DE9218649U1 - Vorrichtung zum Aufbringen einer pastösen Masse - Google Patents

Description

*t

Vorrichtung zum Aufbringen einer pastösen Masse Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufbringen einer pastösen Masse, insbesondere eines härtbaren Kleboder Dichtstoffs, auf ein Werkstück in Form eines Massestreifens, mit einem mit der pastösen Masse und einem die pastöse Masse verwirbelnden Druckgas beaufschlagbaren, relativ zum Werkstück bewegbaren Sprühkopf.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art, die in der industriellen Verarbeitung von Autokarosserieteilen, nämlich beim Verkleben von Karosserieblechen, eingesetzt wird, wird mit Hilfe eines Sprühkopfs ein härtbarer Kleber auf den Rand der Innenfläche eines Karosserieaußenblechs, das mit einem Innenblech verklebt werden soll, aufgesprüht. Dies erfolgt dadurch, daß im Sprühkopf der Kleber durch Zufuhr von Druckluft verwirbelt und dann auf den Rand des Karosserieaußenblechs aufgesprüht wird. Die Breite des aufgesprühten Kleberstreifens hängt dabei maßgeblich vom Verhältnis der Klebermenge zur Druckluftmenge ab. Anschließend wird das Innenblech auf das Karosserieaußenblech aufgelegt und der mit dem Kleber besprühte Rand des Außenblechs um das Innenblech gefalzt. Der Aushärtungsvorgang kann sodann beispielsweise durch Erhitzen dieser Anordnung aktiviert werden.

Durch das Aufsprühen des Klebers wird zwar erreicht,

daß im Falz beim Aushärtungsvorgang keine unerwünschten Lufteinschlüsse auftreten, die eine Korrosionsgefahr mit sich bringen würden. Allerdings können beim Sprühauftrag Schwankungen in der Konsistenz des aus dem Sprühkopf austretenden Klebstoffstrangs oder in der Fördermenge auftreten, die bei gleicher Druckgaszufuhr zu Änderungen in der Breite des auf das Werkstück aufgesprühten Kleberstreifens führen können. Diese Schwankungen können ihre Ursache beispielsweise in einer Änderung der Viskosität des Klebers haben, die ihrerseits durch Schwankungen in der Temperatur oder Änderungen in der Zusammensetzung des Klebers begründet sein können. Dadurch kann es entweder zu einer unvollständigen Ausfüllung der Klebestellen oder zu überstehendem Kleber kommen. Beide Fälle sind mit Nachteilen behaftet. Bei zu schmalem Kleberstreifen ist die Verklebung von Außenblech und Innenblech nur unzureichend, während bei zu breitem Kleberstreifen Kleber über den Falzrand überstehen kann, was zu Unannehmlichkeiten beim Aushärtungsvorgang und beim späteren Reinigungsvorgang führen kann.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art zu entwickeln, welche einen gleichmäßigen Klebstoffauftrag auf die Werkstückoberfläche gewährleistet.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß eine Einrichtung zur Steuerung der Druckgaszufuhr zum Sprühkopf vorgesehen ist, über die die Druckgaszufuhr nach Maßgabe einer vorgegebenen

Breite des entlang dem Werkstück aufgetragenen Klebstoff streif ens gesteuert wird. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht hierbei einen vor dem Sprühkopf angeordneten Drucksensor zum Messen des Förderdrucks oder einen Temperatursensor zur Messung der Temperatur der pastösen Masse sowie eine auf den gemessenen Förderdruck oder die gemessene Massentemperatur als Maß für die Viskosität ansprechende Einrichtung zur Steuerung der Druckgaszufuhr zum Spritzkopf vor.

In einer konkreten Ausgestaltung weist die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Vorratsbehälter für die pastöse Masse, eine Förderpumpe zur Förderung der pastösen Masse zu einer Dosiereinrichtung, einen weiteren Vorratsbehälter oder einen Anschluß für das Druckgas und ein Ventil zur Steuerung der Druckgaszufuhr zu einem Sprühkopf auf, wobei der Sprühkopf die von der Dosiereinrichtung kommende pastöse Masse mit Druckgas verwirbelt und auf das Werkstück aufgesprüht, während das Werkstück und der Sprühkopf relativ zueinander bewegt werden. Über die Steuerungseinrichtung wird in diesem Fall ein Ventil für die Druckgaszufuhr so gesteuert, daß die in der Zeiteinheit mit der pastösen Masse verwirbelte Druckgasmenge so bemessen ist, daß der Sprühkopf einen Streifen pastöser Masse von im wesentlichen gleichbleibender Breite entlang dem Werkstück aufsprüht.

