JP2017513754A - 塗布器 - Google Patents

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Abstract

本発明は、特に、航空宇宙分野において、基体(5)上に流体媒体(6)を塗布し、且つ微細プロファイリングを型押しするための塗布器と、こうした塗布器を有する、対応する塗布デバイスとに関する。塗布器(2)は、型押しプロファイル(25)を有する、周方向に移動する型(22)と、型(22)用の押付手段(32)と、塗布された媒体(6)のための安定化デバイス(15)、特に硬化デバイスとを有する。加えて、塗布器(2)は、型(22)により距離を置いて囲まれており、隙間(31)を形成している中空支持体(27)を有し、押付手段(32)が隙間(31)内に配置されている。塗布デバイスは、塗布器に加えて、塗布器(2)と工作物(4)との間の相対運動のためのハンドリングデバイス(3)を有する。

Description

本発明は、表面上に流体媒体を塗布し、且つ微細プロファイリング(microprofiling)を型押しするための、特に航空宇宙分野において、流体媒体を塗布し、且つ微細プロファイリングを型押しするための塗布器及び方法に関する。この塗布器は、型押しプロファイルを有する周方向に移動する型と、型用の押付手段と、塗布された媒体のための安定化デバイス、特に硬化デバイスとを有する。
こうした塗布器は特許文献1から知られている。この塗布器は、基体の表面上に硬化可能なワニスを塗布し、そうすることにより、また、その表面上で硬化可能なワニスを型押しし、これにより、ワニスに微細構造が提供される。微細構造を有するこうしたワニスはリブレットとも称される。塗布器は、周方向に移動可能な型を有する。この型は、型押しプロファイルを有し、ロボットによって表面、特に、いわゆる基体表面に押し付けられ、この基体表面に沿って移動される。塗布器はローラを有する。このローラは、型が強固に取り付けられているローラの外周部にかかる圧力によって膨張可能であるとともに、ガス圧によって張力がかけられている。押付領域の方に誘導される硬化デバイスはローラ内に配置されている。
独国特許出願公開第10 2006 004 644 A1号明細書
本発明の目的は、向上した塗布技術を提供することである。
本発明は、主クレームの特徴に基づきこの課題を解決する。
特許請求される塗布技術、すなわち、塗布器及び塗布プロセス及び塗布デバイスは、いくつかの利点を有する。この塗布技術は、層厚さ及び型押しにより形成される微細構造に関するより厳密な公差を有する流体媒体、例えば、硬化可能なワニスを塗布するために使用され得る。塗布された媒体の耐久性及び微細構造の技術的又は物理的な効果を大幅に向上させ得る。ワニス上のこうした微細構造は、例えば、航空機外皮にかかる空気抵抗を低下させることになり得るとともに、かなりの燃料節減になり得る。微細構造が精密に画定及び形成され得るほど、達成可能な効果が大きくなる。
中空支持体を有する塗布器は、型のより良好且つより正確な取り付け及び案内を促進し、型により実施される流体媒体の塗布を向上させる。特に、縞にて塗布される流体媒体の厳密な端部が形成され得る。これにより、隣接する塗布縞の最適な接続が確実となる。
特許請求される塗布器は、また、押付領域において、型の表面への均一な接触圧力を提供する。型の端部においてワニスが押し出されることが防止され得、それにより、前記鋭い端部が型の端部に形成される。塗布器は、また、押付領域において、表面の、多くの場合、非平面の輪郭に対する型の一致性を大幅に改善することを可能にする。特に、基体の凸状及び凹状の湾曲が補償され得るとともに、型押しされた媒体によって均一にコーティングされ得る。こうした輪郭は、例えば、航空機並びにそれらの胴体領域内及び翼上の外板に生じる。
特許請求される塗布器においては、型は先行技術の型に比べてより長い有効寿命及び耐久性を有する。型押しプロファイルは型材料の外側に配置され得る。或いは、型押しプロファイルは、型材料の外側の、薄肉であり且つ曲げ弾性を有するコーティングに取り付けることができる。こうしたコーティングは、例えば、フィルムの形態でも有効寿命を大幅に延長する可能性があるとともに、こうしたコーティングは、例えば、ガラス又は他の適切な材料を含み得る。これは、型の有効寿命の延長にもつながる。型は、可能であれば、型押しプロファイルを有する薄肉の曲げ弾性を有するガラス体でも作ることができる。型は、必要であれば交換することもできる。
支持体上の塗布器及び隙間内に配置される押付手段の形成は、型の正確な案内及び位置決めにとって特に有利である。加えて、これは型の交換を容易にする。これは、特に、自動化され得る。
塗布器は、組み込み式の安定化デバイスを含み得る。組み込み式の安定化デバイスは、表面上に塗布された流体媒体及び型押しされた微細構造の安定化、特に、硬化を促す。特に硬化デバイスとしての安定化デバイスは、種々の変形形態にて設計され得る。安定化デバイスは、好ましくは中空支持体内又は中空支持体上に配置されてもよく、型の押付領域内に塗布された直後の媒体を加圧する。型を有する塗布器を表面に適応させ、平坦押付領域を得るために、適切なハンドリングデバイスが使用され得る。この押付領域において、安定化デバイスは放出された安定化剤、例えば、UV光とともに作用し、例えば、塗布された媒体を硬化させる。そうすることにより、媒体の安定化又は硬化挙動、特に、そのプロセス又は供給方向における程度に関して、平坦押付領域の大きさを適合させることができる。この平坦押付領域において、その型押しプロファイルを含む型は、表面及び塗布された媒体に押し付けられる。それによって、安定化又は硬化中、塗布された媒体の微細構造は最適に保護され且つ凝固される。
好適な実施形態においては、支持体は、その外部カバー領域にて型に回転自在にロックされた状態で接続されている一方で、回転可能に支持されている。回転自在にロックされた接続は、好ましくは圧力パッドとして形成される押付手段によって提供され得る。押付力は、調整手段によって制御又は調整され得る。押付力は、一方では、動作要件、及びその形態がプロセスにとって有利な押付面に適合させることができる。他方では、押付力は、型の交換を容易にするために大幅に低下させることができる。
