DE102014202016A1 - Application method and station for a multi-component adhesive mixture - Google Patents

Application method and station for a multi-component adhesive mixture Download PDF

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Abstract

Bei einem Applikationsverfahren und einer Applikationsstation für ein Mehrkomponenten-Klebstoffsystem, bei welchen die einzelnen Klebstoffkomponenten am Applikationsort vermischt und anschließend auf die Klebestelle aufgetragen werden, lassen sich erfindungsgemäß die Taktzeiten für eine qualitativ hochwertige Verklebung an Bau- und insbesondere Kraftfahrzeugteilen auf seriengerechte Weise dadurch deutlich verkürzen, dass das Mischungsverhältnis der Klebstoffkomponenten im Laufe des Klebstoffauftrags schrittweise oder kontinuierlich in Richtung einer Verringerung der offenen Klebstoffzeit verändert wird.In an application method and an application station for a multi-component adhesive system, in which the individual adhesive components are mixed at the application site and then applied to the splice, the cycle times for high-quality bonding to construction and in particular motor vehicle parts can be significantly shortened according to the invention in that the mixing ratio of the adhesive components is changed step by step or continuously in the direction of a reduction of the open adhesive time during the course of the adhesive application.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Applikationsverfahren und eine Applikationsstation für eine Mehrkomponenten-Klebstoffmischung, mit einer Klebstoff-Mischkammer einschließlich mindestens eines Mischorgans und mehreren, den Mengenzustrom jeweils einer Klebstoffkomponente zur Mischkammer regulierenden Dosierelementen sowie mit einer die jeweilige Klebstoffmischung aus der Mischkammer auf die Bauteil-Klebestelle auftragenden Applikationsdüse, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 6.The invention relates to an application method and an application station for a multi-component adhesive mixture, comprising an adhesive mixing chamber including at least one mixing element and a plurality of metering elements which regulate in each case an adhesive component to the mixing chamber and with a respective adhesive mixture from the mixing chamber to the component splice Applicable application nozzle, according to the preamble of claim 1 or 6.

Aus der EP 1 375 008 B1 ist ein Klebstoff-Applikationssystem dieser Art zum Verkleben von Kraftfahrzeug-Bauteilen bekannt, bei welchem der Mehrkomponenten-Mischkopf nach jedem Applikationszyklus gereinigt und dann mittels einer Dosierdüsenanordnung eine neue Klebstoffmischung mit einem beliebigen Mischungsverhältnis für den nächsten Klebstoffauftrag hergestellt wird. Dabei müssen mit zunehmender Auftragslänge überproportional längere Taktzeiten eingehalten werden, da sich die Bauteile nach dem Klebstoffauftrag erst nach einer der Auftragslänge entsprechend verlängerten Wartezeit fehlstellenfrei und so fest miteinander verkleben, dass sie weiter verarbeitet werden können. Dies widerspricht insbesondere bei einer Serienfertigung der Forderung nach hohen Taktfrequenzen.From the EP 1 375 008 B1 An adhesive application system of this type for bonding automotive components is known in which the multi-component mixing head is cleaned after each application cycle and then produced by means of a Dosierdüsenanordnung a new adhesive mixture with any mixing ratio for the next adhesive application. In this case, disproportionately longer cycle times must be adhered to as the order length increases, since the components stick together without any defects and so firmly together after application of the adhesive only after a length of time corresponding to an extended waiting time that they can be further processed. This contradicts in particular in a mass production of the demand for high clock frequencies.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, ein Applikationsverfahren und eine Applikationsstation der eingangs genannten Art so auszubilden, dass sich die erwähnten Wartezeiten deutlich verkürzen und auf seriengerechte Weise und mit hoher Taktfrequenz qualitativ hochwertige Verklebungen an Bau- und insbesondere Kraftfahrzeugteilen herstellen lassen.In contrast, it is an object of the invention to provide an application method and an application station of the type mentioned in such a way that the mentioned waiting times significantly shorten and can be produced in a manner suitable for production and high frequency high-quality bonding to construction and especially motor vehicle parts.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. 6 gelöst. Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.This object is achieved by the features of claim 1 and 6 respectively. The subclaims describe advantageous developments of the invention.

