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Die Erfindung betrifft allgemein das Auftragen von Fluiden, einschließlich thermoplastischen oder faserigen Klebstoffen, auf ein Substrat durch mindestens eine Düsenanordnung, die auf einer Montagefläche eines Verteilers oder eines Verteilerkopfes vorzugsweise lösbar befestigt ist, wobei dieser Verteiler oder Verteilerkopf in der Regel dazu dient, der mindestens einen Düsenanordnung das aufzutragende Fluid geeignet zuzuführen.
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Der Zweck eines solchen Systems ist das Auftragen von Fluiden auf zum Beispiel sich relativ zu der mindestens einen Düsenanordnung bewegende Substrate, und insbesondere das Auftragen von Klebstoffen in Teilsprühmustern zum teilweise Bedecken eines Substrats.
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Die Druckschrift
EP 0 872 580 A offenbart beispielsweise eine Mehrzahl von Schmelzblas-Düsenanordnungen oder Düsen, die Seite an Seite an einem oder beiden Enden eines herkömmlichen Verteilers oder Verteilerkopfes befestigbar sind, welcher für eine dosierte Zufuhr von Klebstoff zu jeder Düsenanordnung sorgt. Die Düsenanordnungen umfassen jeweils eine Mehrzahl von im Wesentlichen parallelen Plattenelementen, die sich an einer Austrittsfläche bilden. Die Reihe von Fluid-Austrittsöffnungen jeder Düsenanordnung bildet einen Abschnitt einer längeren Reihe, die durch die Mehrzahl von benachbarten Düsenanordnungen gebildet wird, welche entlang einem gemeinsamen Ende des Verteilerkopfes angeordnet sind. Eine oder beide Seiten des Verteilers können neben der Seite eines ähnlich aufgebauten Verteilerkopfes befestigt sein, um noch längere Reihen von Fluid-Austrittsöffnungen zu bilden, wodurch ein modulares Schmelzblas-Klebstoff-Spendersystem bereitgestellt wird, welches Substrat mit jeder dimensionalen Breite aufnimmt.
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In einigen klebstoffspendenden Anwendungen ist es wünschenswert, dass der Klebstoff derart auf ein Substrat aufgetragen wird, dass er möglichst die volle Breite des Substrats bedeckt. Zu diesen Anwendungen gehören beispielsweise das Auftragen von Klebstoffen bei der Herstellung von Fahrzeuginnenausstattungsteilen, und insbesondere beim Auftragen von Klebstoffen auf der Unterseite einer Dekorschicht bzw. auf ein Substrat, mit welchem eine Dekorschicht klebend verbunden werden soll. Typischerweise wird der Klebstoff auf das sogenannte „Trägerteil“ (insbesondere ein Kunststoff-Spritzgußteil) aufgetragen und dann das Teil in eine Vorrichtung zur Presskaschierung eingelegt. Der Klebstoff kann per IR-Licht reaktiviert werden, und dann kann das Trägerteil mit einem Dekorzuschnitt verpresst werden.
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Für solche Anwendungen ist es insbesondere notwendig, dass der Klebstoff möglichst gleichmäßig und homogen aufgetragen wird, da sich unter Umständen ein unregelmäßiger Klebstoffauftrag negativ auf das optische Erscheinungsbild der befestigten Dekorschicht oder negativ auf die Haptik auswirken kann. Insbesondere ist beim Klebstoffauftrag ein feines Sprühmuster ohne Spuren erwünscht, wobei vor allem keine Tropfenbildung im Muster geben darf.
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In 1 ist aus Gründen der Anschauung schematisch und in einer isometrischen Ansicht ein herkömmliches System 150 zum Auftragen von thermoplastischen Klebstoffen 20 auf ein Substrat 21 gezeigt. Das System 150 besteht im Wesentlichen aus einem Verteilerkopf 30, welcher vorzugsweise mit einem (in 1 nicht gezeigten) Aktuator, wie beispielsweise einem Roboterarm oder dergleichen, verbunden oder verbindbar ist, und welcher entlang einer Bewegungsrichtung relativ zu dem Substrat 21 bewegbar ist.
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In einem Montagebereich des Verteilerkopfes 30 ist eine Düsenanordnung 101 vorzugsweise austauschbar mit dem Verteilerkopf 30 verbunden. Hierbei dient der Verteilerkopf 30 dazu, der Düsenanordnung 101 den zu versprühenden thermoplastischen Klebstoff 20 und gegebenenfalls andere Fluide, wie beispielsweise Formungsluft etc., in geeigneter Weise zuzuführen.
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Die bei dem herkömmlichen System
150 zum Auftragen von thermoplastischen Klebstoffen
20 auf ein Substrat
21 zum Einsatz kommende Düsenanordnung
101 ist beispielsweise eine sogenannte UFD™-Düsenanordnung der hiesigen Anmelderin, mit welcher ein Random-Auftragsmuster auf das Substrat
21 aufbringbar ist. Eine solche Düsenanordnung ist - zumindest dem Prinzip nach - in der bereits genannten Druckschrift
EP 0 872 580 A beschrieben.
