DE10052280A1 - Düsenanordnung, Auftragsvorrichtung sowie Auftragverfahren - Google Patents
Düsenanordnung, Auftragsvorrichtung sowie AuftragverfahrenInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Auftragsvorrichtung und eine Düsenanordnung zum Abgeben von Fluid, insbesondere zum Abgeben und Auftragen von Klebstoff auf ein Substrat, mit einem Düsenkörper (35) und mindestens einem in dem Düsenkörper (35) ausgebildeten Fluidkanal (34), der mit einer Fluidquelle verbindbar ist und eine Austrittsöffnung (50) aufweist, durch welche das Fluid ausströmen und abgegeben werden kann. In dem Fluidkanal (34) ist eine eine Vielzahl von kommunizierenden Hohlräumen (54) aufweisende, fluiddurchlässige Struktur (52) ausgebildet.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Düsenanordnung zum Abgeben von Fluid,
insbesondere zum Abgeben und Auftragen von Klebstoff auf ein Substrat, mit
einem Düsenkörper und mindestens einem in dem Düsenkörper ausgebildeten
Fluidkanal, der mit einer Fluidquelle verbindbar ist und eine Austrittsöffnung
aufweist, durch welche das Fluid ausströmen und abgegeben werden kann.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Auftragen von Fluid, ins
besondere von Klebstoff, auf ein relativ zu der Vorrichtung bewegbares Substrat
mit einem mit einer Fluidquelle verbindbaren Zuführkanal zum Zuführen von Fluid,
einer mittels des Zuführkanals mit Fluid speisbaren Düsenanordnung mit einer
Austrittsöffnung zum Abgeben des Fluids, und mit einer Ventilanordnung zum
intermittierenden Unterbrechen bzw. Freigeben des Fluidflusses, welche einen
relativ zu einem Ventilsitz bewegbaren Ventilkörper aufweist.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Auftragen von Fluid auf ein
Substrat, bei dem das Fluid aus einer Fluidquelle einer Düsenanordnung zugeleitet
wird, welche einen Düsenkörper und einen in dem Düsenkörper ausgebildeten
Fluidkanal aufweist, bei dem das Fluid den Fluidkanal bis zu einer Austrittsöffnung
durchströmt.
In vielen industriellen Anwendungen werden derartige Düsenanordnungen und
Auftragsvorrichtungen zum Abgeben und Auftragen von Fluiden auf
unterschiedliche Gegenstände (Substrate) eingesetzt, beispielsweise um Klebstoffe,
Farbstoffe oder sonstige fließfähige Materialien auf Automobilteile, Verpackungen
oder Möbelteile in Form von Raupen, Punkten oder flächig aufzutragen.
Auftragsvorrichtungen mit derartigen Düsenanordnungen sind regelmäßig Teil eines
komplexen Auftragssystems, dass einen Behälter für das Fluid, eine Förderpumpe
und eine Steuerungseinrichtung zum Steuern und/oder Regeln der einzelnen
Komponenten umfasst. Das Substrat, auf welches das Fluid aufgetragen werden
soll, wird bei vielen Anwendungen mit Hilfe einer Fördereinrichtung relativ zu der
Auftragsvorrichtung bewegt, oder die Auftragsvorrichtung ist an einem Roboterarm
oder dergleichen befestigt und auf diese Weise relativ zu dem Substrat bewegbar.
In Abhängigkeit von dem konkreten Anwendungsfall müssen unterschiedliche
Auftragsbilder auf den zu beschichtenden Substrat erzeugt werden und müssen
selbstverständlich unterschiedliche fließfähige Materialien aufgetragen werden.
Beim Auftragen von Klebstoffen, wie Heißschmelzklebstoff oder Kaltleim auf zu
verklebende Werkstücke oder Verpackungsmaterial sind häufig definierte
Auftragsmuster (Patterns) mit einer bestimmten Auftragsdicke zu erzeugen. Hierzu
werden häufig sogenannte Schlitzdüsen eingesetzt, um flächige Auftragsmuster zu
erzeugen, oder es werden Klebstoffraupen mit einer kreisförmige Austrittsöffnung
aufweisenden Düsenanordnungen erzeugt. In beiden Fällen ist ein Nachtropfen von
Klebstoff aus der Austrittsöffnung nach dem Schließen eines Auftragsventils zu
vermeiden, so dass der Klebstoff nicht in unerwünschter Weise auf nicht zu
beschichtende Teile der Verpackung gelangt.
Zwar können mit den bekannten Düsenanordnungen und Auftragsvorrichtungen
brauchbare Auftragsbilder bereitgestellt werden, jedoch besteht generell der Bedarf,
klar abgegrenzte Auftragsbilder und Auftragsmuster mit scharfen Rändern zu
erzeugen und ein Nachtropfen weiter zu reduzieren.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Düsenanordnung, eine
Auftragsvorrichtung und ein Verfahren zum Auftragen von Fluid, insbesondere
Klebstoff anzugeben, mit denen unterschiedliche Auftragsmuster auf
unterschiedlichen Substraten erzeugt werden können, und bei denen ein
unerwünschtes Nachtropfen bei intermittierendem Auftrag verhindert werden kann.
Die Erfindung löst diese Aufgabe bei einer Düsenanordnung der eingangs
genannten Art dadurch, dass in dem Fluidkanal eine Vielzahl von
kommunizierenden Hohlräumen aufweisende, fluiddurchlässige Struktur ausgebildet
ist.
