АППЛИКАТОР ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ГЕРМЕТИКА НА СТЫКОВОЙ ШОВ С ОТБОРТОВКОЙ КРОМОК И СООТВЕТСТВУЮЩИЙ СПОСОБ ЕГО ЭКСПЛУАТАЦИИ
APPLICATOR FOR APPLYING SEALANT TO END JOINT WITH FOLDING AND METHOD OF ITS OPERATION

Изобретение касается аппликатора для нанесения покрывающего средства на конструктивный элемент, в частности для нанесения герметика на шов с отбортовкой кромок с задней стороны конструктивного элемента автомобильного кузова, при этом аппликатор, в частности, может выступать наружу, проходя сквозь зазор между двумя перекрывающимися конструктивными элементами автомобильного кузова.
В конструктивных элементах автомобильного кузова (например, дверях или капотах) часто имеются так называемые швы с отбортовкой кромок, в которых одна листовая деталь загнута за кромку другой листовой детали, причем затем эти две листовые детали могут быть склеены друг с другом. При этом существует опасность, что в зазор между двумя листовыми деталями проникнет влага и приведет к коррозии в этом месте. Поэтому известно, что герметик наносится на шов с отбортовкой кромок между двумя листовыми деталями для герметизации шва с отбортовкой кромок и надежного предотвращения, тем самым проникновения влаги и связанной с этим коррозии.
На практике нанесение герметика на шов с отбортовкой кромок происходит при нанесении покрытия на двери автомобильных кузовов вручную рабочими, которые сначала открывают соответствующую дверь, а затем вручную наносят герметик на шов с отбортовкой кромок. Если листовые детали не перекрываются, ручное нанесение возможно и при закрытой двери.
Недостатком этого ручного нанесения герметика на шов с отбортовкой кромок являются, однако, высокие затраты рабочей силы и связанные с этим расходы.
Кроме того, в уровне техники предпринимались попытки автоматического нанесения герметика на шов с отбортовкой кромок с помощью робота для нанесения покрытия. Однако эти попытки автоматизации нанесения герметика до сих пор на практике по различным причинам были связаны со значительными проблемами.
С одной стороны, герметик мог наноситься на шов с отбортовкой кромок дверей и капотов автомобильных кузовов только тогда, когда эти двери или, соответственно, капоты предварительно были открыты, что связано с дополнительными затратами.
С другой стороны, нанесение герметика на шов с отбортовкой кромок требует чрезвычайно высокой точности позиционирования используемого робота для нанесения покрытия, которая возможна только при позиционном регулировании по сенсорной информации со слежением за положением робота в соответствии с определяемыми отклонениями положения. При автоматическом нанесении герметика на шов с отбортовкой кромок аппаратные затраты на достижение необходимой точности позиционирования ставят под сомнение рентабельность, достигаемую вследствие экономии на рабочей силе.
Из более раннего, но опубликованного позже патента DE 10 2007 037 865 B3 известен также аппликатор, который позволяет осуществлять автоматическое роботизированное нанесение герметика на шов с отбортовкой кромок. Для этого у известного аппликатора имеется податливый шарнир, благодаря чему требования к точности позиционирования применяемого робота уменьшаются в приемлемой степени.
Проблематичным при герметизации швов с отбортовкой кромок в области дверей автомобиля является тот факт, что двери автомобиля в закрытом состоянии из-за конструкции дверей автомобиля, обеспечивающей безопасность в случае аварии, сдвигаются за соответствующее грязезащитное крыло. Вследствие этого аппликатор согласно DE 10 2007 037 865 B3 не может продвинуться сквозь зазор между дверью автомобиля и грязезащитным крылом, так как эти конструктивные элементы перекрываются друг другом. Поэтому до сих пор при герметизации швов с отбортовкой кромок в области дверей автомобиля двери автомобиля должны были быть открыты, чтобы обеспечить доступ для нанесения герметика к швам с отбортовкой кромок.
Однако открытие дверей автомобиля для нанесения герметика на соответствующий шов с отбортовкой кромок занимает время цикла, которое теряется для собственно нанесения герметика. При определенных обстоятельствах это может привести к тому, что для нанесения герметика на различные швы с отбортовкой кромок автомобильного кузова потребуется несколько рабочих циклов.