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Kurz zusammengefasst handelt es sich hierbei um eine Düsenanordnung 101, die einen Grundkörper 102 aufweist, welcher - in Draufsicht gesehen - zumindest im Wesentlichen rechtwinklig ausgeführt ist, und welcher mit dem Montagebereich des Verteilerkopfes 30 verbunden oder verbindbar ist.
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Der Grundkörper der Düsenanordnung 101 weist eine stirnseitige Seitenfläche auf, welche mit der Austrittsfläche übereinstimmt, über welche der auf das Substrat 21 aufzutragende thermoplastische Klebstoff 20 abgegeben wird.
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Um den Klebstoff 20 möglichst flächig auf das Substrat 21 auftragen zu können, sind in der stirnseitigen Seitenfläche des Grundkörpers, welche sich in einer senkrecht zur Bewegungsrichtung des Verteilerkopfes 30 verlaufenden Richtung erstreckt, eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Austrittsdüsen für den aufzutragenden Klebstoff ausgebildet. Um ein bestimmtes Auftragsmuster des Klebstoffes 20 auf dem Substrat 21 abbilden zu können, sind den einzelnen Austrittsdüsen für den aufzutragenden Klebstoff 20 entsprechende Austrittsdüsen für Formungsluft zugeordnet.
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Insbesondere ist zu diesem Zweck bei der bekannten Düsenanordnung 101 vorgesehen, dass in Erstreckungsrichtung der stirnseitigen Seitenfläche des Grundkörpers benachbart und insbesondere alternierend erste Austrittsdüsen für den aufzutragenden Klebstoff 20 einerseits und zweite Austrittsdüsen für entsprechende Formungsluft (insbesondere Druckluft) andererseits angeordnet sind. Die (zweiten) Austrittsdüsen für Formungsluft sind ausgebildet, eine Vielzahl von Formungsluft-Fluidströmen zu bilden, welche insbesondere konvergierend ausgerichtet sind, und zwar im Hinblick auf Klebstoff-Fluidströme, welche von den ersten Austrittsdüsen für den auf das Substrat 21 aufzutragenden Klebstoff 20 ausgerichtet sind. Durch Variation der pro Zeiteinheit von den zweiten Austrittsdüsen ausgegebenen Menge an Formungs- oder Druckluft kann der Klebstoff-Fluidstrom, welcher von den einzelnen ersten Austrittsdüsen für den Klebstoff 20 ausgegeben wird, abgelenkt werden.
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Obgleich die aus dem Stand der Technik bekannten Verteilerköpfe 30 bzw. Düsenanordnungen 101 in der Lage sind, den Klebstoff 20 flächig und mit einem bestimmten Auftragsmuster auf das Substrat 21 aufzubringen, weisen die aus dem Stand der Technik bekannten Düsenanordnungen 101 gewisse Grenzen bei deren Anwendungen auf. Dies gilt insbesondere für solche Anwendungen, bei welchen ein möglichst flächiger Klebstoffauftrag auf das Substrat 21 und insbesondere ein möglichst gleichmäßiger Klebstoffauftrag auf das Substrat 21 gefordert ist, wie es beispielsweise beim Laminieren von Dekoroberflächen insbesondere auf Innenausstattungsteile für Fahrzeuge gewünscht ist.
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Auf Grundlage dieser Problemstellung liegt somit der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Düsenanordnung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass wahlweise ein feineres Klebstoff-Auftragsmuster auf dem Substrat erzielbar ist, wobei gleichzeitig ein möglichst flächiger Klebstoffauftrag gewünscht ist.
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Darüber hinaus soll ein entsprechend optimiertes System zum Auftragen von Fluiden, insbesondere thermoplastischen Klebstoffen, auf ein Substrat sowie ein optimiertes Verfahren zum Auftragen von Fluiden, insbesondere thermoplastischen Klebstoffen, auf ein Substrat angegeben werden.
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Im Hinblick auf die Düsenanordnung wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruches 1 gelöst.
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Im Hinblick auf das System wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch den Gegenstand des nebengeordneten Patentanspruches 12 und im Hinblick auf das Verfahren durch den Gegenstand des nebengeordneten Patentanspruches 13 gelöst, wobei vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung jeweils in den entsprechenden Unteransprüchen angegeben sind.
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Demgemäß betrifft die Erfindung insbesondere eine Düsenanordnung zum Auftragen von Fluiden, insbesondere thermoplastischen Klebstoffen, auf ein Substrat, wobei sich die Düsenanordnung und das Substrat relativ zueinander in einer ersten Richtung (= Bewegungsrichtung) bewegen. Hierbei kann beispielsweise das Substrat relativ zu der feststehenden Düsenanordnung oder aber auch die Düsenanordnung relativ zu dem feststehenden Substrat bewegt werden.
