DE69317985T2

DE69317985T2 - Methode zum Überwachen und/oder abgeben von Material auf ein Substrat

Info

Publication number: DE69317985T2
Application number: DE69317985T
Authority: DE
Inventors: James E Devries; Kamal Kumar
Original assignee: Nordson Corp
Current assignee: Nordson Corp
Priority date: 1992-11-20
Filing date: 1993-11-10
Publication date: 1998-11-12
Anticipated expiration: 2013-11-11
Also published as: AU673200B2; AU5062593A; US5540946A; DE69317985D1; EP0599126B1; EP0599126A1; JPH06213625A; ES2117085T3; CA2102823A1

Description

Hintergrund der Erfindung

Diese Erfindung betrifft allgemein das Ausgeben von fluidischen Materialien auf Substrate. Noch genauer betrifft die Erfindung die Ermittlung und/oder das Überwachen einer auf einem Substrat aufgetragenen Materialraupe. Insbesondere ist diese Erfindung sowohl zur Feststellung des Auftretens von Lücken, Zwischenräumen und anderen Unregelmäßigkeiten in Verbindung mit einer aufgetragenen Materialraupe, wie zum Beispiel einer Raupe aus einem Kleber, Dichtungsmittel oder einer Abdichtung, als auch zum Bestimmen anderer Eigenschaften der Raupe, wie zum Beispiel ihre Höhe, Querschnitt oder die darin ausgegebene Materialmenge, anwendbar. Diese Erfindung ist besonders beim Überwachen einer auf den Rand eines Fensterglases ausgegebenen Materialraupe anwendbar, wie zum Beispiel einer Windschutzscheibe oder eines anderen Glaselementes für ein Auto oder andere Fahrzeuge in Vorbereitung des Anklebens des Glases an den Karosseriefalz des Fahrzeuges.
Das Auftreten einer Luftblase, die durch eine Düse eines Ausgabesystems hindurchgeht, oder eine Reduktion im Materialzuführungsdruck können eine Unregelmäßigkeit in der auf dem Substrat aufgetragenen Raupe bewirken. Wenn die Luftblase oder die Reduktion im Materialzuführungsdruck gering ist, kann die Wirkung auf die resultierende Raupe minimal sein. Wenn die Luftblase jedoch groß oder der Materialzuführungsdruck unzureichend ist, kann die Wirkung eine erhebliche Unregelmäßigkeit in der Raupe oder eine Raupe mit einem unzureichenden Querschnitt erzeugen. In einigen Anwendungen können Unregelmäßigkeiten in der Raupe unkritisch sein, in anderen können sie jedoch kritisch sein. Zum Beispiel können Unregelmäßigkeiten in einer Raupe aus Kleber/Dichtungsmittel, die auf einer Windschutzscheibe aufgebracht ist, nicht nur ihre Fähigkeit beeinflussen, als eine Feuchtigkeitssperre zu wirken, sondern kann auch die Festigkeit der Verbindung der Windschutzscheibe mit dem Fahrzeug beeinflussen.
Es wurden Versuche unternommen, um Zwischenräume in der ausgegebenen Raupe automatisch festzustellen, im Gegensatz zu der visuellen Prüfung durch eine Bedienperson. Das US-A-4,662,540 zeigt zum Beispiel einen Versuch zum Feststellen des Auftretens von Luftblasen in Dichtungsmitteln, Mastixharzen und Klebern. In diesem System erzeugt ein Druckmeßumformer ein elektrisches Signal, das dem gegenwärtigen Druck des Fluides entspricht. Dieses elektrische Signal wird dann differenziell verstärkt und mit einem Schwellenwert verglichen. Das US-A-5,086,640 zeigt einen anderen Versuch zum Bestimmen einer Unterbrechung oder anderen Unregelmäßigkeit in der Raupe durch Überwachen der Vibration der Ausgabevorrichtung. Diese beiden Patente versuchen, eine Unregelmäßigkeit in der Raupe festzustellen, bevor die Raupe wirklich auf dem Substrat aufgetragen ist. Keines dieser beiden Patente überwacht tatsächlich die Raupe, nachdem sie auf dem Substrat aufgebracht worden ist. Vielmehr nehmen sie an, daß eine Unregelmäßigkeit aufgetreten ist im Gegensatz zum tatsächlichen Nachweisen, daß eine Unregelmäßigkeit wirklich aufgetreten ist.
Obwohl sie nicht den Einbau von Autoglas betreffen, wurden Versuche zum Überwachen einer Materialraupe nach ihrem Auftragen auf ein Substrat gemacht. Das US-A-5,026,989 überwacht zum Beispiel die Energieausstrahlung von auf einem Substrat ausgegebenen Material unter Anwendung eines Infrarotsensors. Diese Vorrichtung muß jedoch mit einem erwärmten Kleber verwendet werden, wie zum Beispiel einem Schmelzkleber. Sie würde deshalb bei Kaltklebern nicht zweckmäßig sein. Die DE-U-91 10 924.8 zeigt das Richten eines Lichtstrahles auf ein Substrat vor dem Aufbringen des Klebers und Richten des Lichtstrahles auf das Substrat nach dem Aufbringen des Klebertropfens. Diese Einrichtung überwacht, ob ein Klebertropfen auf ein Substrat aufgebracht ist oder nicht, im Gegensatz zum Überwachen der fertigen Materialraupe. Diese Einrichtung erfordert ein reflektierendes Substrat, wie zum Beispiel Metall, und dürfte für Glas nicht geeignet sein.
Obwohl Zwischenräume oder vollständige Unterbrechungen der Raupe unerwünscht sind, kännen auch andere Fehler die Raupe in Ihrer Wirksamkeit beeinflussen. Zum Beispiel kännen Hohlräume in der extrudierten Raupe, wie zum Beispiel durchgängige Löcher, ebenfalls die Fähigkeit der Raupe beeinflussen, als eine Feuchtigkeitssperre zu wirken und/oder die Festigkeit der Verbindung des Fensterglases am Fahrzeug beeinflussen. Gleichermaßen können Raupen, die gleichmäßig sind, jedoch keine ausreichende Höhe oder Querschnitt besitzen, ebenfalls unerwünscht sein. In gleicher Weise können Raupen, die eine bestimmte Höhe überschreiten, ebenfalls unerwünscht sein. Deshalb ist es wünschenswert, in der Lage zu sein, nicht nur Unregelmäßigkeiten in der Raupe zu bestimmen, sondern auch Hohlräume, und solche Raupen zu ermitteln, die nicht in bestimmten Grenzen liegen. Bis jetzt ist dieses nicht möglich gewesen.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist deshalb eines der Ziele dieser Erfindung, für die Feststellung von Hohlräumen oder Ungleichmäßigkeiten in einer auf ein Substrat ausgegebenen Raupe zu sorgen.
Es ist außerdem ein Ziel einer Ausführungsform dieser Erfindung, für das Überwachen einer auf ein Substrat ausgegebenen Raupe zu sorgen, um Hohlräume innerhalb der Raupe festzustellen und Raupen zu ermitteln, die keine Sollraupenhöhe und/oder Sollquerschnitt besitzen.
Gemäß einer Ausfiihrungsform dieser Erfindung ist es außerdem ein Ziel, für das Überwachen einer ausgegebenen Raupe zu sorgen und die aus einer Ausgabevorrichtung ausgegebene Materialmenge infolge des Überwachens anzupassen.
Diese und andere Ziele der Erfindung werden erreicht durch:
(a) Einfügen einer ausgegebenen Raupe des Materiales zwischen ein Sensorpaar, wobei das Sensorpaar ein Sendemittel und ein Empfangsmittel umfaßt, das dem Sendemittel diametral gegenüberliegt, und Bewirken einer relativen Bewegung zwischen dem Sensorpaar und der Raupe, so daß das Sensorpaar mindestens einen Teil der Länge der Raupe des Materiales abtasten kann; gekennzeichnet durch:
(b) Senden eines Lichtstrahles vom Sendemittel zum Empfangsmittel, wobei der Lichtstrahl eine Vielzahl im wesentlichen paralleler Lichtstrahlen umfaßt;
(c) Ermitteln der durch das Empfangsmittel empfangenen Menge des Lichtes;
(d) Erzeugen eines der ermittelten Menge des Lichtes entsprechenden Signales; und
(e) Ausführen von mindestens einem der folgenden Schritte als Rückwirkung auf das Signal:
(i) Ermitteln der Höhe (BH) der Raupe;
(ii) Ermitteln der Menge des ausgegebenen Materiales;
(iii) Ermitteln von Fehlern in der aufgetragenen Raupe;
(iv) Vergleichen des Signales mit einem Bezugswert, Erzeugen eines der Differenz zwischen dem Signal und dem Bezugswert entsprechenden Korrekturfaktors, Nutzen des Korrekturfaktors zum Erzeugen eines Steuersignales und Nutzen des Steuersignales zum Einstellen der Menge des aus einer Ausgabevorrichtung ausgegebenen Materiales.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Beschreibung der Zeichnungen