型は、有利には、それ自体の駆動部を用いて、塗布器にて周方向に駆動させてもよい。これは、回転支持体の駆動部及びその型との回転自在にロックされた接続により、間接的に実施してもよい。
或いは、型は、直接駆動部を有してもよい。それ自体の駆動部により、塗布器の供給による型の回転運動に加えて、型の回転運動に作用することができる。この目的のために、駆動部は、適切に制御又は調整され得る。この駆動部アセンブリは独立的な発明的重要性(independent inventive significance)を有し、また、従来の塗布器、例えば、本明細書の最初の従来技術にて述べた塗布器とともに組み合わせることができる。
本発明の更に有利な実施形態が下位クレームに列挙される。
特に、以下の例は、本発明の例示的な実施形態を提供する。
例1:表面上に流体媒体を塗布し、且つ微細プロファイリングを型押しするための塗布器であって、塗布器が、型押しプロファイルを有する周方向に移動する型と、型用の押付手段と、塗布された媒体のための安定化デバイス、特に硬化デバイスと、を含む、塗布器において、塗布器が、型により、距離を置いて囲まれることによって隙間を形成する中空支持体を有し、押付手段が隙間内に配置されていることを特徴とする、塗布器。
例2:安定化デバイスが支持体(27)内又は支持体(27)上に配置されていることを特徴とする、例1に記載の塗布器。
例3:塗布器が、型の周方向運動のためのそれ自体の駆動部を有することを特徴とする、例1のプリアンブル又は例1若しくは例2に記載の塗布器。
例4:ハンドリングデバイス、特に産業用ロボットのためのコネクタを有することを特徴とする、例1、2又は3に記載の塗布器。
例5:支持体が管状であり、且つ寸法安定な外部カバーを有することを特徴とする、先行する例の1つに記載の塗布器。
例6:支持体が、塗布器のフレーム上に回転可能に取り付けられており、且つ回転自在にロックされた状態で型に接続されていることを特徴とする、先行する例のいずれかに記載の塗布器。
例7:支持体が駆動部に接続されていることを特徴とする、先行する例の1つに記載の塗布器。
例8:支持体が制御又は調整され得ることを特徴とする、先行する例の1つに記載の塗布器。
例9:押付手段が、隙間を埋める変形可能な圧力パッドとして設計されていることを特徴とする、先行する例の1つに記載の塗布器。
例10:圧力パッドが、密閉されている、曲げ弾性を有する筐体内に、流体圧力媒体、特に圧縮ガスを有することを特徴とする、先行する例の1つに記載の塗布器。
例11:圧力パッド(33)、特に筐体が、回転自在にロックされた状態で型及び支持体に接続されていることを特徴とする、先行する例の1つに記載の塗布器。
例12:押付手段、特に圧力パッドが、型に対する内部圧力の力を制御又は調整するための制御手段を有することを特徴とする、先行する例の1つに記載の塗布器。
例13:型が、曲げ弾性を有する無端状の環状路として設計されていることを特徴とする、先行する例の1つに記載の塗布器。
例14:型押しプロファイルが、型材料の外面又は型の外面コーティング上に配置されていることを特徴とする、先行する例の1つに記載の塗布器。
例15:安定化手段が安定化剤を放出し、支持体の外部カバー、押付手段及び型が安定化剤にとって透過可能であることを特徴とする、先行する例の1つに記載の塗布器。
例16:安定化手段が光源、特にUVランプとして形成されており、及び安定化剤が光、特にUV光であることを特徴とする、先行する例の1つに記載の塗布器。
例17:塗布器、特に支持体が、その端部において、放出された安定化剤に対する局所的障壁を有することを特徴とする、先行する例の1つに記載の塗布器。
例18:塗布器が流体媒体のための供給デバイスを有することを特徴とする、先行する例の1つに記載の塗布器。
例19:流体媒体が硬化可能なワニスとして設計されていることを特徴とする、先行する例の1つに記載の塗布器。
例20:塗布器が洗浄デバイスを有することを特徴とする、先行する例の1つに記載の塗布器。
例21:表面上に流体媒体を塗布し、且つ微細プロファイリングを型押しするための塗布デバイスであって、塗布デバイスが、塗布器と、塗布器と工作物との間の相対運動のためのハンドリングデバイスとを含む、塗布デバイスにおいて、塗布器が例1〜20の少なくとも1つに従って形成されていることを特徴とする、塗布デバイス。
例22:ハンドリングデバイスが表面に沿って塗布器を移動させ、そうすることにより、表面に塗布器を押し付け、周方向に移動する型が押付領域内において変形され、且つ表面及び表面の輪郭に平坦な状態で合致するような力を印加するように、ハンドリングデバイスが形成及び制御されることを特徴とする、例21に記載の塗布デバイス。
例23:ハンドリングデバイスが、プログラム可能な多軸産業用ロボット、特にジョイントアームロボットを含むことを特徴とする、例21又は22に記載の塗布デバイス。
例24:ハンドリングデバイスが、産業用ロボットの1つ以上の運動軸を有する可動キャリアを有することを特徴とする、例21、22又は23に記載の塗布デバイス。
例25:塗布デバイスが、プロセスにおける塗布器の位置及び配向のための、及び/又はプロセス品質のための、及び/又は表面への押付力のためのキャプチャリングデバイスを有することを特徴とする、例21〜24の1つに記載の塗布デバイス。
本発明は例として及び概略的に図面に示される。
塗布デバイス及び塗布器を有する航空機の概略図を示す。 塗布器の概略側面図を示す。 図2の矢印IIIによる塗布器の端面図を示す。 図2の矢印IVによる塗布器の端面図を示す。 図2の塗布器の長手方向断面図を示す。 図5のVIの部分(broken−off)及び拡大詳細図を示す。 流体媒体の塗布縞及び塗布器の部品の概略図を示す。 流体媒体の塗布縞及び塗布器の部品の概略図を示す。 流体媒体の塗布縞及び塗布器の部品の概略図を示す。 流体媒体の塗布縞及び塗布器の部品の概略図を示す。 塗布器の変形形態を示す。 塗布器の好適な実施形態を種々の図において示す。 塗布器の好適な実施形態を種々の図において示す。 塗布器の好適な実施形態を種々の図において示す。 塗布器の好適な実施形態を種々の図において示す。 塗布器の好適な実施形態を種々の図において示す。
