DE69626114T2 - Gerät zum anbringen einer flüssigkeit - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Auftragen eines Fluids auf eine Fläche und vorgesehen zur Montage als Werkzeug auf einem Halter, welcher zwischen unterschiedlichen Positionen und Richtungen einstellbar ist, wobei die Vorrichtung eine Zuführeinrichtung aufweist für das Zuführen eines oder mehrerer sich unter Druck befindender Fluide zu mindestens zwei Düsen, welche auf dem Werkzeug zur Abgabe des Fluids montiert sind, wobei die Vorrichtung mindestens eine Ventileinrichtung besitzt, welche jeder Düse zur separaten Steuerung der Fluidzufuhr aus der Zuführeinrichtung zu jeder Düse durch einen Kanal zugeordnet ist, welcher zwischen jeder Ventileinrichtung und der entsprechenden Düse verläuft, wobei das Werkzeug eine Schwenkeinrichtung aufweist mit einem Gehäuse an das die Zuführeinrichtung angeschlossen ist, und eine Welle, welche einerseits drehbar im Gehäuse gehalten wird und andererseits die Düsen trägt, und mindestens einen ersten Kanal aufweist, welcher einen Durchlass für das Fluid durch das Gehäuse zu der drehbaren Welle bildet.
• Aus US-A-4 230 270 ist eine Vorrichtung der oben genannten Art bereits bekannt, welche einen an einem bewegbaren Aufbau angebrachten Mehrfachdüsenblock aufweist.
• Aus den Zusammenfassungen des japanischen Patents Nr. 62114672 ist eine Vorrichtung bereits bekannt. Die Vorrichtung umfasst ein Gehäuse an das eine Zuführeinrichtung angeschlossen ist und eine drehbar im Gehäuse gehaltene Welle, welche Düsen trägt.
• Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es die Zugänglichkeit beispielsweise während der Extrusion oder dem Spritzen zu verbessern, was dann ohne die Notwendigkeit eines Werkzeugwechsels verfahren kann.
• Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es die Einstellzeiten zu reduzieren, welche für eine Einstellung von einer ersten Spritzrichtung in eine zweite Spritzrichtung notwendig sind.
• Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen Wechsel zwischen unterschiedlichen Verfahrensschritten, beispielsweise zwischen Spritzen und Extrusion, ohne dazwischen liegenden Werkzeugwechsel zu ermöglichen.
• Diese Aufgaben werden mit einer Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung erfüllt, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass mindestens ein gemeinsamer zweiter Kanal für das Zuführen eines Fluids aus dem ersten Kanal zu einer Vielzahl an Düsen auf der drehbaren Welle, unabhängig von deren Drehposition, und mindestens ein dritter Kanal in der Welle für das Zuführen des Fluids vom zweiten Kanal zur entsprechenden Düse vorgesehen ist, dass die Ventileinrichtung auf dem Gehäuse zur Steuerung der Fluidzufuhr von der Zuführeinrichtung zur entsprechenden Düse angeordnet ist, und dass die Ventileinrichtung zwischen dem zweiten und dem dritten Kanal liegt.
• Mittels der Möglichkeit zwischen zwei unterschiedlichen Düsen zu schalten kann das Maß der Nutzbarmachung der Einrichtung erhöht werden, was zu reduzierten Verfahrenszeiten und somit zu verringerten Herstellungskosten führt.
• Zwar wird die Erfindung im Folgenden mittels mehrerer Ausführungsformen detaillierter beschrieben werden, aber es wird Bezug auf die begleitenden Zeichnungen genommen, in welchen Fig. 1 in einer Perspektivansicht die Außenkonstruktion der Vorrichtung nach der Erfindung in einem Beispiel mit einem ersten Düsenkopf zeigt, Fig. 2 ein zweites Beispiel mit einem teilweise zerteilten Längsschnitt zeigt, wobei die Vorrichtung einen zweiten Düsenkopf aufweist, und Fig. 3 in einem größeren Maßstab einen Längsschnitt durch ein Modul einer zu der Vorrichtung gehörenden Schwenkeinrichtung zeigt.
• Wie aus den Zeichnungen ersichtlich, wurde die Vorrichtung zum Auftragen eines Fluids wie ein Pistolenwerkzeug aufgebaut, welches fünf Hauptbestandteile umfasst, nämlich einen Adapter 1, welcher dazu dient die Pistole an einem Roboterarm (nicht gezeigt) anzuschließen, eine Schwenkeinrichtung 2, welche eine Drehbewegung übertragen kann, einen Anschluß 3 zu einer Zuführeinrichtung 4 (siehe Fig. 2) für ein Fluid, wie z. B. ein Gas, eine Flüssigkeit oder ein Plastwerkstoff, eine Positionierungslanze 5 und einen Kopf 6 mit einer Anzahl an Spritz- oder Extrusionsdüsen. Der Aufbau und die jeweilige Funktion der verschiedenen Hauptbestandteile wird im Folgenden weiter beschrieben werden.