Es folgt eine kurze Beschreibung der Zeichnungen, in denen gleiche Teile gleiche Bezugszeichen tragen können und in denen:
- Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Schnittansicht eines Substrates, wie zum Beispiel eines Fensterglases für Fahrzeuge, mit einer auf den Rand derselben aufgetragenen Materialraupe und einem Sensorpaar gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist;
- Fig. 2 eine Seitenansicht eines Teiles des Profiles der auf einem Substrat aufgetragenen Raupe ist;
- Fig. 3 ein Signal darstellt, das in Reaktion auf die in Fig. 2 aufgetragene Materialraupe erzeugt wurde;
- Fig. 4 ein Blockdiagramm ist, das die logische Schaltung gemäß einem Aspekt der Erfindung zeigt;
- Fig. 5 eine schematische Darstellung ähnlich jener der Fig. 1 ist, mit der Ausnahme, daß zwei Materialraupen auf dem Rand des Substrates aufgetragen sind; und
- Fig. 6 eine Schemazeichnung ist, die einen Aspekt der Erfindung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung zeigt.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Bezugnehmend auf Fig. 1 ist eine Materialraupe 10, die zum Beispiel ein Kleber, Dichtungsmittel oder eine Abdichtung sein kann, auf einem Substrat 12 ausgegeben. In einer besonderen Anwendung kann das Substrat 12 Fensterglas für ein Fahrzeug sein, während die Raupe 10 ein Kleber sein kann, wie er zum Beispiel in der EP-A-379 908 dargestellt ist, der zum Einbau eines Autofensterglases verwendet wird. Obwohl die dargestellte Materialraupe eine dreieckige Querschnittsfläche hat, ist die Erfindung nicht auf solche Querschnitte beschränkt, sondern funktioniert auch mit anderen Raupenformen, wie zum Beispiel rechteckigen Querschnitten.
Die ausgegebene Material raupe 10 wird zwischen dem Sensorpaar eingefügt, das allgemein als Bezugszeichen 14 gezeigt ist. Das Sensorpaar umfaßt den Sender 16 zum Übertragen eines Lichtstrahles 18, der aus einer Vielzahl paralleler Lichtstrahlen besteht. Der Sender kann zum Beispiel einen Halbleiterlaser umfassen, der einen Lichtstrahl auf eine Projektionslinseneinheit überträgt. Die Projektionslinseneinheit richtet die Lichtstrahlen aus, so daß sie in einer parallelen Beziehung zueinander vom Sender 16 übertragen werden. Der Empfänger 20 empfängt den Lichtstrahl und erzeugt ein Signal, wie zum Beispiel einen Spannungsausgang, im Verhältnis zur empfangenen Lichtmenge. Das Sensorpaar 14 könnte zum Beispiel ein Laserstrahl-Photosensor oder ein anderer solcher Photosensor sein. Außerdem muß die Lichtquelle nicht unbedingt ein Laser sein, es ist jedoch wichtig, daß die vom Sender übertragenen Lichtstrahlen parallel sind.
Die Querschnittsfläche (die Fläche senkrecht zur Übertragungsachse) des vom Sender 16 übertragenen Lichtstrahles 18 kann sich in Abhängigkeit von der Größe der aufgetragenen, zu bestimmenden Raupe verändern. Zum Beispiel wurde beim Auftrag auf eine Autowindschutzscheibe, in der eine Urethanraupe um den Rand derselben aufgetragen wurde, die eine Raupenhöhe BH von ungefähr 14 mm besitzt, gefunden, daß ein vom Sender übertragener Lichtstrahl mit einer Höhe H von 10 mm und einer Breite von 1 mm ausreichend war.
Das durch den Empfänger 20 erzeugte Signal entspricht der empfangenen Lichtmenge. Je mehr Licht durch den Empfänger empfangen wird, um so größer ist das Ausgangssignal. Umgekehrt, je weniger Licht durch den Empfänger empfangen wird, um so kleiner ist das Ausgangssignal. Mit anderen Worten, Materialraupen mit einer größeren Raupen höhe BH werden ein kleineres Ausgangssignal infolge der Tatsache erzeugen, daß mehr Licht vom Erreichen des Empfängers abgeschirmt wird. Raupen mit geringerer Raupenhöhe BH werden mehr Licht zum Empfänger hindurchlassen und damit ein größeres Ausgangssignal erzeugen. Wenn aus irgendeinem Grund gar keine Raupe vorhanden ist, sollte alles Licht zum Empfänger hindurchgehen und das größte Ausgangssignal daraus erzeugen. Durch Überwachen des Ausgangssignales vom Empfänger kann sowohl das Vorhandensein oder Fehlen der Raupe festgestellt werden als auch ihre Höhe, so daß in einigen Fällen das Volumen oder die Querschnittsfläche bestimmt werden kann.
Die relative Bewegung zwischen dem Sensorpaar 14 und der Raupe 10 erlaubt das Abtasten der Länge der Materialraupe 10 durch das Sensorpaar. Bei jener Bewegung wird das Aufrechterhalten einer konstanten Höhe über dem Substrat bevorzugt, um einen konstanten Bezugspunkt zu haben. Insbesondere sollte die konstante Referenzgröße oder der konstante Höhenabstand in Bezug zu jenem Bereich 22 des Substrates 12 stehen, in dem der Boden der Raupe das Substrat berührt. Obwohl die obige Erfindung getrennt von einer Ausgabevorrichtung verwendet werden kann, um die Raupe zu überwachen, wird angenommen, daß es zu bevorzugen ist, daß das Sensorpaar in feststehender Relation zur Ausgabedüse befestigt ist. Wenn die Düse direkt auf das Substrat ausgibt, wird das Sensorpaar in einer konstanten Höhe über dem Substrat gehalten, wenn die Raupe darauf aufgebracht wird. Dieses wird die Raupenhöhenmessung vereinfachen, weil die Versetzung konstant sein wird und nicht extra bestimmt und/oder zum Beispiel durch Näherungsinitiatoren aufrechterhalten werden muß.
