DE102019102087A1

DE102019102087A1 - Ultraschallzerstäuber mit schnellkupplungsmechanismus

Info

Publication number: DE102019102087A1
Application number: DE102019102087.5A
Authority: DE
Inventors: Scott Adams; Kevin Richard John Ellwood; Wanjiao Liu; Christopher Michael Seubert; Mark Edward Nichols
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-01-30
Filing date: 2019-01-28
Publication date: 2019-08-01

Abstract

Die Offenbarung stellt einen Ultraschallzerstäuber mit Schnellkupplungsmechanismus bereit. Eine Vorrichtung zum Auftragen einer Beschichtung auf ein Substrat beinhaltet eine Basis, einen Applikator und einen Schnellkupplungsverbinder. Die Basis beinhaltet eine Fluidleitung. Der Applikator beinhaltet mindestens einen Aktor und eine Anordnung von Düsenplatten. Jede Düsenplatte definiert mindestens eine Öffnung. Der mindestens eine Aktor ist dazu konfiguriert, die Düsenplatten in Schwingung zu versetzen, um Fluid aus den Öffnungen auszustoßen. Der Schnellkupplungsverbinder koppelt die Fluidleitung an den Applikator für eine Fluidkommunikation zwischen diesen.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Großserien-Beschichtungsausrüstung und genauer einen Zerstäuber mit einer Düsenverbindungsvorrichtung.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Die Aussagen in diesem Abschnitt stellen lediglich Informationen zum allgemeinen Stand der Technik in Bezug auf die vorliegende Offenbarung bereit und stellen unter Umständen nicht den Stand der Technik dar.
Das Beschichten von Kraftfahrzeugen (z. B. Fahrzeugrahmen, Karosserien, Blenden usw.) mit Beschichtungen (z. B. Grundierung, Basislack, Klarlack usw.) in einer GroßserienProduktionsumgebung involviert erhebliche Kapitalkosten, nicht nur für das Auftragen und die Kontrolle der Beschichtung, sondern auch für die Ausrüstung zum Auffangen von Overspray. Der Overspray kann bis zu 40 % der Beschichtung ausmachen, die aus einem Applikator austritt, oder mit anderen Worten werden bis zu 40 % der Beschichtung, die erworben und aufgetragen wird, vergeudet (d. h. die Transfereffizienz beträgt ungefähr 60 %). Ausrüstung, die Overspray auffängt, involviert erhebliche Kapitalausgaben, wenn eine Lackieranlage konstruiert wird, einschließlich unter anderem großer Lufthandhabungssysteme, um Overspray durch eine Lackierkabine nach unten zu befördern, der Konstruktion eines durchgehenden Wasserstroms, der unter einem Boden der Lackierkabine fließt, um den Overspray aufzufangen, Filtrationssysteme und Abfall. Zusätzlich sind die Kosten zum Betreiben der Ausrüstung hoch, da Luft (die mit mehr als 200.000 Kubikfuß pro Minute strömt), die durch die Lackierkabinen strömt, aufbereitet werden muss, der Wasserstrom aufrechterhalten werden muss, Druckluft zugeführt werden muss und komplizierte Elektrostatik eingesetzt wird, um die Transfereffizienz zu verbessern.
Bei der bekannten Produktionsausrüstung wird die flüssige Beschichtung durch eine Düse zerstäubt, die eine rotierende Sprühglocke beinhaltet, die im Wesentlichen eine rotierende Scheibe oder Schale ist, die mit ungefähr 20.000-80.000 Umdrehungen pro Minute dreht. Die Flüssigkeit wird üblicherweise von einem ringförmigen Schlitz auf einer Fläche der rotierenden Scheibe ausgestoßen und mittels Zentrifugalkraft zu den Rändern der Sprühglocke vorwärtsgetrieben. Die Flüssigkeit bildet dann Ligamente und dann Tröpfchen an den Rändern der Sprühglocke. Auch wenn diese Ausrüstung für den vorgesehenen Zweck funktioniert, treten verschiedene Probleme aufgrund ihrer Auslegung auf. Zum ersten ist das Momentum der flüssigen Beschichtung meist seitlich, was bedeutet, dass sie sich in einer Richtung parallel zu dem Fahrzeug statt in Richtung zum Fahrzeug bewegt. Um diese Bewegung auszugleichen, wird Lenkluft angewendet, die die Flüssigkeitströpfchen in Richtung des Fahrzeugs umlenkt. Zusätzlich wird Elektrostatik verwendet, um die Tröpfchen in Richtung des Fahrzeugs zu lenken. Die Tröpfchen können eine ziemlich breite Größenverteilung aufweisen, wodurch Probleme beim Erscheinungsbild verursacht werden können. Weiterhin erfordert das Auswechseln eine rotierenden Sprühglockenzerstäuberdüse, etwa beim Austausch oder Reinigen, erhebliche Zeit, um sicherzustellen, dass die Sprühglocke richtig abgestimmt ist.
