°, 80°-100° oder 85°-95° liegt, c) dass der Düsenträger (10) einen dritten Schenkel (14) aufweist, der an den zweiten Schenkel
(13) angrenzt und gegenüber dem zweiten Schenkel (13) mit einem bestimmten Krümmungs winkel (ß) gekrümmt ist, wobei der Krümmungswinkel (ß) zwischen dem zweiten Schenkel
(13) und dem dritten Schenkel (14) im Bereich 60°-120°, 70°-110°, 80°-100° oder 85°-95° liegt, d) dass der Düsenträger (10) einen vierten Schenkel (15) aufweist, der an den dritten Schenkel
(14) angrenzt und gegenüber dem dritten Schenkel (14) mit einem bestimmten Krümmungs winkel (c) gekrümmt ist, wobei der Krümmungswinkel (c) zwischen dem dritten Schenkel (14) und dem vierten Schenkel (15) im Bereich 60°-120°, 70°-110°, 80°-100° oder 85°-95° liegt.
8. Applikator (8) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, a) dass der erste Schenkel (12) und der dritte Schenkel (14) im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen, und/oder b) dass der zweite Schenkel (13) und der vierte Schenkel (15) im Wesentlichen parallel zueinan der verlaufen, und/oder c) dass die Düse (11) das Beschichtungsmittel im Wesentlichen parallel zu dem vierten Schenkel
(13) in Richtung des vierten Schenkels abgibt, und/oder d) dass der erste Schenkel (12) und/oder der zweite Schenkel (13) und/oder der dritte Schenkel
(14) und/der vierte Schenkel (15) in einer gemeinsamen Ebene liegen, und/oder e) dass sich der Nachgiebigkeitsbereich (16) in dem vierten Schenkel (15) des Düsenträgers (10) befindet.
9. Applikator (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Schenkel (12-15) des Applikators (8) jeweils hohl sind und einen durchgehenden Lei tungskanal bilden, der zu der Düse (11) führt, um die Düse (11) mit dem zu applizierenden Beschichtungsmittel zu versorgen, und b) dass der Leitungskanal einen Querschnitt aufweist, der bl) in dem vierten Schenkel (15) größer ist als in dem dritten Schenkel (14), in dem zweiten Schenkel (13) und/oder in dem ersten Schenkel (12), und/oder b2) in dem Nachgiebigkeitsbereich (16) größer ist als in dem Rest des Düsenträgers (10).
10. Applikator (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Düsenträger (10) mit der Düse (11) und/oder mit dem Montageflansch (9) einteilig durch ein generatives Herstellungsverfahren hergestellt ist, insbesondere durch 3D-Druck, oder b) dass Nachgiebigkeitsbereich (16) durch ein generatives Herstellungsverfahren hergestellt ist, insbesondere durch 3D-Druck, während weitere Düsenträgerabschnitte an den Nachgiebig keitsbereich (16) angeschweißt oder angelötet oder verklebt oder verpresst sind.
11. Applikator (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Applikator (8) konfiguriert ist für eine Applikationsbewegung in einer bestimmten Bewegungsrichtung (v), b) dass der Applikator (8) an der Düse (11) eine bestimmte Auslenkung (x) in der Bewegungs richtung zeigt, wenn an dem Düsenträger (10) eine bestimmte Kontaktkraft (F) in der Appli kationsrichtung angreift, insbesondere an der Düse (11), an dem zweiten Schenkel oder an dem dritten Schenkel des Düsenträgers (10), und c) dass der Applikator (8) eine Federsteifigkeit aufweist, die definiert ist als das Verhältnis zwi schen der auf den Düsenträger (10) einwirkenden Kontaktkraft (F) in der Bewegungsrichtung und der resultierenden Auslenkung (x) in der Bewegungsrichtung, wobei die Federsteifigkeit kleiner ist als 10 N/mm, 8 N/mm, 7 N/mm oder 6 N/mm.
12. Applikator (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (11) so gestaltet ist, dass das Applikationsmaterial in einer der folgenden Arten auf die Werkstückoberfläche appliziert wird: a) als Flachstrahl (11), b) als Rundstrahl (11), c) als Airless Strahl (11). 13. Applikator (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass das Zuleitungsrohr in dem Düsenträger einen Innenquerschnitt aufweist, der in distaler Richtung abnimmt, insbesondere kontinuierlich, und/oder b) dass der Düsenträger einen Außenquerschnitt aufweist, der sich in distaler Richtung verjüngt. 14. Beschichtungsroboter mit einem Applikator (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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