SE525422C2 - Anordning för applikation av ett fluidum - Google Patents

Description

525 422 2 cirkulera materialet nästan hela vägen fram till munstyckena, vilket resulterar iett minimalt avtappningsbehov. Ställdonen drivs av trycklufi: som matas genom sviveln i en kanal och de elektriska signalema passerar genom en släpringsanordning.

Genom att hålla ventilema nära munstyckena blir tillbakadragriingseffekter mera effektiva och droppning på grund av pulsering i materialkanalema undviks. _ _ Sammanfattning av uppfinningen. 10 15 20 izs 30 35 _ Föreliggande uppfinning tillhandahåller en apparat för applikation av fluidum och är avsedd att monteras på ett verktyg på en hållare som kan justeras . mellan olika positioner och riktningar. Apparaten innefattar åtminstone ett mun- stycke, företrädesvis åtminstone två, för att avge nämnda fluidum, en produktventil- anordning förbunden med varje munstycke för styrning av fluidummatningen till varje munstycke, och en svivelanordning som förbinder hållaren med ett roterbart munstyckshuvud som bär nämnda munstycken. Åtminstone en kanal, företrädesvis åtminstone två kanaler, är anordnade genom nämnda svivelanordning för att upp- rätta fluidumförbindelser mellan hållaren och det roterbara munstyckshuvudet Nämnda knnni kan fan-rn fiani fisfnauanan nu banan-n.

Enligt uppfinningen är produktventilanordningen anordnad i det roterbara munstyckshuvudet.

I en utföringsform är en kanal i sviveln en ínloppskanal för att mata fluidum till munstyckshuvudet, och en annan kanal i sviveln är en returkanal för att återföra fluidum från munstyckshuvudet.

I en annan utföringsform är en första kanal i sviveln en ínloppskanal för ett Ersta fluidum till munstyckshuvudet, och en andra kanal i sviveln är en ínlopps- kanal för ett andra fluidum till munstyckshuvudet. ' Företrädesvis är en pneumatísk kanal anordnad genom nämnda svivelanord- I ning för att upprätta pneumatisk kommunikation mellan hållaren och det roterbara munstyckshuvudet, och produktventilanordningen manövreras med hjälp av pneu- matisk styrning. - “ Även elektriska ledningar kan vara anordnade genom nämnda svivelanord- ning för att upprätta elektrisk kommunikation ”mellan hållaren och det roterbara munstyckshuvudet, och elektriska ventilställdon, lämpligen solenoider, är anord- nade i munstyckshuvudet för att styra den pneumatiska manövreringen av produkt- _ ventilanordningen. _ d Uppfinningen är definierad i krav 1, medeñ föredragna utföringsformer är angivna i de beroende patentkraven. I '“ Kortfattad beskrivning av ritningarna.

Uppfinningen kommer att beskrivas mera i detalj i följande detaljerade 10 15 20 25 30 -35 525 422 3 beskrivning, i vilken hänvisning görs till de åtñljande ritningarna i vilka: fig. 1 är en schematisk vy som illustrerar principerna hos en robotpistol enligt tidigare teknik; ' ¿ i fig. 2 är en schematisk vy som illustrerar principerna för en robotpistol enligt en utföringsform' av föreliggande uppfinning; fig. 3 är en schematisk vy som illustrerar principerna för en robotpistol enligt en annan utföringsform av föreliggande uppfinning; - fig.' 4 är en perspektivvy över en utföringsform av föreliggande uppfinningr monterad på en hållare; i i _ fig. 5 är en tvärsnittsvy över basmodulen i en utföringsform av föreliggande uppfinning; _ fig. 6 är en sprängvy över ventilställdonen; fig. 7A är en perspektivvy över en första konfiguration av munstycke; fig. 7B är en perspektivvy över en andra konfiguration av munstycke; fig. 8A och 8B är en tvärsnittsvy över tillbakadragningsventilen i stängt respektive öppet läge; fig. 9A och 9B är perspektivvyer över precisionskonfigurationsnålen respektive högflödeskonfigrnationsnålen.