• Der Adapter ist zur direkten Montage oder über einen Zwischenadapter auf einen Roboterarm jedes bekannten Typs konstruiert. Ein Roboterarm kann normalerweise Bewegungen in sechs Freiheitsgraden ausführen, d. h. Bewegung in drei Richtungen x, y, z, Drehungen um eine erste und eine zweite Achse y, z, welche senkrecht zu einander stehen und sich in einem rechten Winkel zur Längsrichtung des Roboterarms befinden, und eine Drehung um eine dritte Achse x, welche in die Längsrichtung des Roboterarms verläuft. Der Adapter 1 überträgt die Drehung um diese dritte Achse entweder weil der Adapter starr gedreht wird oder weil eine im Adapter liegende Welle 7 in Bezug auf den Adapter gedreht wird. Die im Adapter liegende Welle ist mit einer Welle 8 verbunden, welche drehbar in der Schwenkeinrichtung 2 gehalten wird. Diese Welle kann eine integrale Fortsetzung der Welle 7 sein. Wenn dies zutrifft, bestehen die Wellen 7 und 8 aus einer aus einem Stück hergestellten Welle, welche mittels eines Sperrstifts 9 drehbar fest mit dem Adapter 1 verbunden ist und zur Drehung durch den Roboterarm angebracht ist.
• Die Schwenkeinrichtung 2 ist nach außen hin durch ein Gehäuse 10 begrenzt, welches eine äußere Mantelfläche 11 und eine zylindrische Innenwand 12 sowie zwei Endflächen 13 und 14 aufweist. Die Mantelfläche des Gehäuses ist im Wesentlichen zylinderförmig, aber natürlich sind auch andere Formen für die Mantelfläche des Gehäuses möglich.
• Ein erster Durchgangskanal 15 ist durch die Gehäusemantelfläche angeordnet. Der Durchgangskanal hat eine Einströmungsöffnung 16 und eine Ausflussöffnung 17. Die Einströmungsöffnung verbindet den Durchgangskanal mit einem Zuführkanal 18, durch welchen das zu extrudierende oder zu spritzende Material von der Zuführeinrichtung 4 für den Plastwerkstoff zugeführt wird. Der Zuführkanal 18 wird in der Anschlußeinrichtung 3 gebildet, welche die Schwenkeinrichtung 2 mit der Zuführeinrichtung 4 verbindet.
• Die Ausflussöffnung 17 ist an einen Kanal 19 angeschlossen. Dieser Kanal verläuft entlang der Innenwand 20 des Gehäuses 10 und verbindet den ersten Durchlasskanal 15 mit einer Anzahl an zweiten Durchlasskanälen 21. Die zweiten Durchlasskanäle weisen jeweils eine Einströmungsöffnung 22 und eine Ausflussöffnung 23 auf.
• Der Kanal 19 ist vorzugsweise wie ein ringförmiger Schlitz in einem Stützring 24 geformt, welcher auf der Welle 8 angeordnet ist. Der Schlitz kann alternativ in die Innenwand des Gehäuses gefräst werden.
• Der Schlitz muss nicht unbedingt geschlossen, d. h. ringförmig sein. Stattdessen ist es auch denkbar, den Schlitz als einen verzweigten Schlitz mit einem oder mehreren Enden einzurichten.
• Jede Auslassöffnung 17 schließt den entsprechenden Durchlasskanal 21 mit einem Einlasskanal 25 an eine Ventileinrichtung 26 an. Die Ventileinrichtung ist manövrierfähig und kann auf einige bekannte Weisen geöffnet und geschlossen werden. Die Ventileinrichtung besteht aus einem Auslasskanal 27, welcher an einen Einlass 28 eines Kanals 29 angeschlossen ist, welcher in das Gehäuse verläuft, vorzugsweise im Wesentlichen entlang der Längsachse des Gehäuses, welche mit der Längsachse A der Pistole übereinstimmt.
• Der Kanal 29 ist wiederum an einen Kanal 30 angeschlossen, welcher zwischen der Innenwand 20 des Gehäuses und dem Kanal 29 verläuft. Der Kanal 30 hat eine Ausflussöffnung 31, welche mit einem ringförmig um die Welle 8 verlaufenden Kanal 32 verbunden ist. Der Kanal ist teilweise durch die peripherische Oberfläche 33 der Welle begrenzt. Der Kanal ist weiter durch Teile der Struktur 34 begrenzt, welche die Welle 8 im Gehäuse 10 drehbar halten. Der Kanal 32 ist mit einem zu einem Längskanal 35 führenden Einlass 34 verbunden. Dieser Kanal wiederum ist möglicherweise über einen Anschlusskanal 36 und dem entsprechenden Kanal 42 im Kopf 6 an eine Ausflussöffnung 37 in einer Spritz- oder Extrusionsdüse 38 angeschlossen, wie es in den gezeigten Beispielen zutrifft.
