WO2006128561A1 - Verfahren und vorrichtung zum auftragen einer einen mindestens zweikomponentigen härtbaren kleb- oder dichtstoff aufweisenden pastösen masse auf ein werkstück - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum auftragen einer einen mindestens zweikomponentigen härtbaren kleb- oder dichtstoff aufweisenden pastösen masse auf ein werkstück Download PDF

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mixing chamber
adhesive
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Josef Schucker
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Sca Schucker Gmbh & Co. Kg
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Definitions

  • the invention relates to a method and a device for applying a pasty mass having a curable adhesive or sealant having at least two components to a workpiece in accordance with the preamble of claim 1 or according to the preamble of claim 22.
  • two components of an adhesive or sealant usually a base component and a hardener component, fed to a mixing chamber and mixed there.
  • the components mixed into the adhesive form a pasty mass which is pressurized by means of an application nozzle as a bead onto a workpiece.
  • the supply of the components is interrupted until the next bead of adhesive is applied so that a residue of the adhesive remains in the mixing chamber. Once the adhesive is made by mixing the base component and the hardener component, it begins to cure. If the between
  • the critical size is the pot life that defines the end of the time span
  • the material remained in the mixing chamber for a predetermined period of time.
  • the predetermined period after which the rinsing process is triggered the th not exceed known pot life. Since the pot life can vary due to external influences such as temperature, fluctuations in the mixing ratio of base component and hardener component or aging of the components used, it is necessary in the known methods that the mixing chamber is already rinsed before reaching the theoretical pot life as a precaution. This procedure is inaccurate. For safety often has to be rinsed well before reaching the actual pot life in order to reliably preclude curing of the adhesive in the mixing chamber can. As a result, material is lost.
  • the invention is based on the idea that during curing, the viscosity of the curable adhesive or sealant increases over time. This increase in viscosity can be measured indirectly, in which a torque applied to rotate a rotor engaged in the paste-like mass is measured in a time-dependent manner. Decisive for the processability of the pasty mass contained in the mixing chamber is its viscosity ⁇ .
  • the volume flow of pasty mass V is determined according to the law of Hagen-Poiseuille as follows:
  • V C - ⁇ - F * ⁇
  • F is the flow cross-section of the application nozzle
  • ⁇ p is the delivery pressure acting on the pasty mass
  • c is a constant. Since the torque applied during rotation of the rotor is dependent on the viscosity ⁇ , the achievement of the pot life, which defines an increase in viscosity ⁇ above a critical value, can be determined with relatively good accuracy by measuring the torque over time.
  • the rotor used to measure the torque can either be a mixing rotor, with which the adhesive components are mixed in the mixing chamber or a measuring rotor engaging in the mixing chamber, which is used only for determining the torque.
  • the rotor is expediently permanently rotated at a predetermined, constant rotational speed and the torque expended is measured continuously or at predetermined time intervals and transmitted to the evaluation unit.
  • material is constantly passed through the mixing chamber, so that it can be assumed in a first approximation that in the past in the mixing chamber pasty mass of the curing process has not yet begun.
  • the torque measured during the application process can therefore serve as a comparison value.
  • the rotor for measuring the torque is advantageously rotated at predetermined time intervals at a predetermined rotational speed and stopped again. This rotational speed expediently corresponds to the rotational speed with which the rotor is rotated during the application process.
  • a signal is preferably generated by the evaluation unit.
  • the predetermined torque value is suitably multiplied by a predetermined factor during the Order process measured torque value.
  • the signal is thus triggered when the quotient of the measured at curing adhesive torque and measured at uncured adhesive torque exceeds a predetermined value.
  • the signal triggers a rinsing process in which, by introducing the components of the pasty mass, the material contained in the mixing chamber is removed and replaced by new material having a lower viscosity.
  • the rotor is rotated during the flushing process and the torque applied when rotating the rotor is measured.
  • the rinsing process is then continued at least until the torque measured during the rinsing process corresponds to the torque measured during the application process. Then it is ensured that the material contained in the mixing chamber contains no cured adhesive. For safety's sake, the rinsing process can be continued beyond this point in time.
  • the duration of the rinsing process is equal to the time multiplied by a predetermined factor from the beginning of the rinsing process until reaching the torque measured during the application process.
  • Reference values for the torque measured during the application process for different mixing ratios of the two adhesive components and / or different rotational speeds as a function of the time elapsed after the end of the application process can be stored in the evaluation unit. Based on the stored reference values, a degree of reaction of the adhesive components can be determined as a function of time by the evaluation unit from the measured torque values. For this, reference values must be stored for specific reaction rates which define the ratio of cured adhesive to the total amount of adhesive present in the mixing chamber. For each application process, the measured torque with the corresponding reference is advantageously threshold value. If the measured torque values deviate from the stored reference values by more than a predetermined difference value, the reference values in the memory of the evaluation unit are expediently replaced by the measured torque values. A deviation from the stored reference value signals a change in the ambient conditions or the mixing ratio, so that a check can take place here.
  • the measured torque values and, if appropriate, the values for the degree of reaction determined therefrom are displayed by means of a display unit. Operators thus receive information as to whether and when a flushing process must be triggered.
  • the adhesive components fed to the mixing chamber are expediently subjected to an admission pressure before each application process, and the admission pressure is regulated by a control unit as a function of the last measured torque value.