Vorteilhafterweise ist vor dem Sprühkopf ein Regler angeordnet, durch welchen der Volumen- oder Massenstrom der pastösen Masse unter Variation des Förderdrucks bei

• ·

konstantem Durchflußquerschnitt im Sprühkopf auf einen vorgegebenen Ist-Wert einregelbar ist. Zusätzlich ist eine vorzugsweise elektrisch angetriebene, über den Regler ansteuerbare Dosierpumpe für die pastöse Masse sowie eine auf den Antriebsdruck bzw. die Antriebsleistung oder -spannung der Dosierpumpe ansprechende Einrichtung zur Steuerung der Druckgaszufuhr zum Sprühkopf vorgesehen. Der Volumen- oder Massenstrom kann mit Hilfe eines vor dem Sprühkopf in der Förderleitung angeordneten Durchflußmessers oder mit Hilfe einer Einrichtung zum Messen der Kolbengeschwindigkeit eines die Dosierpumpe bildenden Dosierzylinders gemessen werden, während die Einrichtung zur Steuerung der Druckgaszufuhr vorteilhafterweise einen analogen oder digitalen Eichkurvengenerator enthält.

Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen wird der Erkenntnis Rechnung getragen, daß je nach Viskosität oder Steifheit des Klebstoffs ein mehr oder weniger zäher Klebstoffstrang aus der Auftragsdüse des Sprühkopfes austritt. Andererseits benötigt man je nach Zähigkeit dieses Strangs eine mehr oder weniger große Luftmenge oder Luftgeschwindigkeit, um den Strang definiert auszulenken, um also zu einer definierten Streifenbreite zu gelangen. Die diesbezüglichen funktionellen Zusammenhänge werden erfindungsgemäß mit Hilfe der empirisch ermittelten und elektronisch abrufbaren Eichkurve berücksichtigt.

Die pastöse Masse kann über einen Dosierzylinder der

Auftragsdüse im Sprühkopf zugeführt werden. Gemessen wird in diesem Fall die Kolbengeschwindigkeit als Maß für die applizierte Klebstoffmenge in der Zeiteinheit. Als weiteres Maß steht der auf den Kolben wirkende Antriebsdruck zur Verfügung. Bei vorgegebener Dosiermenge ist der Druck um so höher, je höher die Viskosität mit der pastösen Masse ist. Dieser Druck ist also ein indirektes Maß für die Viskosität der pastösen Masse, die ihrerseits abhängig ist von der Temperatur und von der Zusammensetzung der pastösen Masse. Der Antriebsdruck wird üblicherweise über eine auf den Kolben wirkende Vorschubeinheit erzeugt, die beispielsweise elektrisch angetrieben ist. Damit kann die an die Vorschubeinheit angelegte elektrische Spannung, die im wesentlichen druckproportional ist, als Regelvariable für die Vorschubregelung und damit die Volumenstromregelung sowie als variable Steuergröße für die Druckgaszufuhr zum Spritzkopf unter Berücksichtigung der genannten Eichkurve abgegriffen werden. Aus physikalischer Sicht heißt dies, daß der an der Vorschubeinheit abgegriffene Spannungswert bei konstant eingeregeltem Massendurchsatz ein Maß für die Steifheit bzw. Zähigkeit des aus der Auftragsdüse austretenden Massenstrangs ist.

Insbesondere bei großtechnischen Anwendungen, bei denen die Zufuhr der pastösen Masse nicht über einen Dosierzylinder, sondern über eine Ringleitung erfolgt, die an einzelnen Stationen angezapft wird, ist eine Förderstrommessung mit Hilfe eines Durchflußmeßgeräts, beispielsweise einer Zahnradmeßzelle oder einer induktiven

Meßzelle notwendig, um eine Volumenstromregelung durchzuführen. Weiter ist in diesem Falle zusätzlich ein möglichst in der Nähe der Auftragsdüse angeordneter Drucksensor erforderlich, über den die Druckgaszufuhr (ebenfalls nach Maßgabe einer empirischen Eichkurve) gesteuert wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein Blockschaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Leiinauftragsvorrichtung.

Die in dem Blockschaltbild gezeigte Auftragsvorrichtung enthält einen Vorratsbehälter 1 für die pastöse Masse sowie eine Förderpumpe 2, die die pastöse Masse aus dem Vorratsbehälter 1 zu einer Dosiereinrichtung 3 fördert. Der Ausgang der Dosiereinrichtung ist mit einem Sprühkopf S verbunden. Weiter sind auf der Strecke zum Sprühkopf S noch Sensoren 7 (strichliert) vorgesehen. Ein weiterer Vorratsbehälter 4 oder ein Anschluß für ein Druckgas (Druckluft oder Inertgas) ist mit einem Ventil V verbunden, mit welchem die Druckgaszufuhr zum Sprühkopf S gesteuert werden kann. Weiter zeigt das Blockschaltbild eine Sollwerteinstellung 5, die sowohl mit der Dosiereinrichtung 3 als auch mit einer Steuerungseinrichtung 6 verbunden ist. Die Steuerungseinrichtung 6 ist eingangsseitig zusätzlich mit dem Ausgang des jeweiligen Sensors 7 verbunden, während sie ausgangsseitig mit dem Steuereingang des beispielsweise als Proportionalventil ausgebildeten Ventils V verbunden ist.