Die vorliegende Offenbarung beschäftigt sich mit diesen Problemen im Zusammenhang mit herkömmlichen Lackierkabinenvorgängen bei Großserienproduktion.
KURZDARSTELLUNG
Dieser Abschnitt stellt eine allgemeine Kurzdarstellung der Offenbarung bereit und ist keine umfassende Offenbarung ihres vollständigen Umfangs oder all ihrer Merkmale.
In einer Form beinhaltet eine Vorrichtung zum Auftragen einer Beschichtung auf ein Substrat eine Basis, einen Applikator und einen Schnellkupplungsverbinder. Die Basis beinhaltet eine Fluidleitung. Der Applikator beinhaltet mindestens einen Aktor und eine Anordnung von Düsenplatten. Jede Düsenplatte definiert mindestens eine Öffnung. Der mindestens eine Aktor ist dazu konfiguriert, die Düsenplatten in Schwingung zu versetzen, um Fluid aus den Öffnungen auszustoßen. Der Schnellkupplungsverbinder koppelt die Fluidleitung an den Applikator für eine Fluidkommunikation zwischen diesen. In einer Vielfalt von alternativen Formen der vorliegenden Offenbarung gilt: der mindestens eine Aktor ist mindestens ein piezoelektrischer Aktor; der mindestens eine Aktor beinhaltet eine Vielzahl von Aktoren, wobei jeder Aktor dazu konfiguriert ist, eine entsprechende der Düsenplatten in Schwingung zu versetzen; die Vorrichtung beinhaltet ferner einen Roboterarm, der die Basis lagert; jede Düsenplatte beinhaltet eine Vielzahl der Öffnungen; der Applikator beinhaltet einen Anordnungskörper, der die Düsenplatten lagert, wobei der Schnellkupplungsverbinder ein Schnellkupplungsverbinder einer Vielzahl von Schnellkupplungsverbindern ist, wobei jeder Schnellkupplungsverbinder dazu konfiguriert ist, eine entsprechende der Düsenplatten an den Düsenkörper zu koppeln; der Applikator beinhaltet einen Anordnungskörper, der die Düsenplatten lagert, wobei der Schnellkupplungsverbinder den Anordnungskörper an die Basis koppelt; die Vorrichtung beinhaltet ferner ein Steuermodul in elektrischer Kommunikation mit dem mindestens einen Aktor; der Applikator definiert mindestens einen Behälter; der mindestens eine Behälter beinhaltet eine Vielzahl von Behältern, wobei jeder Behälter zumindest teilweise durch eine entsprechende der Düsenplatten definiert ist; jeder Behälter hat ein Volumen von 1 ml oder weniger; der Schnellkupplungsverbinder beinhaltet ein erstes Anschlussteil und ein zweites Anschlussteil, wobei das erste Anschlussteil eine Umfangsnut und eine Nase definiert, wobei das zweite Anschlussteil ein Halteelement beinhaltet, das dazu konfiguriert ist, in der Nut aufgenommen zu werden, und zwischen einer verriegelten Position und einer entriegelten Position bewegbar ist, wobei das Halteelement in der verriegelten Position innerhalb der Nut angeordnet ist und mit einer Randleiste der Nut in Eingriff ist, um eine axiale Bewegung des ersten Anschlussteils relativ zu dem zweiten Anschlussteil zu verhindern, wobei das erste und zweite Anschlussteil in der entriegelten Position relativ zueinander axial bewegbar sind, wobei eines von dem ersten Anschlussteil oder dem zweiten Anschlussteil fest an die Basis gekoppelt ist und das andere von dem ersten Anschlussteil oder dem zweiten Anschlussteil fest an den Applikator gekoppelt ist; der Schnellkupplungsverbinder beinhaltet eine elektrische Verbindung zwischen der Basis und dem Applikator, die dazu konfiguriert ist, elektrische Signale von der Basis zu dem mindestens einen Aktor zu übertragen.