Кроме того, открытие дверей автомобиля для нанесения герметика на швы с отбортовкой кромок требует дополнительного робота-манипулятора, что связано с повышенными инвестиционными затратами и увеличением занимаемой площади в устройстве для нанесения лакокрасочных покрытий.
Кроме того, в отношении уровня техники следует также сослаться на US 2968441.
Поэтому в основу изобретения положена задача создать аппликатор, который без открытия двери автомобиля позволит уплотнять герметиком находящийся с задней стороны двери автомобиля шов с отбортовкой кромок.
В целом в основу изобретения положена задача создать аппликатор, который может выступать наружу, проходя сквозь зазор между перекрывающимися конструктивными элементами, чтобы наносить покрывающее средство (например, герметик) с задней стороны конструктивных элементов.
Кроме этого, в основу изобретения положена задача предложить способ эксплуатации такого аппликатора.
Эта задача решается с помощью предлагаемого изобретением аппликатора и способа его эксплуатации согласно соответствующим независимым пунктам формулы изобретения.
Изобретение основано на общей технической идее о такой конфигурации аппликатора, чтобы аппликатор мог выступать наружу, даже проходя сквозь зазор между перекрывающимися конструктивными элементами с передней стороны на заднюю сторону конструктивных элементов, чтобы наносить покрывающее средство с задней стороны конструктивных элементов. Например, аппликатор может при этом вводиться в продольном направлении шва с отбортовкой кромок в область зазора, что, например, возможно с торцевого конца области зазора.
Поэтому изобретение предусматривает держатель форсунки (например, трубу), который имеет несколько изгибов и поэтому позволяет позиционировать направляемую держателем форсунки форсунку, вводя ее сквозь зазор между перекрывающимися конструктивными элементами, с задней стороны этих конструктивных элементов, чтобы наносить в этом месте покрывающее средство.
Предпочтительно держатель форсунки имеет практически двойную Г-образную форму, т.е. держатель форсунки практически состоит из двух граничащих друг с другом соответственно Г-образных участков. Однако альтернативно возможно также, чтобы держатель форсунки имел практически S-образную форму. Решающим является только то, что держатель форсунки имеет такую форму, чтобы он, проходя сквозь зазор между смежными перекрывающимися конструктивными элементами, мог позиционировать форсунку с задней стороны этих конструктивных элементов необходимым для процесса нанесения покрытия образом.
В одном из предпочтительных примеров осуществления держатель форсунки на своем дистальном конце имеет участок практически U-образной формы, включающий дистальную полку, проксимальную полку и соединительную полку, при этом соединительная полка соединяет проксимальную полку с дистальной полкой. Тогда при эксплуатации U-образный участок держателя форсунки охватывает боковую кромку предназначенного для нанесения покрытия конструктивного элемента, проходя сквозь зазор, так что дистальная полка с форсункой находится позади предназначенного для нанесения покрытия конструктивного элемента, а проксимальная полка перед предназначенным для нанесения покрытия конструктивным элементом, в то время как соединительная полка U-образного участка выступает наружу сквозь зазор. При этом форсунка расположена на дистальной полке U-образного участка или, соответственно, непосредственно интегрирована в нее и подает покрывающее средство сзади вперед на заднюю сторону предназначенного для нанесения покрытия конструктивного элемента. Проксимальная полка и/или дистальная полка U-образного участка держателя форсунки предпочтительно имеют длину, составляющую более 2 см, 4 см, 6 см или более 10 см, при этом предпочтительная длина полки зависит от геометрии конструктивного элемента.
В описанном выше предпочтительном примере осуществления с U-образным участком на дистальном конце держателя форсунки держатель форсунки имеет предпочтительно три изгиба, а именно, начиная от форсунки, сначала два изгиба с одним и тем же направлением изгиба, а затем один изгиб с противоположным направлением изгиба. Однако в отношении держателя форсунки изобретение не ограничено определенным количеством изгибов. Более того, изобретение охватывает также аппликаторы с держателем форсунки, имеющим два или более трех изгибов. Решающим является только то, что держатель форсунки имеет такую форму, чтобы он мог выступать наружу на заднюю сторону конструктивных элементов, проходя сквозь зазор между двумя смежными перекрывающимися в боковом направлении конструктивными элементами.
