DE102008060159B4

DE102008060159B4 - Vorrichtung zur Einbrinung eines Klebe-oder Dichtmittels sowie Verfahren zur Steuerung der Vorrichtung

Info

Publication number: DE102008060159B4
Application number: DE102008060159.4A
Authority: DE
Inventors: Matthias Kaiser; Rolf Broszat
Original assignee: Individual
Current assignee: Broszat Rolf De
Priority date: 2008-06-19
Filing date: 2008-12-02
Publication date: 2016-02-18
Anticipated expiration: 2028-12-03
Also published as: DE102008060159A1

Abstract

Vorrichtung (4) zur Einbringung eines Klebe- oder Dichtmittels in eine Kontur mit wenigstens einer Mittelzuführeinrichtung, einer Dreheinheit (11) und einer in dieser federnd gelagerten inneren Dreheinheit (17) mit einem Drehantrieb (12) und einer mittels der Dreheinheit (11) drehbaren Applikationsdüse (15), sowie wenigstens einer Sensoranordnung (19) zur Messung des Federweges zwischen der inneren Dreheinheit (17) und der Dreheinheit (11), wobei eine Steuereinheit vorgesehen ist, mittels derer die Vorrichtung (4) und/oder die Applikationsdüse (15) an der mit dem Mittel zu versehenen Kontur vorbeiführbar ist und abhängig von dem gemessenen Federweg zur Korrektur der Position der Vorrichtung (4) und/oder der Applikationsdüse (15) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einbringung eines Klebe- oder Dichtmittels in eine Kontur sowie ein Verfahren zur Steuerung der Vorrichtung.
Derartige Konturen können beispielsweise Fensterrahmen sein, die mit einem Klebemittel randseitig versehen werden, auf das dann eine Glasscheibe gelegt und so mit dem Rahmen verklebt wird. Eine andere Anwendung besteht in der Herstellung von Trennwänden, bei denen eine Deckplatte, beispielsweise aus Glas oder einem anderen Material, mit einem metallischen Rahmenprofil verklebt wird. Bisher werden derartige Profile überwiegend von Hand verklebt. Es gibt für einige Anwendungen Systeme zur maschinellen Einbringung des Kleber- oder Dichtmittels in die entsprechende Kontur. Bei derartigen Systemen wird eine Applikationsdüse an der Kontur auf einem vordefinierten Weg entlanggeführt und das Dichtmittel auf vordefinierte Art und Weise eingebracht. Diese Systeme sind allesamt sehr unflexibel und können Veränderungen in den zu verarbeitenden Profilen und Konturen nur durch Neuprogrammierung der entsprechenden Kontur berücksichtigen. Auch leichte Abweichungen von den vordefinierten Pfaden, beispielsweise wenn ein Profil nicht 100%-ig richtig eingespannt ist, können derartige Systeme nicht erkennen, was in einer Verschlechterung der Qualität resultiert.
Zum Stand der Technik sei auch auf die DE 199 38 328 C2 , DE 195 45 800 C2 , DE 101 37 195 C1 , DE 10 2004 039684 B4 , DE 203 08 142 U1 , US 53 97 323 A , EP 18 57 187 A1 , WO 2005/0 65 844 A1 und JP 05-1 15 825 A verwiesen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zur Verfügung zu stellen, die für einen weiten Einsatzbereich oder eine Vielzahl von unterschiedlichen zu verarbeitenden Profilen und Konturen geeignet ist und gleichzeitig auf Abweichungen und Störungen im Betriebsablauf flexibel reagieren kann, ohne dass die Verarbeitungsqualität oder die Produktionskosten negativ beeinflusst werden.
Die Erfindung erreicht dies durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1.
Die so gestaltete Vorrichtung wird mittels eines geeigneten Verfahrmechanismus, beispielsweise einem zwei- bzw. dreidimensional verfahrbaren Portalsystem oder Roboterarm, an der mit dem Mittel zu versehenen Kontur vorbeigeführt. Dies kann, wie ausgeführt, beispielsweise ein Trennwandsystem sein, bei dem ein Rahmen aus Aluminium flach in einer entsprechenden Halterung verspannt ist, auf dem eine zu verklebende Platte, wie eine Glasscheibe, aufliegt. Das Aluminiumprofil ist dabei so gestaltet, dass eine Randfuge zwischen der Glasscheibe und dem Profil ausgebildet wird, in die das Klebe- bzw. Dichtmittel eingebracht wird.
Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, dass die Vorrichtung mittels des XYZ-Portals an die Kontur herangefahren wird, bis die drehbare Applikationsdüse am Startpunkt an der Profilfuge oder Randfuge anliegt. Anschließend wird die Vorrichtung an der Randfuge vorbeigeführt und mittels der Zuführeinrichtung das Dichtmittel durch die Applikationsdüse in die Randfuge eingebracht. Dadurch, dass die Dreheinheit mit der Applikationsdüse federnd gelagert ist, können leichte Veränderungen in der Lage des Profils ausgeglichen werden, in dem die Federwege kontinuierlich überwacht und entsprechende Veränderungen von der Steuerung erkannt und durch Steuersignale an dem Verfahrmechanismus kompensiert werden. An Ecken des Profiles oder Rundungen und dgl. wird parallel zur Änderung des Verfahrweges der Vorrichtung auch die Applikationsdüse entsprechend gedreht, so dass die üblicherweise seitlich austretende Dichtmittelraupe umlaufend von der Düse in die Randfuge bzw. Konturfuge oder Kontur eingebracht wird.
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
So kann vorgesehen sein, dass auf der Dreheinheit zusätzlich ein zu der Applikationsdüse seitlich versetzter Pneumatikzylinder mit messbarer Kolbenposition vorgesehen ist, der auf der mit dem Mittel zu versehenen Kontur aufliegt und zur Bestimmung der Höhe der Kontur relativ zur Vorrichtung ausgebildet ist.
Der Pneumatikzylinder wird nach dem Anfahren der Kontur bzw. des Werkstückes mit Druck beaufschlagt und liegt somit auf der Oberseite des Werkstückes auf. Dabei wird seine Kolbenposition gemessen, ändert sich diese beim Verfahren an der Kontur entlang, kann die Steuerung für eine entsprechende Kompensation sorgen, um Dicken- oder Höhenunterschiede bzw. ein nicht vollkommen gerade eingespanntes Werkstück auszugleichen.
Ebenfalls kann der Pneumatikzylinder zur Erkennung von Ecken der Kontur bzw. des Werkstückes eingesetzt werden, weil dieser bei Erreichen einer Ecke die Werkstückoberfläche verlässt und unmittelbar in Maximalposition ausfährt, was von der Steuerung als Eckerkennungssignal benutzt und so die Applikationsdüse um das Werkstück herumgeführt werden kann.
Weiterhin kann zusätzlich eine Kamera zur Überprüfung des eingebrachten Klebers oder Dichtmittels vorgesehen sein. Diese Kamera ist ebenfalls an der Dreheinheit so angeordnet, dass sie die eingebrachte Dicht- bzw. Klebemittelraupe erkennen kann, die so optisch entweder automatisiert oder durch einen Benutzer direkt überprüfbar ist.
Vorteilhaft ist in der Dreheinheit ebenfalls die Mittelzuführeinrichtung mittels eines ventilgesteuerten Mischers für ein Mehrkomponentenmittel ausgebildet. So werden im Stand der Technik bekannte Mehrkomponenten-Klebemittel unmittelbar vor der Applikation in einen Plastikmischer miteinander vermischt und von der Applikationsdüse aufgebracht. Durch die Ventilsteuerung lässt sich der gesamte Dosierprozess steuern.
Dies kann auch dazu benutzt werden, in Ausgestaltung eine variable Vorschubgeschwindigkeit der Vorrichtung zu ermöglichen. Hierzu wird beispielsweise die Vorbeiführgeschwindigkeit der Applikationsdüse an der Kontur reduziert und gleichzeitig die Ausstoßmenge des Dichtmittels entsprechend verringert, so dass trotz der verringerten Vorschubgeschwindigkeit eine den Sollvorgaben entsprechende Dichtmittelraupe erzeugt wird. Dies hat den Vorteil, dass auch bei schnell härtenden Dicht- bzw. Klebemitteln die Anlage mit reduzierter Kapazität betrieben werden kann. In diesen Fällen, insbesondere bei einer Reduktion der Kapazität, würde bei anderweitigen Verfahren bei eventuell auftretenden Wartezeiten in der Produktion der bereits im Mischer bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung befindliche Kleber aushärten oder zumindest an Qualität verlieren, so dass er vor der erneuten Produktionsaufnahme ausgespült werden müsste, was unter Umständen zu erheblichen Zeit- und Kostenfolgen führen kann.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung nach Anspruch 8 oder einem der folgenden.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aufgrund der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in
1 eine räumliche Darstellung, mit Teil einer Anlage zum Verkleben von Elementen übereinander mit zwei im rechten Winkel zueinander positionierten Transporttischen,
2 die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer ersten dreidimensionalen Ansicht,
3 die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer zweiten dreidimensionalen Ansicht sowie in
4 ein beispielhaftes, zu verklebendes Profil.