本発明は、塗布器(2)及び塗布方法に関する。本発明は、更に、塗布デバイス(1)に関する。
本発明は、特に、航空宇宙分野における用途に関する。本発明は、特に、航空機又は他の飛行物体に関する。
塗布器(2)は、表面(5)に流体媒体(6)を塗布し、且つ塗布された媒体(6)を型押しし、そうすることにより、その自由表面上にプロファイル(7)を与えるために使用される。プロファイル(7)は、低公差寸法を有し得る突起及び凹部を有する微細構造であることが好ましい。塗布は、縞の形態であることが好ましく、塗布器(2)と表面(5)とは互いに対して動かされる。これは塗布デバイス(1)のハンドリングデバイス(3)によって実施される。
流体媒体(6)は種々の手法にて形成され得る。流体媒体(6)は液体又は糊状であっても、任意選択的に、また、泡沫状であってもよく、種々の材料を含み得る。図示される例示的な実施形態においては、流体媒体(6)はワニスとして形成され得る。ワニスは1種又は複数種の成分を含んでもよい。流体媒体(6)、特にワニスは独国特許出願公開第10 2006 004 644 A1号明細書に対応して設計され得る。
工作物(4)及び表面(5)は、また、様々な手法で形成されてもよい。図1の図の図示されている例示的な実施形態では、工作物(4)は航空機である。表面(5)は航空機(4)の外板である。表面(5)は平坦又は湾曲形状を有し得る。図示されている例示的な実施形態では、塗布器(2)及び塗布デバイス(1)は、航空機(4)の外面にワニスを塗布するために使用される。
塗布された流体媒体(6)には安定化が必要である。これは固化であってもよく、固化は、例えば、媒体(6)を硬化することにより実施される。媒体(6)の種類及び用途に応じて、安定化の他の形態があってもよい。
自由媒体表面(free media surface)の微細構造(7)は異なるように設計されてもよく、且つ異なる目的を果たしてもよい。航空機(4)では、サメ肌の形態の設計が有利である。図7〜図10は、こうした微細構造(7)を概略的に示す。突起及び凹部はプロファイル様の形状にすることができ、塗布又は塗布経路(8)の方向に延びる。こうした微細構造(7)、すなわちリブレットは、空気抵抗と、したがって航空機(4)の燃料消費量とを削減するために用いられる。
図示されている例示的な実施形態では、塗布器(2)は流体媒体(6)の塗布ツールである。前記相対運動を生じさせるために、例示的な実施形態においては、塗布器(2)はハンドリングデバイス(3)によって、静止した工作物(4)に対し動かされる。異なる実施形態においては、運動学的分配(kinematic allocation)は反転されてもよい。図1に示されるハンドリングデバイス(3)は、例えば、多軸産業用ロボット(73)を含み、多軸産業用ロボット(73)は、媒体塗布用のマニプレータ(2)を把持し且つ案内する。産業用ロボット(73)は任意の数及び配置の回転及び/又は並進ロボット軸を有することができるとともに、ロボットコントローラ(図示せず)を有する。産業用ロボット(73)は、5つ以上のアクスルを有するジョイントアームロボット又は多関節ロボットとして形成されることが好ましい。
産業用ロボット(73)は定置式で配置され得る。大体積の工作物(4)では、産業用ロボット(73)は、任意の姿勢ではあるものの、特に、懸架又は直立姿勢でキャリア(74)内又は上に配置され得る。キャリア(74)は可動式であってもよく、対応する駆動部を有する、1つ又は複数の制御可能な運動軸を有する。これは、図1に矢印として概略的に示される。キャリア(74)は、例えば、地上で移動させることができる昇降プラットフォームとされ得る。昇降プラットフォームは、地上で全方向に移動可能であり、また、回転可能なコンベヤデバイスを含んでもよく、このコンベヤデバイス上に、少なくとも高さ、及び可能であれば、更なる軸も調節可能な昇降デバイスが配置される。こうしたコンベヤは、欧州特許第2 137 053 B1号明細書に従い形成されてもよく、複数のメカナム(Mecanum)ホイールを有し得る。このコンベヤは操縦可能であってもよく、遠隔制御によって操作され得る。或いは、このコンベヤは予めプログラムされた軌道に沿って独立して移動することができ、そうすることにより、制御目的及び衝突回避のために、現在の運転環境を記録する。
キャリア(74)は、例えば、3つの並進空間軸(translational spatial axes)において動くことができる。キャリア(74)は、また、回転空間軸(spatial axes of rotation)を有してもよい。更に、キャリア(74)は、産業用ロボット(73)とともに、連係した状態で動くことができ、そうすることにより、キャリア(74)は、例えば、前記ロボットコントローラ又は別のより高位の制御部へと接続される。
例示的な実施形態において塗布デバイスを形成している塗布デバイス(1)は、種々の目的を果たし得るキャプチャリングデバイス(11)を有し得る。キャプチャリングデバイス(11)は、処理における塗布器(2)の正確な位置決め及び配向並びに/又は正確な位置決め及び配向の監視のために使用される。このため、キャプチャリングデバイス(11)は、例えば、図1に示される測定器(71)を含み得る。測定器(71)は、1つ以上の較正マーク(72)、例えば、塗布器(2)にある、いわゆる6Dプローブと対話し、それによって、処理中及び前記相対運動中の空間内における塗布器(2)の位置及び向きを記録する。測定器(71)は、例えば、デジタル走査カメラ又はレーザトラッカ又は任意の他の適切な測定ユニットを有し得る。測定器(71)は、接触することなく、光学的に動作することが好ましい。
産業用ロボット(73)は、クイックカップリングデバイスにより塗布器(2)に接続され得る。このようにして、必要であれば、産業用ロボット(73)は塗布器(2)を交換することができ、別の塗布器(2)又は別のツールを取り上げることができる。塗布デバイス(1)は、図1に概略的に示される塗布器(2)の型(22)用の交換デバイス(48)を更に有してもよく、交換デバイス(48)は、産業用ロボット(73)の作業域内に配置されており、これについては、以下で更に詳細に記載する。