Erfindungsgemäß wird das Mischungsverhältnis der Klebstoffkomponenten während des Klebstoffauftrags unter Berücksichtigung der Auftragslänge zunehmend verändert und so die Offen- oder Topfzeit der Klebstoffmischung vom Beginn bis zum Ende des Klebstoffauftrags vorzugsweise kontinuierlich oder schrittweise derart reduziert, dass die Ankickphase, in der sich die Verklebung ausreichend für das weitere Bauteilhandling verfestigt, unmittelbar nach dem Klebstoffauftrag gleichmäßig in dem gesamten Klebstoffvolumen einsetzt. Daher entfallen die sonst für eine fehlstellenfreie Verklebung erforderlichen, erheblich taktverlängernden Wartezeiten. Das Ergebnis ist eine signifikante Erhöhung der Taktfrequenz und damit ein wesentlicher Beitrag zu einer serienmäßigen Bauteilverklebung.According to the mixing ratio of the adhesive components during the adhesive application is increasingly changed taking into account the order length and so the open or pot life of the adhesive mixture from the beginning to the end of the adhesive application preferably continuously or gradually reduced such that the Ankickphase in which the bonding sufficient for the solidified further component handling, immediately after the adhesive application evenly throughout the adhesive volume begins. Therefore eliminates the otherwise necessary for a defect-free bonding, significantly clock prolonged waiting times. The result is a significant increase in the clock frequency and thus a significant contribution to a standard component bonding.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird in den Applikationspausen eine Probemischung des für den nächsten Auftragszyklus bestimmten Klebstoffgemisches hergestellt und dessen Reaktionsverhalten ermittelt. Auf diese Weise kann der Reaktionsverlauf der Klebstoffmischung noch vor dem eigentlichen Klebstoffauftrag überprüft und die als nächste vorgesehene Klebstoffmischung erforderlichenfalls nachjustiert werden.In an advantageous embodiment of the invention, a sample mixture of the adhesive mixture intended for the next application cycle is produced in the application pauses and its reaction behavior determined. In this way, the reaction progress of the adhesive mixture can be checked before the actual adhesive application and readjusted if necessary, the next proposed adhesive mixture.

Vorzugsweise wird die Klebstoffmischung mittels eines motorisch angetriebenen Mischorgans hergestellt, was in Verbindung mit der Probemischung den Vorteil hat, dass sich deren Reaktionsverhalten sehr einfach, nämlich auf dem Wege über eine fortlaufende Messung der Mischorgan-Antriebsleistung, ermitteln lässt.Preferably, the adhesive mixture is produced by means of a motor-driven mixing element, which in combination with the sample mixture has the advantage that its reaction behavior can be determined very simply, namely by way of a continuous measurement of the mixing element drive power.

Zur Verklebung vor allem von Kraftfahrzeugteilen wird zweckmäßigerweise ein stöchiometrisches Dreikomponentengemisch aus einem Harz, einem Schnellhärter und einem Langsamhärter verwendet und dabei der Anteil des Langsam- im Verhältnis zum Anteil des Schnellhärters während der Klebstoffapplikation mehr und mehr so reduziert, dass sich das Ende der Klebstoff-Offenzeit im gesamten Klebstoffauftrag unabhängig von der Auftragslänge annähernd zeitgleich an das Ende der Applikationsphase anschließt.For adhesive bonding, especially of motor vehicle parts, a stoichiometric three-component mixture of a resin, a fast curing agent and a slow hardener is expediently used, and the proportion of the slower relative to the proportion of the fast curing agent during the adhesive application is reduced more and more such that the end of the adhesive Open time in the entire adhesive application, regardless of the order length, approximately at the same time as the end of the application phase.