Eine in 1 allgemein mit 1 bezeichnete Anlage, z. B. zum Verkleben von Profilen 23 mit Glasscheiben 24, wird von einem nur angedeuteten Portal gebildet, auf dem eine Traverse 2 verfahrbar angeordnet ist, die einen im Folgenden näher dargestellten Applikationskopf 4 zur Aufbringung von Klebstoff aufweist. Unterhalb des Portales sind längs Querführungen 5 bzw. 6 angeordnet, auf denen die allgemein mit 7 bezeichneten Transporttische quer und längs verfahrbar sind. Auf diesen Transporttischen 7 werden z. B. aus Profilen 23 Rahmen fixiert sowie Glasscheiben 24, die über nicht näher dargestellte Saugeinrichtungen 27 (4) in ihrer Position gehalten werden.
Der in den 2 und 3 näher dargestellte Applikationskopf 4 in Form der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist einen Grundkörper 10 auf, mit einer drehbar gelagerten Dreheinheit 11 und einen Drehantrieb 12, der über einen Zahnriemen 13 die Dreheinheit 11 drehen kann.
Innerhalb der Dreheinheit 11 befindet sich ein Zentralrohr 26, das im Inneren einen nicht näher bezeichneten Plastikmischer 14 trägt, der durch einen Bajonettverschluss im unteren Bereich mit der drehbar gelagerten Applikationsdüse 15 auswechselbar verbunden ist. Die Applikationsdüse 15 weist in ihrem abgeflachten Teil eine Auslassöffnung 16 für das Dicht- bzw. Klebemittel auf und ist zusammen mit der Dreheinheit 11 vom Drehantrieb 12 verdrehbar. Ebenfalls nicht näher dargestellt ist die Mittelzuführeinrichtung, die in Form eines steuerbaren Ventils oben am Zentralrohr 26 angeordnet ist und ebenfalls über einen öffenbaren Verschluss mit dem im Inneren befindlichen Plastikmischer 14 in Verbindung steht. Vom Ventil können gesteuert die beiden oder mehreren Komponenten des verwendeten Klebers in den Plastikmischer 14 eingespritzt werden, wo sie miteinander vermischt und die so aktivierte Klebermasse von der Applikationsdüse 15 durch die seitliche Auslassöffnung 16 in die zu bearbeitende Kontur eingespritzt wird.
Die Dreheinheit 11 trägt eine innere Dreheinheit 17, die über Federn 18 beweglich gelagert ist. Im Bereich der Federn 18 sind Näherungssensoren 19 angeordnet, die den Abstand der federnd gelagerten inneren Dreheinheit 17 von der Dreheinheit 11 messen können.
In Vorschubrichtung vor der Applikationsdüse 15 befindet sich weiterhin ein Pneumatikzylinder 20 mit Kolbenmesseinrichtung. Der Pneumatikstift 21 läuft im Betrieb oben auf der zu bearbeitenden Kontur der Applikationsdüse 15 voraus, wobei der Pneumatikstift 21 oben auf dem Werkstück aufliegt und bei Veränderungen in der Höhe des Werkstückes nach oben oder unten in den Pneumatikzylinder 20 eingedrückt oder herausgefahren wird, was durch die enthaltende Sensorik gemessen werden kann.
Weiterhin ist eine Kamera 22 vorgesehen, die zur optischen Kontrolle der eingebrachten Kleber- oder Dichtmittelfuge 25 dient.