Die beispielsweise als härtbarer Kleb- oder Dichtstoff ausgebildete pastöse Masse wird aus dem Vorratsbehälter 1 mit Hilfe der Förderpumpe 2 zur Dosiereinrichtung 3 gefördert. Über die Sollwerteinstellung 5 wird die auf ein Werkstück, beispielsweise auf ein Karosserieblech B in der Zeiteinheit aufzutragende JCleb- oder Dichtstoffmenge eingestellt und in Form eines elektrischen Signals an die Dosiereinrichtung 3 weitergegeben, die aufgrund dieses Sollwerts die gewünschte Kleb- und Dichtstoff menge zum Sprühkopf S fördert. Ein Beispiel für die Ausgestaltung eines solchen Sprühkopfs S ist in EP-A-0 367 985 beschrieben.

Der aus einer Auftragsdüse des Sprühkopfs S austretende Kleb- oder Dichtstoffstrang wird mit der über das Ventil V ankommenden Druckluft verwirbelt und auf das Blech B aufgesprüht. Gleichzeitig werden der Sprühkopf S und das Werkstück B in Richtung des aufzutragenden Streifens relativ zueinander bewegt. Um eine gleichbleibende Streifenbreite auf dem Werkstück B zu erhalten, muß bei gleichbleibender Viskosität des Kleb- oder Dichtstoffs stets der gleiche Druckluftstrom zugeführt werden. Der Sollwert für die dem Kleber beizumischende Luftmenge wird über die Sollwerteinstelleinrichtung 5 an die Steuereinrichtung 6 weitergeleitet, über die ihrerseits der Durchlaßquerschnitt des Ventils V eingestellt wird.

Kommt es während des Betriebs zu Schwankungen in der

Temperatur und der Zusammensetzung und damit in der Viskosität des Klebers, so muß bei einem vorgegebenen Massefluß der Förderdruck entsprechend nachgeführt werden. Wegen der gleichzeitig eintretenden Zähigkeitsänderung bedarf es auch einer Änderung der Druckluftzufuhr, um zur gleichen Streifenbreite zu gelangen. Dies erfolgt mit Hilfe eines in der Steuerungseinrichtung enthaltenen Eichkurvengenerators, dessen variable Parameter empirisch ermittelt und eingestellt werden. Die variablen Regel- oder Steuergrößen, wie Massedurchsatz, Druck, Temperatur, werden mit Hilfe der Sensoren 7 an der Ausgangsseite der Dosiereinrichtung 3 oder an der Eingangsseite des Sprühkopfes 5 erfaßt und vorzugsweise in Form elektrischer Signale an die Steuerungseinrichtung 6 zum Zwecke der Ansteuerung des Ventils V weitergeleitet. Damit kann erreicht werden, daß die mit dem Kleb- oder Dichtstoffstrom verwirbelte Menge an Druckluft so gesteuert wird, daß stets die gleiche Sprühbreite erhalten wird. Damit werden die Probleme eines überschüssigen oder zu geringen Kleb- oder Dichtstoffauftrags vermieden und eine sichere Verklebung der Werkstücke gewährleistet.

Die Sensoren 7 sind vorzugsweise als Temperatursensor, Drucksensor oder als Mengenmeßzelle ausgebildet. Es können dabei auch mehrere Sensoren vorgesehen werden, beispielsweise einer am Austritt der Dosiereinrichtung 3 und einer am Klebstoffeintritt in den Dosierkopf S.

Als Kleb- und Dichtstoffe für solche Anwendungen eignen

sich beispielsweise Epoxidharzkleber, Kleber auf Polyurethanbasis oder Acrylatkleber; es sind aber auch andere Klebertypen geeignet. Grundsätzlich muß die pastöse Masse auch nicht ein Kleb- oder Dichtstoff sein. Die beschriebene Vorrichtung ist prinzipiell auch für andere, im wesentlichen pastöse Massen geeignet, deren Viskosität in weiten Grenzen schwanken kann und die trotz dieser Eigenschaft gleichmäßig auf ein Werkstück B aufgetragen werden sollen.

Die erläuterte Vorrichtung oder das mit ihr durchgeführte Verfahren eignen sich besonders für den Einsatz in der industriellen Fertigung, insbesondere in Verbindung mit einem Industrieroboter.