塗布器(2)の好適な実施形態が図2〜図16に示される。塗布器(2)は、流体媒体(6)の塗布デバイス(14)と、媒体(6)のための安定化デバイス(15)とを有し、安定化デバイス(15)は、例えば、硬化デバイスとして形成される。塗布器(2)は、流体媒体(6)のための供給デバイス(16)、及び任意選択的に、また、洗浄デバイス(17)を更に有してもよい。
塗布器(2)はフレーム(13)を含み、フレーム(13)上に、ハンドリングデバイス(3)、特に産業用ロボット(73)のパワーテイクオフ要素との接続のためのコネクタ(18)が配置されている。フレーム(13)は、ハウジング(19)として形成されても、こうした保護ハウジングを有してもよい。フレーム(13)は、また、デバイス構成要素のための支持デバイス(20)を有してもよく、これについては、以下に説明するとともに、図12〜図16に示す。支持デバイス(20)は、型の交換を容易にするとともに、その自動化も可能にする。
塗布器(2)は周方向に移動する型(22)を有し、周方向に移動する型(22)はその外面(24)に型押しプロファイル(25)を有する。型押しプロファイル(25)は、流体媒体(6)が表面(5)上に塗布されると押付力を用いて流体媒体(6)に機械的に型押しし、プロファイル(7)及び微細構造を得るためのものである。型(22)は、曲げ弾性を有する無端状の環状路(23)として設計されている。型(22)は、高い引張強度及び延性強度を有して形成されることが好ましい。型(22)は、任意の適切な材料、例えば、プラスチック、特にシリコーンを含み得る。引張剛性のある実施形態においては、型押しプロファイル(25)は、塗布及び型押し中に維持される、厳密に既定された配置及び形態を有してもよい。低公差要件の場合においては、型(22)は、ある引張及び延性弾性を有し得る。閉じた環状路(23)はチューブ又はスリーブの形状を有し得る。図示される例示的な実施形態におけるそれらの断面幾何学的形状は、出発位置においては円形である。或いは、他の形状も可能であり、これについては以下で説明する。
型押しプロファイル(25)は、型(22)又は環状路(23)の外面(24)に直接配置され得る。型押しプロファイル(25)は任意の適切な手法で外部表面(24)に組み込まれ得る。別の代替的な実施形態においては、型(22)は外側(24)にコーティングを有し得る。コーティングは、例えば、ガラス又は別の耐久性の高い材料からなり、それ自体の外部表面上にて前記型押しプロファイル(25)を支持する。
塗布器(2)、特にその塗布デバイス(14)は、支持体(27)も有する。支持体(27)は、型(22)内の、径方向又は横断方向の空間に配置されている。型(22)は支持体(27)を囲んでおり、好ましくは、支持体(27)のすべての面を囲んでいる。前記距離により、隙間(31)が形成されている。塗布器(2)、特に塗布デバイス(14)は、型用の押付手段(32)も含む。押付手段(32)は、隙間(31)内に配置されており、周囲にある型(22)に内側から作用し、型(22)に圧力の力をかける。
媒体が塗布されるとき、ハンドリングデバイス(3)の塗布器(2)は、特にプログラム可能な産業用ロボット(73)によって、定義され且つ調節可能な力を用いて、表面(5)に対し押される。そうすることにより、型(22)はその外面が基体(5)に接触し、送込み又は押付力によって変形される。このため、型(22)は接触部が平らであり、拡張された押付領域(26)を形成している。拡張された押付領域(26)は、傾斜している可能性のある表面(5)に貼り付く。図3及び図4は、この実施形態を示す。
周方向に、及び特に、横断方向の軸の周りを回転自在に移動する型(22)は、型押しプロファイル(25)を用いて供給デバイス(16)から流体媒体(6)を受け取り、周方向運動又は回転運動を用いて、図4の矢印に従い、表面(5)に向かって流体媒体(6)を移動させ、押付領域(26)にて表面(5)上に流体媒体(6)を移し、これにより、送込み又は押付力の作用によってプロファイル(7)を型押しする。図4に矢印によって表される処理方向又は供給方向の前記相対運動では、周方向に移動する型(22)は、漸進的な供給にて、表面(5)上を転がりながら離れる。堆積され、プロファイルが施された媒体(6)は以下に記載される安定化デバイス(15)を用いて押付領域(26)内で安定化される。
型(22)の前記周方向運動は、摩擦接触及び表面(5)上を転がりながら離れることによる、処理方向(12)における相対運動並びに/又は供給によって発生する。図示され且つ好適な実施形態においては、加えて、塗布器(2)は、型(22)の周方向運動のためのそれ自体の駆動部(44)を有する。駆動部(44)は制御又は調整され得るとともに、また、前記制御部に、特にロボットの制御部に接続されてもよい。図示されている実施形態においては、支持体(27)は、マニプレータ(2)のフレーム(13)上の軸受(48)に回転可能に取り付けられている。支持体(27)は、回転自在にロックされた状態で型(22)に接続されている。回転自在にロックされた接続は、例えば、以下に更に詳細に記載される押付手段(32)によって形成されてもよい。図示されている実施形態においては、支持体(27)が回転すると、型(22)が間接的に駆動され、回転ロックによって運ばれるように、駆動部(44)は支持体(27)に接続されている。
図2〜図6に示されるように、図示される実施形態においては、支持体(27)は管状であり、寸法安定な外部カバー(28)を有する。支持体(27)は、好ましくは、円形断面を有する円筒状形状を有し、フレームに対し固定された中心軸(30)の周りを回転する。剛性の外部カバー(28)は、押付手段(32)によって型(22)にかかる圧力の力を支持することができる。