In einer weiteren Form beinhaltet eine Vorrichtung zum Auftragen einer Beschichtung auf ein Substrat eine Basis, einen Applikator und einen Schnellkupplungsverbinder. Der Applikator beinhaltet einen Aktor und eine Düsenplatte, die mindestens eine Öffnung definiert. Der Aktor ist dazu konfiguriert, die Düsenplatte in Schwingung zu versetzen, um Fluid aus der mindestens einen Öffnung auszustoßen. Der Schnellkupplungsverbinder koppelt den Applikator an die Basis für eine Fluidkommunikation und elektrische Kommunikation zwischen diesen. In einer Vielfalt von alternativen Formen der vorliegenden Offenbarung gilt: der Aktor ist ein piezoelektrischer Aktor; der Applikator umfasst eine Vielzahl der Aktoren und eine Vielzahl der Düsenplatten, wobei jeder Aktor dazu konfiguriert ist, eine entsprechende der Düsenplatten in Schwingung zu versetzen; der Applikator beinhaltet einen Anordnungskörper, der die Düsenplatten lagert, wobei der Schnellkupplungsverbinder ein Schnellkupplungsverbinder einer Vielzahl von Schnellkupplungsverbindern ist, wobei jeder Schnellkupplungsverbinder dazu konfiguriert ist, eine entsprechende der Düsenplatten an den Düsenkörper zu koppeln; der Applikator beinhaltet einen Anordnungskörper, der die Düsenplatten lagert, wobei der Schnellkupplungsverbinder den Anordnungskörper an die Basis koppelt; die Vorrichtung beinhaltet ferner einen Roboterarm, der die Basis lagert; die Düsenplatte beinhaltet eine Vielzahl der Öffnungen.
Weitere Anwendungsbereiche werden aus der hierin bereitgestellten Beschreibung ersichtlich. Es versteht sich, dass die Beschreibung und die spezifischen Beispiele der Veranschaulichung dienen und den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken sollen.
Figurenliste
Damit die Offenbarung richtig verstanden werden kann, werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen verschiedene beispielhafte Formen davon beschrieben, wobei:

1 eine Kabine für automatisiertes Beschichten eines Fahrzeugs gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung schematisch darstellt;
2 eine Draufsicht auf einen Applikator mit einer Anordnung von Mikroapplikatoren gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung schematisch darstellt;
3 einen Abschnitt des Applikators der 2 schematisch darstellt, wobei einer der Mikroapplikatoren veranschaulicht ist;
4 eine seitliche Querschnittsansicht des Bereichs 4-4 der 3 schematisch darstellt, wobei eine Schnellkupplungsdüse gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht ist;
5 eine auseinandergezogene seitliche Querschnittsansicht der Schnellkupplungsdüse der 4 schematisch darstellt;
6 eine seitliche Querschnittsansicht eines Applikators einer zweiten Konstruktion mit einer Schnellkupplungsdüse mit einer Anordnung von Mikroapplikatoren gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung schematisch darstellt; und
7 eine seitliche Querschnittsansicht eines Applikators einer dritten Konstruktion mit einer Schnellkupplungsdüse mit einer Anordnung von Mikroapplikatoren gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung schematisch darstellt.

Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich der Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die nachfolgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Art und soll die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder ihre Verwendungsweisen nicht einschränken. Es versteht sich, dass über alle Zeichnungen hinweg entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale angeben. Beispiele werden bereitgestellt, um den Umfang der Offenbarung für den Fachmann vollständig zu vermitteln. Zahlreiche spezifische Einzelheiten werden dargelegt, wie etwa Arten spezifischer Komponenten, Vorrichtungen und Verfahren, um ein umfängliches Verständnis der Abwandlungen der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Dem Fachmann wird jedoch klar sein, dass spezifische Einzelheiten nicht eingesetzt werden müssen und dass die hierin bereitgestellten Beispiele alternative Ausführungsformen beinhalten können und nicht dazu gedacht sind, den Umfang der Offenbarung einzuschränken. In einigen Beispielen werden bekannte Prozesse, bekannte Vorrichtungsstrukturen und bekannte Technologien nicht im Detail beschrieben.
Die vorliegende Offenbarung stellt eine Vielfalt von Vorrichtungen, Verfahren und Systemen zum Steuern des Auftragens von Lack auf Kraftfahrzeuge in einer Großserienproduktionsumgebung bereit, die Overspray reduzieren und die Transfereffizienz des Lacks erhöhen. Es versteht sich, dass die Bezugnahme auf Kraftfahrzeuge lediglich beispielhaft ist und dass andere Objekte, die lackiert werden, wie etwa unter anderem industrielle Ausrüstung und Geräte, ebenfalls gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung lackiert werden können. Ferner soll die Verwendung von „Lack“ oder „Lackieren“ nicht so verstanden werden, dass sie die vorliegende Offenbarung einschränkt, und somit versteht es sich, dass andere Materialien, wie etwa unter anderem Beschichtungen, Grundierungen, Dichtungsmittel, Reinigungslösemittel, innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung liegen.