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Die Düsenanordnung weist einen mit einem Montagebereich eines Verteilers, insbesondere mit einem Montagebereich eines Verteilerkopfes, vorzugsweise austauschbar verbindbare Grundkörper mit einer stirnseitigen Seitenfläche auf. Der Verteiler bzw. Verteilerkopf kann beispielsweise an einem Aktuator, wie beispielsweise ein Roboterarm oder dergleichen, befestigt sein, um die Düsenanordnung relativ zu dem Substrat zu bewegen.
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Die stirnseitige Seitenfläche des Grundkörpers erstreckt sich zumindest im Wesentlichen in einer zweiten Richtung, welche zumindest im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Richtung, d.h. der (relativen) Bewegungsrichtung, verläuft.
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Erfindungsgemäß ist insbesondere vorgesehen, dass in der stirnseitigen Seitenfläche des Grundkörpers eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten ersten Austrittsdüsen für das aufzutragende Fluid (insbesondere Klebstoff) ausgebildet sind, und zwar in einer sich entlang der zweiten Richtung erstreckenden ersten Reihe. Zusätzlich zu den sich entlang einer ersten Reihe erstreckenden ersten Austrittsdüsen ist eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten zweiten Austrittsdüsen für ein zweites Fluid vorgesehen, wobei die zweiten Austrittsdüsen in einer sich entlang der zweiten Richtung erstreckenden zweiten Reihe ausgebildet sind. Hierbei ist vorgesehen, dass die zweite Reihe, entlang welcher die zweiten Austrittsdüsen ausgebildet sind, parallel zu der ersten Reihe verläuft, entlang welcher die ersten Austrittsdüsen ausgebildet sind.
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Die mit der erfindungsgemäßen Lösung erzielbaren Vorteile liegen auf der Hand: Indem erfindungsgemäß bewusst auf eine alternierende Anordnung von ersten Austrittsdüsen für das auf das Substrat aufzubringende Substrat und zweiten Austrittsdüsen für die Formungsluft verzichtet wird, und alle Austrittsdüsen für den Klebstoff (= erste Austrittsdüsen) entlang einer Reihe und unmittelbar angrenzend aneinander angeordnet sind, ist es möglich, bei gleichen Abmessungen der Düsenanordnung eine deutlich höhere Anzahl an ersten Austrittsdüsen für den aufzubringenden Klebstoff (=erste Austrittsdüsen) in der stirnseitigen Seitenfläche des Grundkörpers der Düsenanordnung unterzubringen.
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Es ist weiterhin vorteilhaft, dass eine Ablenkung/ Oszillation der von den ersten Austrittsdüsen ausgegebenen Klebstoff- oder Filament-Strahlen nun schwerpunktmäßig in Bewegungsrichtung des Roboters bzw. der Düsenanordnung geschieht. Dadurch wird die Oszillation in Querrichtung der Düsenanordnung verringert und somit ein Verschmelzen von mehreren benachbarten Filament-Strahlen verhindert, was insbesondere bei Düsen mit einem geringen Abstand der Klebstoff-Öffnungen nach Stand der Technik ein bekanntes Problem ist. Außerdem kann die Randschärfe des Auftrages verbessert werden, da eine Quer-Oszillation hier immer schädlich ist und einen unscharfen Rand erzeugt.
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Mit der erfindungsgemäßen Düsenanordnung ist dennoch eine gezielte Ablenkung der von den ersten Austrittsdüsen abgegebenen Klebstoff-Fluidstrahlen möglich, da parallel zu der (ersten) Reihe, entlang welcher die ersten Austrittsdüsen angeordnet sind, eine zweite Reihe mit Austrittsdüsen für ein zweites Fluid, insbesondere Formungsluft oder dergleichen, ausgebildet ist.
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Durch diese parallele Anordnung der ersten Austrittsdüsen für den aufzutragenden Klebstoff einerseits und der zweiten Austrittsdüsen für die Formungsluft andererseits ist ein deutlich feineres Auftragsmuster des Klebstoffes auf dem Substrat realisierbar, da - im Unterschied zu den zuvor beschriebenen und aus dem Stand der Technik bekannten Düsenanordnungen - mit den zweiten Austrittsdüsen insbesondere auch eine Ablenkung der von den ersten Austrittsdüsen abgegebenen Klebstoff-Fluidstrahlen in der ersten Richtung, d.h. in der (relativen) Bewegungsrichtung, möglich ist.
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Somit kann bei der gleichen Dimension der Düsenanordnung ein insbesondere kompaktes System bereitgestellt werden, welches sich eignet, um Klebstoff oder ein derartiges Fluid besonders gleichmäßig und flächig auf das Substrat aufzubringen, was insbesondere dann wünschenswert ist, wenn eine Dekorschicht mit Hilfe einer Klebstoffschicht auf einem Substrat aufgebracht werden soll.