  • a value which is a basic value multiplied by a correction factor is advantageously set as the form, the correction factor being the quotient of the last measured torque and the torque measured during the application process.
  • the pasty mass is applied during application to the workpiece with a deflecting from the application nozzle strand and swirling to form the bead compressed gas, wherein the gas pressure and / or the gas flow is controlled in dependence on the measured torque ,
  • the width b y of the caterpillar obeys the law b ⁇ -, where V 0 is the volume flow ⁇ of the compressed gas and ⁇ the stiffness of the strand. For ⁇ , the relation ⁇ ⁇ ⁇ holds.
  • the evaluation unit generates a first warning signal when the measured torque falls below a predetermined minimum value. This is a sign that a shaft driving the rotor has broken or the rotor has otherwise been damaged.
  • the evaluation unit generates a second warning signal if the measured torque does not rise after the application process during a predetermined time period. This is an indication that the mass contained in the mixing chamber is not hardening and thus an indication that one of the adhesive components was accidentally not fed to the mixing chamber.
  • Figure 1 shows a gun partially in section.
  • FIG. 2 is a block diagram of a device for applying a two-component adhesive to workpieces.
  • Fig. 3 shows the time course of the torque as a function of time and a table with measured values.
  • An apparatus 10 for applying a two-component adhesive consisting of a base component B and a hardener component H to workpieces 12 according to FIG. 2 has an application head 14 (FIG. 1), in FIG the components B, H are combined and mixed in a mixing chamber 16.
  • the application head 14 has two metering guns 18 B, 18 H, via which the components B, H pressurized the mixing chamber 16 are supplied.
  • In the mixing chamber 16 projects a mixing rotor 20, which is rotated by means of a motor 22 for mixing the components B, H.
  • the motor 22 has a built-in measuring device 24 for measuring the torque applied to the rotation of the mixing rotor 20.
  • the adhesive formed from the components B, H is applied to workpieces 12 via an application nozzle 26 when the dispensing guns 18B, 18H are open by pressurizing the inflowing material.
  • compressed air is supplied from a compressed air tank 28 via a valve 30 into the application head 14, with which the emerging as strand 32 from the application nozzle 26 adhesive is fluidized.
  • the compressed with compressed air adhesive strand 32 forms on the workpiece 12 an adhesive bead whose width can be adjusted by a variation of the volume flow of the compressed air.
  • the base component B and the hardener component H are supplied from storage containers 34B, 34H by means of feed pumps 36B, 36H metering devices 38B, 38H, which supply them to the metering guns 18B, 18H in a dosage predetermined by a control robot 40.
  • the measuring device 24 measures the torque applied to rotate the mixing rotor 20 and forwards the measured values to an evaluation and control unit 42.
  • the evaluation and control unit 42 controls the torque measurement and evaluates the measured values.
  • the mixing rotor 20 is constantly rotated at a constant speed for mixing the base component B with the hardener component H.
  • the torque applied by the engine 22 is measured and transmitted to the evaluation and control unit 42.
  • the material contained in the mixing chamber 16 is replaced so quickly that the adhesive is not or only to a vanishing low proportion can harden. For this reason, the torque measured during the application process is approximately constant over time.
  • an adhesive residue remains in the mixing chamber 16. This begins to harden and can therefore be left in the mixing chamber 16 only for a certain time.
  • the maximum time that the adhesive can remain in the mixing chamber is the pot life. If the pot life is exceeded, the material contained in the mixing chamber 16 has too high a viscosity for it to be processed. For this reason, the material must be removed by rinsing the mixing chamber 16 before reaching the pot life. For this purpose, the metering guns 18B, 18H are opened and the material contained in the mixing chamber 16 is exchanged.
  • the viscosity of the remaining after the application process in the chamber 16 adhesive can be determined indirectly via a torque measurement.
  • the mixing rotor 20 is rotated at predetermined time intervals (in Fig. 3 15 sec.) With a rotational speed corresponding to the rotational speed during the application process.
  • the torque applied by the motor 22 is measured.
  • the course of the measured torque DM as a function of the elapsed time t after completion of the application process is shown in FIG.
  • the torque applied to rotate the mixing rotor 20 is DM 0 .
  • by curing of the adhesive and the associated increase in viscosity increases the expended for the rotation of the mixing rotor 20 torque.
  • the reaching or exceeding of a predetermined value DMT defines the reaching of the pot life tj and by the evaluation and control unit 42, which registers the achievement of the torque value DM T , a flushing process is initiated.
  • the evaluation and control unit 42 controls the metering devices 38B, 38H and opens the metering guns 18B, 18H. That in the Mixing chamber 16 contained material is removed before it can fully cure.
  • the mixing rotor 20 is rotated and the torque applied for the rotation is measured by the measuring device 24.
  • the torque applied to rotate the mixing rotor 20 has fallen back to the value DMo.
  • This first purging duration is multiplied by a predetermined factor, for example 1.5, from which the total purging duration is obtained.
  • the metering guns 18B, 18H are closed again. Subsequently, in turn, the torque of the mixing rotor 20 in the slow-curing adhesive mixture in the mixing chamber 16 is measured until a new rinsing or re-application process is initiated.
  • the data records have reference values for the torque applied for rotating the mixing rotor for different mixing ratios of the two adhesive components B, H and for different rotational speeds of the mixing rotor 20. Furthermore, each set of data has reference values for the increase in the torque to be applied when the adhesive is cured in the mixing chamber 16.