Das Zentralrohr 26 ist so ausgebildet, dass es die eingebrachten Plastikmischer 14 dicht umschließt und somit Längenausdehnungen, die durch erhöhte Temperaturen des Klebstoffgemisches auftreten können, kompensieren kann. Die Anschlüsse der Applikationsdüse 15 bzw. des nicht näher dargestellten Ventilteiles oben sind so ausgestattet, dass sie einerseits eine schnelle Wechselbarkeit des Plastikmischers 14 ermöglichen, andererseits aber Toleranzen, die in der Länge des Plastikmischers 14 oder dessen Dimensionen auftreten können, ausgleichen und trotzdem eine dichte Verbindung der einzelnen Teile miteinander erlauben. Der obere Anschluss ist dabei als Bajonettschnellverschluss ausgebildet, der für einen definierbaren Anpressdruck des Plastikmischers 14 an das Dosierventil sorgt. Die Applikationsdüse 15 wird mit einer Überwurfmutter mit Adapter mit dem Zentralrohr 26 verbunden, so dass ebenfalls eine Verstellmöglichkeit von wenigen Millimetern zum Ausgleich von Toleranzen und Einstellung eines definierten Anpressdruckes entsteht.
Die Vorrichtung funktioniert dabei wie folgt. Ein Profil 23, wie es in 4 ausschnittweise seitlich dargestellt wird, soll mit einer Glasscheibe 24 verklebt werden. Dabei wird das Profil 23 in einer Halterung gehalten und die Glasscheibe 24 über nicht näher dargestellte Saugmechanismen 27 in ihrer Position relativ zum Profil 23 gehalten. In die ausgebildete Randfuge zwischen Profil 23 und Glasscheibe 24 soll dann eine saubere Klebefuge 25 eingebracht werden.
Hierzu wird die relativ zueinander fixierte Anordnung aus Profil 23 und Glasscheibe 24 im Inneren des Portals 1 an eine definierbare Halteposition gefahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung 4 mittels der Portalarme 3 im Schnellfahrbetrieb in den bekannten Startbereich der Verfugung des Profils 23 gebracht. Dort wird in Langsamfahrt die Applikationsdüse 15 an das Profil 23 herangefahren, bis sich die Auslassöffnung 16 am Startpunkt der zu erzeugenden Klebefuge 25 befindet. Dann wird die Klebemittelzuführung gestartet und der Applikationskopf 4 an dem Profil 23 entlang geführt, wobei einer leichter Anpressdruck zwischen der Auslassdüse bzw. Applikationsdüse 15 und dem Profil 23 erzeugt wird. Durch die federnde Lagerung können leichte Toleranzen, die durch ein schräges Einspannen der Anordnung oder ähnliches Zustandekommen, durch Veränderung des Abstandes zwischen innerer und äußerer Dreheinheit 11, 17 erkannt und von der Steuerung durch entsprechende Kompensation des Weges nachgeführt werden. Der Pneumatikzylinder 20 läuft dabei oben auf der Glasscheibe 24 entlang und drückt den Pneumatikstift 21 auf die Glasscheibe 24. Auch hier werden wieder leichte Veränderungen in der Höhe des Profils 23 durch die Veränderung der Lage des Pneumatikstiftes 21 erkannt und können wiederum kompensiert werden. Erreicht der Kopf die Ecke des Profils 23, fällt der Pneumatikstift 21 nach Verlassen der Glasscheibe 24 sofort in seine Maximalposition, was als Ecksignal gedeutet und der Applikationskopf 4 um die Ecke herumgeführt wird bei gleichzeitiger Drehung der Applikationsdüse 15 über die Dreheinheit 11 durch den Drehantrieb 12. Bei der Drehung wird dann der Pneumatikstift 21 eingefahren und nach der Vollendung der Drehung wieder oben auf die zu verklebende Glasscheibe 24 aufgesetzt.
Dies wird fortgesetzt, bis die Kontur rundum verklebt ist, woraufhin die Klebemittelzufuhr durch das Steuerventil unterbrochen und der gesamte Applikationskopf 4 aus dem Bereich des Profiles 23 herausgefahren wird, das sodann aus der Anlage 1 entnommen werden kann, wobei es unter Umständen bis zur Aushärtung des Klebers noch eine gewisse Zeit außerhalb der Anlage 1 in miteinander fixiertem Zustand verharrt.