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Um eine möglichst gezielte Ablenkung der von den ersten Austrittsdüsen abgegebenen Fluidstrahlen zu ermöglichen, ist insbesondere vorgesehen, dass für jede erste Austrittsdüse mindestens eine und vorzugsweise genau eine zweite Austrittsdüse vorgesehen ist, welche in der ersten Richtung (= (relative) Bewegungsrichtung) von der ersten Austrittsdüse beabstandet ist.
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Insbesondere ist gemäß Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Düsenanordnung vorgesehen, dass jeweils eine zweite Austrittsdüse mit Bezug auf die zweite Richtung senkrecht zu einer ersten Austrittsdüse angeordnet ist.
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Um zu erreichen, dass mit der erfindungsgemäßen Düsenanordnung möglichst feine Auftragsmuster des Klebstoffes auf dem Substrat realisiert werden können, ist in einer bevorzugten Realisierung der erfindungsgemäßen Düsenanordnung vorgesehen, dass in der stirnseitigen Seitenfläche des Grundkörpers ferner eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten dritten Austrittsdüsen für ein Fluid, insbesondere für das zweite Fluid, in einer sich entlang der zweiten Richtung erstreckenden dritten Reihe ausgebildet ist, wobei die erste Reihe mit den ersten Austrittsdüsen für das auf das Substrat aufzutragende Fluid (insbesondere Klebstoff) zwischen der zweiten und dritten Reihe mit den zweiten und dritten Austrittsdüsen angeordnet ist.
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Auch bei dieser Weiterentwicklung der erfindungsgemäßen Düsenanordnung bietet es sich an, dass für jede erste Austrittsdüse mindestens eine und auch vorzugsweise genau eine dritte Austrittsdüse vorgesehen ist, welche in der ersten Richtung (= (relative) Bewegungsrichtung) von der ersten Austrittsdüse beabstandet ist.
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Gemäß Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Düsenanordnung ist insbesondere vorgesehen, dass die effektive Fläche einer jeden Düsenöffnung der ersten Austrittsdüsen vorzugsweise gleich groß oder zumindest im Wesentlichen gleich groß ist. Auf diese Weise kann ein über die Erstreckungsrichtung (zweite Richtung) der Düsenanordnung ein gleichmäßiger Fluidauftrag auf das Substrat erzielt werden.
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Alternativ oder zusätzlich hierzu sollte die effektive Fläche der jeweiligen Düsenöffnungen der ersten Austrittsöffnungen insbesondere größer als die effektive Fläche der jeweiligen Düsenöffnungen der zweiten und/oder dritten Austrittsdüsen sein. Auf diese Weise kann wirksam erreicht werden, dass die von den zweiten und/oder dritten Austrittsdüsen abgegebenen Fluidstrahlen eine hohe Strömungsgeschwindigkeit annehmen können, um so in der Nähe dieser Fluidstrahlen den statischen Druck zu verringern, was einen direkten Einfluss auf eine Ablenkung der von den ersten Austrittsdüsen abgegebenen Fluidstrahlen hat.
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Mit anderen Worten, mit dieser Ausführungsform ist der Bereich und das Ausmaß der erzielbaren Ablenkungen der von den ersten Austrittsdüsen abgegebenen Fluidstrahlen in einer besonders leicht zu realisierenden aber dennoch effektiven Weise optimiert.
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Gemäß bevorzugten Ausführungsformen ist - in Längsrichtung der stirnseitigen Seitenfläche gesehen - die Längenausdehnung einer jeden Düsenöffnung der ersten Austrittsdüse kleiner als die Längenausdehnung der Düsenöffnungen der zweiten und/oder dritten Austrittsdüsen. Alternativ oder zusätzlich hierzu ist vorgesehen, dass - in Querrichtung der stirnseitigen Seitenfläche gesehen - die Längenausdehnung einer jeden Düsenöffnung der ersten Austrittsdüse größer ist als die Längenausdehnung der Düsenöffnungen der zweiten und/oder dritten Austrittsdüsen.
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Mit anderen Worten, bei der Düsenanordnung sind die Luftöffnungen vorzugsweise breiter als die Klebstofföffnungen, um das Klebstoff-Filament gut mit einem Luftstrahl abzudecken. Dafür werden die Luftkanäle/Luftöffnungen schmaler gehalten als die Klebstoffkanäle/Klebstofföffnungen, um eine hohe Luftaustrittsgeschwindigkeit zu erreichen, was wichtig für eine hohe Oscillationsfrequenz und für ein feines Sprühbild ist.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Düsenanordnung sind die ersten Austrittsdüsen ausgebildet, ein erstes Fluid, bei welchem es sich vorzugsweise um das aufzutragende Fluid (Klebstoff) handelt, in Form von ersten Fluidströmen abzugeben. Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass die zweiten Austrittsdüsen ausgebildet sind, ein zweites Fluid, bei welchem es sich vorzugsweise um ein Gas, insbesondere Druckluft, handelt, in Form von zweiten Fluidströmen derart abzugeben, dass jeder zweite Fluidstrom zumindest im Wesentlichen parallel zu einem ersten Fluidstrom verläuft.