  • the reference values represent a correlation between the time elapsed after the end of the application process and the degree of reaction of the adhesive.
  • the degree of reaction of the adhesive defines the fraction that has already cured by reaction of the adhesive components.
  • the evaluation and control unit 42 also triggers a warning signal, as if the torque falls below a minimum value at any given time.
  • the invention relates to a method for applying a pasty mass having a curable adhesive or sealant having at least two components to a workpiece 12 which is produced in a mixing chamber 16 of an application head 14 by mixing at least one first and one second adhesive component, preferably one Base component B and a hardener component H, is formed.
  • a rotor 20 engaging in the paste-like compound is rotated by means of a drive motor 22 and used for turning by means of a measuring device 24 Torque DM measured time-dependent and transmitted to an evaluation unit 42.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auftragen einer einen mindestens zweikomponentigen härtbaren Kleb- oder Dichtstoff aufweisenden pastösen Masse auf ein Werkstück (12) , welche in einer Mischkammer (16) eines Auftragskopfs (14) durch Vermischen von mindestens einer ersten und einer zweiten Klebstof fkomponente, vorzugsweise einer Basiskomponente B und einer Härterkomponente H, gebildet wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in der Mischkammer (16) ein in die pastδse Masse eingreifender Rotor (20) mittels eines Antriebsmotors (22) gedreht und mittels einer Messeinrichtung (24) das zum Drehen aufgewandte Drehmoment (DM) zeitabhängig gemessen und an eine Auswerteeinheit (42) übermittelt wird.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM AUFTRAGEN EINER EINEN MINDESTENS
ZWEIKOMPONENTIGΞN HÄRTBAREN KLEB- ODER DICHTSTOFF AUFWEISENDEN PASTÖSEN MASSE AUF EIN WERKSTÜCK
Beschreibung
5 Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auftragen einer einen mindestens zweikomponentigen härtbaren Kleb- oder Dichtstoff aufweisenden pastösen Masse auf ein Werkstück gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 beziehungsweise gemäß Oberbegriff des Anspruchs 22.
10 Bei bekannten Verfahren und Vorrichtungen dieser Art werden zwei Komponenten eines Kleb- oder Dichtstoffs, in der Regel eine Basiskomponente und eine Härterkomponente, einer Mischkammer zugeführt und dort vermischt. Die zum Klebstoff vermischten Komponenten bilden eine pastöse Masse, die druckbeaufschlagt über eine Auftragsdüse als Raupe auf ein Werkstück auf-
15 getragen wird. Nach Auftragen einer Klebstoffraupe auf ein Werkstück wird die Zufuhr der Komponenten bis zum Auftrag der nächsten Klebstoffraupe unterbrochen, so dass in der Mischkammer ein Rest des Klebstoffs verbleibt. Ist der Klebstoff einmal durch Mischen der Basiskomponente und der Härterkomponente hergestellt, so beginnt er auszuhärten. Falls die zwischen
20 dem Auftrag zweier aufeinander folgender Klebstoffraupen verstreichende Zeitspanne einen bestimmten Wert überschreitet, muss das in der Mischkammer enthaltene Material, dessen Viskosität durch Aushärten des Klebstoffs kontinuierlich ansteigt, aus der Mischkammer entfernt werden. Die kritische Größe ist dabei die Topfzeit, die das Ende der Zeitspanne definiert,
25 während der das in der Mischkammer enthaltene, aushärtende Material noch verarbeitbar ist. Rechtzeitig vor Erreichen der Topfzeit muss dieses Material aus der Mischkammer entfernt werden, um sicherzustellen, dass es nicht durch weiteres Aushärten den Auftragskopf verstopft. Aus diesem Grund wurde bisher die Mischkammer ausgespült, wenn nach einem Auftragsvor-
30 gang das Material über einen vorgegebenen Zeitraum hinweg in der Mischkammer verblieben war. Bei dem bekannten Verfahren darf der vorgegebene Zeitraum, nach dem der Spülvorgang ausgelöst wird, die aus Erfahrungswer- ten bekannte Topfzeit nicht überschreiten. Da die Topfzeit aufgrund äußerer Einflüsse wie Temperatur, Schwankungen im Mischungsverhältnis von Basiskomponente und Härterkomponente oder Alterung der verwendeten Komponenten schwanken kann, ist es bei den bekannten Verfahren erfor- derlich, dass die Mischkammer sicherheitshalber bereits vor Erreichen der theoretischen Topfzeit gespült wird. Dieses Verfahren ist ungenau. Zur Sicherheit muss oftmals bereits deutlich vor Erreichen der tatsächlichen Topfzeit gespült werden, um ein Aushärten des Klebstoffs in der Mischkammer zuverlässig ausschließen zu können. Dadurch geht Material verloren.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die Topfzeit der in der Mischkammer enthaltenen pastösen Masse genauer bestimmt werden kann.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 22 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass während des Aushärtens die Viskosität des härtbaren Kleb- oder Dichtstoffs mit der Zeit ansteigt. Dieser Anstieg der Viskosität kann indirekt gemessen werden, in dem ein zum Drehen eines in die pastöse Masse eingreifenden Rotors aufgewandtes Drehmoment zeitabhängig gemessen wird. Entscheidend für die Verarbeit- barkeit der in der Mischkammer enthaltenen pastösen Masse ist deren Viskosität η. Der Volumenstrom der pastösen Masse V bestimmt sich nach dem Gesetz von Hagen-Poiseuille wie folgt:
V = C - ^ - F* η Dabei ist F der Durchflussquerschnitt der Auftragsdüse und Δp der die pastö- se Masse beaufschlagende Förderdruck, c ist eine Konstante. Da das beim Drehen des Rotors aufgewandte Drehmoment abhängig von der Viskosität η ist, kann durch zeitabhängige Messung des Drehmoments das Erreichen der Topfzeit, die einen Anstieg der Viskosität η über einen kritischen Wert definiert, mit relativ guter Genauigkeit bestimmt werden. Der zur Messung des Drehmoments verwendete Rotor kann dabei entweder ein Mischrotor sein, mit dem die Klebstoffkomponenten in der Mischkammer vermischt werden oder ein in die Mischkammer eingreifender Messrotor, der lediglich zur Bestimmung des Drehmoments verwendet wird.