Bei einer Applikationsstation für einen Mehrkomponenten-Klebstoff, mit einer Mischkammer sowie mehreren, den Mengenzustrom jeweils einer Klebstoffkomponente zur Mischkammer regulierenden Dosierelementen und einer die jeweilige Klebstoffmischung aus der Mischkammer auf die Bauteil-Klebestelle auftragenden Applikationsdüse ist erfindungsgemäß eine Klebstoffsteuerung vorgesehen, welche eingangsseitig die augenblickliche Auftragslänge des Klebstoffs aufnimmt und zumindest eines der Dosierelemente mit zunehmender Auftragslänge vermehrt umsteuert. Die verfahrensgemäße Dosierung der Klebstoffkomponenten während des Applikationsprozesses wird daher selbsttätig und somit ohne manuelle Steuereingriffe reguliert.In an application station for a multi-component adhesive, with a mixing chamber and a plurality of metering elements which regulate the quantity of an adhesive component to the mixing chamber and an application nozzle applying the respective adhesive mixture from the mixing chamber to the component splice, an adhesive control is provided according to the invention, the input side being the instantaneous application length absorbs the adhesive and at least one of the metering increasingly reversed with increasing order length. The process according metering of the adhesive components during the application process is therefore regulated automatically and thus without manual control interventions.

In dem bevorzugten Anwendungsfall eines Dreikomponenten-Klebstoffsystems aus einer Harz-, einer Schnell- und einer Langsamhärterkomponente in einem stöchiometrischen Mischungsverhältnis werden von der Klebstoffsteuerung mindestens zwei Dosierelemente, nämlich das für den Langsamhärter und das Dosierelement für den Schnellhärter, während des Klebstoffauftrags kontinuierlich oder schrittweise in Richtung einer verringerten Offenzeit der Klebstoffmischung umgesteuert.In the preferred application of a three-component adhesive system of a resin, a fast and a slow hardener component in a stoichiometric mixing ratio of the adhesive control at least two metering, namely the slow hardener and the metering element for the fast curing, during the adhesive application continuously or stepwise in Directed towards a reduced open time of the adhesive mixture reversed.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der einzigen Abbildung stark schematisiert dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In the following, the invention will be explained in more detail with reference to an embodiment shown in highly schematic form in the single figure.

Die in der Abbildung gezeigte Applikationsstation enthält ein Dreikomponenten-Vorratslager, bestehend aus einem Harzbehälter 1, einem Vorratsbehälter 2 für einen Schnellhärter und einem Vorratsbehälter 3 für einen Langsamhärter, sowie eine Mischkammer 4, welcher die einzelnen Klebstoffkomponenten, jeweils über Steuerventile 5, 6, 7 in einem stöchiometrischen Mischungsverhältnis mengendosiert, zugeführt und mittels eines motorisch angetriebenen Mischorgans 8 innig durchmischt werden, woraufhin die so hergestellte Klebstoffmischung – anders als in der Abbildung dargestellt – auf kurzem Wege zu einer robotergesteuerten Applikationsdüse 9 befördert wird, durch welche die Klebstoffmischung in Form einer Klebstoffraupe 10 auf das zu verklebende Bau-, etwa ein Kraftfahrzeugteil aus Faserverbundwerkstoff 11, aufgetragen wird.The application station shown in the figure contains a three-component storage unit consisting of a resin container 1 , a storage container 2 for a quick hardener and a storage container 3 for a slow hardener, as well as a mixing chamber 4 containing the individual adhesive components, each via control valves 5 . 6 . 7 metered in a stoichiometric mixture ratio, supplied and by means of a motor-driven mixing element 8th be intimately mixed, whereupon the thus prepared adhesive mixture - unlike in the figure shown - on short ways to a robot-controlled application nozzle 9 through which the adhesive mixture in the form of a bead of adhesive 10 on the construction to be bonded, such as a motor vehicle part made of fiber composite material 11 , is applied.

Nach dem Klebstoffauftrag wird das Bauteil 11 gefügt und, wenn sich die Verklebung im Anschluss an die offene Klebstoffzeit in der sogenannten Ankickphase ausreichend stark für das weitere Bauteilhandling verfestigt hat, der Applikationsstation entnommen, woraufhin der nächste Arbeitstakt beginnen kann.After the adhesive application, the component 11 joined and, if the bond has solidified sufficiently strong for further component handling following the open adhesive time in the so-called Ankickphase, the application station removed, after which the next power stroke can begin.