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Bei dieser Konfiguration ist eine Beeinflussung der Richtung des ersten Fluidstromes durch eine Variation der Strömungsgeschwindigkeit des zweiten Fluidstromes möglich, da bei einer höheren Strömungsgeschwindigkeit nach dem Gesetz von Bernoulli der statische Druck abnimmt und somit der erste Fluidstrom in Richtung des zweiten Fluidstroms abgelenkt wird.
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Alternativ hierzu ist es selbstverständlich aber auch denkbar, dass die zweiten Austrittsdüsen ausgebildet sind, das zweite Fluid (insbesondere Druckluft) in Form von zweiten Fluidströmen derart abzugeben, dass jeder zweite Fluidstrom mit einem ersten Fluidstrom konvergiert.
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Im übertragenen Sinne gilt dies selbstverständlich auch für die dritten Austrittsdüsen, welche vorzugsweise derart ausgebildet sind, dass ein Fluid, bei welchem es sich vorzugsweise um ein Gas, insbesondere Druckluft, handelt, in Form von dritten Fluidströmen von den dritten Austrittsdüsen abgegeben wird. Hierbei kann jeder dritte Fluidstrom zumindest im Wesentlichen parallel zu einem ersten Fluidstrom verlaufen. Alternativ hierzu ist es aber auch denkbar, dass jeder dritte Fluidstrom mit einem ersten Fluidstrom konvergiert.
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Gemäß bevorzugten Realisierungen der erfindungsgemäßen Düsenanordnung sind die ersten Austrittsdüsen ausgebildet, das erste Fluid, bei welchem es sich vorzugsweise um den aufzutragenden Klebstoff handelt, jeweils mit einer gleichen ersten Fluidmassen-Strömungsrate abzugeben. Ferner sind die zweiten Austrittsdüsen vorzugsweise ausgebildet, das zweite Fluid jeweils mit einer gleichen zweiten Fluidmassen-Strömungsrate abzugeben, und die dritten Austrittsdüsen sind ausgebildet, das Fluid jeweils mit einer gleichen dritten Fluidmassen-Strömungsrate abzugeben.
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Bei dieser Ausführungsform ist es denkbar, wenn die zweiten und dritten Fluidmassen-Strömungsraten gleich gewählt werden. Allerdings ist es zum Erzielen einer besonderes feinen Ablenkung der von den ersten Austrittsdüsen abgegebenen (ersten) Fluidströme von Vorteil, wenn die zweiten und dritten Fluidmassen-Strömungsraten verschieden voneinander sind und insbesondere zeitlich variieren.
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Um eine möglichst kompakte Bauform der Düsenanordnung zu erzielen, ist gemäß Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Düsenanordnung diese als laminierte Düsenbaueinheit ausgebildet, die aus einer Vielzahl mit einer flächig verbundenen Flächenelementen besteht. Selbstverständlich kommen hier aber auch andere Ausführungsformen in Frage.
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Die Erfindung betrifft ferner ein System zum Auftragen von Fluiden, insbesondere thermoplastischen Klebstoffen, auf ein Substrat. Das erfindungsgemäße System weist einen Verteilerkopf auf, welcher vorzugsweise mit einem Aktuator, insbesondere in Gestalt eines Roboterarms, verbunden oder verbindbar ist. Insbesondere ist hierbei vorgesehen, dass der Verteilerkopf relativ zu dem Substrat entlang einer Bewegungsrichtung bewegbar ist.
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Das erfindungsgemäße System weist ferner mindestens eine Düsenanordnung der erfindungsgemäßen Art auf, welche in einem Montagebereich des Verteilerkopfes vorzugsweise austauschbar mit dem Verteilerkopf verbunden ist.
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Insbesondere ist bei dem erfindungsgemäßen System vorgesehen, dass die mindestens eine Düsenanordnung derart in dem Montagebereich des Verteilerkopfes angeordnet ist, dass die stirnseitige Seitenfläche des Grundkörpers der Düsenanordnung zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Verteilerkopfes ausgerichtet ist. Die Bewegungsrichtung des Verteilerkopfes entspricht dabei der Richtung, entlang welcher der Verteilerkopf beim Auftragen von Fluiden über die ersten Austrittsdüsen der Düsenanordnung bewegt wird.
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Vorzugsweise ist die Düsenanordnung als laminierte Düsenbaueinheit ausgebildet, die aus einer Vielzahl miteinander flächig verbundenen Flächenelementen besteht. Das Ausbilden der Düsenanordnung als laminierte Düsenbaueinheit hat den Vorteil, dass besonders präzise aber dennoch in einer relativ einfachen Weise auch komplexe Fluidkanalsysteme im Inneren des Grundkörpers ausgestaltet werden können.