In der Anlage 1 befindet sich zudem eine Spülposition, die dazu genutzt wird, den Applikationskopf 4 dorthin zu verfahren und die Düse bzw. den Plastikmischer 14 vom enthaltenden Klebemittel zu befreien. Hier kann auch der komplette Plastikmischer 14 aus dem inneren Zentralrohr 13 entnommen und durch einen neuen ersetzt werden, was unter Umständen in regelmäßigen Abständen erforderlich ist.
Natürlich ist die Erfindung nicht auf das vorstehende Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann in vielfältiger Hinsicht abgewandelt werden, ohne den Grundgedanken zu verlassen. Dies gilt sowohl für den Anwendungsbereich des Systems, mit dem ebenfalls Fensterscheiben im Rahmen verklebt werden können oder Fassadenelemente herstellbar sind. Auch die Arten der Klebstoffe, Mischeinrichtungen und genauen Ausgestaltungen der Düsenanordnungen 2 oder 4 Wegefederungen sowie alternative Sensoren, solange sie die gewünschten Messsignale liefern können, sind möglich.
Bezugszeichenliste

1: Anlage
2: Traverse
3: Portalarme
4: Applikationskopf
5: Querführungen
6: Querführungen
7: Transporttische
8
9
10: Grundkörper
11: Dreheinheit
12: Drehantrieb
13: Zahnriemen
14: Plastikmischer
15: Applikationsdüse
16: Auslassöffung
17: Innere Dreheinheit
18: Federn
19: Näherungssensoren
20: Pneumatikzylinder
21: Pneumatikstift
22: Kamera
23: Profil
24: Glasscheibe
25: Klebefuge
26: Zentralrohr
27: Saugeinrichtung

Claims

Vorrichtung (4) zur Einbringung eines Klebe- oder Dichtmittels in eine Kontur mit wenigstens einer Mittelzuführeinrichtung, einer Dreheinheit (11) und einer in dieser federnd gelagerten inneren Dreheinheit (17) mit einem Drehantrieb (12) und einer mittels der Dreheinheit (11) drehbaren Applikationsdüse (15), sowie wenigstens einer Sensoranordnung (19) zur Messung des Federweges zwischen der inneren Dreheinheit (17) und der Dreheinheit (11), wobei eine Steuereinheit vorgesehen ist, mittels derer die Vorrichtung (4) und/oder die Applikationsdüse (15) an der mit dem Mittel zu versehenen Kontur vorbeiführbar ist und abhängig von dem gemessenen Federweg zur Korrektur der Position der Vorrichtung (4) und/oder der Applikationsdüse (15) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine mittels der Dreheinheit (11) gemeinsam mit der Applikationsdüse (15) seitlich zu dieser versetzt ein Pneumatikzylinder (20) mit messbarer Kolbenposition vorgesehen ist, der auf der mit dem Mittel zu versehenen Kontur aufliegt und zur Bestimmung der Höhe der Kontur relativ zur Vorrichtung ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung zur Erkennung von Ecken der Kontur bzw. des Werkstückes abhängig von dem Signal des Pneumatikzylindersensors eingesetzt wird.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine Kamera (22) zur optischen Überprüfung des eingebrachten Klebers oder Dichtmittels vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelzuführeinrichtung mittels eines ventilgesteuerten Mischers (14) für ein Mehrkomponentenmittel ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit zur Variation der Vorschubgeschwindigkeit der Vorrichtung (4) bei der Einbringung des Mittels ausgebildet ist, wobei die Aufstoßmenge des Mittels abhängig von der Vorschubgeschwindigkeit der Vorrichtung zur Erzeugung einer konstanten Kleber- oder Dichtmittelraupe ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Applikationsdüse (15) zum seitlichen Einbringen von Kleber oder Dichtmittel ausgebildet ist.
Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (4) an der Kontur vorbeigeführt und das Mittel mittels der Applikationsdüse (15) aufgebracht wird und die Vorrichtung (4) abhängig von den gemessenen Federwegen nachgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (4) seitlich an der mit Mittel zu versehenen Kontur vorbeigeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erkennung eines Konturendes mittels des vorauslaufenden Pneumatikzylinders (20), die Dreheinheit mittels des Drehantriebes (12) so gedreht wird, dass die Applikationsdüse (15) außen um das Ende der Kontur herumgeführt wird.