• Der Anschlusskanal 36 wird in der Lanze 5 gebildet, welche modularer Art ist und leicht durch eine Lanze mit einer für die Verwendung des Werkzeugs geeigneten Länge ausgewechselt werden kann. Die Lanze 5 ist an den Kopf 6 und die Schwenkeinrichtung 2 auf einige bekannte Weisen angebracht, so dass der Kopf auch modular durch Köpfe mit anderen Arten, Maßen oder Lagen der Düsen ausgewechselt werden kann.
• Da der Kanal 32 ringförmig um die Welle 8 verläuft, wird die Ausflussöffnung 31 in ständiger Verbindung mit dem Kanal 32 während der Umdrehung der Welle 8 stehen. Es wird keine Unterbrechung der Materialzuführung aufgrund der Umdrehung geben.
• Die Spritzpistole hat mindestens zwei, im gezeigten Beispiel drei Spritz- oder Extrusionsdüsen 38-41. Um das Funktionieren der Pistole sicherzustellen weist jede der Düsen einen Kanal zwischen dem gemeinsamen Kanal 19 und der Düse auf. Jeder solche Kanal ist in einer entsprechenden Weise wie der beschriebene Kanal zu der ersten Düse 38 angeordnet. Zu jedem Kanal ist auch eine manövrierfähige Ventileinrichtung angeordnet. Dies bedeutet, dass jede Düse unabhängig von den anderen geöffnet und geschlossen werden kann. Aus diesem Grund ist es möglich eine oder mehrere Düsen zur gleichen Zeit zu öffnen.
• Die Lagerstruktur umfasst vorzugsweise eine Anzahl an Kugellager, welche in ihren eigenen in die Welle gefrästen Schlitzen verlaufen. Eine Anzahl ringförmiger Kanäle 32, 42 43, einer für jede Düse, wird durch zwischen dem Gehäuse und der Welle eingefügten Abdichtmitteln 44 gebildet, wobei die Abdichtmittel im Eingriff mit der Wellenperipherie stehen. Diese Mittel sind vorzugsweise im Gehäuse sicher befestigt, aber es ist auch denkbar, dass die Umdrehung gegen die Gehäuseinnenwand stattfindet. Der Kanal 19 kann auch durch ein zwischen der Welle und dem Gehäuse eingefügten Mittel 45 gebildet werden.
• Das Gehäuse ist durch ein erstes und ein zweites Endstück 46, 47 axial geschlossen.
• Der Kopf der Spritzpistole ist, wie erwähnt wurde, mit mindestens zwei, beispielsweise drei, Spritz- oder Extrusionsdüsen eingerichtet, von denen jede in den gezeigten Beispielen eine unterschiedliche Ebene und/oder Richtung anvisiert. Nach dem Beispiel der Fig. 1 wird eine Düse vorzugsweise im Wesentlichen in die Richtung der Achse A, d. h. in die x Richtung gerichtet. Eine zweite Düse 38 wird vorzugsweise im Wesentlichen vertikal zur Längsachse A, d. h. in die y Richtung gerichtet. Eine dritte Düse 40 wird in die x/y Ebene gerichtet und bildet vorzugsweise mit der x Achse einen Winkel von 40º- 50º.
• In dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel werden zwei Düsen 38, 39 veranschaulicht, von denen eine axial und die andere vertikal zur Längsachse A gerichtet wird. Eine dritte Düse ist hinter dem Kopf verborgen und wird beispielsweise vertikal zu den anderen zwei Düsen 38, 39 gerichtet oder bildet einen kleineren oder größeren Winkel zu einer der anderen Düsen.
• Die Ventileinrichtung 26 ist beispielsweise, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, in Form eines Kugelhahns mit einem Ventilkörper mit der Form eines Balls 50 gestaltet, welcher durch eine Feder 51 in eine geschlossene Position auf einer Befestigungsfläche gebracht wird. Das Öffnen oder Schließen des Ventils wird mittels einer Steuereinrichtung durchgeführt, im gezeigten Beispiel in Form einer axial beweglichen Nadel 54, welche durch eine pneumatische Einrichtung bewegt wird, wie z. B. einen durch Luft gesteuerten Kolben 53, welcher innerhalb eines Luftzylinders 54 beweglich ist, welcher durch einen nicht gezeigten Luftschlauch mit einer pneumatischen Steuervorrichtung verbunden ist. Jede Ventileinrichtung 26 wird mit den entsprechenden Steuereinrichtungen 52, 53, 54 und Kanälen 25, 27 auch in einem leicht auswechselbaren Modul montiert.