Detaljerad beskrivning av föredragg utföringsformer Principerna för apparaten enligt uppfinningen visas 'i fig. 2. Apparaten inne- fattar en ej roterande del eller adapter 1 att kopplas till en hållare på en robotarm och en roterande del som bär munstycken för applikation av ett fluidum. En svivel- i anordning 2 tillhandahåller roterande förbindelser för lufi, fluidum och elektriska signaler. Produktventiler 4 är placerade nära munstyckena 12 i det roterande mun- styckshuvudet. Produktventilema 4 är pneumatiska ventiler som drivs av lufi och styrs av ventilställdon 20 som i sin tur styrs av elektriskasignaler med hjälp av elektriska ställdon, t ex solenoider 19. Fluidet som skall appliceras fiån munstyck- ena cirkuleras genom sviveln 2 och fram till produktventilema 4. “ V « Som framgår ur de icke-schematiska ritningama, se t ex fig. 4, är apparaten för applikation av ett fluidum utformad som ett pistolformat verktyg som innefattar - fem huvudkomponenter, nämligen en adapter 1 som tjänar för att koppla pistolen till en robotarm, en svivelanordning 2 som har förmåga att överföra en roterande rörelse, en koppling 3 till en mataranordning för ett fluidum, såsom en gas, en vätska eller ett plastiskt material, en positioneringslans 5 och ett huvud 6 som har ett antal sprut- eller extrusionsmunstycken 12. Konstruktionen och respektive frmktion av dessa olika huvudkomponenter kommer att beskrivas nedan.

Adaptem 1 är utformad att monteras på en robotarm av någon känd typ, an- tingen direkt eller med hjälp av en mellanliggande adapter. Enrobotarm kan van- w 15 20 25 130 35. 525 422 4 Iigtvis_ utßra rörelser i sex frihetsgrader, dvs. rörelse i tre riktningar, rotation kring första och andra axlar, vilka är vinkelräta mot varandra och vilka ligger i rät vinkel mot den längsgående riktningen av robotarmen, och rotation kring en tredje axel som sträcker sig i den längsgående riktningen av robotarmen. Adaptern 1 .överför rotationsrörelsen kring sin längsgående axel antingen genom att adaptern roteras - stelt eller genom att en axel belägen i adaptern roteras 'i förhållande till adaptern Axeln belägen i adaptern är kopplad till en axel 8 (F ig. 5) som hålls roterbart i svivelanordningen 2. Denna axel kan vara en integrerad fortsättning av adapterns axel. _ Med hänvisning till fig. 5 begränsas svivelanordningen 2 utåt av ett hus 10, som har en yttre mantelyta 1 l och en inre cylindervägg och två ändytor. Husets mantelyta är väsentligen cylindrisk men andra former av husets mantelyta natur- ' ligtvis också möjliga. Pistolen kan i princip monteras på vilken som helst robot. Det är bara en fråga om att anpassa den mekaniska adaptem och svivellåsanordningen.

Sprutpistolen har i sin enklaste form ett, och i exemplet som visas i ritning- arna tre, sprut- eller extrusionsmmistycken 12 (se även fig. 7A och 7B). För att garantera att pistolen fimgerar har varje munstycke en kanal mellan produktventilen och munstycket. Detta resulterar i att varje munstycke kan öppnas och stängas oberoende av de andra. Därför är det möjligt att öppna ett eller flera munstycken på samma gång. r » Fig. 5 är en tvärsnittsvy genom basmodulen. Pistolen har svivelfimkfioner ßr elektriska signaler, trycklufi och produkt. Medierna släpps in i (eller släpps ut från, V beroende på applikationen) pistolen genom hål ' 13 och 14 i huset och överßrs till den roterande axeln 8. I axeln är kanaler gjorda för luft, material och de elektriska kablarna till solenoidventilema.

Sviveln är också försedd med en elektrisk släpringsanordning 15. Släprings- anordningen har placerats bredvid kopplingen i den bakre delen av mmodulen. Kab- larna till solenoidventilema löper-i ett hål borrat genom axeln. Kablarna, försedda med en kontakt för solenoidventilema, kan vara lödade vid axeldelen av släprings- anordningen. j - ' - _ Hålet 7 i fig. 5 är inloppet för trycklufi till ventilema. Den pneumatiska matrningsslangen är kopplad med en gängad standardsnabbkoppling. Samma _ lufirnatning används företrädesvis för att driva alla de pneumatiska ventilställdonen.