支持体(27)は、好ましくは中空に設計されており、上述の好適な円筒状又は管状形状を有する。安定化デバイス(15)は中空支持体(27)の内部に収容されている。安定化デバイス(15)は、押付領域(26)及び押付領域(26)に塗布された直後の流体媒体(6)に対し、安定化剤(50)を放出する。図示されている例示的な実施形態では、ワニスの形態の媒体(6)は硬化される。この目的のために、安定化デバイス(15)は光源(49)を有し、光源(49)は、例えば、UVランプとして形成されている。安定化剤(50)、又は矢印によって表される光線は、それに応じて半透明に形成された支持体(27)の外部カバー(28)、押付手段(32)を含む隙間(31)、及び型(22)を貫通する。
表面(5)に向かって放出された光(50)は、好ましくは、押付面(26)の全体又は少なくとも大部分に作用し、型(22)と基体(5)との間に位置する流体媒体(6)を硬化させる。供給方向(12)における相対運動では、押付面(26)により、安定化剤(50)が作用する時間が生じ、媒体(6)及びプロファイル並びに/又は微細構造(7)の適切な安定化、特に固化を確実とする。残りの安定化、特に固化又は硬化は、媒体が塗布され、空気にさらされた後に行ってもよい。
安定化デバイス(15)、特に光源(49)は中空支持体(27)内に配置及び収容され得る。安定化デバイス(15)は、フレーム(13)に強固に接続され得る。しかし、安定化デバイス(15)は、また、支持体(27)の1つ又は両方の前端部にて軸方向に突出し得る。安定化デバイス(15)、特に光源(49)は電源(51)を有する。安定化デバイス(15)は、また、硬化中に発生したオゾンなどの汚染物質の処理手段(52)を有し得る。処理手段(52)は、例えば、吸引による抜取システム(extraction by suction system)を含んでもよい。電源(51)及び処理手段(52)は、産業用ロボット(73)又は別の場所にある対応する追加の機器と接続されてもよい。安定化デバイス(15)、特に光源(49)を制御するために、種々の測定及び制御装置があり得る。例えば、水分計(53)、特に湿度計、及び温度計(54)がある。これらは図12〜図16に示される塗布器(2)の構造的な実施形態において示される。
押付手段(32)は種々の手法にて形成され得る。押付手段(32)は、例えば、支持体(27)の外部カバー(28)と、型(22)又は環状路(23)との間の環状空間(31)内に配置されている。図示されている例示的な実施形態では、押付手段(32)は、隙間(31)を埋める変形可能な圧力パッド(33)として形成されている。圧力パッド(33)は種々の手法にて形成され得る。図示されている例示的な実施形態では、圧力パッド(33)は、密閉されている、曲げ弾性を有する筐体(34)内に流体圧力媒体(35)を有する。圧力媒体(35)は、例えば、圧力ガス、特に圧縮空気である。圧力パッド(33)の内圧は大気圧に比べて大幅に高いため、圧力パッド(33)は周囲にある型(22)に対して内側から押付力を生じさせる。
圧力パッド(33)は、回転自在にロックされた状態で支持体(27)及び型(22)に接続されている。圧力パッド(33)は、支持体(27)から圧力パッド(33)を介して型(22)に駆動部(44)の駆動及び回転運動を伝達するために用いられる。圧力パッド(33)と周囲にある型(22)との間の回転自在にロックされた接続は、摩擦及び力ばめ接続によって実施される。或いは又は加えて、接触面の対応する輪郭形成はポジティブロックを生じ得る。回転自在にロックされた接続は、特に、圧力パッド(33)の筐体(34)によりもたらされる。
図5及び図6が詳細に示すように、筐体(34)は管状である。筐体(34)は、適切な曲げ弾性を有する材料、例えば、プラスチックフィルムを含む。筐体(34)は、また、ある引張及び延性弾性を有する。型(22)又は環状路(23)の曲げ剛性、及び例えば、壁厚は、筐体(34)の曲げ剛性よりも高い。
筐体(34)は、例えば、環状のプレカット部分を含み、この環状のプレカット部分の縁端は折られ、支持体(27)の外部カバー(28)に対し強固に且つきつく接続されている、例えば、接着されている。このようにして、チューブ様の筐体(34)は、筐体(34)の周縁部を形成している、当初円筒状のシェル外部カバー(36)によって被覆されている。更に、変形に好適な設計を有する側壁(37)がある。側壁(37)は、例えば、図6に示されるZ字形又はS字形の状態にて曲げられている。或いは又は加えて、側壁領域内に対応する材料形成があってもよい。
この理由のため、筐体(34)、及び特にシェル外部カバー(36)は押付領域(26)内において変形され得るとともに、支持体(27)の寸法安定な筐体(28)へと集まる。圧力媒体(35)、例えば、圧縮空気の内圧に曝露されると、筐体(34)は、次いで、再度、外側に向かって変形される。これにより図6に示される作業スペース(a)が得られる。作業スペース、及びこのようにしてともに決定された供給方向(12)における平坦押付領域(26)の幅は、ハンドリングデバイス(3)によって作用される表面(5)上への塗布器(2)及び型(22)の送込み及び押し付けにより設定され得るとともに、任意選択的に、制御又は調整され得る。これは、また、安定化剤(50)、例えば、UV光の必要な曝露時間に応じて実施され得る。
図3〜図6は、フレーム(13)上における、ローラ様の支持体(27)の取付部(40)を示す。この目的のために、中空支持体(27)の内部に、支持構造(41)が配置されており、支持構造(41)はフレーム(13)に強固に接続されており、フレーム(13)で支持されている。支持構造(41)にて固定された軸受フランジ(42)は、支持体(27)の端面端部領域(end−face edge region)に配置されており、外側で、軸受(43)、例えば、平面環状軸受を支持している。軸受(43)は、更には、支持体(27)に接続されている。安定化デバイス(15)、特に光源(49)は、また、支持構造(41)に取り付けられ得るとともに、固定された又は調整可能な状態で配置され得る。
上述の駆動部(44)はフレーム(13)に配置されている。駆動部(44)は、モータ(45)、例えば、電気モータと、支持体(27)上の推進手段(47)にモータスプロケットを接続するためのベルト駆動部(46)又は別の適切な伝動手段とを含む。推進手段(47)は、例えば、支持体(27)の外周縁部(少なくともこの領域においては円筒状である)にある歯車によって形成され得るとともに、好ましくは、支持体(27)の後端部領域に配置されている。