Um zu verhindern, dass der Klebstoff am Anfang der Klebstoffraupe 10 im Laufe des Klebstoffauftrags schon so viel weiter als am Ende der Klebstoffraupe 10 durchreagiert hat, dass entweder örtliche Klebefehler entstehen oder lange Wartezeiten bis zum Bauteilhandling in Kauf genommen werden müssen, wird der Anteil des Langsamhärters im Verhältnis zum Schnellhärter während der Applikationsphase im Sinne einer Verringerung der Offenzeit schrittweise oder kontinuierlich soweit reduziert, dass das gesamte Klebstoffvolumen des Klebstoffauftrags am Ende der Applikationsphase annähernd gleich weit, nämlich zeitnah zum Ende der Offenzeit, durchreagiert hat.To prevent the glue from getting on the glue bead 10 in the course of the glue application already so much further than at the end of the adhesive bead 10 has reacted that either local Klebefehler arise or long delays to component handling must be taken into account, the proportion of slow hardener is reduced in proportion to the rapid curing agent during the application phase in terms of reducing the open time gradually or continuously so far that the total adhesive volume of the adhesive application at the end of the application phase has approximately reacted to the same extent, namely near the end of the open time.

Zu diesem Zweck enthält die Applikationsstation eine Klebstoffsteuerung 12, die die Mengendosierung der Klebstoffkomponenten an den Steuerventilen 5, 6, 7 während der Klebstoffapplikation entsprechend reguliert. Als Eingangssignal erhält die Klebstoffsteuerung 12 von Seiten des Führungsroboters 13 die momentane Position der Applikationsdüse 9 und ermittelt hieraus an Hand zuvor abgelegter Steuerdaten die jeweils erforderliche Gemischzusammensetzung.For this purpose, the application station contains an adhesive control 12 which measures the metering of the adhesive components on the control valves 5 . 6 . 7 during the adhesive application regulated accordingly. The input signal is the adhesive control 12 from the side of the guide robot 13 the current position of the application nozzle 9 and determines therefrom on the basis of previously stored control data the respectively required mixture composition.

In den Applikationspausen wird in der Mischkammer 4 bei geschlossener Applikationsdüse 9 eine Probemischung der für den nachfolgenden Klebstoffauftrag vorgesehenen Klebstoffmischung hergestellt und deren Reaktionsverhalten ermittelt und mit dem entsprechenden Steuersatz in der Klebstoffsteuerung 12 verglichen und dieser erforderlichenfalls nachkorrigiert. Dabei lässt sich der zeitliche Viskositätsverlauf und somit das Reaktionsverhalten der Probemischung auf einfache Weise durch fortlaufende Messung der Motorleistung des Mischorganantriebs 14 bestimmen.In the application breaks is in the mixing chamber 4 with closed application nozzle 9 prepared a sample mixture of the intended for the subsequent adhesive application adhesive mixture and determines their reaction behavior and with the appropriate rate in the adhesive control 12 compared and corrected if necessary. In this case, the temporal viscosity curve and thus the reaction behavior of the sample mixture can be easily determined by continuous measurement of the engine power of the mixing element drive 14 determine.

Damit sich die gemischführenden Komponenten nicht mit Klebstoffresten zusetzen, werden sie in bestimmten Wartungsintervallen mit einem Lösungsmittel oder auch mit dem Langsamhärter freigespült.To prevent the mixed-conducting components from becoming clogged with adhesive residues, they are rinsed off with a solvent or with the slow hardener during certain maintenance intervals.

Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Abwandlungen möglich. So können die Mischkammer 4 einschließlich des Antriebsmotors 14 und auch die Vorratsbehälter 1, 2, 3 zusammen mit der Applikationsdüse 9 in einer einzigen, kompakten Baueinheit implementiert und gemeinsam robotergeführt sein.Numerous modifications are possible within the scope of the invention. So can the mixing chamber 4 including the drive motor 14 and also the storage containers 1 . 2 . 3 together with the application nozzle 9 implemented in a single, compact unit and robotically controlled together.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1375008 B1 [0002] EP 1375008 B1 [0002]

Claims (8)