• Die Erfindung ist weder auf die vorhergehende Beschreibung begrenzt noch auf die in den Zeichnungen gezeigten Beispiele, aber kann innerhalb dem Bereich der beigefügten Ansprüche verändert werden. Beispielsweise können zwei oder mehrere Düsen die gleichen Wirkungsrichtungen haben. Die Zuführeinrichtungen für das ankommende Fluid können mehr als einen Kanal zur Zuführung verschiedener Fluide aufweisen. Beispielsweise kann Luft in einem separaten Kanal den ganzen Weg hinauf zu einer speziellen Düse hinzugefügt werden, welche doppelte Düsenöffnungen aufweist, z. B. eine für jedes Fluid. Für jedes Fluid wird ein separater kreisförmiger Kanal vor den Ventilen benötigt. Anstelle eines Roboterarms kann die Pistole an andere Arten beweglicher Halter für eine automatische Einstellung zwischen unterschiedlichen Positionen und/oder Verfahrensschritten montiert werden. Die Ventileinrichtung 26 kann alternativ getrennt von der Schwenkeinrichtung 2 und der Pistole montiert werden. Die Anzahl der Düsen kann zwei oder mehr betragen.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Aufbringen eines Fluids auf eine Fläche und vorgesehen zur Montage als Werkzeug auf einem Halter, der zwischen unterschiedlichen Stellungen und Richtungen einstellbar ist, wobei die Vorrichtung eine Zuführeinrichtung (4) für das Zuführen eines oder mehrerer unter Druck befindlicher Fluide zu wenigstens zwei Düsen (38, 41), die auf dem Werkzeug zur Abgabe des Fluids montiert sind, wobei die Vorrichtung wenigstens eine Ventileinrichtung (26) besitzt, die jeder Düse (38, 41) zur separaten Steuerung der Zufuhr von Fluid aus der Zuführeinrichtung (4) zu jeder Düse durch einen Kanal (28, 29, 30, 32, 36) zugeordnet ist, der zwischen jeder Ventileinrichtung und der zugeordneten Düse verläuft, wobei das Werkzeug eine Schwenkeinrichtung (2) mit einem Gehäuse (10) an dem die Zuführeinrichtung (4) angeschlossen ist, und eine Welle (8), die einerseits drehbar in dem Gehäuse gehalten ist und andererseits die Düsen trägt, und wenigstens einen ersten Kanal (15) aufweist, der einen Durchlass für das Fluid durch das Gehäuse zu der drehbaren Welle bildet, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein gemeinsamer zweiter Kanal (19) für das Zuführen von Fluid aus dem ersten Kanal zu einer Vielzahl von Düsen auf der drehbaren Welle, ohne Rücksicht auf deren Drehstellung, und mindestens ein dritter Kanal (22, 27, 29, 31, 35, 36) in der Welle für das Zuführen des Fluids von der im zweiten Kanal zu der entsprechenden Düse vorgesehen ist, dass die Ventileinrichtung auf dem Gehäuse (10) zur Steuerung der Fluidzufuhr von der Zuführeinrichtung (4) zu der entsprechenden Düse (38, 41) angeordnet ist, und dass die Ventileinrichtung zwischen dem zweiten Kanal (19) und dem dritten Kanal(22, 27, 29, 31, 3, 36) geschaltet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kanal einen ringförmigen Kanal (19) aufweist, der in einer Richtung senkrecht zur Längsachse (A) der Welle (8) verläuft.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der Düsen (38, 41) drei beträgt und dass jede Düse in unterschiedliche Richtungen zielt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kanal aus einem offenen ringförmigen Kanal besteht, der wenigstens einen Abschnitt der inneren Umfangsfläche (12) des Gehäuses offenlegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Kanal (22, 27, 29, 31, 35, 36) einen ringförmigen Kanal (32) für jede Ventileinrichtung (26) und Düse (38, 41) aufweist, der am Übergang zwischen dem Gehäuse (10) und der Welle (8) längs wenigstens eines Abschnitts von deren Umfang offen angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug modulartig aufgebaut ist, wobei ein Modul für die Schwenkeinrichtung (2), ein Modul für jede Ventileinrichtung (26), ein Modul für einen Düsenkopf (6), in dem die Düsen (38, 41) angeordnet sind, und ein Modul vorgesehen ist, der zwischen der Schwenkeinrichtung und dem Düsenkopf zur Positionierung einer Lanze (5) angeordnet ist, in der für jede Ventileinrichtung und Düse zum Zuführen von Fluid von der Schwenkeinrichtungswelle (8) zu dem Düsenkopf ein Anschlusskanal (36) angeordnet ist.