押付手段(32)の拡張力(expansive force)は制御又は調整され得る。この目的のため、押付手段(32)は適切な制御手段(38)を有する。制御手段(38)は図5に示される。圧力パッド(33)を用いる、図示されている押付手段(32)の形態では、制御手段(38)は、制御可能なバルブ(39)と、圧力媒体供給部(図示せず)とを含んでもよい。圧力媒体供給部は、圧力媒体(35)、特に圧力ガスを供給又は排出するために使用され得る。供給部は所望の手法で内圧を増加させる。流体、特に、気体圧力媒体(35)は、圧力領域(26)内に定圧及びそれから生じる定圧による力があるという利点を有する。型(22)又は型押しプロファイル(25)が摩耗した場合、型(22)は交換され得る。この目的のために、例えば、上述の交換デバイス(48)にて型(22)を取り外すことができ、新たな型(22)を装着し取り付けることができるように、圧力媒体(35)は排出することができ、圧力パッド(33)の内圧は低下させることができる。
図7〜図10は、いくつかの工程における媒体塗布を示し、部分断面図を用いている。塗布縞(8)は厳密に平行に並んで配置され、表面(5)上に所定の間隔を有する。塗布中、塗布経路(8)はその幅全体にわたり全体的に又は部分的に安定化され得る。図7〜図8は、また、型(22)の幅が塗布経路(8)の幅に比べてより長くされ得る場合を示し、型押しプロファイル(25)は、また、型の幅の部分領域上のみに延びる。型(22)の端部領域に、安定化剤(50)、特にUV光の通過を防止する障壁(29)が周方向に配置されてもよい。反対側では、型(22)は型押しプロファイル(25)及び塗布領域を越えて突出することができる。障壁(29)の領域内では、流体媒体(6)が型(22)によって運ばれ、表面に塗布されるものの、流体媒体(6)は塗布中には安定化されない。これにより、図に示されるようなウェット領域とも呼ばれる非結合領域(10)が生じる。他の領域では、塗布された流体媒体(6)は安定化、特に硬化することができ、その結果、図に示される固化した構造領域(9)が生じる。隣接する塗布縞(8)の塗布時に非結合領域(10)は安定化され、固化する又は硬化される。これは、障壁(29)の軸方向反対側にあり、型押しプロファイル(25)を越えて側方に突出した型の端部、並びに安定化剤(50)の局所的通過によって行われる。同時に、別の非結合領域(10)が次の塗布縞(8)にて形成される。次の固化の間、この領域(10)は、もう1つの前に固化した構造領域(9)と一体接続し始める。塗布経路(8)の隣接する端部領域は図7〜図10では突起として設計されている。或いは、凹部があってもよい。
図11は、塗布デバイス(1)の変形形態を示す。この場合、2つ以上の塗布器(2)が並んで配置され、互いの背後に、供給方向におけるオフセットを有する。2つ以上の塗布器(2)は共通の取付台(75)に配置されており、共通の取付台(75)はコネクタ(18)を介してハンドリングデバイス(3)、特に産業用ロボット(73)に接続されている。取付台(75)は2つ又は複数の取付アーム(76)を有し、2つ又は複数の取付アーム(76)は、端部にて、関節式の接続等により塗布器(2)のコネクタ(18)に接続されている。塗布器(2)の相対位置は、取付台(75)上の調節デバイス(77)によって変更することができる。このようにして、取付アーム(76)の傾斜及び可能であれば間隔でさえも特に調節することができ、必要であれば、変更することができる。
図12〜図16は、塗布器(2)の構造的な実施形態を示す。この実施形態は、上記の図2〜図6の例示的な実施形態に従い形成されている。構造的な例示的実施形態は、供給デバイス(16)及び洗浄デバイス(17)も示す。
供給デバイス(16)は外部媒体供給部(図示せず)に接続されるか、又は取り付けられた貯蔵部を有してもよい。供給デバイス(16)は媒体塗布のための測定デバイス(55)を有する。この目的のために、例えば、軸(30)に沿って配置された複数の塗布器ノズル(56)が提供される。複数の塗布器ノズル(56)は、制御された又は調整された状態で一定量の流体を分与する。型(22)への流体移送は、塗布器ノズル(56)と型(22)との間に配置された分配ローラ(57)により実施され得る。分配ローラ(57)は、制御可能な、又は任意選択的に、調整可能な駆動部(58)を備えてもよく、駆動部(58)は、更には、上述の制御部、特にロボットの制御部に接続されてもよい。図14は、その配置を示すとともに、型(22)及びその型押しプロファイル(25)への流体媒体(6)の移送を概略的に示す。
供給デバイス(16)は、媒体残渣の処理デバイス(59)を更に有してもよい。処理デバイス(59)は、例えば、スクレーパ、又は分配ローラ(57)の外部カバーから媒体残渣を除去し、それを容器等に回収するための別の適切な削剥手段を有する。処理デバイス(59)は、吸引による抜取システム(60)、又は媒体残渣を取り去るための他の手段を更に有してもよい。処理デバイス(59)は、別個の媒体容器を更に有してもよく、この媒体容器内に、プロセス中断時、媒体(6)を分与することができ、供給領域内における早期硬化を防ぐ。
洗浄デバイス(17)は複数の部品を有するように設計されてもよい。洗浄デバイス(17)は、例えば、表面(5)の洗浄手段(61)を有する。洗浄手段(61)は、可能であれば、それ自体の駆動部によって制御された又は調整された状態で駆動する、例えば、回転可能に取り付けられたブラシ(62)を含む。ブラシ(62)は、処理手段(63)に配置されてもよい。処理手段(63)は、例えば、回収された屑等のための、吸引による抜取システムとして設計されている。表面のための洗浄手段(61)は、供給方向(12)において、型(22)の前に且つ供給デバイス(16)の下に配置され得る。