Zweckmäßig wird während des Auftragsvorgangs der Rotor mit vorgegebener konstanter Drehgeschwindigkeit permanent gedreht und das aufgewandte Drehmoment wird permanent oder in vorgegebenen Zeitabständen ge- messen und an die Auswerteeinheit übermittelt. Während des Auftragsvorgangs wird ständig Material durch die Mischkammer durchgeleitet, so dass in erster Näherung davon ausgegangen werden kann, dass bei der in der Mischkammer befindlichen pastösen Masse der Aushärtevorgang noch nicht begonnen hat. Das während des Auftragsvorgangs gemessene Drehmoment kann daher als Vergleichswert dienen. Vorteilhaft wird nach beendetem Auftragsvorgang der Rotor zur Messung des Drehmoments in vorgegebenen Zeitabständen mit einer vorgegebenen Drehgeschwindigkeit gedreht und wieder gestoppt. Diese Drehgeschwindigkeit entspricht zweckmäßig der Drehgeschwindigkeit mit der der Rotor während des Auftragsvorgangs ge- dreht wird. Somit kann nach beendetem Auftragsvorgang der zeitliche Anstieg des gemessenen Drehmoments gegenüber der pastösen Masse, bei der der Aushärtevorgang noch nicht begonnen hat, beobachtet und daraus der Anstieg der Viskosität der aushärtenden Masse bestimmt werden. Bei einem Anstieg des gemessenen Drehmoments nach beendetem Auftrags- Vorgang über einen vorbestimmten Wert wird vorzugsweise durch die Auswerteeinheit ein Signal erzeugt. Der vorbestimmte Drehmomentwert ist zweckmäßig der mit einem vorgegebenen Faktor multiplizierte, während des Auftragsvorgangs gemessene Drehmomentwert. Das Signal wird somit dann ausgelöst, wenn der Quotient des bei aushärtendem Klebstoff gemessenen Drehmoments und des bei nicht ausgehärtetem Klebstoff gemessenen Drehmoments einen vorbestimmten Wert übersteigt. Gemäß einer bevorzug- ten Ausführungsform löst das Signal einen Spülvorgang aus, bei dem durch Einleiten der Komponenten der pastösen Masse das in der Mischkammer enthaltene Material entfernt und durch neues Material mit niedrigerer Viskosität ersetzt wird.
Zweckmäßig wird der Rotor während des Spülvorgangs gedreht und das beim Drehen des Rotors aufgewandte Drehmoment gemessen. Der Spülvorgang wird dann mindestens so lange fortgesetzt, bis das während des Spülvorgangs gemessene Drehmoment dem beim Auftragsvorgang gemessenen Drehmoment entspricht. Dann ist sichergestellt, dass das in der Mischkammer enthaltene Material keinen ausgehärteten Klebstoff enthält. Sicherheitshalber kann der Spülvorgang über diesen Zeitpunkt hinaus fortgesetzt werden. Vorzugsweise ist dann die Dauer des Spülvorgangs gleich der mit einem vorgegebenen Faktor multiplizierten Zeitspanne vom Beginn des Spülvorgangs bis zum Erreichen des beim Auftragsvorgangs gemesse- nen Drehmoments.
In der Auswerteeinheit können Referenzwerte für das beim Auftragsvorgang gemessene Drehmoment für verschiedene Mischungsverhältnisse der beiden Klebstoffkomponenten und/oder verschiedene Drehgeschwindigkeiten in Abhängigkeit von der nach Ende des Auftragsvorgangs verstrichenen Zeit gespeichert sein. Anhand der gespeicherten Referenzwerte kann durch die Auswerteeinheit aus dem gemessenen Drehmomentwerten ein Reaktionsgrad der Klebstoffkomponenten zeitabhängig bestimmt werden. Hierzu müssen Referenzwerte für bestimmte Reaktionsgrade, die das Verhältnis von ausgehärtetem Klebstoff zur gesamten, in der Mischkammer befindlichen Klebstoffmenge definieren, gespeichert sein. Vorteilhaft wird bei jedem Auftragsvorgang das gemessene Drehmoment mit dem entsprechenden Refe- renzwert verglichen. Wenn die gemessenen Drehmomentwerte um mehr als einen vorgegebenen Differenzwert von den gespeicherten Referenzwerten abweichen, werden die Referenzwerte im Speicher der Auswerteeinheit zweckmäßig durch die gemessenen Drehmomentwerte ersetzt. Eine Abwei- chung vom gespeicherten Referenzwert signalisiert eine Änderung der Umgebungsbedingungen oder des Mischungsverhältnisses, so dass hier eine Überprüfung stattfinden kann.