Die Erfindung löst die Aufgabe ferner bei einer Auftragsvorrichtung der eingangs
genannten Art mit einer erfindungsgemäßen Düsenanordnung.
Die Erfindung löst die Aufgabe ferner bei einem Verfahren der zuvor genannten Art
dadurch, dass das Fluid eine Hohlräume aufweisende, fluiddurchlässige, in dem
Fluidkanal ausgebildete Struktur durchströmt und die fluiddurchlässige Struktur in
Kontakt mit dem zu beschichtenden Substrat gebracht wird, so dass das Fluid auf
das Substrat übergeht.
Die Vorteile der Düsenanordnung und Auftragsvorrichtung und dem Verfahren
gemäß der Erfindung bestehen darin, dass durch die fluiddurchlässige Struktur
innerhalb des Fluidkanals eine sehr gleichmäßige Verteilung des aufzutragenden
Fluids, wie Klebstoff, erreicht wird, so dass innerhalb eines auf einem Substrat
erzeugten Auftragsmusters eine gleichmäßige Dicke erzielt wird. Innerhalb der eine
Vielzahl von miteinander kommunizierenden Hohlräumen aufweisenden Struktur
verteilt sich das aufzutragende Fluid gleichmäßig auch quer in Flussrichtung des
Fluids. Wandhaftungseffekte herkömmlicher Fluidkanäle werden reduziert, so dass
im wandseitigen Randbereich des Fluidkanals ausreichend Fluid vorhanden ist, so
dass auch insoweit ein gleichmäßiger Auftrag gewährleistet ist. Ferner kann ein
Nachtropfen dadurch weitgehend verhindert werden, dass das Fluid innerhalb der
die Hohlräume aufweisenden Struktur bei geschlossenem Auftragsventil
gewissermaßen gehalten wird, so dass keine Tropfen von der Düsenanordnung auf
das Substrat heruntertropfen.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass mittels eines Auftragsventils
der Fluidfluss nur sehr kurz freigegeben werden kann und somit nur eine relativ
geringe Fluidmenge durch den Fluidkanal und die erfindungsgemäße Struktur
hindurchströmt, so dass sich im Bereich der Oberfläche der fluiddurchlässigen
Struktur eine Fluidmenge ansammelt, die dadurch auf das zu beschichtende
Substrat abgegeben werden kann, dass die Düsenanordnung in Kontakt mit dem
Substrat gebracht wird und dadurch die an der Struktur anhaftende Fluidmenge
transferiert wird. So können bei Bedarf sehr geringe Mengen gleichmässig
aufgebracht werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die
fluiddurchlässige Struktur sich bis zur Austrittsöffnung des Fluidkanals erstreckt.
Hierbei kann die bei an der fluiddurchlässigen Struktur anhaftende Fluidmenge
durch Kontakt auf das Substrat übertragen werden. In anderen Worten "fluchtet"
die fluiddurchlässige Struktur mit der Austrittsöffnung.
Ein herstellungstechnischer Vorteil und eine einfache Reinigung der
fluiddurchlässigen Struktur lässt sich dadurch erzielen, dass die fluiddurchlässige
Struktur an einem separaten, in den Fluidkanal des Düsenkörpers einsetzbaren Teil
ausgebildet ist. Das einsetzbare Teil kann auf einfache Weise in dem Fluidkanal
eingesetzt und in diesem fixiert werden.
Besonders bevorzugt ist es, dass das separate Teil aus einem Sintermaterial, einem
Sintermetall, Schaumstoff, einem gewebten Material, einem Metallgewebe oder
dgl. besteht. Insbesondere ein gesintertes Material weist ein hohe Anzahl von
miteinander kommunizierenden Hohlräumen, die zwischen starren Strukturen
ausgebildet sind. Ein Sintermetall lässt sich darüber hinaus kostengünstig herstellen
und ist beständig gegenüber heissen Klebstoffen (hot melt) o. dgl. Die
vorgenannten Strukturen erlauben eine gleichmäßige Fluidverteilung und Anhaftung
an der Oberfläche und erlauben gleichzeitig eine Übertragung einer relativ großen
Fluidmenge durch Kontakt mit dem Substrat, da in den Oberflächen nahen
Hohlräumen Fluid gespeichert und dann auf die Substratoberfläche übertragen wird.
Bei einer alternativen Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass sich die
fluiddurchlässige Struktur über die Austrittsöffnung hinaus erstreckt und vom dem
Düsenkörper absteht. Auf diese Weise lässt sich erreichen, dass das Fluid auch an
seitlichen Oberflächen der eingesetzten Struktur anhaften und austreten kann, so
dass durch Einführen der fluiddurchlässigen Struktur in in Gegenständen
ausgebildete Ausnehmungen Begrenzungswände der Ausnehmung beschichtet
werden können. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise Bohrungen in
Werkstücken gleichmäßig mit Klebstoff oder anderen Fluiden beschichten. Hierbei
kann so vorgegangen werden, dass zunächst der von dem Düsenkörper anstehende
Abschnitt der fluiddurchlässigen Struktur in eine Ausnehmung des Gegenstandes
eingeführt wird und anschließend der Fluidstrom mittels eines Auftragsventils
gestartet wird, so dass aus dem äußeren Poren der Struktur Klebstoff austritt und
auf die Wandung einer Ausnehmung übergeht.
