EP1721681A2 - Glue dispensing device having a cooled monitoring device - Google Patents
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Definitions
- the object of the present invention to provide a nozzle assembly of the type mentioned, which ensures reliable monitoring of the applied adhesive bead.
- the solution to this consists in a measuring head arranged on the cooling device for cooling the measuring head with the cameras.
- the measuring head itself is designed as a concentric with the nozzle arranged annular body which is arranged on the line block of the gear pump.
- the cooling device also preferably has the form of a ring body arranged concentrically with the adhesive nozzle, which surrounds the nozzle and shields from the line block of the gear pump. That is, with downwardly opening nozzle, the cooling ring is arranged in the form of an annular disk above the annular measuring head.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Düsenanordnung für Heißschmelzkleber mit einer Düse zur Erzeugung einer Kleberraupe während der Bewegung der Düse über ein Substrat. Heißschmelzkleber sind in vielen Bereichen, in denen früher Verbindungstechniken anderer Art, wie z. B. Schrauben, Tackern, Vernähen üblich waren, im Einsatz. Hierbei sind in bestimmten Anwendungsfällen Kanten- oder Linienverbindungen zu erzeugen, für die eine einzelne Kleberraupe auf ein Substrat aufzubringen ist, die gänzlich oder in vorgegebenen Abschnitten keine Unterbrechungen aufweisen darf.The invention relates to a nozzle assembly for hot melt adhesive with a nozzle for generating a bead of adhesive during movement of the nozzle over a substrate. Hot melt adhesives are used in many areas where formerly connecting techniques of other types, such. As screws, stapling, sewing were common in use. In certain applications edge or line connections are to be produced for which a single bead of adhesive is to be applied to a substrate which may not have any interruptions wholly or in predetermined sections.
Düsenanordnungen, die derartige Kleberraupen erzeugen, können an einem Roboterarm angebracht und entlang zweidimensionaler Kurvenzüge oder dreidimensionaler Verläufe im Raum vollautomatisiert gesteuert werden. Zur Qualitätsüberwachung der hiermit erzeugten Kleberraupen ist es bekannt, Meßköpfe an den Düsen anzuordnen, die insbesondere drei umfangsverteilte Kameras enthalten, die zu jedem Zeitpunkt des Kleberaustrages ein Bild der erzeugten Kleberraupe unter drei verschiedenen Sichtwinkeln erfassen. Dieses Bild kann über entsprechende Bildvergleichprogramme vollautomatisch überwacht werden, wobei eine Fehlermeldung erzeugt wird, wenn die Kleberraupe bezüglich Höhe, Breite oder Verlauf von vorgegebenen in einem Speicher abgelegten Bildwerten abweicht.Nozzle arrangements which produce such adhesive beads can be mounted on a robot arm and controlled fully automatically along two-dimensional curves or three-dimensional courses in space. For quality monitoring of the adhesive beads thus produced, it is known to arrange measuring heads on the nozzles, which in particular contain three circumferentially distributed cameras, which capture an image of the adhesive bead produced at three different angles of view at each time of the Kleberaustrages. This image can be monitored fully automatically via corresponding image comparison programs, wherein an error message is generated when the adhesive bead differs in terms of height, width or course from predetermined image values stored in a memory.
Die Verarbeitung von Heißschmelzkleber erfolgt bei erhöhten Temperaturen im Bereich von 180° oder mehr. Der Kleber wird hierbei in einem entfernt von der Einzeldüse befindlichen Tank aufgeheizt, mit einer Förderpumpe über bevorzugt beheizte Leitungen nahe an die Düse herangeführt und vor der Düse bei Bedarf über eine gesteuert antreibbare Zahnradpumpe zur Düse gefördert. Die genaue zeitliche Zumessung erfolgt dann an der Düsenöffnung über eine vorzugsweise pneumatisch gesteuerte Düsennadel. Im Betrieb nimmt innerhalb kurzer Zeit die gesamte Düse ebenso wie die Zahnradpumpe und ggfs. ein beide verbindender Leitungsblock die Temperatur des Klebers an. Die Erfahrung hat gezeigt, daß die hierbei in der Umgebung der Düse auftretenden Temperaturen die Funktion des Meßkopfes, insbesondere der Kameras, die temperaturempfindlich sind, stören können.The processing of hot melt adhesive takes place at elevated temperatures in the range of 180 ° or more. The adhesive is in this case heated in a remote from the individual nozzle tank, brought with a feed pump via preferably heated lines close to the nozzle and conveyed before the nozzle if necessary via a controlled drivable gear pump to the nozzle. The exact time measurement then takes place at the nozzle opening via a preferably pneumatically controlled nozzle needle. In operation, within a short time the entire nozzle as well as the gear pump and, if necessary, a connecting block connecting both the temperature of the adhesive. Experience has shown that the temperatures occurring in the vicinity of the nozzle can interfere with the function of the measuring head, in particular of the cameras, which are sensitive to temperature.