Zweckmäßig werden mittels einer Anzeigeeinheit die gemessenen Drehmo- mentwerte und gegebenenfalls die aus diesen bestimmten Werte für den Reaktionsgrad angezeigt. Bedienpersonal erhält damit Informationen, ob und wann ein Spülvorgang ausgelöst werden muss. Zweckmäßig werden die der Mischkammer zugeleiteten Klebstoffkomponenten vor jedem Auftragsvorgang mit einem Vordruck beaufschlagt und der Vordruck wird durch eine Regeleinheit in Abhängigkeit von dem zuletzt gemessenen Drehmomentwert geregelt. Durch die Beaufschlagung mit dem Vordruck wird sichergestellt, dass die auf das Werkstück aufgetragene Raupe des pastösen Materials von Anfang an eine etwa konstante Dicke aufweist. Wenn das beim Drehen des Rotors aufgewandte Drehmoment ansteigt, wird zweckmäßig der Vor- druck erhöht. Gemäß dem Gesetz von Hagen-Poiseuille gleicht ein Anheben des Vordrucks ein Ansteigen der Viskosität aus, so dass der Volumenstrom der pastösen Masse konstant bleibt. Hierbei wird vorteilhaft als Vordruck ein Wert eingestellt, der ein mit einem Korrekturfaktor multiplizierter Grundwert ist, wobei der Korrekturfaktor der Quotient aus dem letzten gemessenen Drehmoment und dem beim Auftragsvorgang gemessenen Drehmoment ist.
Zur Einstellung der Breite der aufgetragenen Raupe wird die pastöse Masse beim Auftrag auf das Werkstück mit einem einen aus der Auftragsdüse austretenden Strang auslenkenden und unter Bildung der Raupe verwirbelnden Druckgas beaufschlagt, wobei der Gasdruck und/oder der Gasfluss in Abhängigkeit von dem gemessenen Drehmoment geregelt wird. Die Breite b y der Raupe gehorcht dabei dem Gesetz b ~— , wobei V0 der Volumenstrom σ des Druckgases und σ die Steifheit des Strangs ist. Für σ gilt die Beziehung σ ~ η. Mittels der Regelung des Druckgasvolumenstroms kann ein Anstieg der Strangsteifheit ausgeglichen und die Breite der Raupe annähernd kon- stant gehalten werden.
Zweckmäßig erzeugt die Auswerteeinheit ein erstes Warnsignal, wenn das gemessene Drehmoment einen vorgegebenen Mindestwert unterschreitet. Dies ist ein Zeichen dafür, dass eine den Rotor antreibende Welle gebro- chen ist oder der Rotor sonstwie Schaden genommen hat. Vorteilhaft erzeugt die Auswerteeinheit ein zweites Warnsignal, wenn das gemessene Drehmoment nach dem Auftragsvorgang während eines vorgegebenen Zeitraums nicht ansteigt. Dies ist ein Zeichen dafür, dass die in der Mischkammer enthaltene Masse nicht aushärtet und somit ein Zeichen dafür, dass ei- ne der Klebstoffkomponenten der Mischkammer versehentlich nicht zugeführt wurde.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen Auftragskopf teilweise im Schnitt;
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Auftragen eines zwei- komponentigen Klebstoffs auf Werkstücke; und
Fig. 3 den zeitlichen Verlauf des Drehmoments in Abhängigkeit von der Zeit sowie eine Tabelle mit Messwerten.
Eine Vorrichtung 10 zum Auftragen eines zweikomponentigen, aus einer Ba- siskomponente B und einer Härterkomponente H bestehenden Klebstoffs auf Werkstücke 12 gemäß Fig. 2 weist einen Auftragskopf 14 auf (Fig. 1), in dem die Komponenten B, H zusammengeführt und in einer Mischkammer 16 vermischt werden. Der Auftragskopf 14 weist zwei Dosierpistolen 18B, 18H auf, über die die Komponenten B, H druckbeaufschlagt der Mischkammer 16 zugeführt werden. In die Mischkammer 16 ragt ein Mischrotor 20, der mittels eines Motors 22 zum Vermischen der Komponenten B, H gedreht wird. Der Motor 22 weist eine in ihn integrierte Messeinrichtung 24 zur Messung des für die Drehung des Mischrotors 20 aufgewandten Drehmoments auf. Über eine Auftragsdüse 26 wird der aus den Komponenten B, H gebildete Klebstoff bei geöffneten Dosierpistolen 18B, 18H durch Druckbeaufschlagung des nachströmenden Materials auf Werkstücke 12 aufgetragen. Hierzu wird in den Auftragskopf 14 Druckluft aus einem Druckluftbehälter 28 über ein Ventil 30 zugeführt, mit welcher der als Strang 32 aus der Auftragsdüse 26 austretende Klebstoff verwirbelt wird. Der mit Druckluft verwirbelte Klebstoffstrang 32 bildet auf dem Werkstück 12 eine Klebstoffraupe, deren Breite durch eine Variation des Volumenstroms der Druckluft eingestellt werden kann. Die Basiskomponente B und die Härterkomponente H werden aus Vorratsbehältern 34B, 34H mittels Förderpumpen 36B, 36H Dosiereinrichtungen 38B, 38H zugeleitet, die sie in einer durch einen Steuerroboter 40 vorgegebenen Dosierung den Dosierpistolen 18B, 18H zuführen.