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Mit anderen Worten, auch komplexe Fluidkanäle bzw. Fluidkanalsysteme sind mühelos in der Düsenanordnung integrierbar. Diese Fluidkanäle sind über einen entsprechenden Schnittstellenbereich mit entsprechend zugeordneten Fluidkanälen im Montagebereich des Verteilerkopfes in Fluidverbindung bringbar.
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Alles in allem ermöglicht somit die Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Düsenanordnung als laminierte Düsenbaueinheit eine kompakte Düsenanordnung, in welcher alle notwendigen Funktionalitäten integriert sind.
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Alternativ hierzu ist es aber auch denkbar, die erfindungsgemäße Düsenanordnung mittels 3D-Druck herzustellen. Hier kann insbesondere das Laser-Sinter-Verfahren oder Mikrolaser-Sintern, auch selektives Laserschmelzen SLM (Selektives Laserschmelzen Metall) genannt, verwendet werden. Durch diese Fertigungsmethode können die Fluidkanäle in mehreren Ebenen gekrümmt ausgeführt werden, um perfekte Strömungen zu erreichen. Eine Montage der Düse entfällt und somit auch jeder mögliche Montagefehler und Toleranzabweichung durch die Montage.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass mit der Düsenanordnung, und insbesondere mit den ersten Austrittsdüsen das Fluid, und insbesondere der thermoplastische Klebstoff, gemäß einem vorab festgelegten Ereignisablauf abgegeben werden kann. Insbesondere eignet sich die erfindungsgemäße Düsenanordnung dazu, das Fluid (den thermoplastischen Klebstoff) mit einem Muster, und insbesondere mit einem oszillierenden Muster, abzugeben.
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Im Hinblick auf das erfindungsgemäße Verfahren zum Auftragen von Fluiden, und insbesondere thermoplastischen Klebstoffen, auf ein Substrat ist vorgesehen, dass eine Düsenanordnung relativ zu dem Substrat in einer Bewegungsrichtung bewegt wird, wobei es sich bei dieser Düsenanordnung insbesondere um eine Düsenanordnung der zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Art handelt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist ferner vorgesehen, dass durch die ersten Austrittsdüsen der Düsenanordnung während der Bewegung zu dem Substrat Fluidstrahlen, insbesondere thermoplastische Klebstoffstrahlen, abgegeben werden.
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Diese von den ersten Austrittsdüsen abgegebenen Fluidstrahlen können beispielsweise mit Hilfe von über die zweiten und/oder dritten Austrittsdüsen abgegebene Formungsluft insbesondere periodisch von der Hauptstromachse abgelenkt werden, umso insbesondere ein Omega-förmiges Muster des auf dem Substrat aufzutragenden Fluidstrahls zu erzeugen.
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Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen exemplarische Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Düsenanordnung näher beschrieben.
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Es zeigen:
- 1 schematisch und in einer isometrischen Ansicht ein herkömmliches System zum Auftragen von thermoplastischen Klebstoffen auf ein Substrat;
- 2 schematisch und in einer isometrischen Ansicht eine exemplarische Ausführungsform der erfindungsgemäßen Düsenanordnung;
- 3 schematisch eine Frontansicht der exemplarischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Düsenanordnung gemäß 2 auf die stirnseitige Seitenfläche des Grundkörpers der Düsenanordnung;
- 4 einen vergrößerten Ausschnitt aus 3, welcher in 3 mit dem mit „A“ gekennzeichneten Kreis angedeutet ist;
- 5 schematisch die exemplarische Ausführungsform der erfindungsgemäßen Düsenanordnung in einer Explosionsdarstellung;
- 6 einen vergrößerten Ausschnitt aus 5, der in 5 mit dem mit „A“ gekennzeichneten Kreis angedeutet ist;
- 7 schematisch eine Frontansicht einer weiteren exemplarischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Düsenanordnung auf die stirnseitige Seitenfläche des Grundkörpers der Düsenanordnung; und
- 8 einen vergrößerten Ausschnitt aus 7, welcher in 7 mit dem mit „A“ gekennzeichneten Kreis angedeutet ist.
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Dass thermoplastische Klebstoffe 20 gute Bindemittel bilden, wurde schon vor Langem erkannt. Sie erhärten nämlich schnell, was einen besonderen Vorteil bedeutet, wenn der Klebstoff 20 schrittweise aufgetragen wird und die Verbindung der zu verklebenden Teile dann sofort erfolgt, und die erhaltene Klebeverbindung ist sehr stark. Ferner ist die Auswahl der Bestandteile, aus denen sich thermoplastische Klebstoffe 20 zusammen setzten lassen, so groß, dass für einen gegebenen Zweck leicht eine entsprechende Klebstoffkomposition hergestellt werden kann.
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Dennoch haben sich dem verbreiteten Gebrauch dieser Klebstoffe 20 insofern gewisse Schwierigkeiten in den Weg gestellt, als dass der thermoplastische Klebstoff 20 teilweise nicht oder nur mit größeren Schwierigkeiten in einer automatisierten Weise auf bestimmte, ausgewählte Bereiche eines Substrats 21 insbesondere mit einer komplexen Geometrie auftragen lässt.