洗浄デバイス(17)は、型(22)のための洗浄手段(64)を更に有してもよい。洗浄手段(64)は供給方向(12)における後部塗布器端部に配置され得る。洗浄手段(64)は、例えば、ローラ形状のブラシ(65)を含む。ローラ形状のブラシ(65)は、型(22)の外側(24)に対して傾斜し、ローラ形状のブラシ(65)は、また、回転可能に駆動され、可能であれば制御又は調整されてもよい。ブラシ(65)は、型(22)から除去された媒体残渣のための処理手段(66)に配置されてもよい。処理手段(66)は、例えば、吸引による抜取システムとして設計されている。更に、ブラシ(65)の上方に、静電気ローラ(67)又は粘着ローラが配置され得るとともに、型(22)の外側に対して傾斜され得る。このローラは、更なる及び尚付着している可能性のある媒体粒子を除去するとともに、可能であれば、処理手段(66)に接続されている。
洗浄デバイス(17)は、媒体供給部(16)のための洗浄手段(68)を更に有してもよい。これは前述の処理デバイス(59)であっても別のデバイスであってもよい。
図12〜図16は、また、キャプチャリングデバイス(11)の更なる構成要素を示す。キャプチャリングデバイス(11)は、例えば、塗布中媒体に作用する送込み又は押付力を測定するための荷重センサ(69)を含む。荷重センサ(69)は、例えば、コネクタ(18)に、又は別の適切な場所に、可能であれば、産業用ロボット(73)上にも配置され得る。荷重センサ(69)は、力/トルクセンサとして構成されてもよい。荷重センサ(69)は、制御部、特にロボットの制御部に接続されている。
キャプチャリングデバイス(11)は確認センサ(verification sensor)(70)を更に有してもよい。確認センサ(70)は、例えば、塗布された流体媒体(6)の品質を確認するために、及び可能であればまた、微細構造(7)の品質を確認するために使用される。確認センサ(70)は、また、塗布器の後部に、供給方向(12)に配置されてもよく、適切な手法でフレーム(13)に接続されてもよい。センサ(70)は、例えば、光センサ、近接センサとして、又は別の適切な手法にて設計されている。キャプチャリングデバイス(11)は、塗布デバイス(1)及びその構成要素の動作状態等のための1つ以上の更なるセンサを更に含んでもよい。
図示され、記載されている例示的な実施形態の変更は種々の手法にて可能であり、特に、記載した例示的な実施形態と指定の変更形態の特徴は互いに組み合わせてもよく、可能であれば、更には入れ替えてもよい。
図示しない変形形態においては、支持体は定置式で配置され得るとともに、フレーム(13)上で支持される。型(22)は無限軌道の手法で支持体の周りを周方向に移動する。駆動部(44)は、また、型(22)上で直接動作することができる。駆動部(44)は、この目的のために、端部の、適切な支持箇所(supporting points)上に推進手段(47)を有する。更に、安定化デバイス(15)は、支持体(27)内又は支持体(27)上に配置され得る。定置式の支持体(27)は、この目的のために、同様に中空に形成されてもよい。押付手段(32)は、定置式の支持体(27)及び周方向の型に対応する手法で形成され、回転又は周方向運動を可能にする。
図示される例示的な実施形態とは異なり、圧力媒体(35)は他の手法で、例えば、別の流体として形成されてもよい。圧力媒体(35)は、例えば、液体又はペースト様の稠度を有することができ、例えば、ゲルを含み得る。
流体媒体(6)の安定化に関する他の変形形態も可能である。安定化、特に固化又は硬化は、他の手法、例えば、熱、放射線、交番電界等によって行われ得る。安定化剤(50)はこれに応じて設計されている。押付手段(32)及び型(22)を有する隙間(31)の支持体(27)の透過性は、したがって、これに応じて変更及び調整される。
1:塗布デバイス、塗布用デバイス
2:塗布器、塗布ツール
3:ハンドリングデバイス
4:工作物、航空機
5:基体、航空機外皮
6:媒体、ワニス
7:微細構造、プロファイル
8:塗布縞
9:固化した構造領域
10:非結合領域、ウェット領域
11:キャプチャデバイス
12:処理方向、供給方向
13:フレーム
14:媒体のための塗布デバイス
15:安定化デバイス、硬化デバイス
16:媒体のための供給デバイス
17:洗浄デバイス
18:ロボットのコネクタ
19:ハウジング
20:支持デバイス
21:支持アーム、ピボットアーム
22:型
23:スリーブ、環状路
24:外面
25:型押しプロファイル、カウンタプロファイル
26:押付領域
27:支持体、ローラ
28:外部カバー
29:障壁、カバー
30:軸
31:隙間
32:押付手段
33:圧力パッド
34:筐体、チューブ
35:圧力媒体、圧縮空気
36:シェル外部カバー、チューブ外部カバー
37:側壁
38:制御手段
39:バルブ
40:ストレージ
41:支持構造
42:軸受フランジ
43:軸受、環状軸受
44:駆動部
45:モータ
46:ベルト駆動部
47:推進エージェント、歯車
48:型の交換デバイス
49:光源、UVランプ
50:安定化剤、光ビーム
51:電源
52:吸引による抜取システム
53:湿度計器、湿度計
54:温度計
55:測定デバイス
56:塗布器ノズル
57:分配ローラ
58:駆動部
59:媒体残渣の処理デバイス
60:吸引による抜取システム
61:基体の洗浄手段
62:ブラシ
63:処理手段、抜取システム
64:型の洗浄手段
65:ブラシ
66:処理手段、抜取システム
67:静電気ローラ
68:媒体供給部の洗浄手段
69:荷重センサ、力/トルクセンサ
70:センサ、試験センサ
71:測定器、計測カメラ、レーザトラッカ
72:較正マーク
73:産業用ロボット
74:キャリア
75:取付台
76:取付アーム
77:調節デバイス
a:作業領域

Claims (25)

  1. 航空宇宙分野において、基体(5)上に流体媒体(6)を塗布し、且つ微細プロファイリングを型押しするための塗布器であって、前記塗布器(2)が、型押しプロファイル(25)を有する周方向に移動する型(22)と、前記型(22)用の押付手段(32)と、前記塗布された媒体(6)のための安定化デバイス(15)、特に硬化デバイスとを含む、塗布器において、前記塗布器(2)が、前記型(22)により距離を置いて囲まれることによって隙間(31)を形成する中空支持体(27)を有し、前記押付手段(32)が前記隙間(31)内に配置されていることを特徴とする、塗布器。