Außerdem hilft das Befestigen des Sensorpaares 14 in einer feststehenden Relation zur Ausgabedüse Ausrichtungsprobleme in bezug auf die Position, in der die Materialraupe auf dem Substrat aufgebracht wird, zu eliminieren. Zum Beispiel unter Bezugnahme auf Fig. 1 könnte die Materialraupe 10 auf dem Substrat 12 so aufgebracht werden, daß sie dichter am oder weiter weg vom Rand 24 des Substrates ist. Dieses mögliche Verschieben der Position der Materialraupe könnte die Genauigkeit der Raupenhöhenberechnung beeinflussen. Dadurch jedoch, daß das Sensorpaar 14 durch die Düse und/oder zugehörige Ausgabevorrichtung getragen wird, sollte der Abstand zwischen der ausgetragenen Raupe und dem Empfänger oder Sender beibehalten werden.
Das Befestigen des Sensorpaares in einer feststehenden Relation und in nächster Nähe zur Ausgabedüse gestattet darüberhinaus die Echtzeitüberwachung der Raupe, die dann verwendet werden kann, um die Ausgabe der Raupe zu steuern, wie es weiter unten erläutert wird.
Das Sensorpaar 14 kann in einem Winkel θ in bezug auf das Substrat 10 ausgerichtet sein. Der Winkel θ ist der zwischen dem Schnittpunkt einer Linie 26, die zum Bereich 22 des Substrates, in dem der Boden der Raupe das Substrat berührt, parallel ist, und einer zur Übertragung des Lichtstrahles parallelen Linie gebildete Winkel. Das Ausrichten des Sensorpaares in dieser Art und Weise hat verschiedene Vorteile. Als erstes gestattet es das Feststellen oder Abtasten einer Materialraupe, wenn mehr als eine Materialraupe auf dem Substrat aufgetragen ist. Dieses wird weiter unten erläutert. Ein anderer Vorteil besteht darin, daß es das Überwachen über die Länge einer Materialraupe durch das Sensorpaar zuläßt, die nicht einer geraden Linie aufgebracht ist und/oder Hindernisse umgeht. Beispielsweise beim Aufbringen einer Kleberraupe um den Rand einer Autofensterscheibe herum muß die Materialraupe in den Eckbereichen aufgebracht werden. In Abhängigkeit von der Enge der Ecke und der Winkeländerung in der Richtung könnte das Sensorpaar die Materialraupe berühren, wenn es die Biegung der Ecke durchläuft. Diese Berührung des Sensorpaares mit der Raupe könnte die Raupe beschädigen und deshalb die Integrität der Dichtung, als auch das Sensorpaar mit Kleber verunreinigen. Keine dieser Erscheinungen ist wünschenswert. Das winklige Ausrichten des Sensorpaares erlaubt es dem Sender 16 jedoch, sich über der ausgegebenen Raupe 12 zu bewegen und diese nicht zu berühren, während er einen gebogenen Abschnitt der ausgetragenen Raupe durchläuft. Das winklige Ausrichten des Sensorpaares erlaubt es dem Sensorpaar außerdem, sich über Hindernisse zu bewegen, die auf dem Substrat vorhanden sein können. Beispielsweise kann das Sensorpaar beim Einbau von Autofensterglas den Rückspiegel oder elektrische Stifte oder andere Verbindungen umgehen müssen. Durch winkliges Ausrichten des Sensorpaares kann außerdem der horizontale Abstand zwischen den Sensorpaaren verringert werden, so daß dadurch die Einbauerfordernisse vereinfacht und Fehler bei der Übertragung des Lichtes infolge des Winkeldrehmomentes, das auf jedes Sensorpaar aufgebracht wird, reduziert werden.
Es ist anzumerken, daß die Position des Senders 16 und des Empfängers 20 umgekehrt werden kann, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen, so daß der Empfänger über dem Substrat 10 angeordnet ist, im Gegensatz zum Sender 16.
Dadurch, daß in den meisten Fällen eine bestimmte minimale Materialmenge auf dem Substrat aufgetragen sein muß, ist es nicht notwendig, festzustellen, daß der Fall gar keines Materialauftrages auf dem Substrat aufgetreten ist. Dieses wissend, können der Empfänger und der Sender in einer Stellung ausgerichtet sein, die feststellt, wenn die Raupenhöhe geringer als diese minimale Grenze ist. Zum Beispiel könnte die Mitte des Strahles so ausgerichtet sein, daß sie die Spitze 32 der Raupe schneidet. Infolgedessen wird die Hälfte des Strahles über und die andere Hälfte unter der Spitze 32 sein. Wenn die akzeptierbare Höhe, in der eine Raupe variieren kann, geringer ist als die Hälfte der Strahlenhöhe H, können außerhalb dieser Toleranz fallende Raupen ermittelt werden. Der am dichtesten zum Substrat 10 gelegene Teil des Strahles 28, der die Mittellinie der Materialraupe am Punkt 30 schneidet, ist dann ein bekannter Abstand über dem Substrat 10. Der Abstand zwischen dem Substrat und dem Schnittpunkt 30 ist der Abstand OS. Der Abstand auf der Mittellinie vom Punkt 30 bis zur Spitze der Raupe 32 ist der Abstand P. Die Raupenhöhe BH ist deshalb der Abstand P + OS. P kann aus der folgenden Gleichung ermittelt werden:
P=h/arccosθ
worin h der Abstand von der Spitze 32 der Materialraupen zum Teil 28 des Lichtstrahles 18 ist, der am nächsten zum Substrat 12 ist, genommen entlang einer zur Lichtübertragung senkrechten Linie. Für eine gegebene Winkelausrichtung θ und einen konstanten Abstand OS ist deshalb die einzig verbleibende Variable h. Jedoch entspricht h der Lichtmenge, die nicht vom Empfänger 20 empfangen wird, d.h., die durch die Materlalraupe abgeschirmt wird. Deshalb ist das durch den Empfänger 20 erzeugte Signal direkt proportional zu h.
Es wird nun Bezug genommen auf Fig. 2, in der eine Ansicht eines Teiles einer Raupe 10a dargestellt ist, die auf einem Substrat aufgetragen ist. Fig. 2 zeigt einige unterschiedliche Arten von Mängeln, die in einer ausgegebenen Materialraupe auftreten können. Zum Beispiel kann die Raupe nicht vollständig ausgebildet sein und Hohlräume oder Lücken 40, 42, 44 an der Außenkante 46 der Raupe 10a hinterlassen. Das hierin verwendete außen bedeutet die Richtung vom Substrat 12a weg. Eine andere Art eines Mangels, der auftreten könnte, wäre ein Loch 48, das in der ausgegebenen Raupe eingeschlossen ist. Diese Arten von Mängeln resultieren normalerweise aus einer Unterbrechung des Materialstromes aus der Ausgabevorrichtung. Dieses kann zum Beispiel aus Luftblasen, die im dem ausgegebenen Material eingeschlossen sind, oder einer ungeeigneten Ausgabeströmungsgeschwindigkeit resultieren.
Eine Art des Mangels kann daraus resultieren, daß viel mehr Material als normalerweise erforderlich ist, ausgegeben wird. Dieses kann zu einer größeren Höhe der Raupe als normal führen, wie es bei 50 dargestellt ist. Zu viel Kleber kann zum Herausdrücken des überschüssigen Klebers führen, wenn das Substrat an einem anderen Substrat angeklebt wird.
Wenn sich das Sensorpaar 10a über die Länge der Raupe bewegt, tastet es die Raupe ab und erzeugt ein zur Höhe der Raupe abzüglich der oben beschriebenen Abstandsdifferenz proportionales Ausgangssignal. Weiter nun unter Bezugnahme auf Fig. 3, ist dort ein durch den Empfänger des Sensorpaares erzeugtes Signal dargestellt, das dem Raupenprofil der Fig. 2 entspricht. Wie oben festgestellt wurde, steigt das erzeugte Signal an, je mehr Licht durch den Empfänger empfangen wird. Auf diese Art und Weise steigt das Signal von seinem normalen Level bei 64, 66 und 68 an, was den Lücken 40, 42 bzw. 44 der Raupe 10a entspricht. Je größer die Amplitude des Signales 26 ist, umso geringer ist die in der Raupe vorhandene Materialmenge, so daß die größere Lücke angezeigt wird. Auf der anderen Seite wird die Amplitude des Signales verringert, wenn die Außenkante der Raupe höher als normal ist. Deshalb ist die Amplitude des Signales bei 70 verringert, um dem Anstieg der Raupenhöhe der Raupe 10a bei 50 zu entsprechen. Auf diese Weise kann ein ziemlich genaues Raupenhöhenprofil für die ausgegebene Materialraupe erzeugt werden.
Ein durchgehendes Loch 48 wird festgestellt, weil Licht dorthindurch gelassen wird. Dieses wird dann einen Anstieg 72 im Signal 62 erzeugen. An diesem Punkt gibt das Signal 62 die wahre Raupenhöhe in diesem Abschnitt eigentlich nicht wieder. Das Signal wird einer "vermeintlichen" Raupenhöhe entsprechen. Mit anderen Worten, obwohl die tatsächliche Raupenhöhe in dem Bereich des Loches auf normalem Level sein kann, bewirkt das Loch in der Raupe, daß der Sensor eine Raupe von geringerer Höhe annimmt. Mit anderen Worten, das erzeugte Signal wird eigentlich der Höhe der Raupe B in dem Bereich des Loches minus der Höhe A des Loches entsprechen. Mit anderen Worten, was den Empfänger betrifft, könnte das Loch 48 genausogut eine Lücke ähnlich 40, 42 und 44 sein. In den meisten Anwendungen wird dieses nicht von Interesse sein, weil, wenn das Loch von ausreichender Größe ist, so daß das Signal einen Grenzlevel überschreitet, am wahrscheinlichsten die Ganzheit der Raupe beschädigt ist und deshalb als ein Mangel beachtet werden sollte. Wenn es jedoch wichtig ist, zwischen Löchern und Lücken ähnlich 40, 42 und 44 zu unterscheiden, kann eine Scan-Transmitter- Kombination verwendet werden, bei der parallele Lichtstrahlen in verschiedenen Höhen und Zeiten übertragen werden.