Между отдельными изгибами держатель форсунки имеет предпочтительно практически прямые участки, однако в рамках изобретения в зависимости от геометрии конструктивного элемента в области зазора возможно также применение непрерывно изгибающегося держателя форсунки.
Кроме того, отдельные изгибы держателя форсунки имеют предпочтительно по существу прямоугольную форму. Однако альтернативно возможно также, чтобы отдельные изгибы держателя форсунки имели соответственно угол изгиба, составляющий не менее 70° или не менее 80°. Кроме того, возможно, чтобы отдельные изгибы держателя форсунки соответственно имели угол изгиба, составляющий не более 110° или не более 100°.
Кроме того, следует упомянуть о том, что предпочтительно, чтобы держатель форсунки проходил в одной плоскости. Однако в зависимости от геометрии конструктивного элемента в области зазора теоретически возможно также, чтобы отдельные полки держателя форсунки не проходили в одной плоскости.
В одном из предпочтительных примеров осуществления изобретения держатель форсунки имеет четыре полки, каждая из которых отогнута под прямым углом относительно другой и они образуют двойную Г-образную форму. Дистальная полка держателя форсунки проходит при этом по существу параллельно задней стороне конструктивного элемента и наносит покрывающее средство (например, герметик) предпочтительно по существу под прямым углом к задней стороне конструктивного элемента. С этой дистальной полкой граничат две другие полки, которые выступают наружу, проходя сквозь зазор, и отогнуты под прямым углом друг к другу. Наконец, предусмотрена проксимальная полка, которая, например, позиционируется роботом для нанесения покрытий.
Уже упоминалось, что держатель форсунки предпочтительно представляет собой полую подводящую трубу, через которую покрывающее средство направляется к форсунке. Однако изобретение претендует также на защиту альтернативного варианта осуществления, в котором держатель форсунки выполняет только механическую функцию и не служит для пропускания покрывающего средства, причем в этом случае покрывающее средство может течь к форсунке, например, по введенному в держатель форсунки шлангопроводу.

Кроме того, следует упомянуть, что держатель форсунки предпочтительно выполнен из материала, который является упругим и/или обладает памятью формы. При этом преимущество заключается в том, что держатель форсунки после столкновения с предназначенными для нанесения покрытия конструктивными элементами снова принимает свою первоначальную конструктивно заданную форму, что необходимо для высокопрецизионного позиционирования форсунки. Например, материал, обладающий памятью формы, может представлять собой никель-титановый сплав, такой как, например, титанфлекс (TitanFlex).
Кроме того, в рамках изобретения существует возможность снабдить аппликатор, по меньшей мере, одной дополнительной форсункой, такой как, например, плоскощелевая форсунка, форсунка для круглой струи, безвоздушная форсунка или другая форсунка для герметизации шва с отбортовкой кромок. Это обеспечивает возможность комбинированного режима, при котором с помощью одного и того же аппликатора могут попеременно герметизироваться швы с отбортовкой кромок и осуществляться нанесение прочих покрытий или, соответственно, наноситься другое покрывающее средство.
Кроме того, изобретение охватывает не только описанный выше предлагаемый изобретением аппликатор как отдельный конструктивный элемент, но и устройство для нанесения покрытий, предназначенное для герметизации швов с отбортовкой кромок на конструктивных элементах автомобильных кузовов с помощью такого аппликатора.
В таком устройстве для нанесения покрытий предпочтительно предусмотрено контрольное измерительное устройство, которое осуществляет контрольный замер геометрии аппликатора и, в частности, держателя форсунки, чтобы проверить, обладает ли еще держатель форсунки конструктивно заданной формой, или при столкновении с предназначенными для нанесения покрытия конструктивными элементами он был вследствие этого деформирован. Такое контрольное измерительное устройство может быть, например, снабжено фоторелейной защитой, которая регистрирует наружный контур аппликатора и, в частности, держателя форсунки.
Кроме того, предлагаемое изобретением устройство для нанесения покрытий включает предпочтительно чистящее устройство, служащее для обдува аппликатора или, соответственно, форсунки и очистки от возможно прилипшего материала покрытия и/или промывки промывочным средством, причем такие чистящие устройства известны из уровня техники и поэтому здесь не подлежат более подробному описанию.