Hiervon ausgehend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Düsenanordnung der genannten Art bereitzustellen, die eine zuverlässige Überwachung der ausgebrachten Kleberraupe sicherstellt. Die Lösung hierfür besteht in einer am Meßkopf angeordneten Kühlvorrichtung zur Kühlung des Meßkopfes mit den Kameras. In der Regel ist der Meßkopf selber als konzentrisch zur Düse angeordnete Ringkörper ausgeführt, der am Leitungsblock der Zahnradpumpe angeordnet ist. Die Kühlvorrichtung weist in bevorzugter Form ebenfalls die Form eines konzentrisch zur Kleberdüse angeordneten Ringkörpers auf, der die Düse umgibt, und gegenüber dem Leitungsblock der Zahnradpumpe abschirmt. Das heißt, bei sich nach unten öffnender Düse ist der Kühlring ringscheibenförmig oberhalb des ringförmigen Meßkopfes angeordnet. Die Düse durchsetzt den Meßkopf und tritt mit der Düsenspitze einige Zentimeter nach unten vor. In günstiger Ausführungsform umfaßt der Kühlring eine einzelne Ringkammer, der Kühlmedium, insbesondere Kühlluft oder Kühlwasser, über einen Zuführstutzen zugeführt und aus der selbiges über einen diesem benachbarten Ablaufstutzen abgeführt wird. Innerhalb der Ringkammer ist hierbei eine Trennwand zwischen Zuführstutzen und Ablaufstutzen erforderlich. Es können jedoch auch kompliziertere Formen der Kühlmediumführung innerhalb des Kühlrings vorgesehen werden.On this basis, it is the object of the present invention to provide a nozzle assembly of the type mentioned, which ensures reliable monitoring of the applied adhesive bead. The solution to this consists in a measuring head arranged on the cooling device for cooling the measuring head with the cameras. In general, the measuring head itself is designed as a concentric with the nozzle arranged annular body which is arranged on the line block of the gear pump. The cooling device also preferably has the form of a ring body arranged concentrically with the adhesive nozzle, which surrounds the nozzle and shields from the line block of the gear pump. That is, with downwardly opening nozzle, the cooling ring is arranged in the form of an annular disk above the annular measuring head. The nozzle passes through the measuring head and with the tip of the nozzle comes down a few centimeters. In a favorable embodiment, the cooling ring comprises a single annular chamber, the cooling medium, in particular cooling air or cooling water, fed via a feed nozzle and is discharged from the selbiges via an adjacent outlet nozzle. Within the annular chamber in this case a partition wall between feed and drain pipe is required. However, more complicated forms of the cooling medium guide can be provided within the cooling ring.
In ergänzender Abwandlung kann der Kühlring auch eine Mantelfläche des Meßkopfes einschließen, um die der Wärmeübertragung zur Wärmeableitung dienenden Flächen zu vergrößern. Die Düse umfaßt üblicherweise Heizelemente, um die Klebertemperatur bis zur Düsenspitze auf dem erforderlichen Niveau zu halten. Zur Reduzierung der Wärmeübertragung von der Düse auf den ringförmigen Meßkopf kann ein die Heizelemente umgebender Isoliermantel innerhalb des Düsengehäuses vorgesehen werden. Ebenfalls zur Reduzierung der Wärmeübertragung wird weiterhin vorgeschlagen, daß Halterungselemente für das Düsengehäuse, die vorzugsweise am Leitungsblock der Zahnradpumpe befestigt sind, aus schlecht wärmeleitendem Kohlfaserverbundmaterial bestehen.In a complementary modification of the cooling ring may also include a lateral surface of the measuring head in order to increase the heat transfer for heat dissipation serving surfaces. The nozzle usually includes heating elements to maintain the adhesive temperature at the required level to the nozzle tip. To reduce the heat transfer from the nozzle to the annular measuring head, an insulating jacket surrounding the heating elements can be provided inside the nozzle housing. Also to reduce the heat transfer will continue proposed that support members for the nozzle housing, which are preferably attached to the line block of the gear pump, made of poor thermal conductivity carbon fiber composite material.