Applikationsverfahren für ein Mehrkomponenten-Klebstoffsystem, bei welchem die einzelnen Klebstoffkomponenten am Applikationsort vermischt und anschließend auf die Bauteil-Klebestelle aufgetragen werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischungsverhältnis der Klebstoffkomponenten während des Klebstoffauftrags geändert wird.Application method for a multi-component adhesive system, in which the individual adhesive components are mixed at the application site and then applied to the component splice, characterized in that the mixing ratio of the adhesive components is changed during the application of adhesive. Applikationsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischungsverhältnis mit zunehmendem Klebstoffauftrag vermehrt in Richtung kürzerer Topfzeiten des Klebstoffsystems geändert wird.Application method according to claim 1, characterized in that the mixing ratio is increasingly changed with increasing adhesive application in the direction of shorter pot life of the adhesive system. Applikationsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsverhalten der Klebstoffmischung in den Applikationspausen an Hand einer Probemischung überprüft wird.Application method according to claim 1 or 2, characterized in that the reaction behavior of the adhesive mixture is checked in the application pauses on the basis of a sample mixture. Applikationsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Klebstoffkomponenten mittels eines motorisch angetriebenen Mischorgans vermischt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischorgan auch in den Applikationspausen zur Herstellung einer Probemischung betrieben und dabei die Antriebsleistung des Mischorganantriebs zur Ermittlung des Reaktionsverhaltens der Probemischung fortlaufend gemessen wird.Application method according to one of the preceding claims, wherein the adhesive components are mixed by means of a motor-driven mixing element, characterized in that the mixing device is operated in the application pauses for producing a sample mixture while the drive power of the mixing element drive to determine the reaction behavior of the sample mixture is continuously measured. Applikationsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, für ein Dreikomponenten-Klebstoffsystem aus einer Harz-, einer Schnell- und einer Langsamhärterkomponente in einem stöchiometrischen Mischungsverhältnis, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Langsam- gegensinnig zum Anteil der Schnellhärterkomponente mit zunehmender Länge des Klebstoffauftrags schrittweise oder kontinuierlich verringert wird.Application method according to one of the preceding claims, for a three-component adhesive system of a resin, a fast and a slow hardening component in a stoichiometric mixing ratio, characterized in that the proportion of the slow as opposed to the proportion of the fast curing component with increasing length of the adhesive application stepwise or continuously is reduced. Applikationsstation für eine Mehrkomponenten-Klebstoffmischung, mit einer Klebstoff-Mischkammer (4) einschließlich mindestens eines Mischorgans (8) und mehreren, den Mengenzustrom jeweils einer Klebstoffkomponente zur Mischkammer regulierenden Dosierelementen (5, 6, 7) sowie mit einem die jeweilige Klebstoffmischung aus der Mischkammer auf die Bauteil-Klebestelle auftragenden Applikationskopf (9), gekennzeichnet durch eine eingangsseitig die augenblickliche Auftragslänge des Klebstoffs aufnehmende und zumindest eines der Dosierelemente (6, 7) mit zunehmender Auftragslänge vermehrt umsteuernde Klebstoffsteuerung (12).Application station for a multi-component adhesive mixture, with an adhesive mixing chamber ( 4 ) including at least one mixing element ( 8th ) and a plurality of metering elements which regulate the flow of a respective adhesive component to the mixing chamber ( 5 . 6 . 7 ) and with an application of the respective adhesive mixture from the mixing chamber on the component splice application head ( 9 ), characterized by an input side, the instantaneous order length of the adhesive receiving and at least one of the metering elements ( 6 . 7 ) with increasing order length increasingly reversing adhesive control ( 12 ). Applikationsstation nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Dosierelement (6, 7) vermehrt in Richtung einer verringerten Offenzeit der Klebstoffmischung umsteuerbar ist.Application station according to claim 6, characterized in that the dosing element ( 6 . 7 ) Increased in the direction of a reduced open time of the adhesive mixture is reversible. Applikationsstation nach Anspruch 6 oder 7, für eine Dreikomponenten-Klebstoffmischung aus einer Harz-, einer Schnell- und einer Langsamhärterkomponente in einem stöchiometrischen Mischungsverhältnis, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das Dosierelement (6) für die Schnell- und das Dosierelement (7) für die Langsamhärterkomponente während des Klebstoffauftrags unter schrittweise oder kontinuierlich gegensinniger Veränderung ihrer Mischungsanteile umsteuerbar sind.Application station according to claim 6 or 7, for a three-component adhesive mixture of a resin, a fast and a slow hardening component in a stoichiometric mixing ratio, characterized in that at least the metering element ( 6 ) for the quick and the dosing element ( 7 ) can be reversed for the slow hardening component during the application of adhesive under gradual or continuous change in opposite directions their mixing proportions.
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