WO2017133840A1 - Applikator zur applikation eines auftragsmaterials - Google Patents

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WO2017133840A1
WO2017133840A1 PCT/EP2017/000126 EP2017000126W WO2017133840A1 WO 2017133840 A1 WO2017133840 A1 WO 2017133840A1 EP 2017000126 W EP2017000126 W EP 2017000126W WO 2017133840 A1 WO2017133840 A1 WO 2017133840A1
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WO
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nozzle head
applicator
rod
rotation
nozzle
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/000126
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English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Hoffmann
Original Assignee
Dürr Systems Ag
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Publication date
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Priority to CN201780005710.5A priority patent/CN108472679B/zh
Priority to MX2018009143A priority patent/MX2018009143A/es
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/02—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work
    • B05C5/0208—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work for applying liquid or other fluent material to separate articles
    • B05C5/0212—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work for applying liquid or other fluent material to separate articles only at particular parts of the articles
    • B05C5/0216—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work for applying liquid or other fluent material to separate articles only at particular parts of the articles by relative movement of article and outlet according to a predetermined path
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/02—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work
    • B05C5/0225—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work characterised by flow controlling means, e.g. valves, located proximate the outlet

Definitions

  • the invention relates to an applicator for applying a coating material (e.g., damping material, sealing material, adhesive, grease, oil, silicone, spray foil) to a component (e.g., automotive body component), particularly for seam sealing to a hemming seam of an automotive body component.
  • a coating material e.g., damping material, sealing material, adhesive, grease, oil, silicone, spray foil
  • Such an applicator is known from the post-published German patent application 10 2014 016 207.9 and allows the application of a cyclic-oid-shaped material web of the application material on the component surface.
  • the known applicator has a base body and a nozzle head which can be rotated relative to the base body, wherein the nozzle head outputs the application material coaxially with its axis of rotation via an outlet nozzle.
  • the applicator is moved over the component surface by an application robot along a predetermined path of movement.
  • Rotational movement of the nozzle head relative to the main body of the applicator then overlaps with the movement of the applicator along the predetermined path of movement to the cycloidal material web.
  • the material flow is controlled by a displaceable valve needle, which releases or closes a valve seat depending on its valve position.
  • valve seat is arranged upstream of the actual outlet nozzle.
  • the invention is therefore based on the object to provide a correspondingly improved applicator. This object is achieved by an applicator according to the invention according to the main claim.
  • the applicator according to the invention initially has, in accordance with the prior art, a base body which can be mounted, for example, on an application robot and then positioned and aligned by the application robot in accordance with a predetermined program.
  • the applicator can also be mounted stationary, in which case the component to be coated below must be guided along the applicator.
  • the application robot may be an industrial robot with a serial robot kinematics, wherein the industrial robot may have, for example, 5, 6 or 7 movable robot axes.
  • the invention is not limited to certain types of robots with respect to the application robot, but, for example, with a robot with a parallel kinematic feasible.
  • the applicator according to the invention comprises a nozzle head with at least one outlet nozzle for dispensing the application material through the outlet nozzle, wherein the nozzle head is movable relative to the base body.
  • the applicator according to the invention also comprises a rotary drive, which is supported on the base body and acts on the nozzle head.
  • the rotary drive has an electric motor.
  • the invention is not restricted to an electromotive drive, but in principle can also be implemented with other drive principles. Only by way of example, a pneumatic rotary drive should be mentioned here.
  • the applicator according to the invention is now characterized by an eccentric, which is rotated by the rotary drive and acts on the nozzle head, so that the nozzle head performs an eccentric movement relative to the main body. The eccentric movement of the nozzle head relative to the base body then overlaps with the path movement of the applicator to the desired cycloid-shaped material web which is to be applied to the component surface.
  • this preferably is a movement of the nozzle head, in which all points of the nozzle head is parallel with the same or at least substantially moving ⁇ cher angular velocity equal circles around comparable different Turning axes, whereby the eccentric movement differs from the rotational movement of the nozzle head in the known applicator described above.