Die Messeinrichtung 24 misst das zum Drehen des Mischrotors 20 aufgewandte Drehmoment und leitet die Messwerte an eine Auswerte- und Regeleinheit 42 weiter. Die Auswerte- und Regeleinheit 42 steuert die Drehmomentmessung und wertet die Messwerte aus. Während des Auftragsvor- gangs, bei dem die Dosierpistolen 18B, 18H geöffnet sind und das in der Mischkammer 16 enthaltene Material stetig ausgetauscht wird, wird der Mischrotor 20 zum Mischen der Basiskomponente B mit der Härterkomponente H ständig mit einer konstanten Drehzahl gedreht. In vorgegebenen Zeitintervallen wird das vom Motor 22 aufgewandte Drehmoment gemessen und der Auswerte- und Regeleinheit 42 übermittelt. Während des Auftragsvorgangs wird das in der Mischkammer 16 befindliche Material so schnell ausgetauscht, dass der Klebstoff nicht oder nur zu einem verschwindend geringen Anteil aushärten kann. Aus diesem Grund ist das während des Auftragsvorgangs gemessene Drehmoment zeitlich näherungsweise konstant.
Nach Beendigung des Auftragsvorgangs, wenn die Dosierpistolen 18B, 18H geschlossen sind, verbleibt ein Klebstoffrest in der Mischkammer 16. Dieser beginnt auszuhärten und kann aus diesem Grund nur für eine bestimmte Zeit in der Mischkammer 16 belassen werden. Die maximale Dauer, die der Klebstoff in der Mischkammer verbleiben kann, ist die Topfzeit. Ist die Topfzeit überschritten, so weist das in der Mischkammer 16 enthaltene Material eine zu hohe Viskosität auf, als dass es noch verarbeitet werden kann. Aus diesem Grund muss das Material durch Spülen der Mischkammer 16 vor Erreichen der Topfzeit entfernt werden. Zu diesem Zweck werden die Dosierpistolen 18B, 18H geöffnet und das in der Mischkammer 16 enthaltene Material wird ausgetauscht.
Die Viskosität des nach dem Auftragsvorgang in der Kammer 16 verbliebenen Klebstoffs kann indirekt über eine Drehmomentmessung bestimmt werden. Hierzu wird der Mischrotor 20 in vorgegebenen Zeitintervallen (in Fig. 3 15 sec.) mit einer Drehgeschwindigkeit gedreht, die der Drehgeschwindigkeit während des Auftragsvorgangs entspricht. Beim Drehen des Mischrotors 20 wird das vom Motor 22 aufgewandte Drehmoment gemessen. Der Verlauf des gemessenen Drehmoments DM in Abhängigkeit von der nach Beendigung des Auftragsvorgangs verstrichenen Zeit t ist in Fig. 3 dargestellt. Zum Ende des Auftragsvorgangs ist das zum Drehen des Mischrotors 20 aufge- wandte Drehmoment DM0. Anschließend steigt durch Aushärten des Klebstoffs und der damit verbundenen Zunahme der Viskosität das für das Drehen des Mischrotors 20 aufzuwendende Drehmoment an. Das Erreichen o- der Überschreiten eines vorgegebenen Werts DMT definiert das Erreichen der Topfzeit tj und durch die Auswerte- und Regeleinheit 42, die das Errei- chen des Drehmomentwerts DMT registriert, wird ein Spülvorgang eingeleitet. Zu diesem Zweck steuert die Auswerte- und Regeleinheit 42 die Dosiereinrichtungen 38B, 38H an und öffnet die Dosierpistolen 18B, 18H. Das in der Mischkammer 16 enthaltene Material wird entfernt, bevor es vollständig aushärten kann.
Während des Spülvorgangs wird der Mischrotor 20 gedreht und das für die Drehung aufgewandte Drehmoment wird durch die Messeinrichtung 24 gemessen. Wenn der teilweise ausgehärtete Klebstoff vollständig aus der Mischkammer 16 entfernt ist, ist das für das Drehen des Mischrotors 20 aufgewandte Drehmoment wieder auf den Wert DMo abgefallen. Diese erste Spüldauer wird mit einem vorgegebenen Faktor, beispielsweise 1 ,5 multipli- ziert, woraus die Gesamtspüldauer erhalten wird. Nach Ende der Gesamtspüldauer werden die Dosierpistolen 18B, 18H wieder geschlossen. Anschließend wird wiederum das Drehmoment des Mischrotors 20 in der langsam aushärtenden Klebstoffmischung in der Mischkammer 16 gemessen, bis ein erneuter Spülvorgang oder ein erneuter Auftragsvorgang eingeleitet wird.