Allgemein basieren die Lehren der vorliegenden Offenbarung auf einer Tröpfchensprühnebelerzeugungsvorrichtung, bei der eine perforierte Membran durch einen piezoelektrischen Transducer angetrieben wird. Diese Vorrichtung und Abwandlungen davon sind in den US-Patenten Nr. 6,394,363, 7,550,897, 7,977,849, 8,317,299, 8,191,982, 9,156,049, 7,976,135, 9,452,442 und den veröffentlichen US-Patentanmeldungen Nr. 2014/0110500, 2016/0228902, und 2016/0158789 beschrieben, deren Inhalt durch Verweis in ihrer Gesamtheit hierin aufgenommen wird.
Bezugnehmend nun auf 1 ist ein Lacksprühsystem 2 zum Lackieren eines Teils P unter Verwendung eines Roboterarms 4 schematisch dargestellt. Der Roboterarm 4 ist an mindestens einen Materialapplikator 10 und ein Gestell 5 gekoppelt. Eine Materialquelle 8 (z. B. eine Lackquelle) ist beinhaltet und beinhaltet mindestens ein Material M (Materialen M₁ , M₂ , M₃ , ... M_n sind in 1 gezeigt; sie werden hierin auch einfach als „Material M“ bezeichnet). In einigen Aspekten der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das mindestens eine Material M unterschiedliche Lackmaterialien, unterschiedliche Klebematerialien, unterschiedliche Dichtmittelmaterialien und dergleichen. Der Arm 4 bewegt sich gemäß XYZ-Koordinaten in Bezug auf das Gestell 5, sodass sich der Materialapplikator 10 über eine Fläche (nicht bezeichnet) des Teils P bewegt. Außerdem ist eine Stromquelle 6 dazu konfiguriert, Strom zum Arm 4 und zum Gestell 5 zuzuführen. Der Arm 4 und das Gestell 5 sind dazu konfiguriert, Material M von der Materialquelle 8 zu dem Materialapplikator 10 zuzuführen, sodass eine Beschichtung auf die Fläche des Teils P aufgetragen wird.
Unter Bezugnahme auf 2 ist ein Materialapplikator 10 oder Zerstäuber gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung schematisch darstellt. In einer Form der vorliegenden Offenbarung beinhaltet der Materialapplikator 10 einen Anordnungskörper 100 oder eine Düse mit einer Applikatoranordnung 102 mit einer Vielzahl von Mikroapplikatoren 110 oder Nebendüsen. In einigen Aspekten der vorliegenden Offenbarung ist der Anordnungskörper 100 mit der Applikatoranordnung 102 auf einer Basis 140 positioniert. In einer Konfiguration wird die Basis 140 am Ende des gelenkigen Roboterarms 4 gelagert (1). In einer anderen Konfiguration wird die Basis 140 durch einen Sprühbalken (nicht gezeigt) gelagert, der feststehend sein kann oder sich in einer, zwei oder drei Dimensionen relativ zu einem Substrat S (in 4 gezeigt) bewegen kann. Jeder der Mikroapplikatoren 110 beinhaltet eine Vielzahl von Öffnungen 112, durch die ein Material M (4) ausgestoßen wird, sodass zerstäubte Tröpfchen 3 (4) des Materials bereitgestellt werden. Wie oben beschrieben, ist das Material M (4) im Allgemeinen ein flüssiges Material (z. B. Grundierung, Basislack, Klarlack usw.), kann aber optional eingestreute Feststoffe beinhalten, wie etwa metallische Tupfen oder andere Teilchen, um ein bestimmtes ästhetisches Aussehen zu verleihen. Die Mikroapplikatoren 110 können in jeder beliebigen Anordnung angeordnet sein, wie etwa ein gleichmäßiges oder ungleichmäßiges Muster über den Anordnungskörper 100.
Bezugnehmend auf die 3 und 4 beinhaltet jeder der Mikroapplikatoren 110 einen Düsenkörper 116, eine Mikroapplikatorplatte 114 und einen Aktor 120. Jede Mikroapplikatorplatte 114 definiert eine Vielzahl der Öffnungen 112, die sich durch die Mikroapplikatorplatte 114 erstreckt. Der Aktor 120 kann ein Transducer, wie etwa ein piezoelektrisches Material, sein. Die Mikroapplikatorplatte 114 steht mit dem Aktor 120 in mechanischer Verbindung, sodass eine Anschaltung des Aktors 120 (z. B. Bereitstellen von Strom für den Aktor 120) die Mikroapplikatorplatte 114 vibrieren lässt oder in Schwingung versetzt, wie schematisch durch die horizontalen (Z-Richtung) Doppelpfeile in 4 dargestellt ist.