Vorzugsweise weist das separate Teil eine Kontaktfläche auf, die mit einem mit
Fluid zu beschichtenden Substrat in Kontakt bringbar ist. Mittels derartiger
Kontaktflächen lassen sich definierte Auftragsbilder erzeugen, die einen scharfen
Rand aufweisen. Bevorzugt ist es, dass die Kontaktfläche im Wesentlichen
kreisförmig, kreisringförmig, quadratisch, rechteckig oder oval oder in anderen
Formen gestaltet ist.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Düsenanordnung
zeichnet sich dadurch aus, dass sie an einen Auftragskopf einer Fluidauftragsvor
richtung befestigt ist und dass der Auftragskopf ein intermittierend betätigbares
Auftragsventil zum wahlweisen Unterbrechen bzw. Freigeben des Fluidflusses in
dem Fluidkanal der Düsenanordnung aufweist.
Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung wird eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art derart gestaltet, dass die Düsenanordnung oder die gesamte
Vorrichtung an einer Hubvorrichtung befestigt ist, die einen bewegbaren Träger
zum Aufnehmen der Vorrichtung oder der Düsenanordnung aufweist, wobei der
Träger derart bewegbar und antreibbar ist, dass der Auftragskopf bzw. die
Auftragsvorrichtung relativ zu einem mit Fluid zu beschichtenden Substrat derart
hin- und herbewegt wird, dass die Düsenanordnung einerseits in und ausser
Kontakt mit einem zu beschichtenden und relativ zu der Vorrichtung bewegbaren
Substrat kommt, und andererseits während des Kontaktes mit dem Substrat
zusammen mit diesem in Richtung der Relativbewegung zwischen Substrat und
Auftragsvorrichtung bewegt wird.
Die Vorteile dieser erfindungsgemäßen Lösung liegen darin, dass bei einer
industriellen Aufbringung von beispielsweise Klebstoff auf Substrate, die mittels
einer Fördervorrichtung an der Düsenanordnung der Vorrichtung vorbeibewegt
werden, Klebstoffmuster aufgebracht werden, indem die Düsenanordnung in
Kontakt mit der Substratoberfläche gebracht wird, während des Kontaktes mit im
wesentlichen der gleichen Geschwindigkeit in Richtung des Substrats transportiert
wird, so dass während des Kontaktes keine Relativgeschwindigkeit zwischen
Düsenanordnung und Substrat besteht und dadurch keine Beschädigung des
Substrates oder Schleifspuren entstehen, die zu einem ungleichmäßigen
Auftragsbild führen. Ferner bewirkt die Hubvorrichtung, dass die Düsenanordnung
anschließend von dem Substrat fortbewegt wird, so dass die Düsenanordnung
ausser Kontakt von der Substratoberfläche gelangt. Anschließend kann erneut das
Auftragsventil geöffnet werden, so dass die äußere Oberfläche der
Düsenanordnung, insbesondere der erfindungsgemäße Hohlräume aufweisenden
Struktur benetzt wird. Im Anschluss hieran sorgt die Hubvorrichtung dafür, dass
die Düsenanordnung und insbesondere die anhaftende Fluidmenge mit der
Substratoberfläche in Kontakt kommt. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt
werden, so dass vorbeilaufende Substrat oder eine Vielzahl von Verpackungsteilen,
Behältnissen, Werkstücken oder dergleichen beschichtet werden können.
Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die
Hubvorrichtung zwei beabstandete und synchron rotierbare Drehkörper sowie ein
exzentrisch an beiden Drehkörpern angelenktes Verbindungselement aufweist und
der Träger mit dem Verbindungselement gekoppelt ist, so dass die Hin- und
Herbewegung des Trägers und somit der Auftragsvorrichtung und gleichzeitig die
synchrone Bewegung während des Kontaktes der Düsenanordnung mit dem
Substrat auf konstruktiv einfache Weise erreicht wird. Der Träger wird zusammen
mit der Auftragsvorrichtung hierbei auf eine Kreisbahn bewegt.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Drehkörper mittels einer Kette oder eines
Zahnriemens synchron antreibbar sind und das Verbindungselement als Stange
ausgebildet ist, die mittels zweier Drehgelenke an den Drehkörpern befestigt ist.
Vorzugsweise wird die Hubvorrichtung derart angetrieben, dass während des
Kontakts der Düsenanordnung mit dem zu beschichtenden Substrat der Träger im
wesentlichen mit gleicher Geschwindigkeit und Richtung wie das Substrat bewegt
wird, so dass ein präzises Auftragsbild erzeugt wird.
Eine weitere alternative Aufführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass
ein die Drehkörper antreibender Antriebsmotor in Abhängigkeit von einem von einer
Fördervorrichtung zum Bewegen des Substrats bereitgestellten Signals gesteuert
wird. Der Antriebsmotor kann beispielsweise ein Servomotor sein, der mit einer
solchen Geschwindigkeit angetrieben wird, dass während des Kontaktes die
Düsenanordnung und das Substrat im wesentlichen mit der selben Geschwindigkeit
in dieselbe Richtung bewegt werden.
Vorzugsweise ermittelt ein Sensor die Geschwindigkeit der Relativbewegung
zwischen Substrat und einem ortsfesten Punkt und stellt das Signal bereit, welches
mittels einer Signalleitung dem Antriebsmotor der Hubvorrichtung zugeführt wird.