При этом предпочтительно, если контрольное измерительное устройство для контрольного замера геометрии аппликатора конструктивно интегрируется в чистящее устройство. С одной стороны, при этом экономится конструктивное пространство. С другой стороны, контрольный замер геометрии аппликатора может осуществляться при этом во время чистки, благодаря чему экономится время цикла.
Кроме того, предлагаемый изобретением аппликатор может также включать шарнир, расположенный между держателем форсунки и служащим для крепления на роботе соединительным фланцем, который позволяет держателю форсунки совершать движение уклонения относительно соединительного фланца. Преимущество при этом заключается в том, что столкновение между аппликатором и предназначенными для несения покрытия конструктивными элементами не приводит к немедленному повреждению аппликатора, так как держатель форсунки благодаря шарниру может отклоняться. Такой шарнир описан в уже упомянутом ранее патенте DE 10 2007 037 865 B3, так что содержание этого патента в полном объеме должно быть включено в настоящее описание.
Наконец, изобретение охватывает также способ эксплуатации аппликатора, причем этот способ эксплуатации отличается тем, что аппликатор, проходя с передней стороны через зазор между двумя смежными перекрывающимися друг другом конструктивными элементами, выступает наружу на заднюю сторону смежных конструктивных элементов, чтобы наносить покрывающее средство с задней стороны конструктивных элементов.
При этом аппликатор предпочтительно перемещается вдоль зазора, нанося длинную полосу герметика на шов с отбортовкой кромок.
При этом важно, что введение аппликатора сквозь зазор и нанесение покрывающего средства возможно тогда, когда дверь автомобиля закрыта.
Другие предпочтительные усовершенствованные варианты осуществления изобретения охарактеризованы в зависимых пунктах или поясняются более подробно ниже вместе с описанием предпочтительных примеров осуществления изобретения с помощью фигур.
Фиг.1 - область зазора, включающая два перекрывающихся конструктивных элемента автомобильного кузова и предлагаемый изобретением аппликатор, который выступает наружу, проходя сквозь зазор, чтобы наносить герметик на шов с отбортовкой кромок с задней стороны,
Фиг.2 - вид сбоку автомобильного кузова с зазорами, в которых смежные конструктивные элементы автомобильного кузова перекрываются, вследствие чего становится необходимым применение предлагаемого изобретением аппликатора,
Фиг.3 - вид сбоку примера осуществления предлагаемого изобретением аппликатора, а также
Фиг.4 - вид сбоку другого примера осуществления предлагаемого изобретением аппликатора, а также контрольное измерительное устройство для контрольного замера геометрии аппликатора, предлагаемого изобретением, а также
Фиг.5 - контрольное измерительное устройство для контрольного замера геометрии аппликатора.
На Фиг.1 показана область зазора 1 между дверью 2 автомобиля и грязезащитным крылом 3, при этом дверь 2 автомобиля в изображенном на чертеже закрытом состоянии перекрывается с грязезащитным крылом 3 с целью улучшения безопасности в случае аварии.
Дверь 2 автомобиля имеет внутреннюю панель 4 и обшивку 5 панели, при этом обшивка 5 панели загнута за отогнутую кромку внутренней панели 4. В области этой отогнутой кромки внутренняя панель 4 соединена слоем 6 клея с обшивкой 5 панели. При этой конструкции существует опасность того, что в области шва с отбортовкой кромок влага попадет в зазор между отогнутой кромкой внутренней панели 4 и загнутой за нее кромкой обшивки 5 панели и вызовет коррозию. Поэтому этот шов с отбортовкой кромок между внутренней панелью 4 и обшивкой 5 панели запечатан герметиком 7, чтобы предотвратить проникновение влаги в шов с отбортовкой кромок, при этом герметик 7 проходит под прямым углом к плоскости чертежа по всей длине шва с отбортовкой кромок. Нанесение герметика 7 осуществляется при этом с помощью предлагаемого изобретением аппликатора 8, который выступает наружу, проходя сквозь зазор 1 между дверью 2 автомобиля и грязезащитным крылом 3, что еще будет поясняться детально.