In der Auswerte- und Regeleinheit 42 sind Datensätze gespeichert. Die Datensätze weisen Referenzwerte für das zum Drehen des Mischrotors aufgewandte Drehmoment für verschiedene Mischungsverhältnisse der beiden Klebstoffkomponenten B, H sowie für verschiedene Drehgeschwindigkeiten des Mischrotors 20 auf. Des Weiteren weist jeder Datensatz Referenzwerte für den Anstieg des aufzuwendenden Drehmoments bei in der Mischkammer 16 aushärtendem Klebstoff auf. Die Referenzwerte stellen eine Korrelation zwischen der nach Ende des Auftragsvorgangs verstrichenen Zeit und dem Reaktionsgrad des Klebstoffs dar. Der Reaktionsgrad des Klebstoffs definiert den Anteil, der durch Reaktion der Klebstoffkomponenten bereits ausgehärtet ist. Durch Vergleich der gemessenen Drehmomentwerte mit den gespeicherten Referenzwerten kann über eine Anzeigeeinheit 44 der Reaktionsgrad im Verlauf der Zeit angezeigt werden. Weicht der tatsächlich gemesse- ne Drehmomentwert zu stark vom gespeicherten Referenzwert ab, wird Letzterer im Datensatz durch den tatsächlich gemessenen Wert ersetzt. Um gleich zu Beginn einer Klebstoffraupe den gewünschten Materialfluss durch die Auftragsdüse 26 zu erhalten, liegt vor Beginn des Auftragsvorgangs, also vor Öffnen der Dosierpistolen 18B, 18H ein Vordruck an diesen an. Da der Materialfluss in der Auftragsdüse 26 auch abhängig ist von der Viskosität des Materials wird der Vordruck in Abhängigkeit von den nach Beendigung des Auftragsvorgangs gemessenen Drehmomentwerten DM durch die Auswerte- und Regeleinheit 42 geregelt. Zum Zeitpunkt t = 0 liegt ein Vordruck p0 an. Der eingeregelte Vordruckwert p ist durch die Gleichung
P = P0 gegeben. Auch die Druckluftzufuhr aus dem Druckluftbehälter
28 wird durch die Auswerte- und Regeleinheit 42 geregelt. Bei zunehmender Viskosität des in der Mischkammer 16 enthaltenen Klebstoffs wird der Volumenstrom der Druckluft zur Verwirbelung des Klebstoffstrangs 32 erhöht. Bezüglich der technischen Realisierung der „Swirling" genannten Verwirbelung wird auf die EP 0 576 498 B2 verwiesen, deren Offenbarungsgehalt hiermit in die vorliegende Anmeldung einbezogen wird.
Wenn sich das Drehmoment DM nach Beenden des Auftragsvorgangs über eine vorgegebene Zeit nicht erhöht, wird durch die Auswerte- und Regeleinheit 42 ebenso ein Warnsignal ausgelöst, wie wenn das Drehmoment zu ei- nem beliebigen Zeitpunkt einen Mindestwert unterschreitet.
Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auftragen einer einen mindestens zweikomponentigen härtbaren Kleb- oder Dichtstoff aufweisenden pastösen Masse auf ein Werkstück 12, welche in einer Mischkammer 16 eines Auftragskopfs 14 durch Vermischen von mindestens einer ersten und einer zweiten Klebstoffkomponente, vorzugsweise einer Basiskomponente B und einer Härterkomponente H, gebildet wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in der Mischkammer 16 ein in die pastöse Masse eingreifender Rotor 20 mittels eines Antriebsmotors 22 gedreht und mittels einer Messeinrichtung 24 das zum Drehen aufgewandte Drehmoment DM zeitabhängig gemessen und an eine Auswerteeinheit 42 übermittelt wird.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Auftragen einer einen mindestens zweikomponentigen härtbaren Kleb- oder Dichtstoff aufweisenden pastösen Masse auf ein Werkstück (12), welche in einer Mischkammer (16) eines Auftragskopfs durch Vermischen von mindestens einer ersten und einer zweiten Klebstoffkomponente, vorzugsweise einer Basiskomponente (B) und einer Härterkomponente (H), gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mischkammer (16) ein in die pastöse Masse eingreifender Rotor (20) mittels eines Antriebsmotors (22) gedreht und mittels einer
Messeinrichtung (24) das zum Drehen aufgewandte Drehmoment (DM) zeitabhängig gemessen und an eine Auswerteeinheit (42) übermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass während des Auftragsvorgangs der Rotor (20) mit vorgegebener konstanter Drehgeschwindigkeit permanent gedreht wird und das aufgewandte Drehmoment (DM) permanent oder in vorgegebenen Zeitabständen gemessen und an die Auswerteeinheit (42) übermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach beendetem Auftragsvorgang der Rotor (20) zur Messung des Drehmoments (DM) in vorgegebenen Zeitabständen mit einer vorgegebenen Drehgeschwindigkeit gedreht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (20) zur Messung des Drehmoments (DM) während wie nach dem Auftragsvorgang mit derselben Drehgeschwindigkeit gedreht wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstoffkomponenten (B, H) mittels eines Mischrotors (20) in der Mischkammer (16) vermischt werden und dass das zum Drehen des Mischrotors (20) aufgewandte Drehmoment (DM) gemessen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich- net, dass ein Messrotor in die Mischkammer (16) eingreift und dass das zum Drehen des Messrotors aufgewandte Drehmoment gemessen wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass bei Anstieg des gemessenen Drehmoments (DM) nach dem Auftragsvorgang über einen vorbestimmten Wert (DMT) durch die Auswerteeinheit (42) ein Signal erzeugt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der vor- bestimmte Drehmomentwert (DMT) der mit einem vorgegebenen Faktor multiplizierte, während des Auftragsvorgangs gemessene Drehmomentwert (DM0) ist.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal einen Spülvorgang auslöst, bei dem durch Einleiten der
Komponenten (B, H) der pastösen Masse das in der Mischkammer (16) enthaltene Material über eine Auftragsdüse (26) entfernt und durch neues Material mit niedrigerer Viskosität ersetzt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass während des Spülvorgangs das beim Drehen des Rotors (20) aufgewandte Drehmoment (DM) gemessen wird und dass der Spülvorgang mindestens so lange andauert, bis das während des Spülvorgangs gemessene Drehmoment (DM) dem beim Auftragsvorgang gemessenen Drehmo- ment (DMo) entspricht.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer des Spülvorgangs gleich der mit einem vorgegebenen Faktor multiplizierten Dauer bis zum Erreichen des beim Auftragsvorgang gemessenen Drehmoments (DMo) ist.