Der Meßkopf ist zum Schutz der Kameras üblicherweise unten von einer Glasscheibe abgedeckt, gegebenenfalls sind auch einzelne Glasscheiben für die einzelnen Optiken vorgesehen. Um zu verhindern, daß zumindest an diesem Teil des gekühlten Meßkopfes ein Niederschlagen von notwendigerweise vorhandenen Kleberdämpfen erfolgt, wird eine zusätzliche Vorrichtung zur Erzeugung eines Überdruckbereiches bzw. einer Luftströmung unterhalb des Meßkopfes zum Schutz der Meßkopfunterseite vor dem Niederschlagen von Kleberdämpfen vorgeschlagen. In einfacher Ausgestaltung kann diese Vorrichtung Austritte für zumindest einen Teil eines gasförmigen Kühlmediums erfassen, das vorzugsweise vor dem Zuführen zur Kühlvorrichtung abgezweigt werden kann. Anstelle dessen oder in Ergänzung dazu kann die Vorrichtung ein Gebläse und in geeigneter Weise angeordnete Düsenaustritte umfassen, die Kleberdämpfe von der Unterseite des Meßkopfes wegblasen. Soweit im vorstehenden die Angaben oben und unten verwendet werden, bezieht sich dies auf die häufigste Stellung der Düse zum Auftragen der Kleberraupe von oben auf ein liegendes Substrat. Es versteht sich, daß ein Roboterarm die Kleberdüse und alle damit verbundenen Teile in jede beliebige Richtung drehen kann. Die Zuführleitungen für Heißschmelzkleber und Kühlmedium sowie die Steuerleitungen sind flexibel auszuführen.The measuring head is usually covered at the bottom of a glass to protect the cameras, if necessary, individual glass panes are provided for the individual optics. In order to prevent at least that part of the cooled measuring head from precipitating necessarily existing adhesive vapors takes place, an additional device for generating an overpressure region or an air flow below the measuring head to protect the Meßkopfunterseite is suggested before the deposition of adhesive vapors. In a simple embodiment, this device can detect outlets for at least part of a gaseous cooling medium, which can preferably be diverted before feeding to the cooling device. Instead of or in addition to this, the apparatus may include a fan and suitably arranged nozzle outlets which blow away adhesive vapors from the underside of the measuring head. Insofar as the above and below statements are used, this refers to the most frequent position of the nozzle for applying the adhesive bead from above onto a horizontal substrate. It should be understood that a robotic arm can rotate the glue nozzle and any associated parts in any direction. The supply lines for hot melt adhesive and cooling medium and the control lines are flexible.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachstehend beschrieben.A preferred embodiment of the invention is illustrated in the drawings and will be described below.
Hierbei zeigt
Figur 1- zeigt eine erfindungsgemäße Düsenanordnung in radialer Ansicht auf die Längsachse der Kleberdüse;
- Figur 2
- zeigt eine erfindungsgemäße Düsenanordnung nach
Figur 1 im Längsschnitt durch die Kleberdüse in um 90° gedrehter Position; - Figur 3
- zeigt eine 3D-Darstellung der erfindungsgemäßen Düsenanordnung.
- FIG. 1
- shows a nozzle arrangement according to the invention in a radial view of the longitudinal axis of the adhesive nozzle;
- FIG. 2
- shows a nozzle arrangement according to the invention of Figure 1 in longitudinal section through the adhesive nozzle in rotated by 90 ° position.
- FIG. 3
- shows a 3D representation of the nozzle arrangement according to the invention.