In dem bereitgestellten Beispiel ist der Düsenkörper 116 ein im Allgemeinen zylindrischer Körper und beinhaltet ein Stecker-Schnellkupplungsverbindungsteil 410, und der Anordnungskörper 100 beinhaltet ein Buchsen-Schnellkupplungsverbindungsteil 414, das dazu konfiguriert ist, lösbar mit dem Stecker-Schnellkupplungsverbindungsteil 410 zusammenzupassen. In einer alternativen Konfiguration, die nicht extra gezeigt ist, beinhaltet der Anordnungskörper 100 ein Stecker-Schnellkupplungsverbindungsteil und beinhaltet der Düsenkörper 116 ein Buchsen-Schnellkupplungsverbindungsteil.
Bezugnehmend auf 5 beinhaltet das Stecker-Schnellkupplungsverbindungsteil 410 eine Verriegelungsnut 418 und eine erste Dichtfläche 422, die sich in Umfangsrichtung um den Düsenkörper 116 erstreckt. Die Dichtfläche 422 ist dazu konfiguriert, eine passende Dichtfläche 430, die um eine Innenseite des Buchsen-Schnellkupplungsverbindungsteils 414 angeordnet ist, zu berühren und mit dieser eine Dichtung zu bilden. Das Buchsen-Schnellkupplungsverbindungsteil 414 beinhaltet einen im Allgemeinen zylindrischen Körper 432 und eine Vielzahl von Verschlusskugeln 434, die in Umfangsrichtung um das Buchsen-Schnellkupplungsverbindungsteil 414 beabstandet und dazu konfiguriert ist, sich innerhalb von Bohrungen 436, die sich radial durch den zylindrischen Körper 432 erstrecken, radial zwischen einer verriegelten Position (gezeigt) und einer entriegelten Position zu bewegen.
In der verriegelten Position erstrecken sich die Kugeln 434 in stärkerem Maße radial nach innen als in der entriegelten Position und können innerhalb der Nut 418 aufgenommen werden, um mit einer Randleiste der Nut 418 in Eingriff zu treten, um ein axiales Zurückziehen des Stecker-Schnellkupplungsverbindungsteils 410 zu verhindern. Eine Manschette 438 des Buchsen-Schnellkupplungsverbindungsteils 414 ist in der axialen Richtung bewegbar, um zuzulassen oder zu verhindern, dass sich die Kugeln 434 zwischen der verriegelten Position und der entriegelten Position bewegen, abhängig von der axialen Position der Manschette 438. In dem bereitgestellten Beispiel spannt eine Feder 442 die Manschette 438 in Richtung der verriegelten Position vor und ein Sicherungsring 446 hält die Manschette 438 in der verriegelten Position. Auch wenn eine spezifische Art von Schnellkupplungsverbindungsteil veranschaulicht ist, können anderen Arten ebenfalls verwendet werden (z. B. Bajonett).
Bezugnehmend auf die 4 und 5 beinhaltet der Anordnungskörper 100 einen Materialeinlass 136, der jedem Mikroapplikator 110 entspricht. Der Anordnungskörper 100 beinhaltet eine Rückwand 131, sodass ein Behälter 134 zum Fassen des Materials M zwischen der Rückwand 131 und der Mikroapplikatorplatte 114 bereitgestellt ist. In dem bereitgestellten Beispiel wirken die Rückwand 131, ein Abschnitt des Düsenkörpers 116 und die Seite der Mikroapplikatorplatte 114, die der Rückwand 131 zugewandt ist, zusammen, um den Behälter 134 zu definieren. Der Einlass 136 steht mit dem Behälter 134 in Fluidverbindung, sodass das Material M durch den Einlass 136 und in den Behälter 134 fließt. In dem bereitgestellten Beispiel ist der Aktor 120 zwischen der Mikroapplikatorplatte 114 und dem Düsenkörper 116 positioniert, sodass der Düsenkörper 116 den Aktor 120 lagert und der Aktor 120 die Mikroapplikatorplatte 114 lagert. Beispielsweise kann der Aktor 120 zwischen einer Außenrandfläche 115 der Mikroapplikatorplatte 114 und einer Innenfläche 133 des Düsenkörpers 116 positioniert sein. In einer Konfiguration ist der Aktor 120 eine ringförmige Form, die um die Mikroapplikatorplatte 114 angeordnet ist. In einer weiteren Konfiguration, die nicht extra gezeigt ist, kann der Aktor 120 einstückig mit der Mikroapplikatorplatte 114 ausgebildet sein, sodass ein Zuführen von Strom zu der Mikroapplikatorplatte 114 die Platte 114 in Schwingung versetzt.