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Gleiches gilt auch für Anwendungen, bei welchen beispielsweise Dekormaterialien auf ein Substrat 21 eines Innenausstattungsteiles eines Fahrzeuges über eine Klebeverbindung aufgebracht werden sollen. Bei solchen Anwendungen besteht grundsätzlich die Gefahr, dass die Klebeverbindung zwischen der Dekorlage einerseits und dem Substrat 21 andererseits auch von der Sichtseite (= A-Seite) des Innenausstattungsteils noch sichtbar/erkennbar und/oder haptisch erfassbar ist, wenn insbesondere die Klebstoffschicht nicht flächig genug und nicht gleichmäßig genug auf das Substrat 21 bzw. die Dekorschicht aufgetragen wurde.
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In 1 ist schematisch und in einer isometrischen Ansicht ein herkömmliches System 150 gezeigt, mit welchem in einer automatisierten Weise auf bestimmte Bereiche eines als Formteil ausgebildeten Substrats 21 ein thermoplastischer Klebstoff 20 aufgetragen wird. Das herkömmliche System 150 zum Auftragen von thermoplastischen Klebstoffen 20 auf ein als Formkörper ausgebildetes Substrat 21 weist einen Verteilerkopf 30 auf, welcher vorzugsweise mit einem 1 nicht gezeigten Roboterarm oder einem derartigen Aktuator verbunden oder verbindbar ist, und welcher mit Hilfe des Roboterarms/Aktuators entlang einer Bewegungsrichtung relativ zu dem Substrat 21 bewegbar ist.
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Wie in 1 dargestellt, weist das herkömmliche System 150 zum Auftragen von thermoplastischen Klebstoffen 20 eine Düsenanordnung 101 auf, welche in einem Montagebereich des Verteilerkopfes 30 vorzugsweise austauschbar mit dem Verteilerkopf 30 verbunden ist. Die Düsenanordnung 101 wird im Wesentlichen durch einen in etwa rechteckigen Grundkörper 102 gebildet, über den die Düsenanordnung 101 mit dem Montagebereich des Verteilerkopfes 30 verbunden ist.
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Dieser - in Draufsicht gesehen - im Wesentlichen rechteckige Grundkörper 102 der Düsenanordnung 101 weist eine stirnseitige Seitenfläche 103 auf, in welcher eine Vielzahl von Austrittsdüsen 105 ausgebildet ist. Die von den Austrittsdüsen 105 bzw. den Austrittsöffnungen der Austrittsdüsen 105 vorgegebenen Hauptströmachsen, entlang welcher sich das von den Austrittsdüsen 105 abgegebene thermoplastische Klebstoffmaterial 20 bewegt, schließt mit der stirnseitigen Seitenfläche 103 des Grundkörpers 102 der Düsenanordnung 101 im Wesentlichen einen rechten Winkel ein. Ferner ist die stirnseitige Seitenfläche 103 des Grundkörpers 102 in Bewegungsrichtung des Verteilerkopfes 30 ausgerichtet.
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Um bei der herkömmlichen Düsenanordnung 101 ein Auftragsmuster des Klebstoffes 20 auf dem Substrat 21 ausbilden zu können, sind in der stirnseitigen Seitenfläche des Grundkörpers alternierend und in einer Reihe angeordnet sowohl (erste) Austrittsdüsen für den aufzutragenden Klebstoff 20 einerseits und (zweite) Austrittsdüsen für Formungsluft andererseits angeordnet.
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Dieser Aufbau ist für bestimmte Anwendungen jedoch nur bedingt geeignet, bei welchen es auf eine möglichst flächige und gleichmäßige Auftragung des Klebstoffes auf das Substrat 21 ankommt.
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Von daher wird erfindungsgemäß eine optimierte Düsenanordnung 1 vorgeschlagen, wobei eine exemplarische Ausführungsform dieser Düsenanordnung 1 nachfolgend unter Bezugnahme auf die Darstellungen in den 2 bis 6 näher beschrieben wird.
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Die erfindungsgemäße Düsenanordnung 1, wie sie exemplarisch in den 2 bis 6 gezeigt ist, weist einen Grundkörper 2 auf, welcher mit einem Montagebereich eines Verteilers 30 oder Verteilerkopfes vorzugsweise austauschbar verbindbar ist.
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Der Grundkörper 2 kann beispielsweise eine zumindest im Wesentlichen rechteckige Konfiguration mit einer stirnseitigen Seitenfläche 3 aufweisen. Diese stirnseitige Seitenfläche 3 erstreckt sich in einer Richtung, die im Betrieb der Düsenanordnung 1, d.h. wenn die Düsenanordnung 1 zum Auftragen von Fluiden 20 auf ein Substrat 21 verwendet wird, senkrecht zu der Richtung verläuft, in welcher das Substrat 21 relativ zu der Düsenanordnung 1 bewegt wird.