Die drei Figuren werden nachstehend gemeinsam beschrieben. Die dargestellte Anordnung wird vorzugsweise an einem Roboterarm befestigt. Eine Nadeldüse 11 für Heißschmelzkleber umfaßt im wesentlichen ein Düsengehäuse 12, eine Düsenspitze 13 mit einer Austrittsöffnung 14, sowie eine innerhalb der Düse längsbewegliche Ventilnadel 15, die pneumatisch betätigt wird. Zur Betätigung ist an der Ventilnadel 15 ein Kolben 16 befestigt, der in einer Pneumatikkammer 17 axial verstellbar ist. Am Gehäuse 12 ist ein erster Entlüftungsstutzen 18 und ein zweiter Entlüftungsstutzen 19 erkennbar. Daneben ist ein Druckluftstutzen 20 sichtbar. Die Ventilnadel 15 wird über den innerhalb der Pneumatikkammer 17 axial verschiebbaren Kolben 16 angehoben oder abgesenkt, so daß die Austrittsöffnung 14 geöffnet oder verschlossen wird. Seitlich am Düsengehäuse 12 befindet sich ein Leitungsblock 21 mit einem Kleberzuführungsstutzen, der mit dem Düsengehäuse 12 über einen Anschlußstutzen 22 verbunden ist. Vorgeheizter Heißschmelzkleber wird der Nadeldüse 11 über eine Zahnradpumpe 23 zugeführt, die über eine steuerbare Kupplung 24 mit einem Antriebsmotor 25 verbunden ist. Im Düsengehäuse 12 sind zwei Heizelemente 27, 28 und ein lsoliermantel 29 erkennbar, die den zugeführten Heißschmelzkleber auf der erforderlichen Bearbeitungstemperatur halten und zugleich einen Wärmeabfluß über das Düsengehäuse 12 weitgehend unterdrücken sollen.The three figures will be described together below. The illustrated arrangement is preferably attached to a robot arm. A needle jet 11 for hot melt adhesive essentially comprises a
Am Leitungsblock 21 ist über zwei Halterungen 31, 32 ein ringförmig zur Düse angeordneter Meßkopf 41 mit einem optischen Überwachungssystem befestigt, an dem zwei Steuer- und Signalleitungen 42, 43 angeschlossen sind. Der Meßkopf 41 enthält insbesondere drei umfangsverteilt angeordnete auf die Düsenspitze 13 ausgerichtete Kameras, die der Überwachung der Kleberraupe dienen und die während des Düsenbetriebes ständig Bilder an ein elektronisches Bildauswertungssystem übermitteln. Die Kameras sind nicht im einzelnen dargestellt. Oberhalb des Meßkopfes 41 ist ein scheibenförmiger Kühlring 45 dargestellt, der am Meßkopf 41 oder an den Halterungen 31, 32 befestigt sein kann und in flächigem Kontakt mit dem Meßkopf 41 steht. Der Kühlring 45 hat zwei Anschlußstutzen 46, 47 zur Zuführung und Ableitung von Kühlmedium, wobei als Kühlmedium Luft oder Wasser Verwendung finden kann.On line block 21 is attached via two
Mittels des Kühlringes 45 wird die zulässige Betriebstemperatur für die Kameras im Meßkopf 41 eingehalten, die von der Klebertemperatur deutlich überschritten wird. Insofern ist eine Isolierung des Meßkopfes 41 gegenüber dem aufgeheizten Heißschmelzkleber ebenso wie eine Kühlung durch den Kühlring gemäß der Erfindung vorgesehen. Der Kühlring 45 kann auch so ausgestaltet werden, daß er die äußere Mantelfläche des Meßkopfes 41 anders als bei der vorliegenden Ausführung dargestellt übergreift, so daß neben der oberen Stirnfläche des zylindrischen Meßkopfes 41 auch die äußere Mantelfläche unmittelbar flächig gekühlt wird. Unten ist der Meßkopf 41 zum Schutz der Optiken der Kameras mit einer Glasscheibe 44 abgedeckt. Damit sich an der Glasscheibe kein Kleberdampf niederschlägt, kann gasförmiges Kühlmedium vom Kühlring 45 durch den Meßkopf hindurchgeführt werden und z.B. zentral am Düsengehäuse 12 ringförmig aus diesem austreten, so daß eine radiale Gasströmung entlang der Glasscheibe von innen nach außen entsteht, die den Kleberdampf wegbläst.By means of the
- 1111
- Nadeldüseneedle nozzle
- 1212
- Düsengehäusenozzle housing
- 1313
- Düsenspitzenozzle tip
- 1414
- Düsenöffnungnozzle opening
- 1515
- Ventilnadelvalve needle
- 1616
- Kolbenpiston
- 1717
- Pneumatikkammerpneumatic chamber
- 1818
- Entlüftungvent
- 1919
- Entlüftungvent
- 2020
- DruckluftzuführungCompressed air supply
- 2121