  • the eccentric is guided in an eccentric receiving in the nozzle head and is rotatable relative to the nozzle head, wherein the eccentric receiving in the nozzle head preferably comprises a roller bearing which rotatably receives the eccentric.
  • the rotational movement of the eccentric therefore preferably does not result in a corresponding rotational movement of the nozzle head due to the rotatable mounting in the eccentric receptacle. This is advantageous because the material seal in the nozzle head is then easier than with a rotating nozzle head.
  • the rotation of the nozzle head relative to the base body is in this case preferably prevented by a torque arm, which is supported on the one hand on the nozzle head and on the other hand on the base body.
  • the torque arm may include a rod attached to the nozzle head and transversely (eg
  • This rod is then preferably guided by a roller guide which is attached to the main body and receives the rod, wherein the roller guide allows a radial displacement of the rod with respect to the axis of rotation of the rotary drive, whereas the roller guide prevents the rod from pivoting about the rod Rotation axis of the rotary drive performs.
  • the rod on the nozzle head thus prevents, in conjunction with the roller guide on the base body, a rotation of the nozzle head relative to the base body, so that the nozzle head executes only the desired eccentric movement.
  • the roller guide is also advantageous because the wear of such a roller guide is relatively low.
  • the roller guide on at least two rollers which are each rotatable about an axis of rotation, wherein the axis of rotation is aligned parallel to the axis of rotation of the rotary drive.
  • the two rollers Benach ⁇ disclosed to take the rod then the torque support between itself and thereby prevent the rod can pivot in the one or other direction.
  • the rod attached to the nozzle head is received by a rod guide on the base body, wherein the rod guide allows a linear displacement of the rod in the rod guide.
  • the rod guide is then pivotable relative to the base body by means of a pivot joint, namely about a pivot axis which is parallel to the axis of rotation of the rotor. tion drive is aligned.
  • the fit between the rod and the rod guide is then not stressed in operation during rotation, but is only subjected to a linear displacement of the rod relative to the rod guide.
  • the rod guide is in this case a Lineargleitput tion.
  • the torque arm includes a spring (e.g., coil spring) which acts on the movable nozzle head to counteract rotational movement.
  • a spring e.g., coil spring
  • a rod can be attached to the nozzle head and to the main body, each projecting transversely, wherein the two rods are preferably parallel.
  • the spring can then connect the two rods together. A rotation of the nozzle head relative to the main body then leads to a corresponding expansion of the spring, whereby the rotational movement is limited.
  • the invention is not limited to the embodiments described above (roller guide, rod sliding guide and spring), but can also be implemented with other constructions which are readily apparent to the person skilled in the art.
  • the applicator according to the invention preferably has an aterial supply in order to supply the application material to be applied to the nozzle head, the material supply opening into a supply connection to the nozzle head. This is possible because the nozzle itself is not
  • the nozzle head includes a controllable material valve to control delivery of the application material through the exit nozzle.
  • this material valve is designed as a needle valve with a displaceable valve needle.
  • the valve needle in the nozzle head preferably extends forward to the outlet nozzle and closes or opens the outlet nozzle in dependence on its valve position. This is advantageous because then no material path remains between the needle valve and the outlet nozzle, could remain in the residual material, which could lead to an undesirable thread train, as already mentioned.
  • the mechanical control of the material valve is preferably carried out by a pneumatically operated piston drive, which is arranged in the nozzle head.
  • the material valve and / or the piston drive have seals, wherein preferably none of the seals is subjected to rotation during operation. This is possible in the applicator according to the invention, because the nozzle head itself does not perform any rotational movement, but only an eccentric movement. The applicator according to the invention thus avoids the sealing problems occurring in the prior art.
  • the exit nozzle is preferably substantially axially aligned and discharges the application material in an exit direction substantially parallel to the axis of rotation of the rotary drive. This is useful if a cycloidal material web is to be applied to the component surface.
  • the outlet nozzle then preferably carries out a cycloidal movement in a coating plane (preferably at right angles to the outlet direction of the outlet nozzle).
  • the applicator can apply various types of application agents, such as insulating materials for thermal and / or acoustic insulation, damping materials for mechanical and / or acoustic vibration damping, sealing materials or adhesives.
  • the invention is not limited to the above-mentioned types of application materials in terms of the type of the application material, but also feasible with other types of application materials.
  • the applicator according to the invention is preferably suitable and adapted for coating motor vehicle body components or their attachments (for example bumpers, mirror housings).