Der Sensor ist ein Tachogenerator oder ein Inkrementaldrehgeber, der mit einer
Rolle einer Fördervorrichtung oder der Antriebswelle des Antriebsmotors der
Fördervorrichtung gekoppelt ist.
Vorzugsweise weist die Fördervorrichtung zum Bewegen des Substrats ein Endlos-
Förderband und mindestens zwei Rollen zum Aufnehmen des Förderbandes auf,
von denen mindestens eine Rolle mittels eines Antriebsmotors angetrieben wird
und einer der Drehkörper ist mittels einer Antriebskette oder eines Zahnriemens
mechanisch mit dem Antriebsmotor der Fördervorrichtung gekoppelt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der
beiliegenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum
Auftragen von Klebstoff mit einer erfindungsgemäßen
Düsenanordnung;
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung einer erfindungsgemäßen
Düsenanordnung;
Fig. 3 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Struktur in Form eines
gesinterten Ringes;
Fig. 4 eine schematische Darstellung weiterer alternativer
Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Düsenanordnung in
zwei Ausgestaltungen;
Fig. 5 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäßen Struktur in Form
eines gesinterten Ringes;
Fig. 6 ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Düsenanordnung mit einem gesinterten
Teil, welches eine Reihe von kommunizierenden Hohlräumen
aufweist;
Fig. 7 eine erfindungsgemäße Auftragsvorrichtung mit einer Hubvorrichtung
und einer Fördervorrichtung zum Fördern von Substraten in einer
schematischen Darstellung;
Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Hubvorrichtung und einer
Fördervorrichtung zum Fördern von Substraten in einer
schematischen Darstellung.
Die in Fig. 1 dargestellte Auftragsvorrichtung 1, die auch als Auftragskopf
bezeichnet werden kann, dient zum Abgeben und Auftragen von Klebstoffen,
insbesondere Heissschmelzklebstoff oder Kaltleim auf Oberflächen von
Verpackungen oder auf andere Substrate im Kontaktverfahren und weist ein
sogenanntes Steuerteil 2 mit einer Ventilanordnung 8 sowie eine erfindungsgemäße
Düsenanordnung 4 auf. Das Steuerteil 2 hat ein metallisches Gehäuse 6, welches
mit einem Grundkörper 10 verschraubt ist. In nicht näher dargestellter Weise ist ein
an dem Grundkörper 10 befestigter Anschlussstutzen 12 mittels einer beheizbaren
Schlauchleitung mit einem Klebstoffbehälter als Fluidquelle verbunden. Durch einen
in dem Grundkörper 10 ausgebildeten Zuführkanal 14 kann Fluid durch eine in dem
Gehäuse 6 des Steuerteiles 2 ausgebildete Schrägbohrung 16, welche mit dem
Zuführkanal 14 kommuniziert, in eine in dem Gehäuse 6 ausgebildete Bohrung 18
einströmen.
Die Ventilanordnung 8 weist einen als Stange oder Nadel ausgebildeten
Ventilkörper 20 auf, der axial bezogen auf eine Zentralachse 22 des Steuerteiles
2 und der Düsenanordnung 4 bewegbar ist, so dass die untere Fläche 24 des
Ventilkörpers 20 in bzw. ausser Kontakt mit einem Ventilsitz 26 kommt, der an
einem mit dem Gehäuse 6 verschraubten Teil 28 ausgebildet ist. Der Ventilkörper
20 ist mit einem in einem Zylinder 30 bewegbaren Kolben 32 gekoppelt, welcher
durch unterhalb des Kolbens 32 in dem Zylinderraum 30 einleitbare Druckluft mit
einer Kraft aufschlagbar ist, die den Ventilkörper 20 nach oben bewegt, so dass die
Ventilanordnung 8 in ihre Öffnungsstellung kommt, so dass Klebstoff aus dem
Kanal 18 - nach unten - durch eine Bohrung 32 in dem Teil 28 in einen Fluidkanal
34 einströmen kann, der in einem Düsenkörper 34 der Düsenanordnung 4
ausgebildet ist. Die Druckluft wird in herkömmlicherweise durch eine
Schrägbohrung 36 und eine Bohrung 38 in den Zylinder 30 eingeleitet. Hierzu wird
ein nicht dargestelltes elektromagnetisch betätigbares Magnetventil geöffnet. Bei
Einfassen der Druckluft auf dem Zylinderraum unterhalb des Kolbens 32 durch
entsprechendes Schalten des Magnetventils wird mittels einer Spiralfeder 38 eine
Kraft auf den Kolben 32 und damit den Ventilkörper 20 aufgebracht, die letzteren
in Kontakt mit dem Ventilsitz 26 bringt, so dass die Ventilanordnung 8 in ihre
Schließstellung kommt, so dass der Fluidfluss durch den Kanal 18 und somit die
Bohrung 32 und den Fluidkanal 34 der Düsenanordnung 4 unterbrochen ist. Auf
diese Weise kann die Ventilanordnung 8 intermittierend betätigt werden. Eine
Befestigungsklemme 40 dient zum Anbringen der gesamten Auftragsvorrichtung 1
an einer Hubvorrichtung, wie nachfolgend beschrieben ist.