Предлагаемый изобретением аппликатор позиционируется с помощью многоосевого робота и для монтажа на роботе снабжен соединительным фланцем 9, при этом робот для упрощения не изображен.
На соединительном фланце 9 аппликатора 8 смонтирован держатель 10 форсунки в форме трубы. С одной стороны, держатель 10 форсунки служит для механического ведения форсунки 11, которая расположена на дистальном конце держателя 10 форсунки. С другой стороны, держатель 10 форсунки служит для пропускания герметика от соединительного фланца 9 к форсунке 11, для чего держатель 10 форсунки выполнен полым.
Держатель 10 форсунки имеет четыре полки 12, 13, 14, 15, которые соответственно расположены под прямым углом друг к другу, при этом дистальные полки 12, 13, 14 держателя 10 форсунки образуют U-образный участок, который охватывает отогнутую кромку внутренней панели 5 со швом с отбортовкой кромок. Изображенная геометрия аппликатора 8 позволяет форсунке 11, проходя сквозь зазор 1 между дверью 2 автомобиля и грязезащитным крылом 3, выступать наружу на заднюю сторону двери 2 автомобиля и грязезащитного крыла 3, чтобы наносить герметик 7 на находящийся в этом месте шов с отбортовкой кромок. При этом не требуется, чтобы дверь 2 автомобиля была предварительно открыта, так что можно обойтись без робота-манипулятора для открытия двери 2 автомобиля.
На Фиг.2 показан вид сбоку автомобильного кузова 16, имеющего несколько швов 17, 18, 19, 20, 21 с отбортовкой кромок, которые могут быть уплотнены герметиком 7 с помощью изображенного на Фиг.1 аппликатора 8.
На Фиг.3 показан один из предпочтительных примеров осуществления предлагаемого изобретением аппликатора 8, который несколько отличается от примера осуществления, показанного на Фиг.1.
Так, полка 14 держателя 10 форсунки, в отличие от полки 15 держателя 10 форсунки, имеет угол изгиба α≈80°.
Полка 13, напротив, в отличие от полки 14 держателя 10 форсунки, имеет угол изгиба β≈80°.
Наконец, полка 12 держателя 10 форсунки, в отличие от полки 13, имеет угол изгиба χ=90°, как это происходит также в примере осуществления, показанном на Фиг.1.
На Фиг.4 показан модифицированный пример осуществления, который в значительной степени совпадает с примером осуществления, показанным на Фиг.1, при этом углы изгиба составляют α=β=χ=90°.
Наконец, на Фиг.5 показано контрольное измерительное устройство 17 для контрольного замера геометрии аппликатора 8. Для этого контрольное измерительное устройство 17 снабжено фоторелейной защитой 18, которая считывает наружный контур аппликатора 8 и, в частности, держателя 10 форсунки. Контрольный замер геометрии аппликатора 8 позволяет благоприятным образом распознавать деформации аппликатора 8, которые, например, могут быть вызваны столкновениями между аппликатором 8 и дверью 2 автомобиля или, соответственно, грязезащитным крылом 3.
При этом следует упомянуть, что контрольное измерительное устройство 17 предпочтительно может быть интегрировано в чистящее устройство, которое служит для того, чтобы очищать аппликатор 8 путем обдува или, соответственно, промывки промывочным средством. Интеграция контрольного измерительного устройства 17 в чистящее устройство обеспечивает то преимущество, что конструктивное пространство и время цикла экономятся, так как контрольный замер аппликатора 8 может осуществляться во время так или иначе необходимой чистки аппликатора 8.
Изобретение не ограничено описанными выше примерами осуществления. Более того, возможно множество вариантов и модификаций, в которых также используется идея изобретения и которые поэтому попадают в его объем защиты.
Спецификация позиций
1 Зазор
2 Дверь автомобиля
3 Грязезащитное крыло
4 Внутренняя панель
5 Обшивка панели
6 Слой клея
7 Герметик
8 Аппликатор
9 Соединительный фланец
10 Держатель форсунки
11 Форсунка
12-15 Полки
16 Автомобильный кузов
17 Контрольное измерительное устройство
18 Фоторелейная защита