Hålen 13 och 14 är inlopp/utlopp för fluidummaterialet som skall appliceras.

Konstruktionen medger tillopp och retur av ett material för cirkulering, eller tillopp av två olika material i den ej roterande delen. Detta gör det möjligt att anpassa pistolen för applikation av två olika material och tvåkomponennnaterial.

En apparat enligt uppfinningen kan ßrsedd med två olika typer av pro- _ duktvenfiler, en högflödestyp och en typ baserad på den så kallade tillbakadrag- » 10 15 20 25 30 35 525 422 i s ningsventilen (snufilback valve). I demia ansökan kallas tillbakadragningstypen för (hög)precisionskonfigurationen. . _ Produktventilema 4 manövreras av ventilställdon 20. Arrangemanget för ventilställdonen visas i fig. 6. För att öppna produktventilema i pistolen manövreras varjeiventil med en stång 21 -kopplad till en luflstyrd kolv 22. Att släppa in trycklufi till dess cylinder 23 flyttar kolven 22 i sin tur. Denna lufttillförsel aktiveras och av- lastas med en solenoidventil, en för varje ventil. Samma delar används i. huvudsak både för precisions- och högflödeskonfigurationen. En skillnad är att stängerna rör sig bakåt för att öppna ventilen i högflödespistolen och framåt ßr att göra samma sak i precisionsversionen. Denna skillnad åstadkoms genom att modifiera en adap- terplatta för solenoidventilerna. .

Som solenoidventiler kan standardvenfiler användas, vilka företrädesvis bör vara snabba och mycket små. Dessa ventiler styrs av lilcströmssignaler som-passerar* genom den elektriska släpringsanordningen. Lufiförbindelsen från solenoid- ventilema till pistolen kan åstadkommas genom ett luftblock 18 (fig. 4) i plast, till- verkat genom en lasersintring. Detta minskar dimensionerna för mittdelen av pisto- len. Genom att utforma olika kanaleri detta lufiblock konfigureras ställdonen ñr högflödes- eller precisionskonfigurationen. Sintertillverkningsmetoden ger en stor frihet i att utfomta lufikanalema genom blocket 18. .

Såsom visas i fig. 6 gjordes en konstruktion med tre pneumatiska cylindrar belägna på längden efter varandra, åtskilda med 120 graders vinkel från varandra för att åstadkomma en liten diameter hos pistolen med ett minimum av utrymme och vikt. Ställdonen förses med trycklufi för törflyttning framåt och bakåt av sole- noidventilema. I högflödeskonfigurafionen är en fjäder monterad i ställdonscylin-i dem (ej visad) för att stänga produktventilen i fallet att man förlorar trycklufismat- ningen eller har en felfirnktion i solenoiden. - I h Som tidigare, är precisionskonfigurationen fokuseradpå distinkta starter och stopp och konstanta strängbredder. Precisionskonfigurationen medger inte så högt materialflöde som högflödespistolen. Utformningen av - precisionsmunstyckshuvudet är gjord för att medge tillbakadragning och ge så distinkta starter och stopp av snängarna som möjligt. Lämpliga 'applikationer är tätning och andra strängapplikationer där det kosmetiska utseendet har stor i betydelse. Precisionskonfigurationen används normalt med slitsmunstycken.