Die Düsenanordnung 4 ist, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, mit dem Steuerteil 2
verschraubt. An dem Düsenkörper 34 ist hierzu ein Innengewinde 42 ausgebildet
(Fig. 2), welches mit einem an dem Teil 28 ausgebildeten Außengewinde 44
zusammenwirkt. Der Fluidkanal 34 der Düsenanordnung 4 setzt sich fort in
Flussrichtung durch mehrere gleichmäßig über den Umfang verteilte schräg zur
Zentralachse 22 angeordnete Bohrungen 46 und durch einen in dem Düsenkörper
34 ausgebildeten Ringkanal 48. Der Fluidkanal 34 mündet in eine im
Ausführungsbeispiel kreisringförmige Austrittsöffnung 50, durch welche das
hindurchströmende Fluid abgegeben wird.
In dem durch den Ringkanal 48 gebildeten unteren Abschnitt des Fluidkanals 34 ist
eine erfindungsgemäße Struktur 52 ausgebildet oder angeordnet, welche eine
Vielzahl von wenigstens teilweise miteinander kommunizierenden Hohlräumen 54
aufweist, die lediglich schematisch dargestellt sind. Die Struktur 52 ist
fluiddurchlässig, so dass durch die kommunizierenden Hohlräume 54 Fluid durch
die Bohrungen 46 und den Ringkanal 48 strömen und durch die Austrittsöffnung
50 austreten. Im Ausführungsbeispiel ist die Struktur 52 ein separates, gesintertes
Metallteil. Gesinterte Metalle werden bekanntlich durch Metallpartikel, welche mit
Oberflächenabschnitten miteinander verschmolzen werden, hergestellt, so dass
eine starre Struktur mit einer Vielzahl von kommunizierenden Hohlräumen gebildet
ist. Das gesinterte Teil ist im Ausführungsbeispiel in den Ventilkörper 34
eingepresst. Alternativ könnte die Struktur 52 aus einem Schaumstoff, aus einem
gewebten Material, einem Metallgewebe, einem Gitter aus Metallstäben oder
dergleichen gebildet sein. Die Austrittsöffnung 50 und die untere Kontakt-Fläche
der gesinterten Struktur 52 fallen in den Fig. 1 bis 3 dargestellten
Ausführungsbeispiel zusammen. In nicht dargestellter Weise könnte die gesamte
Düsenanordnung 4 als einstückiges Teil ausgebildet sein, wobei die
fluiddurchlässige Struktur in dem Fluidkanal durch geeignete mechanische oder
thermische Werkstückbearbeitungsverfahren hergestellt werden kann,
beispielsweise durch Stanzen.
Fig. 4 zeigt zwei alternative Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen
Düsenanordnung 4. Links von der Zentralachse 22 ist ein Ausführungsbeispiel
dargestellt, bei dem die Hohlräume 54 aufweisenden Struktur 52 sich über die
Austrittsöffnung 50 des Fluidkanals 34 hinaus erstreckt und somit von dem
Düsenkörper 35 absteht. Dies hat den Effekt, dass Fluid aus dem abstehenden Teil
der Struktur 52 aus den seitlichen Oberflächen 56 austritt und aus einer unteren
Oberfläche 58. Durch Einführen des abstehenden Abschnitts in eine entsprechend
ausgebildete Ausnehmung eines zu beschichtenden Gegenstandes könnten dessen
gegenüberliegende Oberflächen beschichtet werden.
In dem rechten Abschnitt der Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der
Düsenanordnung 4 schematisch dargestellt, bei welchem die Struktur 52 ebenfalls
sich über die Austrittsöffnung 50 hinaus erstreckt, jedoch innenseitig und
unterseitig durch einen Ansatz 60 des Düsenkörpers 35 eingefasst ist, so dass
Fluid nur aus einer äußeren Ringfläche 62, die an der Struktur 52 ausgebildet ist,
austreten kann. Auf diese Weise ließe sich durch Einführen der Düsenanordnung 4
in eine Ausnehmung eines zu beschichtenden Gegenstandes eine Ringfläche gezielt
beschichten, beispielsweise mit Klebstoff. Die Struktur 52 ist bei den in Fig. 4
dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls als Sinterteil ausgebildet. Der untere
Abschnitt 64 des Ansatzes 60 könnte nach Einsetzen des Sinterteiles in den
Ringkanal 48 nach der Montage angeschweißt werden.
Fig. 6 zeigt ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Düsenanordnung 4, bei dem in Abweichung zu den zuvor beschriebenen Aus
führungsbeispielen anstelle eines Ringkanals 48 eine Zylinderbohrung 66 Teil des
Fluidkanals 34 ist und in diese eine gesinterte ebenfalls zylindrische Struktur 52
mit einer Vielzahl von kommunizierenden Hohlräumen 54, die schematisch ange
deutet sind, eingesetzt ist, so dass die untere Kontakt-Fläche 68, die mit einem zu
beschichtenden Substrat in Kontakt gebracht werden kann, und die Austrittsöff
nung 50 des Fluidkanals 34 zusammenfallen.
Die Fig. 7 und 8 veranschaulichen schematisch eine erfindungsgemäße Auftrags
vorrichtung 1 und eine erfindungsgemäße Düsenanordnung gemäß den Fig. 1 bis
6, eine erfindungsgemäße Hubvorrichtung 70, an welcher die Auftragsvorrichtung
1 montiert ist, sowie eine Fördervorrichtung 72 zum Bewegen von mit Fluid zu
beschichtenden Substraten, hier Verpackungen 74, die als Boxen ausgebildet sind.