Da das Sensorpaar das Profil der Raupe überwacht und nach Lücken und Hohlräumen darin sucht, ist dieses Nachweisverfahren immun gegen Druckstörungen in dem ausgegebenen Fluid. Es ist zum Beispiel bekannt, daß eine durch die Ausgabevorrichtung hindurchgehende Blase Druckstörungen in den Materialstrom einbringt. Es ist jedoch auch bekannt, daß andere Bedingungen Druckschwankungen in dem Fluidmaterial erzeugen können, die es schwierig machen können, zu erkennen, ob eine Blase wirklich hindurchgegangen ist. Aus der Ausgabevorrichtung werden zum Beispiel manchmal Partikel ausgegeben, die eine Druckstörung ähnlich der Blase erzeugen können. Diese Partikel können gehärtetes oder teilweise gehärtetes Material der Mischung oder Verunreinigungen sein, die normalerweise die Ganzheit der ausgegebenen Raupe nicht beeinflussen. Als solche werden sie nicht festgestellt, es sei denn, diese Partikel beeinflussen das Raupenprofil irgendwie, erzeugen dabei falsche Störsignale, die dafür bekannt sind, daß sie einige Drucküberwachungssysteme beeinflussen.
Das durch den Sensor erzeugte Signal kann zum Erzeugen eines Raupenprofiles flir jeden Arbeitszyklus verwendet werden. Im Fall von Fensterglas sieht dieses ein Mittel zum automatischen Aufzeichnen des Profiles jedes an einem Auto angebauten Fensterglases vor. Dieses eliminiert das Vorsehen einer individuellen manuellen Messung.
Es kann wünschenswert sein, solche Lücken, Löcher und andere Unregelmäßigkeiten, die unter einem bestimmten Minimumlevel liegen, anzuzeigen, und andere zu ignorieren. Dieses kann dadurch ausgeführt werden, indem angezeigt wird, wenn das Signal einen Schwellenwert T1 übersteigt, während solche Signale unterhalb dieses Levels ignoriert werden. Gleichermaßen kann es wünschenswert sein, jene Fälle anzuzeigen, in denen die Raupenhöhe eine bestimmte Höhe überschreitet, wie es durch das Signal angezeigt wird, das den Schwellenwert T2 überschreitet. Als solche, könnten Signale, die diese Schwellenwerte T1, T2 überschreiten, einen Alarm oder eine andere Alarmanzeige aktivieren. In Abhängikgkeit von der spezifischen Anwendung kann es jedoch wünschenswert sein, jene Lücken oder Unregelmäßigkeiten anzuzeigen, die nicht nur die entsprechenden Schwellenwerte überschreiten, sondern jene Schwellenwerte für eine bestimmte Zeitdauer überschreiten. Dieses würde das Herausfiltern von Kurzzeitfehlersignalen durch die Nachweisschaltung erlauben.
Es wird nun weiter auf Fig. 4 Bezug genommen, in der ein Prinzipschaltbild zum Analysieren jener Signale dargestellt ist, die die eine oder andere der Bezugsgrenzen T1, T2 für eine vorgegebene Zeit überschritten haben. Der Ausgang des Empfängers 20 kann, wenn es erforderlich ist, an eine Signalverarbeitungsschaltung 80 zur Störgrößenfiltration, Verstärkung und dergleichen angeschlossen sein. Das Ausgangssignal aus der Signalverarbeitungsschaltung wird dann mit einem der Eingänge eines Paares von Komparatoren 82, 84 verbunden. Wenn die Signalverarbeitungsschaltung 80 nicht notwendig ist, kann der Ausgang des Sensors 20 mit den Eingängen der Komparatoren 82, 84 verbunden werden. Ein Signal, das dem Referenzschwellenwert T1 (minimale Raupenhöhe) entspricht, wird mit dem Komparator 82 gekoppelt, während ein Signal, das dem Schwellenwert T2 (maximale Raupenhöhe) entspricht, mit dem anderen Eingang des Komparators 84 gekoppelt wird. Der Ausgang des Komparators 82 ist mit einer Zeitschaltung 86 zusammengeschaltet. Die Zeitschaltung 86 kann eine Flankenermittlungsschaltung und einen Zeitgeber oder Zähler umfassen, so daß, sobald der Komparator 82 den Zustand ändert, der Zeitgeber die Zeiteinstellung beginnt oder der Zähler zu zählen beginnt. Ein Komparator 88 ist an einem Eingang mit dem Ausgang der Zeitschaltung 86 zusammengeschaltet und an seinem anderen Eingang an ein Signal DI1 gekoppelt, das dem Minimumintervall oder der Minimalzeitdauer entspricht, für das/die der Bezugsschwellenwert überschritten sein muß, um eine Fehler-oder Alarmbedingung zu haben. Wenn der Komparator 82 den Zustand ändert, beginnt die Zeitschaltung 86 mit der Zeiteinstellung. Der Ausgangswert von der Zeitschaltung entspricht der aktuellen Zeitdauer, während der der Bezugsschwellenwert T1 überschritten wurde. Wenn der Bezugsschwellenwert T1 für eine längere Zeit als das Zeitintervall DI1 überschritten wurde, wird der Komparator 88 aktiviert, was bewirkt, daß der Latch-Kreis 90 durch den Ausgangswert aktiviert wird. Der Ausgang 92 des Latch-Kreises 90 kann an eine Alarmschaltung, einen Computer usw. angeschlossen sein, um anzuzeigen, daß eine Lücke in der Raupe festgestellt wurde. Gleichermaßen kann der Ausgang des Komparators 84 mit einer Zeitschaltung 94 (ähnlich der Zeitschaltung 86) zusammengeschaltet sein, die wiederum an einen Komparator 96 angeschlossen ist. Ein Eingang des Komparators 96 ist an ein Signal DI2 gekoppelt, das dem der minimalen Zeitdauer, für die der Schwellenwert T2 überschritten sein muß, entsprechenden Zeitintervall entspricht. Der Ausgang des Komparators 96 kann dann an einen Latch-Kreis 98 angeschlossen sein, der wiederum mit seinem Ausgang 100 an eine Alarmschaltung, einen Computer usw. zur weiteren Verarbeitung angeschlossen ist.