- KleberführungsgehäuseKleber guide housing
- 2222
- Anschlußstutzenconnecting branch
- 2323
- Pumpepump
- 2424
- Kupplungclutch
- 2525
- Motorengine
- 2626
- KleberzuführungssystemAdhesive feed system
- 3131
- Halterungbracket
- 3232
- Halterungbracket
- 4141
- Meßkopfmeasuring head
- 4242
- Steuerleitungcontrol line
- 4343
- Signalleitungsignal line
- 4444
- Glasscheibepane
- 4545
- Kühlringcooling ring
- 4646
- StutzenSupport
- 4747
- StutzenSupport
Claims (12)
gekennzeichnet durch
eine am Meßkopf (41) angeordnete Kühlvorrichtung (45).Hot melt adhesive nozzle assembly having a nozzle (11) equipped with a measuring head (41) with cameras for monitoring a bead of adhesive produced by the nozzle,
marked by
a cooling device (45) arranged on the measuring head (41).
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kühlvorrichtung zumindest einen konzentrisch zur Düse (11) angeordneten Kühlring (45) umfaßt.Arrangement according to claim 1,
characterized,
in that the cooling device comprises at least one cooling ring (45) arranged concentrically with the nozzle (11).
dadurch gekennzeichnet,
daß der zumindest eine Kühlring (45) eine Ringkammer mit Zufluß- und Abflußstutzen (46, 47) für ein Kühlmedium umfaßt.Arrangement according to claim 2,
characterized,
in that the at least one cooling ring (45) comprises an annular chamber with inflow and outflow nozzles (46, 47) for a cooling medium.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kühlring (45) zumindest über eine Stirnfläche mit dem Meßkopf (41) in wärmeleitendem Kontakt ist.Arrangement according to one of claims 2 or 3,
characterized,
that the cooling ring (45) is at least on one end face the measuring head (41) in thermally conductive contact.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kühlring (45) eine Mantelfläche des Meßkopfes (41) umschließt.Arrangement according to one of claims 2 to 4,
characterized,
that the cooling ring (45) encloses a lateral surface of the measuring head (41).
dadurch gekennzeichnet,
daß die Düse (11) eine Nadeldüse ist.Arrangement according to one of claims 1 to 5,
characterized,
that the nozzle (11) is a needle nozzle.
dadurch gekennzeichnet,
daß innerhalb eines Gehäuses (12) der Düse (11) zumindest ein Heizelement (27, 28) angeordnet ist, das von einem lsoliermantel (29) umgeben ist.Arrangement according to one of claims 1 to 6,
characterized,
that within a housing (12) of the nozzle (11) at least one heating element (27, 28) is arranged, which is surrounded by a lsoliermantel (29).
dadurch gekennzeichnet,
daß der Isoliermantel (29) aus Melaminschaum besteht.Arrangement according to one of claims 1 to 7,
characterized,
that the insulating jacket (29) consists of melamine foam.
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Halterung für den Meßkopf (41) und/oder den Kühlring (45) aus Kohlefaserverbundmaterial besteht.Arrangement according to one of claims 1 to 8,
characterized,
that a holder for the measuring head (41) and / or the cooling ring (45) consists of carbon fiber composite material.
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Gasströmung unterhalb des Meßkopfes (41) zum Schutz der Meßkopfunterseite vor dem Niederschlagen von Kleberdämpfen vorgesehen ist.Arrangement according to one of claims 1 to 9,
characterized,
in that a device for generating a gas flow below the measuring head (41) is provided to protect the measuring head underside from the deposition of adhesive vapors.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung Austritte für zumindest einen Teil eines gasförmigen Kühlmediums umfaßt.Arrangement according to claim 10,
characterized,
in that the device comprises outlets for at least part of a gaseous cooling medium.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung ein Gebläse umfaßt.Arrangement according to one of claims 10 or 11,
characterized,
that the device comprises a fan.
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