  • the term of a component used in the context of the invention therefore preferably depicts on motor vehicle body components.
  • the applicator is particularly adapted for application of the application material to a flanged seam of a component, for example for bonding a flanged seam with an adhesive or for sealing a flanged seam with a sealing material (sealing material).
  • FIG. 1 shows a side view of an applicator according to the invention
  • Figure 2 is an enlarged side view of the applicator
  • FIG. 1 from a different perspective
  • Figure 3 is an axial front view of the applicator from the
  • FIGS. 1 and 2 are identical to FIGS. 1 and 2,
  • Figure 5 is a detail view of Figure 4, as well
  • FIG. 6 shows a schematic plan view of a coating medium web on a component.
  • FIG. 6 show various views of an applicator 1 according to the invention, which can be used, for example, to apply a material web 2 of an insulating or Dichtma terials on a component surface, as shown in Figure 6.
  • the material web 2 is in this case cycloidal and results from a superimposition of a cycloid movement of the applicator 1 about its longitudinal axis with a web movement of the applicator 1 along a programmed movement path 3, as will be described in detail.
  • the applicator 1 has a nozzle head 4, which performs an eccentric movement relative to a base body 5 during operation, as will be described in detail below.
  • the applicator 1 has an electric motor 6 on which is mounted on the base body 5 and rotates an eccentric shaft 7 about an axis of rotation 8, as can be seen from FIGS. 4 and 5, wherein the eccentric shaft 7 is in the
  • Base body 5 is rotatably mounted in a ball bearing 9.
  • the nozzle head 4 In the nozzle head 4 are two other ball bearings 10 which receive the distal end of the eccentric shaft 7.
  • the dis ⁇ tal end of the eccentric shaft 7 is in this case rotatably mounted in the nozzle head 4 about a rotation axis 11, as is apparent from Figure 5.
  • the eccentricity a of the two axes of rotation 8, 11 causes the rotation of the eccentric shaft 7 leads to a corresponding eccentric movement of the nozzle head 4.
  • the nozzle head 4 has a multi-part housing 12 which also contains, among other things, a needle valve for controlling the material flow.
  • the needle valve comprises a valve needle 13, which can be displaced by a valve piston 14 in the direction of the double arrow (cf., FIG. 4) in order to release or block the material flow.
  • an outlet nozzle 15 is screwed in, wherein the outlet nozzle 15 simultaneously forms a valve seat for the valve needle 13.
  • valve needle 13 When the valve needle 13 is moved to the right by the pneumatically driven valve piston 14 in the drawing according to FIG. 4, the material flow through the outlet nozzle 15 is released and the applicator 1 dispenses a spray jet 16. On the other hand, when the valve needle 13 is moved to the left by the pneumatically driven valve piston 14 in the drawing according to FIG. 4, the valve needle 13 finally seals the valve seat in the outlet nozzle 15, whereby the material flow is blocked.
  • valve needle 13 is in this case sealed by a seal 17, wherein this seal 17 is not loaded on rotation, since the nozzle head 4 performs only one eccentric movement during operation, but no rotational movement.
  • the drive of the valve piston 14 is pneumatically via two pneumatic ports 18, 19, as it is known per se from the prior art.
  • a torque arm 20 is further shown, wherein the torque arm 20 on the one hand on the base body 5 and on the other hand on the nozzle head 4 from ⁇ supports.
  • the torque arm 20 prevents in operation that the nozzle head 4 performs a rotational movement.
  • the torque arm 20 is not shown in FIGS . 4 and 5.
  • the torque arm 20 carries two rollers 21, 22, which together form a roller guide for a rod 23, which is attached to the housing 12 of the nozzle head 4 and projects laterally at right angles to the axes of rotation 8, 11.
  • the roll guide consisting of the rollers 21, 22 thus enables a radial movement of the rod 23 and thus also a radial movement of the nozzle head 4 relative to the base body 5.
  • the roller guide consisting of the two rollers 21, 22 prevents pivotal movement of the rod 23 and thus also of the nozzle head 4 about the axes of rotation 8 and 11. It is thereby achieved that the nozzle head 4 does not perform a rotational movement during operation, but only one eccentric movement.
  • the applicator 1 has a mounting flange 24, which is shown here only schematically and can be attached to a multi-axis application robot.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Applikator (1) zur Applikation eines Auftragsmaterials, insbesondere zur Applikation eines Dämpfungsmaterials, eines Dichtungsmaterials oder von Klebstoff, Fett, Öl, Silikon oder Sprühfolie, insbesondere zur Nahtabdichtung an einer Bördelnaht eines Bauteils, insbesondere eines Kraftfahrzeugkarosseriebauteils, mit einem Grundkörper (5), insbesondere zur Montage an einem Applikationsroboter zur beweglichen Positionierung und Ausrichtung des Applikators (1) durch den Applikationsroboter, einem Düsenkopf (4) mit mindestens einer Austrittsdüse zur Abgabe des Auftragsmaterials durch die Austrittsdüse, sowie mit einem Rotationsantrieb (6), der sich an dem Grundkörper (5) abstützt und auf den Düsenkopf (4) wirkt. Die Erfindung zeichnet sich durch einen Exzenter aus, der von dem Rotationsantrieb (6) gedreht wird und auf den Düsenkopf (4) wirkt, so dass der Düsenkopf (4) relativ zu dem Grundkörper (5) eine Exzenterbewegung ausführt.

Description

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

Claims

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