Alternativ, in Abhängigkeit von der spezifischen Anwendung, kann es wünschenswert sein, die Änderungsgeschwindigkeit des Raupenhöhensignals zu überwachen. Dieses kann durch differentielle Verstärkung des Signales vom Empfänger ausgeführt werden. Das differentiell verstärkte Signal kann dann mit hohen oder niedrigen Schwellenwerten verglichen werden, so daß ein Alarm oder eine andere Anzeige gegeben werden kann, wenn jene Schwellenwerte überschritten wurden. Desweiteren kann es wiederum wünschenswert sein, nur jene Fälle anzuzeigen, in denen ein Schwellenwert für eine vorgegebene Zeitdauer überschritten wurde. In solch einem Fall kann das differentiell verstärkte Signal bei einer Schaltung verwendet werden, die ähnlich jener der Fig. 4 ist. Wie oben erläutert wurde, wird angenommen, daß es nützlich ist, das Sensorpaar in Bezug auf das Substrat winklig auszurichten, um es durch Kurven oder um Ecken zu lenken und die Berührung mit Hindernissen zu vermeiden. Als solches, könnte das Sensorpaar in einem Winkel 9 ausgerichtet sein, der während geradliniger Aufträge der Raupe auf einem Substrat Null sein könnte, und dann auf einen Winkel größer als Null erhöht wird, wenn eine Richtungsänderung im Raupenweg auftritt, wie zum Beispiel beim Hineingehen in eine Kurve oder beim Auftreffen auf ein Hindernis, so daß das Sensorpaar nicht in Berührung mit der ausgegebenen Raupe oder dem Hindernis kommt. Diese Einstellung kann in Reaktion auf ein von der Robotersteuerung empfangenes Signal erfolgen. Wenn der Roboter beispielsweise das Einbiegen in eine Kurve beginnt, kann ein Signal zum Betätigen eines Servomotors zum Drehen der Winkelausrichtung des Sensorpaares in Bezug auf das Substrat gesendet werden.
Die exakte Winkelausrichtung θ kann sich in Abhängigkeit von der Querschnittskonfiguration der Raupe, dem Abstand der Raupe vom Rand des Substrates, dem Abstand zwischen dem Sensorpaar und anderer auf dem Substrat angeordneter Gegenstände ändern. Zum Beispiel wird angenommen, daß für die meisten Einzelraupenaufträge für Autofensterglas ein Winkel θ im Bereich von ungefähr 0º bis ungefähr 20º ausreichend sein sollte. Dieser Bereich kann jedoch infolge des Vorhandenseins anderer Gegenstände auf dem Substrat, wie zum Beispiel eine andere ausgegebene Raupe, ein Rückspiegel oder elektrische Verbindungen, vergrößert werden. Zum Beispiel ist es nicht unvorstellbar, daß der Ausrichtungswinkel bei Anwendung zur Überwachung von zwei verschiedenen Raupen im 45- bis 60º-Bereich sein kann.
Es wird nun auf Fig. 5 Bezug genommen, in der ein Substrat 12a mit zwei darauf ausgegebenen Raupen 10b, 10c dargestellt ist. In solch einer Konfiguration kann es notwendig sein, beide Raupen zu überwachen. In solch einem Fall würde die am entferntesten vom Rand 24a des Substrates 12b liegende Raupe ausgegeben und überwacht. Die zwischen der ersten Raupe 10b und dem Außenrand 24a des Substrates 12b liegende, zweite Raupe 10c würde dann ausgegeben und überwacht. In solch einer Konfiguration muß die Winkelausrichtung θ des Sensorpaares so sein, daß der Lichtstrahl die zweite Raupe 10c, ohne durch die erste Raupe 10b abgeschirmt zu werden, ausreichend abtasten kann. In solch einem Fall wird die Winkelausrichtung 9 von der Höhe der ersten ausgegebenen Raupe 10b und dem Abstand zwischen den Raupen 10b, 10c abhängig sein. Außerdem kann die Versetzung der ersten Raupe 10b vom Rand 24a des Substrates erfordern, daß das Sensorpaar zuerst in einem ersten Winkel und dann in einem zweiten Winkel θ ausgerichtet wird, um die zweite Raupe abzutasten. In solch einer Situation kann ein Servomotor erforderlich sein, um das Sensorpaar zur Veränderung der Winkelausrichtung zu drehen.