Funktionen av precisionsventilen illustreras i fig. 8A och 8B, varvid fig. 8A visar det stängda läget och fig. 8B visar det öppna läget. När nålen befirmersig i sitt e bakre läge är det ett avstånd mellan nålen 24A och kulan 25, varvid kulan 25 stänger ventilsätet 26A (se fig. 8A). Ventilema i precisionsmunstyckshuvudet öpp- nas genom att dra kolvstången framåt, vilken träffar kulan 25 vilket trycker kulan 25 framåt från sätet 26A. Tanken är en nålen 24Abör nn fån fen innan den når 10 5 2 5 4 2 2 6. kulan 25' och sedan träffar kulan, med en nästan omedelbar öppning fi-ån stängd till helt öppeniventil vilket ger fullt flöde som ett resultat. Detta avstånd ökar emellertid _ reaktionstiden fiån sänd signal tills ventilen är öppen. . s _ När nålen dras tillbaka till läget som visas i fig. 8A alstras en tillbakadrag- ningskraft på materialet i munstyckskanalen. Denna funktion har använts i den tidi- gare teknikens produktventiler och har varit användbar när ventilen var placerad framför sviveln med olika lanslängder före munstycket. Kulan 25 trycks mot ventil- v sätet av en returfi äder 27 ßr att stänga flödet.

Ventilen av högflödestyp visas i fig. 5. Konstruktionen av hög- flödeskonfigurationen av ventilen gjord för att medge maximalt materialflöde. En nål 24B öppnar ventilen den dras bakåt av ställdonet fi'ån sätet 26B. Konstruk- tionen innehåller inte någon kula för att stänga ventilen, utan nålen 24B stänger di- ' rekt mot ventilsätet 26B. Denna konstruktion ombesöijer höga flödeshastigheter, 15 20 25 30 35' men ingen tillbakadragning erhålls då kolven rör sigfrarnät för att stänga ventilen. I fig. 5 är ventilen visad i sitt stängda läge. " Lansen 5 (t ex fig. 5) används för att ge pistolen olika längder. Detta är en parameter som man kan vilja förändra beroende på arbetsutrymmet och robotens placering. Konstruktionen har gjorts med ett rör av rostfritt stål tillverkat i olika längder, med aluminiumflänsar i bägge ändarna. Inuti lansen är fluidummaterialrör och kolvstänger för ventilema placerade. i Genom att sätta ett munstyckshuvud med högflödeskonfiguration på pistolen, är det möjligt att applicera material med mycket höga materialflöden. Flödeshastig- hetema beror på materialet och munstyckstypen, men det är inga problem att nå flö- den över 100 ml/sektmd. Lämpliga applikationer är vibrationsdämpning, beläggning under kaross och andrabeläggningsapplikationera normalt applicerade genom flat- strörns-, extrusions- eller sprutexmisionsmuristycken. « Detalj ema hos kolvstängema 21 är gemensamma för precisions- och högflö- deskonfigurationen förutom nålama. Precisionskonfigurationen använder en lik- nande konstruktion som den 'som användes i produktventilen i den tidigare tekni- kens apparat. Såsom visas i fig. 9A och 9B, har nålen 24A för precisionskonfigu- rationen en platt fi-ämre ände lämplig att träffa kulan 25, medan nålen 24B för hög- flödeskonfigurationen har en avrundad frärnre ände som stänger ventilen genom att anligga mot ventilsätet 26B. _ _ i Precisions- och högflödeskonfigurationema skiljer sig endast i ett fåtal delar i munstyckshuvudet, och det är lätt att modifiera en pistol från den ena konfiguratio- - nen till den andra. Högflödeskonfigurationen avsågs primärt för högflödesapplika- tioner, men försök har visat att denna konfiguration ger utmärkt resultat även för tämingsapplikationer. i i _ i i Apparaten enligt uppfinningen kan anpassas ßr tvåkomponentmaterialappli- 10 15 20 25 30 ns2s 422 i 7 kation. Fig. 3 visar principen. De flesta av pistolens komponenter är desamma som för en konventionell enkomponentpistol. Pistolen måste emellertid anpassas för att kunna montera en blandare 9, t ex en statisk blandare, i fi-amdelen. Basmodulen (ej _ roterande del) av pistolen är förberedd för att kunna mata två olika material.- De två materialen kan cirkulera separat i basmodulen då det är möjligt att montera två I inlopps- och två utloppsrör på pistolen. Det förekommer ingen cirkulering i den ro-' terande delen. I den roterande delen öppnar två av ventilställdonen 20A och 20B vardera av de två materialkanalerna till blandaren 9, som har en gemensam utgång för de blandade komponenterna. Vid behov kan en separat ventil 4C tillhandahållas vid den gemensamma utgången, och det tredje ventilställdonet 2OC kan användas för att öppna flödet av det blandade materialet till munstycket l2C.