  2. 前記安定化デバイス(15)が前記支持体(27)内又は前記支持体(27)上に配置されていることを特徴とする、請求項1に記載の塗布器。
  3. 前記塗布器(2)が、前記型(22)の周方向運動のためのそれ自体の駆動部(44)を有することを特徴とする、請求項1のプリアンブル又は請求項1若しくは2に記載の塗布器。
  4. ハンドリングデバイス(3)、特に産業用ロボット(73)のためのコネクタを有することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の塗布器。
  5. 前記支持体(27)が管状であり、且つ寸法安定な外部カバー(28)を有することを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の塗布器。
  6. 前記支持体(27)が、前記塗布器(2)のフレーム(13)上に回転可能に取り付けられており(43)、且つ回転自在にロックされた状態で前記型(2)に接続されていることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の塗布器。
  7. 前記支持体(27)が前記駆動部(44)に接続されていることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の塗布器。
  8. 前記支持体(44)が制御又は調整され得ることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の塗布器。
  9. 前記押付手段(32)が、前記隙間(31)を埋める変形可能な圧力パッド(33)として形成されていることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載の塗布器。
  10. 前記圧力パッド(33)が、密閉されている、曲げ弾性を有する筐体(34)内に、流体圧力媒体(35)、特に圧力ガスを含むことを特徴とする、請求項1〜9のいずれか一項に記載の塗布器。
  11. 前記圧力パッド(33)、特に前記筐体(34)が、回転自在にロックされた状態で前記支持体(27)及び前記型(22)に接続されていることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか一項に記載の塗布器。
  12. 前記押付手段(32)、特に前記圧力パッド(33)が、前記型(22)に対する内部圧力の力を制御又は調整するための制御手段(38)を含むことを特徴とする、請求項1〜11のいずれか一項に記載の塗布器。
  13. 前記型(22)が、曲げ可能弾性を有する無端状の環状路(23)として形成されていることを特徴とする、請求項1〜12のいずれか一項に記載の塗布器。
  14. 前記型押しプロファイル(25)が、型材料の外面(24)又は前記型(22)の外面コーティング上に配置されていることを特徴とする、請求項1〜13のいずれか一項に記載の塗布器。
  15. 前記安定化デバイス(15)が安定化剤(50)を放出し、前記支持体(27)の前記外部カバー(28)、前記押付手段(32)及び前記型(22)が前記安定化剤(50)にとって透過可能であることを特徴とする、請求項1〜14のいずれか一項に記載の塗布器。
  16. 前記安定化手段(15)が光源(49)、特にUVランプとして形成されており、及び前記安定化剤(50)が光、特にUV光として形成されていることを特徴とする、請求項1〜15のいずれか一項に記載の塗布器。
  17. 前記塗布器(2)、特に前記支持体(27)が、その端部において、前記放出された安定化剤(50)のための局所的障壁(29)を有することを特徴とする、請求項1〜16のいずれか一項に記載の塗布器。
  18. 前記塗布器(2)が前記流体媒体(6)のための供給デバイス(16)を有することを特徴とする、請求項1〜17のいずれか一項に記載の塗布器。
  19. 前記流体媒体(6)が硬化可能なワニスとして形成されていることを特徴とする、請求項1〜18のいずれか一項に記載の塗布器。
  20. 前記塗布器(2)が洗浄デバイス(17)を有することを特徴とする、請求項1〜19のいずれか一項に記載の塗布器。
  21. 航空宇宙分野において、基体(5)上に流体媒体(6)を塗布し、且つ微細プロファイリングを型押しするための塗布デバイスであって、前記塗布デバイス(1)が、塗布器(2)と、前記塗布器(2)と工作物(4)との間の相対運動のためのハンドリングデバイス(3)とを含む、塗布デバイスにおいて、前記塗布器(2)が請求項1〜20の少なくともいずれか一項に従って形成されていることを特徴とする、塗布デバイス。
  22. 前記ハンドリングデバイス(3)が前記基体(5)に沿って前記塗布器(2)を移動させ、そうすることにより、前記基体(5)に前記塗布器(2)を押し付け、周方向に移動する型(22)が押付領域(26)内において変形され、且つ前記基体(5)及び前記基体(5)の輪郭に平坦な状態で合致するような力を印加するように、前記ハンドリングデバイス(3)が形成及び制御されることを特徴とする、請求項21に記載の塗布デバイス。
  23. 前記ハンドリングデバイス(3)が、多軸のプログラム可能な産業用ロボット(73)、特にジョイントアームロボットを含むことを特徴とする、請求項21又は22に記載の塗布デバイス。
  24. 前記ハンドリングデバイス(3)が、前記産業用ロボット(73)の1つ以上の運動軸を有する可動キャリア(74)を含むことを特徴とする、請求項21〜23のいずれか一項に記載の塗布デバイス。
  25. 前記塗布デバイス(1)が、プロセスにおける前記塗布器(2)の位置及び配向のための、及び/又はプロセス品質のための、及び/又は前記基体(5)への前記押付力のためのキャプチャリングデバイス(11)を有することを特徴とする、請求項21〜24のいずれか一項に記載の塗布デバイス。
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