Das durch den Empfänger 20 erzeugte Signal kann auch als Rückführsteuersignal zur Anwendung bei der Einstellung der auf ein Substrat ausgegebenen Materialmenge verwendet werden. Zum Beispiel kann das vom Empfänger 20 erzeugte Raupenhöhensignal mit einem Sollhöhensignal verglichen werden und als Ergebnis eines solchen Vergleichs wird die aus der Ausgabevorrichtung auszugebende Materialmenge entweder vergrößert oder verkleinert. Wenn das Raupenhöhensignal anzeigt, daß die tatsächliche Raupenhöhe BH der auf dem Substrat aufgetragenen Raupe kleiner ist als die Sollraupenhöhe, jedoch größer als die minimale akzeptable Raupenhöhe, kann das System eingestellt werden, um mehr Material aus der Ausgabevorrichtung auszugeben. Wenn auf der anderen Seite durch jenen Vergleich gefunden wird, daß die tatsächliche Raupenhöhe größer als die Sollraupenhöhe ist, aber geringer als der Schwellenwert T2, wird im Ergebnis jenes Vergleiches die aus der Ausgabevorrichtung ausgegebene Materialmenge so eingestellt, daß sie eine geringere Ausgangsleistung erzeugt.
Unter Bezugnahme auf Fig. 6 ist zum Beispiel ein schematisches Schaltbild zum Steuern der auf das Substrat auszugebenden Materialmenge dargestellt. Eine Ausgabevorrichtung 110 mit variabler Austrittsöffnung trägt das Sensorpaar 14a, während eine Materialraupe 10d aus dieser auf ein Substrat 12c ausgegeben wird. Der Ausgang des Empfängers 28 ist mit einer Raupenhöhenermittlungsschaltung 112 zusammengeschaltet. Die Raupenhöhenschaltung 112 ermittelt, ob irgendwelche Schwellenwerte überschritten wurden und zeigt erforderlichenfalls Alarm an. Die Ermittlungsschaltung verstärkt und/oder skaliert das Signal erforderlichenfalls und kann zum negativen Eingang einer Summierverbindungsstelle 114 ausgegeben werden. Das Sollraupenhöhensignal ist über die Leitung 116 mit dem positiven Eingang der Summierverbindungsstelle 114 gekoppelt. Der Ausgang der Summierverbindungsstelle 114 ist über die Leitung 118 an die Pistolensteuerschaltung 120 der Ausgabevorrichtung 110 angeschlossen. Die Pistolensteuerschaltung 120 erzeugt ein Pistolensteuerungssignal, das über eine Leitung 122 mit der Ausgabevorrichtung mit variabler Austrittsöffnung gekoppelt ist. Eine Differenz zwischen der Sollraupenhöhe und der tatsächlichen Raupenhöhe wird als ein von der Summierverbindungsstelle 114 ausgegebenes Fehlersignal angezeigt. Die Pistolensteuerschaltung wird einen Korrekturfaktor zum Einstellen des Pistolensteuersignales vorsehen, um das von der Summierverbindungsstelle 114 empfangene Fehlersignal auszugleichen. Der Korrekturfaktor kann aus einer Verweistabelle ermittelt werden, die die Bewegungsschwankung berücksichtigt. Eine Art der Ausgabevorrichtung mit variabler Austrittsöffnung ist in dem US-A-5,054,650 dargestellt, dessen Offenbarung hiermit durch Bezugnahme aufgenommen ist.
In solchen Anwendungen, in denen die Ausgabevorrichtung keine. Ausgabevorrichtung mit variabler Austrittsöffnung ist, sondern vielmehr eine An/Aus-Ausgabevorrichtung ist, kann das Fehlersignal (das verstärkt oder skaliert werden kann) einen Korrekturfaktor erzeugen, der mit einer Zahnradpumpenmotorsteuerung so gekoppelt ist, daß das Fehlersignal geeignete Änderungen in den Umdrehungen pro Minute der Zahnradpumpe erzeugt. Der Ausgang der Zahnradpumpe ist mit der Ausgabevorrichtung gekoppelt, so daß der Volumendurchsatz der Ausgabevorrichtung verändert werden kann.
Desweiteren kann in solchen Anwendungen, in denen die Querschnittsfläche der ausgegebenen Raupe im wesentlichen konstant ist, die Gesamtmenge des während eines Arbeitszyklus ausgegebenen Materiales bestimmt und Einstellungen vorgenommen werden, um Veränderungen zwischen Arbeitszyklen auszugleichen. Zum Beispiel kann das Volumen der ausgegebenen Raupe durch die Querschnittsfläche für eine gegebene Raupenlänge schrittweise ermittelt werden. Wenn zum Beispiel für eine gegebene Werkzeuggeschwindigkeit und Frequenzverhalten des Sensors bekannt ist, daß die Raupenhöhe über die Länge der Raupe alle 0,5 mm (0.02 inches) aufgezeichnet wird, kann diese inkrementale Länge mit der entsprechenden Querschnittsfläche der Raupe multipliziert werden. Für jeden Zyklus kann dieses Volumen summiert und mit einer entsprechenden Bezugsgröße verglichen werden. Wenn bei diesem Vergleich die Materialmenge entweder über oder unter der Sollmenge ist, muß eine Einstellung vorgenommen werden, um den Materialfluß von der Ausgabevorrichtung auf das nächstfolgende Werkstück zu verändern und das gewünschte Ausgangsvolumen zu erhalten.
Obwohl bestimmte repräsentative Ausführungsformen und Einzelheiten zum Zweck der Veranschaulichung der Erfindung gezeigt wurden, wird es für Fachleute auf dem Gebiet offensichtlich sein, daß verschiedene Änderungen und/oder Modifikationen ohne Abweichen vom in den Ansprüchen festgelegten Schutzumfang der Erfindung vorgenommen werden können. Zum Beispiel könnte das in Fig. 3 dargestellte Signal so eingestellt werden, daß es den Abstand ausgleicht. In solch einem Fall würde das Signal dann proportional der Höhe der Raupe entsprechen. Auch könnte das Signal erforderlichenfalls verstärkt, skaliert, umgekehrt usw. werden.