In dem bereitgestellten Beispiel ist ein Steuermodul 164 in elektrischer Kommunikation mit dem Aktor 120, um dem Aktor 120 Strom bereitzustellen und dessen Betrieb zu steuern. In dem bereitgestellten Beispiel wird eine elektrische Verbindung durch elektrische Kontakte am Stecker- und Buchsen-Schnellkupplungsverbindungsteil 410, 414 hergestellt, auch wenn andere Konfigurationen verwendet werden können.
Weiterhin Bezug nehmend auf 4 wird das Material M mit einem sehr niedrigen Druck oder ohne Druck zum Behälter 134 zugeführt, sodass die Oberflächenspannung des Materials M verhindert, dass das Material M durch die Öffnungen 112 der Mikroapplikatorplatte 114 fließt, bis der Aktor 120 anschaltet wird und schwingt. Das heißt, wenn der Aktor 120 angeschaltet ist und vibriert, wird das Material M durch die und/oder aus der Vielzahl von Öffnungen 112 ausgestoßen, um einen Strom 5 von zerstäubten Tröpfchen 3 bereitzustellen. Der Strom 5 von zerstäubten Tröpfchen 3 verbreitet sich im Allgemeinen parallel zu einer Mikroapplikatorachse 2' und bildet eine Beschichtung C auf einer Fläche s' des Substrats S. Das Substrat S kann ein beliebiges geeignetes Werkstück sein, wie etwa zum Beispiel ein Fahrzeugteil, ein Rahmen oder eine Karosserie. Wie schematisch in 4 dargestellt, weisen die zerstäubten Tröpfchen 3 eine schmale Tröpfchengrößenverteilung (z. B. durchschnittlicher Tröpfchendurchmesser) auf.
Unter Bezugnahme auf 6 ist ein Querschnitt eines Materialapplikators 10' einer zweiten Konstruktion veranschaulicht. Der Materialapplikator 10' ist ähnlich wie der Materialapplikator 10 (1-5), außer wenn hierin etwas anders gezeigt oder beschrieben ist. Merkmale, die mit Bezugszeichen mit Strichindex bezeichnet sind, sind ähnlich wie die Merkmale, die in 1-5 mit ähnlichen Bezugszeichen, aber ohne Strichindex, gezeigt und beschrieben sind, und nur Unterschiede werden hierin beschrieben.
Der Anordnungskörper 100' beinhaltet ein Stecker-Schnellkupplungsverbindungsteil 410', das dazu konfiguriert ist, lösbar mit einem dazu passenden Buchsen-Schnellkupplungsverbindungsteil 414' an der Basis 140' verbunden zu werden. In dem bereitgestellten Beispiel sind (eine) elektrische Verbindung oder Verbindungen zwischen Kontakten an dem Stecker- und Buchsen-Schnellkupplungsverbindungsteil 410', 414' ausgebildet, um das Steuermodul 164' elektrisch mit den Aktoren der einzelnen Mikroapplikatoren 110' zu verbinden. Während veranschaulicht ist, dass das Material Mallen der Mikroapplikatoren 110' von einem gemeinsamen Einlass 136' bereitgestellt wird, kann jeder Mikroapplikator 110 Material M von einzelnen Einlässen (nicht gezeigt) durch das Stecker- und Buchsen-Schnellkupplungsverbindungsteil 410', 414' empfangen. Die Mikroapplikatoren 110' können relativ zu dem Anordnungskörper 100' nicht entfernbar sein oder können entfernbar an den Anordnungskörper 100' gekoppelt sein, wie zuvor unter Bezugnahme auf die 1-5 gezeigt und beschrieben wurde.
Unter Bezugnahme auf 7 ist ein Querschnitt eines Materialapplikators 10" einer dritten Konstruktion veranschaulicht. Der Materialapplikator 10" ist ähnlich wie der Materialapplikator 10 (1-5) und 10' (6), außer wenn hierin etwas anders gezeigt oder beschrieben ist. Merkmale, die mit Bezugszeichen mit doppeltem Strichindex bezeichnet sind, sind ähnlich wie die Merkmale, die in 1-5 mit ähnlichen Bezugszeichen, aber ohne Strichindex, oder in 6 mit ähnlichen Bezugszeichen, aber mit Strichindex, gezeigt und beschrieben sind, und nur Unterschiede werden hierin beschrieben.