Die Fördervorrichtung 72 ist als herkömmliches Förderband mit zwei (oder ggf.
mehreren) zylindrischen Rollen 76, 78 und einem von diesen gespannten und
geführten Endlos-Förderband 80 ausgebildet. Auf dem Obertrum liegen die
Verpackungen 74 und werden in Richtung des Pfeils 82 linear mit konstanter
Geschwindigkeit bewegt. Die rechte Rolle 74 wird in nicht dargestellter Weise
mittels eines Elektromotors angetrieben. Die Rollen 78 sind an einer
Rahmenstruktur gelagert. Ein Tachogenerator 84 nimmt als Sensor von der
Fördervorrichtung 72 die Geschwindigkeit des Förderbandes 80 auf und stellt ein
Signal bereit, welches durch eine Leitung 86 zu einem Servomotor 88 der
Hubvorrichtung 70 übertragen wird.
Die Hubvorrichtung 70 bewirkt, dass die Auftragsvorrichtung 1 zusammen mit der
erfindungsgemäßen Düsenanordnung 4, (die in den Fig. 7 und 8 nicht im Einzelnen
dargestellt ist) entlang einer Kreisbahn 90 in Richtung des Pfeils 92 rotiert wird und
dabei eine Hin- und Herbewegung ausführt, die die Unterseite der Düsenanordnung
4 und die untere Kontakt-Fläche der Struktur 52 (s. h. Fig. 2 bis 6) in und außer
Kontakt bringt mit einer Oberseite 94 der Verpackungen 74. Überlagert ist eine
Hin- und Herbewegung in und entgegen der Richtung der Bewegung der
Verpackungen 74 (Pfeil 82), so dass insgesamt eine Bewegung auf einer Kreisbahn
90 entsteht.
Die Hubvorrichtung 70 weist zwei an gelagerten Wellen 96 befestigte Drehkörper
98, 100 auf, an denen mittels Drehgelenken 102, 104 ein Verbindungselement
106 in Form einer Stange exzentrisch angelenkt ist, die horizontal angeordnet ist.
Die Drehgelenke 102, 104 können durch Bolzen oder Kugellager oder dgl. gebildet
sein. Ein Träger 108 ist an das Verbindungselement 106 montiert und trägt die
komplette Auftragsvorrichtung 1 sowie die zugehörige Düsenanordnung 4. Die
Wellen 96 und somit die Drehkörper 98, 100 sind mittels Rädern 110, 112 und
einem Zahnriemen 114 oder einer Kette miteinander gekoppelt, so dass sie
synchron rotiert werden. Es entsteht eine Art Zwangssteuerung, so dass die
Auftragsvorrichtung 1 die zuvor beschriebene Bewegung auf einer Kreisbahn 90
ausführt.
Bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel wird, wie schematisch darge
stellt ist, ein mit dem Rad 112 gekoppeltes Antriebsrad 116 von dem Servomotor
88 angetrieben (gestrichelte Linie 118). Die Drehgeschwindigkeit des Servomotors
88 wird mittels des von dem Tachogenerator 84 bereitgestellten Signals derart
gesteuert, dass während des Kontakts der Düsenanordnung 4 des Auftragskopfes
1 mit der Oberseite 94 einer Verpackung 74 im Wesentlichen dieselbe Geschwin
digkeit in Richtung des Pfeils 82 eingestellt ist im Verhältnis zu der Geschwindig
keit der Verpackungen 74 in Richtung des Pfeils 82. Auf diese Weise kann ein
präziser Auftragstransfer von Klebstoff erreicht werden. Schematisch ist die
aufgetragene Klebstoffbeschichtung 120 bzw. der zu beschichtende Bereich 122
oberhalb der Verpackungen 74 dargestellt.
Bei dem in Fig. 8 dargestellten alternativen Ausführungsbeispiel ist das Rad 116
der Hubvorrichtung 70 mittels eines Zahnriemens 124 mit einem Rad 126 gekop
pelt und wird von diesem angetrieben. Das Rad 126 ist seinerseits auf der selben
Welle 128 befestigt wie die Rolle 78, so dass eine mechanische Kopplung zwi
schen dem nicht dargestellten Antriebsmotor der Fördervorrichtung 72 und der
Hubvorrichtung gebildet ist.
Das Verfahren zum Auftragen von Fluid auf die Oberseiten 94 der Verpackungen
74 wird wie folgt ausgeführt:
Während die Düsenanordnung 4 außer Kontakt mit einer Oberseite 94 der Ver packung 74 ist, wird das Auftragsventil 8 der Auftragsvorrichtung 1 eine kurze Zeit geöffnet, so dass Fluid durch den Fluidkanal 34 hindurchströmt und sich an der unteren Kontakt-Fläche der Struktur 52 eine Klebstoffmenge ansammelt, die jedoch anhaftet und nicht heruntertropft. Dann wird das Auftragsventil 8 wieder geschlos sen. Gleichzeitig bewegt die Hubvorrichtung 70 die Auftragsvorrichtung 1 entlang der Kreisbahn 90 und die Fördervorrichtung 72 bewegt eine Verpackung 74 in Richtung auf die Auftragsvorrichtung 1.