I en annan utföringsform öppnas produktventilema 4A och 4B direkt till ett separat munstycke, vilket möjliggör applikation av två olika fluidummaterial. ' I pistolen enligt uppfinningen kan materialet cirkuleras hela vägen i fram till munstyckena. Detta ger god kontroll av materialtemperaturen och viskosi- teten och behovet av materialavtappningsoperationer (purge) blir mycket begränsat.

Om två olika material används för olika munstycken i pistolen, eller om ett tvåkomponentmaterial används, är det fortfarande möjligt att cirkulera båda materialen i pistolen. 1 de fallen är eirknianenen begränsad nu pistolens bnnnreani.

Cirkulationen styrs av en extern cirkulationsventil 28 (fig. 2), som öppnar t returslangen. Som ett altemativ kan cirkulationsventilen vara integrerad med pisto- len, t ex placerad tillsammans med produktventilema. Om den är tillgänglig, kan till och med en av produktventilema användas. Mellan slangen och pistolen är en back- ventil 29 installerad för att eliminera den negativa inverkan av det ackumulerade r trycket i retur-slangen. i i Pistolen kan vara utrustad med två olika temperatursensorer: en för att mäta produkttemperaturen och den andra för att mäta temperaturen hos pistolens upp- kropp. Uppvärmningselement och temperatursensorer kan vara integrerade i _ apparatens kropp. Materialsensorer kan vara integrerade i kopplingsplattan, där materialrören är kopplade till kroppen. _ Även om uppfinningen här har' beskrivits med hänvisning till speciella utfö- ringsformer, skall det införstås att dessa utßringsformer endast illustrerar princi- perna och tillämpningarna av föreliggande uppfinning. Det skall följaktligen in- 35 förstås att olika modifikationer kan göras av de illustrerade utföringsformerna, och att andra arrangemang kan tänkas utan att gå ur ramen av uppfinningens omfattning såsom definieras av bifogade patentkrav. » -

Claims (20)

1. 0 15 20 25 30 35 p munstyckshuvudet (6). 525 422 i 8 PATENTKRAV . 1.

2. Apparat för applikation av fluidum och avsedd att monteras som ett verktyg på en hållare som kan justeras mellan olika positioner och riktningar, vilken apparat innefattar åtminstone ett munstycke (12) för att avge nämnda fluidum, en pro- duktventilanordning (4) förbunden med varje munstycke (12) för att kontrollera matningcn av fluidum till varje munstycke, och en svivelanordning (2) som för- binder hållaren (l) med ett roterbart munstyckshuvud (6) som bär nämnda mun- stycke ( 12), varvid åtminstone en anordnad genom nämnda svivel- anordning (2) för att upprätta fluidurnförbindelse mellan hållaren och det roter- bara munstyckshuvudet (6), vilken kanal kan rotera fi-itt i förhållande till , hållaren, kännetecknad av att produktventílanordningen (4) är anordnad i det roterbara munstyckshuvudet (6). - i .

3. Apparat enligt krav l, kännetecknar! av att två kanaler är anordnade genom nämnda avivaranafaning (2), varvid an kanal i avnåaranaranrngan (2) af an inloppskanal för att mata fluidum till munstyckshuvudet (6) och den andra kanalen i svivelanordningen (2) är en returkanal för att återföra fluidum . r Apparat enligt krav l eller 2, kännetecknad av att kanalerna är förbundna med åtminstone en produktventilanordning (4), vilken kan styras för att avge fluidum från ett respektive munstycke (12). - .

4. Apparat enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av att fluidet är anordnat att cirkulera fiam till produktventilema (4), vilken cirkulation styrs av _ en cirkulationsventil (28), vilken är anordnad att öppna en returslang. .

5. Apparat enligt krav 4, kännetecknad av att en backventil (29) är installerad mellan returslangen och hållaren. i fl ' ,_ .