12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswerteeinheit (42) Referenzwerte für das gemessene Drehmoment (DM) für verschiedene Mischungsverhältnisse der beiden Klebstoffkomponenten (B, H) und/oder für verschiedene Drehgeschwindigkeiten in Abhängigkeit von der nach Ende des Auftragsvorgangs verstrichenen Zeit (t) gespeichert sind.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der gespeicherten Referenzwerte durch die Auswerteeinheit (42) aus den gemessenen Drehmomentwerten (DM) ein Reaktionsgrad der
Klebstoffkomponenten (B, H) zeitabhängig bestimmt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei jedem Auftragsvorgang das gemessene Drehmoment (DM) mit dem entsprechenden Referenzwert verglichen wird und dass die Referenz- werte im Speicher der Auswerteeinheit (42) durch die gemessenen Drehmomentwerte (DM) ersetzt werden, wenn diese um mehr als einen vorgegebenen Differenzwert von den gespeicherten Referenzwerten abweichen.
15. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Anzeigeeinheit (44) die gemessenen Drehmomentwerte (DM) und gegebenenfalls die aus diesen bestimmten Werte für den Reaktionsgrad angezeigt werden.
16. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die der Mischkammer (16) zugeleiteten Klebstoff- komponenten (B, H) vor jedem Auftragsvorgang mit einem Vordruck beaufschlagt werden und dass der Vordruck durch eine Regeleinheit (42) in Abhängigkeit von dem zuletzt gemessenen Drehmomentwert (DM) geregelt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Vordruck erhöht wird, wenn das beim Drehen des Rotors (20) aufgewandte Drehmoment (DM) ansteigt.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass als Vordruck ein Wert eingestellt wird, der ein mit einem Korrekturfaktor multiplizierter Grundwert ist, wobei der Korrekturfaktor der Quotient aus dem letzten gemessenen Drehmoment (DM) und dem beim Auftragsvorgang gemessenen Drehmoment (DM) ist.
19. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die pastöse Masse beim Auftrag auf das Werkstück (12) mit einem einen aus der Auftragsdüse (26) austretenden Strang (32) auslenkenden und unter Bildung einer Raupe verwirbeln- den Druckgas beaufschlagt wird, und dass der Gasdruck und/oder der
Gasfluss in Abhängigkeit von dem gemessenen Drehmoment (DM) geregelt wird.
20. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (42) ein erstes Warnsignal erzeugt, wenn das gemessene Drehmoment (DM0) einen vorgegebenen Mindestwert unterschreitet.
21. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (42) ein zweites Warnsignal erzeugt, wenn das gemessene Drehmoment (DM)nach dem Auftragsvorgang während eines vorgegebenen Zeitraums nicht ansteigt.
22. Vorrichtung zum Auftragen einer einen mindestens zweikomponentigen härtbaren Kleb- oder Dichtstoff aufweisenden pastösen Masse auf ein Werkstück (12) mit einem Auftragskopf (14), der eine Mischkammer (16) zum Bilden der pastösen Masse durch Vermischen von mindestens einer ersten und einer zweiten Klebstoffkomponente, vorzugsweise einer Basiskomponente (B) und einer Härterkomponente (H), aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Auftragskopf (14) einen in die Mischkammer (16) eingreifenden, mittels eines Antriebsmotors (22) drehbaren Rotor (20) aufweist, und dass der Rotor (20) mit einer Messeinrichtung (24) zur Messung des beim Drehen aufgewandten Drehmoments (DM) gekoppelt ist, welche mit einer Auswerteeinheit (42) zur zeitabhängigen Auswertung der Drehmomentmesswerte verbunden ist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (20) ein Mischrotor zum Vermischen der Klebstoffkomponenten (B, H) in der Mischkammer (16) ist.
24. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Ro- tor ein Messrotor ist, der ausschließlich der Messung des beim Drehen aufgewandten Drehmoments (DM) dient.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 24, gekennzeichnet durch eine Anzeigeeinheit (44) zur Anzeige der gemessenen Drehmo- mentwerte (DM).
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 25, gekennzeichnet durch einen Druckgaseinheit (28, 30) zur Beaufschlagung der pastösen Masse durch Druckgas und zur Auslenkung und Verwirbelung ei- nes aus der Auftragsdüse (26) austretenden Massestrangs (32) und durch eine Regeleinheit (42) zur Regelung des Gasdrucks und/oder des Gasflusses in Abhängigkeit von dem gemessenen Drehmoment (DM).
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