Zusammenfassend ist folgendes festzustellen: Aus einem Vorratsbehälter 1 wird eine im wesentlichen pastöse Masse mittels einer Förderpumpe 2 zu einer Dosiereinrichtung 3 gefördert, welche die auf ein Werkstück B aufzubringende Menge an pastöser Masse festlegt. Die pastöse Masse wird dort zu einem Sprühkopf S geführt, wo sie mit Druckluft aus einem weiteren Vorratsbehälter 4 oder über einen entsprechenden Anschluß verwirbelt und auf das Werkstück B aufgesprüht wird. Dabei wird die Menge an Druckluft, die der pastösen Masse zum Aufsprühen zugeführt wird, mittels einer Steuerung 6 so gesteuert, daß ein Streifen von im wesentlichen gleichbleibender Breite auf das Werkstück B aufgesprüht wird.

Claims (9)

- 10 - Ansprüche

1. Vorrichtung zum Aufbringen einer pastösen Masse, insbesondere eines härtbaren Kleb- oder Dichtstoffs auf ein Werkstück (B) in Form eines Massestreifens, mit einem mit der pastösen Masse und einem die pastöse Masse verwirbelnden Druckgas beaufschlagbaren, relativ zum Werkstück (B) bewegbaren Sprühkopf (S), gekennzeichnet durch einen vor dem Sprühkopf (S) angeordneten Temperatursensor zur Messung der Temperatur der pastösen Masse sowie eine auf die gemessene Temperatur ansprechende Einrichtung (6) zur Steuerung der Druckgaszufuhr zum Sprühkopf (S) nach Maßgabe einer vorgebbaren Breite des entlang dem Werkstück (B) aufgetragenen Massestreifens.

2. Vorrichtung zum Aufbringen einer pastösen Masse, insbesondere eines härtbaren Kleb- oder Dichtstoffs auf ein Werkstück (B) in Form eines Massestreifens, mit einem mit der pastösen Masse und einem die pastöse Masse verwirbelnden Druckgas beaufschlagbaren, relativ zum Werkstück (B) bewegbaren Sprühkopf (S), gekennzeichnet durch einen vor dem Sprühkopf (S) angeordneten Drucksensor zum Messen des Förderdrucks der pastösen Masse sowie eine auf den gemessenen Förderdruck als Maß für deren Viskosität ansprechende Einrichtung (6) zur Steuerung der Druckgaszufuhr zum Sprühkopf (S) nach Maßgabe einer vorgebbaren Breite des entlang

- &igr;&igr; -

dem Werkstück (B) aufgetragenen Massestreifens.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Vorratsbehälter (1) für die pastöse Masse, eine Förderpumpe (2) zur Förderung der pastösen Masse zu einer Dosiereinrichtung (3), einen weiteren Vorratsbehälter (4) oder einen Anschluß für Druckgas, insbesondere Druckluft oder Inertgas, ein Ventil (V) zur Steuerung der Druckgaszufuhr zu dem Sprühkopf (S), sowie eine Steuerungseinrichtung (6), die das Ventil (V) für die Druckgaszufuhr so steuert, daß die in der Zeiteinheit mit der pastösen Masse verwirbelte Druckgasmenge so bemessen ist, daß der Sprühkopf (S) einen Streifen pastöser Masse von im wesentlichen gleichbleibender Breite, entlang dem Werkstück (B) aufsprüht.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen vor dem Sprühkopf (S) angeordneten Regler, durch welchen der Volumenoder Massenstrom der pastösen Masse unter Variation des Förderdrucks bei konstantem Durchflußquerschnitt im Sprühkopf (S) auf einen vorgegebenen Ist-Wert einregelbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine vorzugsweise elektrisch angetriebene, über den Regler ansteuerbare Dosierpumpe (3) für die pastöse Masse und eine auf den Antriebsdruck bzw.

- 12 -

die Antriebsleistung oder -spannung der Dosierpumpe ansprechende Einrichtung (6) zur Steuerung der Druckgaszufuhr zum Sprühkopf (S).

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch einen vor dem Sprühkopf (S) in einer Förderleitung angeordneten Durchflußmesser zur Bestimmung des Volumen- oder Massenstroms der pastösen Masse.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Messung der Kolbengeschwindigkeit eines die Dosiereinrichtung (3) bildenden Dosierzylinders als Maß für den Volumenstrom.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (6) zur Steuerung der Druckgaszufuhr einen analogen oder digitalen Eichkurvengenerator enthält.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Steuerung der Relativgeschwindigkeit zwischen Sprühkopf (S) und Werkstück (B) mit der Maßgabe, daß der Sprühkopf (S) die gleiche Menge pastöse Masse pro Flächeneinheit auf das Werkstück (B) aufsprüht.