Claims

1. Verfahren zum Überwachen eines auf ein Substrat (12) abgegebenen Materiales (10), umfassend die Schritte:

(a) Einfügen einer ausgegebenen Raupe des Materiales (10) zwischen ein Sensorpaar (14), wobei das Sensorpaar ein Sendemittel (16) und ein Empfangsmittel (20) umfaßt, das dem Sendemittel (16) diametral gegenüberliegt, und Bewirken einer relativen Bewegung zwischen dem Sensorpaar (14) und der Raupe (10), so daß das Sensorpaar (14) mindestens einen Teil der Länge der Raupe des Materiales (10) abtasten kann; gekennzeichnet durch:

(b) Senden eines Lichtstrahles (18) vom Sendemittel (16) zum Empfangsmittel (20), wobei der Lichtstrahl (18) eine Vielzahl im wesentlichen paralleler Lichtstrahlen umfaßt;

(c) Ermitteln der durch das Empfangsmittel (20) empfangenen Menge des Lichtes (18);

(d) Erzeugen eines der ermittelten Menge des Lichtes (18) entsprechenden Signales; und

(e) Ausführen von mindestens einem der folgenden Schritte als Rückwirkung auf das Signal:

(i) Ermitteln der Höhe (BH) der Raupe;

(ii) Ermitteln der Menge des ausgegebenen Materiales (10);

(iii) Ermitteln von Fehlern in der aufgetragenen Raupe (10)(iv)Vergleichen des Signales mit einem Bezugswert (116), Erzeugen eines der Differenz (118) zwischen dem Signal und dem Bezugswert (116) entsprechenden Korrekturfaktors, Nutzen des Korrekturfaktors zum Erzeugen eines Steuersignales (122) und Nutzen des Steuersignales (122) zum Einstellen der Menge des aus einer Ausgabevorrichtung (110) ausgegebenen Materiales (10).

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtstrahl (18) in einem vorgegebenen Übertragungswinkel (θ) gesendet wird, wobei der Übertragungswinkel ein zwischen einer Mittellinie des Lichtstrahles (18) und einer zum Substrat (12), auf dem die Raupe (10) aufgetragen wird, parallelen Ebene gebildeter spitzer Winkel und derart ist, daß das Sensorpaar (14) dem Berühren der Raupe (10), des Substrates (12) oder anderer Gegenstände auf dem Substrat (12) ausweicht.

3. Verfahren gemäß Anspruch 2, gekennzeichnet durch Verändern des Übertragungswinkels (9) auf einen anderen Übertragungswinkel und Wiederholen der Schritte (b) bis (e).

4. Verfahren gemäß einem der obigen Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte:

Einfügen einer zweiten ausgegebenen Raupe (10c) zwischen das Sensorpaar (14) neben der ausgegebenen Raupe (10b) des Schrittes (a);

Bewirken einer relativen Bewegung zwischen dem Sensorpaar (14) und der zweiten Raupe (10c) während des Sendens eines Lichtstrahles (18) in einem anderen vorgegebenen Übertragungswinkel (θ); und

Wiederholen der Schritte (c) bis (e) für die zweite ausgegebene Raupe (10c).

5. Verfahren gemäß einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (e)(iii) das Ausführen von mindestens einem der folgenden Schritte umfaßt:

(i) Ermitteln der Anwesenheit oder Abwesenheit der Raupe (10);

(ii) Ermitteln von Hohlräumen (40, 42, 44) in der aufgetragenen Raupe (10); und

(iii) Ermitteln von Raupen ober- oder unterhalb einer vorgegebenen Höhe.

6. Verfahren gemäß einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal (122) die Ausgabevorrichtung (110) steuert, um den Materialstrom (10) daraus zu regeln.

7. Verfahren gemäß einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal (122) die Veränderung der Durchflußgeschwindigkeit des aus der Ausgabevorrichtung (110) abgegebenen Materiales (10) vorsieht.

8. Verfahren zum Aufbringen einer Materialraupe auf ein Substrat, umfassend die Schritte:

Abgeben einer Raupe des Materiales (10) aus einer Ausgabevorrichtung (110) auf ein Substrat (12); und

Überwachen der Raupe des Materiales (10) entsprechend dem Verfahren gemäß einem der obigen Ansprüche.

9. Verfahren gemäß Anspruch 8, gekennzeichnet durch:

Nutzen des Korrekturfaktors zusammen mit einem Werkzeuggeschwindigkeitssignal zum Erzeugen des Steuersignales (122) und Nutzen des Steuersignales (122) zum Einstellen der Menge des aus der Ausgabevorrichtung (110) abgegebenen Materiales (10); und

Ermitteln der Gesamtfördermenge des während eines Arbeitszyklus abgegebenen Materiales, Vergleichen der Gesamtfördermenge des abgegebenen Materiales mit einem Bezugswert, basierend auf dem Vergleich, Anpassen des Steuersignales zum Einstellen des Materialstromes aus der Ausgabevorrichtung (110) während des nächsten Arbeitszyklus, um die Sollfördermenge zu erhalten.