Während die Düsenanordnung 4 außer Kontakt mit einer Oberseite 94 der Ver packung 74 ist, wird das Auftragsventil 8 der Auftragsvorrichtung 1 eine kurze Zeit geöffnet, so dass Fluid durch den Fluidkanal 34 hindurchströmt und sich an der unteren Kontakt-Fläche der Struktur 52 eine Klebstoffmenge ansammelt, die jedoch anhaftet und nicht heruntertropft. Dann wird das Auftragsventil 8 wieder geschlos sen. Gleichzeitig bewegt die Hubvorrichtung 70 die Auftragsvorrichtung 1 entlang der Kreisbahn 90 und die Fördervorrichtung 72 bewegt eine Verpackung 74 in Richtung auf die Auftragsvorrichtung 1.
Ist die Verpackung 74 in einen Bereich unterhalb der Auftragsvorrichtung 1 gelangt
aufgrund der Bewegung auf der Kreisbahn 90 und die Düsenanordnung 8 in
Kontakt mit der Oberseite 94 der Verpackung 74, wird die an der Unterseite der
Struktur 50 anhaftende Klebstoffmenge auf die Oberseite 120 in einem definierten
Auftragsbild transferiert und bleibt dort haften. Während des Kontaktes werden
aufgrund der erfindungsgemäßen synchronisierten Steuerung der Fördervorrichtung
72 und der Hubvorrichtung 70 die Düsenanordnung 4 und die Verpackungen 74 im
Wesentlichen mit der selben Geschwindigkeit in Richtung des Pfeils 82 bewegt.
Die Relativgeschwindigkeit ist während des Kontaktes geht im Wesentlichen gegen
null.
Anschließend gelangt während der weiteren Bewegung der Kreisbahn 90 die
Düsenanordnung 4 wieder außer Kontakt von der Oberseite 94 der Verpackung 74,
während diese weiter fortbewegt wird in Richtung des Pfeils 82. Nun kann erneut
das Auftragsventil 8 in die Öffnungsstellung gebracht werden, so dass erneut der
Fluidfluss in dem Fluidkanal 34 kurz freigegeben wird, so dass eine Klebstoffmenge
durch den Fluidkanal strömt. Der zuvor beschriebene Vorgang kann nun beliebig oft
wiederholt werden.
Claims (19)
1. Düsenanordnung zum Abgeben von Fluid, insbesondere zum Abgeben und
Auftragen von Klebstoff auf ein Substrat,
mit einem Düsenkörper (35) und mindestens einem in dem Düsenkörper (35) ausgebildeten Fluidkanal (34), der mit einer Fluidquelle verbindbar ist und eine Austrittsöffnung (50) aufweist, durch welche das Fluid ausströmen und abgegeben werden kann,
dadurch gekennzeichnet, dass in dem Fluidkanal (34) eine Vielzahl von kommunizierenden Hohlräumen (54) aufweisende, fluiddurchlässige Struktur (52) ausgebildet ist.
mit einem Düsenkörper (35) und mindestens einem in dem Düsenkörper (35) ausgebildeten Fluidkanal (34), der mit einer Fluidquelle verbindbar ist und eine Austrittsöffnung (50) aufweist, durch welche das Fluid ausströmen und abgegeben werden kann,
dadurch gekennzeichnet, dass in dem Fluidkanal (34) eine Vielzahl von kommunizierenden Hohlräumen (54) aufweisende, fluiddurchlässige Struktur (52) ausgebildet ist.
2. Düsenanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die fluiddurchlässige Struktur (52) sich bis zur
Austrittsöffnung (50) des Fluidkanals (34) erstreckt.
3. Düsenanordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die fluiddurchlässige Struktur (52) an einem
separaten, in den Fluidkanal (34) des Düsenkörpers (35) einsetzbaren Teil
ausgebildet ist.
4. Düsenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das separate Teil aus einem Sintermaterial, einem
Sintermetall, Schaumstoff, einem gewebten Material, einem Metallgewebe oder
dgl. besteht.
5. Düsenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass sich die fluiddurchlässige Struktur (52) über die
Austrittsöffnung (50) hinaus erstreckt und vom dem Düsenkörper (35) absteht.
6. Düsenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass das separate Teil eine Kontaktfläche aufweist, die
mit einem mit Fluid zu beschichtenden Substrat in Kontakt bringbar ist.
7. Düsenanordnung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche im Wesentlichen kreisförmig,
kreisringförmig, quadratisch, rechteckig oder oval ist.
8. Düsenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass das separate Teil in den Fluidkanal (34) eingepresst
ist.
9. Düsenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass sie an einen Auftragskopf einer Fluidauftragsvor
richtung (1) befestigt ist und dass der Auftragskopf ein intermittierend betätigbares
Auftragsventil (8) zum wahlweisen Unterbrechen bzw. Freigeben des Fluidflusses
in dem Fluidkanal (34) der Düsenanordnung (4) aufweist.
10. Vorrichtung zum Auftragen von Fluid, insbesondere von Klebstoff, auf ein
relativ zu der Vorrichtung bewegbares Substrat
mit einem mit einer Fluidquelle verbindbaren Zuführkanal (18) zum Zuführen von
Fluid,
einer mittels des Zuführkanals (18) mit Fluid speisbaren Düsenanordnung (4) mit einer Austrittsöffnung (50) zum Abgeben des Fluids,
und mit einer Ventilanordnung zum intermittierenden Unterbrechen bzw. Freigeben des Fluidflusses, welche einen relativ zu einem Ventilsitz (26) bewegbaren Ventilkörper (20) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenanordnung (4) nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.
einer mittels des Zuführkanals (18) mit Fluid speisbaren Düsenanordnung (4) mit einer Austrittsöffnung (50) zum Abgeben des Fluids,
und mit einer Ventilanordnung zum intermittierenden Unterbrechen bzw. Freigeben des Fluidflusses, welche einen relativ zu einem Ventilsitz (26) bewegbaren Ventilkörper (20) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenanordnung (4) nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.
11. Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10 oder Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenanordnung (4) oder die gesamte
Vorrichtung an einer Hubvorrichtung (70) befestigt ist, die einen bewegbaren
Träger zum Aufnehmen der Vorrichtung oder der Düsenanordnung (4) aufweist,
wobei der Träger (108) derart bewegbar und antreibbar ist, dass der Auftragskopf
bzw. die Auftragsvorrichtung (1) relativ zu einem mit Fluid zu beschichtenden
Substrat derart hin- und herbewegt wird, dass die Düsenanordnung (4) einerseits
in und ausser Kontakt mit einem zu beschichtenden und relativ zu der Vorrichtung
bewegbaren Substrat kommt, und andererseits während des Kontaktes mit dem
Substrat zusammen mit diesem in Richtung der Relativbewegung zwischen Sub
strat und Auftragsvorrichtung (1) bewegt wird.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass die Hubvorrichtung (70) zwei beabstandete und
synchron rotierbare Drehkörper (98, 100) sowie ein exzentrisch an beiden
Drehkörpern (98, 100) angelenktes Verbindungselement (106) aufweist und der
Träger (108) mit dem Verbindungselement (106) gekoppelt ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass die Drehkörper (98, 100) mittels einer Kette oder
eines Zahnriemens (114) synchron antreibbar sind und das Verbindungselement
(106) als Stange ausgebildet ist, die mittels zweier Drehgelenke (102, 104) an den
Drehkörpern (98, 100) befestigt ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet, dass die Hubvorrichtung (70) derart angetrieben wird,
dass während des Kontakts der Düsenanordnung mit dem zu beschichtenden
Substrat der Träger im Wesentlichen mit gleicher Geschwindigkeit und Richtung
wie das Substrat bewegt wird.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, dass ein die Drehkörper (98, 100) antreibender
Antriebsmotor in Abhängigkeit von einem von einer Fördervorrichtung (72) zum
Bewegen des Substrats bereitgestellten Signals gesteuert wird.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor (84) die Geschwindigkeit der
Relativbewegung zwischen Substrat und einem ortsfesten Punkt ermittelt und das
Signal bereitstellt und dass Signal mittels einer Signalleitung (86) dem
Antriebsmotor der Hubvorrichtung (70) zugeführt wird.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein Tachogenerator ist.
18. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Fördervorrichtung (72) zum Bewegen des Substrats ein Endlos-Förderband (80) und mindestens zwei Rollen (76, 78) zum Aufnehmen des Förderbandes (80) aufweist, von denen mindestens eine Rolle (78) mittels eines Antriebsmotors angetrieben wird,
und dass einer der Drehkörper (98, 100) mittels einer Antriebskette (124) oder eines Zahnriemens mechanisch mit dem Antriebsmotor der Fördervorrichtung (72) gekoppelt ist.
dadurch gekennzeichnet, dass die Fördervorrichtung (72) zum Bewegen des Substrats ein Endlos-Förderband (80) und mindestens zwei Rollen (76, 78) zum Aufnehmen des Förderbandes (80) aufweist, von denen mindestens eine Rolle (78) mittels eines Antriebsmotors angetrieben wird,
und dass einer der Drehkörper (98, 100) mittels einer Antriebskette (124) oder eines Zahnriemens mechanisch mit dem Antriebsmotor der Fördervorrichtung (72) gekoppelt ist.
19. Verfahren zum Auftragen von Fluid auf ein Substrat,
bei dem das Fluid aus einer Fluidquelle einer Düsenanordnung zugeleitet wird, welche einen Düsenkörper (35) und einen in dem Düsenkörper (35) ausgebildeten Fluidkanal (34) aufweist, bei dem das Fluid den Fluidkanal (34) bis zu einer Austrittsöffnung (50) durchströmt,
dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid eine Hohlräume aufweisende, fluiddurch lässige, in dem Fluidkanal (34) ausgebildete Struktur (52) durchströmt und die fluiddurchlässige Struktur (52) in Kontakt mit dem zu beschichtenden Substrat gebracht wird, so dass das Fluid auf das Substrat übergeht.
bei dem das Fluid aus einer Fluidquelle einer Düsenanordnung zugeleitet wird, welche einen Düsenkörper (35) und einen in dem Düsenkörper (35) ausgebildeten Fluidkanal (34) aufweist, bei dem das Fluid den Fluidkanal (34) bis zu einer Austrittsöffnung (50) durchströmt,
dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid eine Hohlräume aufweisende, fluiddurch lässige, in dem Fluidkanal (34) ausgebildete Struktur (52) durchströmt und die fluiddurchlässige Struktur (52) in Kontakt mit dem zu beschichtenden Substrat gebracht wird, so dass das Fluid auf das Substrat übergeht.
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Date | Code | Title | Description |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: SCHNöDEWIND, FRANZ-JOSEF, 52525 HEINSBERG, DE |
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8141 | Disposal/no request for examination |