Der Anordnungskörper 100" beinhaltet eine Vielzahl von Stecker-Schnellkupplungsverbindungsteilen 410", die dazu konfiguriert ist, lösbar mit entsprechenden passenden Buchsen-Schnellkupplungsverbindungsteilen 414" an der Basis 140" verbunden zu werden. In dem bereitgestellten Beispiel fließt das Material M von der Basis 140" über entsprechende Einlässe 136" zu den einzelnen Mikroapplikatoren 110" und bleibt das Material M in jedem Mikroapplikator 110" getrennt von dem Material M in den anderen Mikroapplikatoren 110''. Während veranschaulicht ist, dass das Material M allen der Mikroapplikatoren 110" von entsprechenden Einlässen 136" bereitgestellt wird, kann jeder Mikroapplikator 110" ein anderes Material (z. B. M1-Mn, gezeigt in 1) empfangen. Die einzelnen Mikroapplikatoren 110" können relativ zu dem Anordnungskörper 100" nicht entfernbar sein oder können entfernbar an den Anordnungskörper 100" gekoppelt sein, wie zuvor unter Bezugnahme auf die 1-5 gezeigt und beschrieben wurde.
In dem bereitgestellten Beispiel ist eine elektrische Verbindung zwischen Kontakten an dem Stecker- und Buchsen-Schnellkupplungsverbindungsteil 410", 414" ausgebildet, um das Steuermodul 164" elektrisch mit den Aktoren 120" der einzelnen Mikroapplikatoren 110" zu verbinden. Alternativ kann ein separater elektrischer Verbinder (nicht gezeigt) das Steuermodul 164" mit dem Anordnungskörper 100" verbinden, um die elektrische Verbindung mit den Aktoren 120" bereitzustellen.
Im hierin verwendeten Sinne soll der Begriff „mindestens eines von A, B und C“ so verstanden werden, dass er ein logisches (A ODER B ODER C) bedeutet, wobei ein nicht-ausschließliches logisches ODER verwendet wird, oder soll nicht so verstanden werden, dass er „mindestens eines von A, mindestens eines von B und mindestens eines von C“ bedeutet.
Sofern nicht ausdrücklich anderweitig angegeben, sind alle numerischen Werte, die mechanische/thermische Eigenschaften, Prozentsätze der Zusammensetzung, Abmessungen und/oder Toleranzen oder andere Eigenschaften angeben, so zu verstehen, dass sie durch das Wort „etwa“ oder „ungefähr“ modifiziert sind, wenn sie den Umfang der vorliegenden Offenbarung beschreiben. Diese Modifikation ist aus verschiedenen Gründen wünschenswert, einschließlich industrieller Praxis, Herstellungstechnologie und Prüffähigkeit.
Die hierin verwendete Technologie dient nur dem Zweck der Beschreibung konkreter Beispiele und soll nicht einschränkend sein. Die Singularformen „ein“, „eine“ und „der/die/das“ sollen die Pluralformen ebenfalls einschließen, es sei denn, der Kontext gibt eindeutig etwas anderes an. Die Begriffe „beinhaltend“ und „aufweisend“ sind inklusiv und definieren somit das Vorhandensein der genannten Merkmale, Zahlen, Schritte, Vorgänge, Elemente und/oder Komponenten, schließen aber das Vorhandensein oder die Hinzufügung eines oder mehrerer anderer Merkmale, Zahlen, Schritte, Vorgänge, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht aus. Die hierin beschriebenen Verfahrensschritte, Prozesse und Vorgänge sollen nicht so verstanden werden, dass deren Durchführung unbedingt in der konkreten erörterten oder veranschaulichten Reihenfolge erforderlich ist, es sei denn, sie sind speziell als eine Reihenfolge der Durchführung festgelegt. Es versteht sich außerdem, dass zusätzliche oder alternative Schritte eingesetzt werden können.