6. Apparat enligt krav 1, kännetecknad av att två kanaler är anordnade genom _ nämnda svivelanordning (2), varvid en ßrsta kanal i svivelanordningen en - iniappskanai för an första fluidum nu munstyckshuvudet nan en andra rkanal i svivelanordningen är en inloppskanal för ett andra fluidum till I munstyckshuvudet. .

7. Apparat enligt krav 6, kännetecknad av att de första och andra kanalerna är “ förbundna med första och andra produktventilanordningar (4A, 4B), vilka kan 10 15 20 259 30 35 525 422 9 kontrolleras för att avge de första och andra fluidema in i en blandningskam- mare (9) för att avge blandade fluider från ett gemensamt munstycke.

8. Apparat enligt krav 7, kännetecknad av att blandningskammaren (9) är förbun- - den med en tredje produktventilanordning (4C), vilken kan styras ñr att avge de - blandade fluidema från det gemensammamunstycket.

9. Apparat enligt något av föregående krav, kännetecknad av att en pneumatisk kanal är anordnad genom nämnda svivelanordning (2) för att upprätta pneurna- tisk kommunikation mellan hållaren och det roterbara munstyckshuvudet (6), och av att produktventilanordningarna (4) manövreras med hjälp av pneumatisk styrning.

10. Apparat enligt krav 9, kämretecknad av att samma pneumatiska kanal används _ för att styra alla produktventilanordningama (4). -

11. l 1. Apparat enligt krav 9 eller 10, kännetecknar! av att luftförbindelsen från svivel- anordningen (2) till det roterbara munstyckshuvudet (6) är gjord genom ett luft- i block (18) av plast tillverkat med en lasersintringsmetod.

12. Apparat enligt krav 9, 10 eller ll, kännetecknad av att elektriska ledningar är anordnade genom nämnda svivelanordning för att upprätta elektrisk kommuni- kation mellan hållaren och det roterbara munstyckshuvudet (6), och av att åtminstone ett elektriskt ventilställdon (19) är anordnat i munstyckshuvudet (6) för att styra den pneumatiska manövrreringen av produktventilanordningen (4).

13. Apparat enligt krav 12, kännetecknad av att nämnda svivelanordning är försedd med en elektrisk släpringsanordning (15). b '

14. Apparat enligt krav 12 eller 13, kännetecknad av att de elektriska ventilställdonen är solenoider (19).

15. Apparat enligt något av föregående lcrav, kännetecknad av att ett ventilställdon (20) är förbundet med varje produktventil (4), vilket ventilställdon innefattar en stång (21) kopplad till :en luftstyrd kolv (22) anordnad i en cylinder (23), vilken cylinder (23) har ett lufiirrlopp-vilket aktiveras och avlastas av en solenoidventil, en för varje produktventil (4).

16. Apparat nnrigi rnnv 15, kännetecknar: av nu rnfinyrinanai-nn (23) i nrikn vnnnr- 525 422g lO« ställdon (20) är placerade på längden efter och vinkelmässigt åtskiljda 120 grader från varandra. '

17. Apparat enligt något av krav 1 - 16, kännetecknad av 'att produktventílen inne- 5 fattar en nål (24A), en kula (25) och ett ventilsäte (26A), varvid det finns ett av- - stånd mellan nålen (24A) ssh kulan (25) när prndnkwsnfilsn än i sin stängda läge, vilken kula (25) stänger ventilsätet (26A) och produktventilen är anordnad att öppnas genom att dra kolvstången (21) framåt, vilken träffar kulan (25) och trycker kulan (25) framåt från sätet (26A). 10 ~

18. Apparat enligt krav 17, kännetecknad av att nålen (24A) har" en platt främre änds faran näffs innnnas). "

19. Apparat enligt något av kraven 1 - 16, kännetecknad av att produktventilen 15 innefattar en nål (24B) och ett ventilsäte (26B), varvid nålen (24B) är anordnad att stänga direkt mot ventilsätet (26B) och nålen (24B) är anordnad att öppna ventilen när den dras bakåt av ställdonet från sätet (26B).

20. Apparat enligt krav 19, kännetecknad av att nålen (24B) har en nmdad fiärrnre 20 ände för att täta mot ventilsätet (26B).