Die Beschreibung der Offenbarung ist rein beispielhafter Natur und somit ist beabsichtigt, dass Beispiele, die nicht vom Kern der Offenbarung abweichen, innerhalb des Umfangs der Offenbarung liegen. Derartige Beispiele sind nicht als Abweichung vom Geist und Umfang der Offenbarung zu betrachten. Die breitgefächerten Lehren der Offenbarung können in eine Vielfalt von Formen implementiert werden. Somit sollte der wahre Umfang der Offenbarung, auch wenn diese Offenbarung konkrete Beispiele beinhaltet, nicht derart eingeschränkt sein, da andere Modifikationen beim Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der nachfolgenden Ansprüche ersichtlich werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Auftragen einer Beschichtung auf ein Substrat bereitgestellt, die Folgendes aufweist: eine Basis; einen Applikator mit einem Aktor und einer Düsenplatte, die mindestens eine Öffnung definiert, wobei der Aktor dazu konfiguriert ist, die Düsenplatte in Schwingung zu versetzen, um Fluid aus der mindestens einen Öffnung auszustoßen; und einen Schnellkupplungsverbinder, der den Applikator an die Basis für eine Fluidkommunikation und elektrische Kommunikation dazwischen koppelt.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Aktor ein piezoelektrischer Aktor.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet der Applikator eine Vielzahl der Aktoren und eine Vielzahl der Düsenplatten, wobei jeder Aktor dazu konfiguriert ist, eine entsprechende der Düsenplatten in Schwingung zu versetzen.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet der Applikator einen Anordnungskörper, der die Düsenplatten lagert, wobei der Schnellkupplungsverbinder ein Schnellkupplungsverbinder einer Vielzahl von Schnellkupplungsverbindern ist, wobei jeder Schnellkupplungsverbinder dazu konfiguriert ist, eine entsprechende der Düsenplatten an den Düsenkörper zu koppeln.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet der Applikator einen Anordnungskörper, der die Düsenplatten lagert, wobei der Schnellkupplungsverbinder den Anordnungskörper an die Basis koppelt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die obige Erfindung ferner durch einen Roboterarm, der die Basis lagert, gekennzeichnet.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Düsenplatte eine Vielzahl der Öffnungen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6394363 [0014]
US 7550897 [0014]
US 7977849 [0014]
US 8317299 [0014]
US 8191982 [0014]
US 9156049 [0014]
US 7976135 [0014]
US 9452442 [0014]
US 2014/0110500 [0014]
US 2016/0228902 [0014]
US 2016/0158789 [0014]

Claims

Vorrichtung zum Auftragen einer Beschichtung auf ein Substrat, wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst: eine Basis mit einer Fluidleitung; einen Applikator mit einem Aktor und einer Düsenplatte, wobei die Düsenplatte mindestens eine Öffnung definiert, wobei der Aktor dazu konfiguriert ist, die Düsenplatte in Schwingung zu versetzen, um Fluid aus der mindestens einen Öffnung auszustoßen; und einen Schnellkupplungsverbinder, der die Fluidleitung an den Applikator für eine Fluidkommunikation zwischen diesen koppelt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Aktor ein piezoelektrischer Aktor ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Roboterarm, der die Basis lagert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Düsenplatte eine Vielzahl der Öffnungen beinhaltet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, ferner umfassend eine Vielzahl der Aktoren und eine Vielzahl der Düsenplatten, wobei jeder Aktor dazu konfiguriert ist, eine entsprechende der Düsenplatten in Schwingung zu versetzen.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Applikator einen Anordnungskörper beinhaltet, der die Düsenplatten in einer Anordnung lagert.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Schnellkupplungsverbinder ein Schnellkupplungsverbinder einer Vielzahl von Schnellkupplungsverbindern ist, wobei jeder Schnellkupplungsverbinder dazu konfiguriert ist, eine entsprechende der Düsenplatten an den Anordnungskörper zu koppeln.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Schnellkupplungsverbinder den Anordnungskörper an die Basis koppelt.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Applikator eine Vielzahl von Behältern definiert, wobei jeder Behälter zumindest teilweise durch eine entsprechende der Düsenplatten definiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei jeder Behälter ein Volumen von 1 ml oder weniger aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Steuermodul in elektrischer Kommunikation mit dem Aktor.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Applikator mindestens einen Behälter definiert.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei jeder Behälter ein Volumen von 1 ml oder weniger aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schnellkupplungsverbinder ein erstes Anschlussteil und ein zweites Anschlussteil beinhaltet, wobei das erste Anschlussteil eine Umfangsnut und eine Nase definiert, wobei das zweite Anschlussteil ein Halteelement beinhaltet, das dazu konfiguriert ist, in der Nut aufgenommen zu werden, und zwischen einer verriegelten Position und einer entriegelten Position bewegbar ist, wobei das Halteelement in der verriegelten Position innerhalb der Nut angeordnet ist und mit einer Randleiste der Nut in Eingriff ist, um eine axiale Bewegung des ersten Anschlussteils relativ zu dem zweiten Anschlussteil zu verhindern, wobei das erste und zweite Anschlussteil in der entriegelten Position relativ zueinander axial bewegbar sind, wobei eines von dem ersten Anschlussteil oder dem zweiten Anschlussteil fest an die Basis gekoppelt ist und das andere von dem ersten Anschlussteil oder dem zweiten Anschlussteil fest an den Applikator gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schnellkupplungsverbinder eine elektrische Verbindung zwischen der Basis und dem Applikator beinhaltet, die dazu konfiguriert ist, elektrische Signale von der Basis zu dem Aktor zu übertragen.