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In der stirnseitigen Seitenfläche 3 des Grundkörpers ist eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten ersten Austrittsdüsen 4 für das auf das Substrat 21 aufzutragende Fluid 20 ausgebildet. Die ersten Austrittsdüsen 4 sind in einer sich entlang der Längsrichtung der stirnseitigen Seitenfläche 3 erstreckenden ersten Reihe angeordnet.
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Ferner ist eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten zweiten Austrittsdüsen 5 für ein zweites Fluid vorgesehen. Die zweiten Austrittsdüsen 5 sind in einer sich entlang der Längsrichtung der stirnseitigen Seitenfläche 3 des Grundkörpers 2 erstreckenden zweiten Reihe ausgebildet.
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Wie es insbesondere der Darstellung in 3 entnommen werden kann, verläuft die zweite Reihe mit den zweiten Austrittsdüsen 5 parallel zu der ersten Reihe mit den ersten Austrittsdüsen 4.
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In der stirnseitigen Seitenfläche 3 des Grundkörpers 2 ist ferner eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten dritten Austrittsdüsen 6 für ein Fluid, insbesondere ein Fluid, welches auch über die zweiten Austrittsdüsen 5 verströmt wird, ausgebildet. Im Einzelnen sind die dritten Austrittsdüsen 6 in einer sich entlang der Längsrichtung der stirnseitigen Seitenfläche 3 des Grundkörpers 2 erstreckenden dritten Reihe ausgebildet. Dabei ist vorgesehen, dass die erste Reihe mit den ersten Austrittsdüsen 4 zwischen der zweiten und dritten Reihe mit den zweiten und dritten Austrittsdüsen 6 angeordnet ist.
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Wie es insbesondere der Teilansicht in 4 entnommen werden kann, sind für jede erste Austrittsdüse 4 genau eine zweite und genau eine dritte Austrittsdüse 5, 6 vorgesehen, welche jeweils in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung der stirnseitigen Seitenfläche 3 des Grundkörpers 2 von der ersten Austrittsdüse 4 beabstandet sind.
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Der Detailansicht in 4 kann ferner entnommen werden, dass die effektive Fläche einer jeden Düsenöffnung der ersten Austrittsdüsen 4 jeweils gleich groß ist. Darüber hinaus ist die effektive Fläche einer jeden Düsenöffnung der ersten Austrittsdüse vorzugsweise größer als die effektive Fläche einer jeden Düsenöffnung der ersten und zweiten Austrittsdüsen 5, 6.
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Die ersten Austrittsdüsen 4 sind insbesondere ausgebildet, ein erstes Fluid 20, bei welchem es sich vorzugsweise um das auf das Substrat 21 aufzutragende Fluid handelt, in Form von ersten Fluidströmen abzugeben.
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In gleicher Weise sind die zweiten und dritten Austrittsdüsen 5, 6 ausgebildet, ein zweites Fluid, bei welchem es sich vorzugsweise um ein Gas, insbesondere Druckluft, handelt, in Form von zweiten und dritten Fluidströmen derart abzugeben, dass jeder zweite und dritte Fluidstrom zumindest im Wesentlichen parallel zu einem von einer ersten Austrittsdüse 4 abgegebenen erste Fluidstrom verläuft oder mit dem ersten Fluidstrom konvergiert.
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Der Darstellung in den 5 und 6 kann entnommen werden, dass die Düsenanordnung 1 als laminierte Baueinheit ausgebildet sein kann, die aus einer Vielzahl miteinander flächig verbundenen Flächenelementen besteht.
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7 zeigt schematisch eine Frontansicht einer weiteren exemplarischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Düsenanordnung 1 auf die stirnseitige Seitenfläche 3 des Grundkörpers 2 der Düsenanordnung 1, während 8 einen vergrößerten Ausschnitt aus 7 zeigt, welcher in 7 mit dem mit „A“ gekennzeichneten Kreis angedeutet ist.
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Anhand der Darstellungen dieser exemplarischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Düsenanordnung 1 ist ersichtlich, dass - in Längsrichtung der stirnseitigen Seitenfläche 3 gesehen - die Längenausdehnung einer jeden Düsenöffnung der ersten Austrittsdüse 4 kleiner ist als die Längenausdehnung der Düsenöffnungen der zweiten und/oder dritten Austrittsdüsen 5, 6.
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Ferner ist ersichtlich, dass - in Querrichtung der stirnseitigen Seitenfläche 3 gesehen - die Längenausdehnung einer jeden Düsenöffnung der ersten Austrittsdüse 4 größer ist als die Längenausdehnung der Düsenöffnungen der zweiten und/oder dritten Austrittsdüsen 5, 6.
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Mit anderen Worten, bei der Düsenanordnung 1 gemäß 7 und 8 sind die Luftöffnungen vorzugsweise breiter als die Klebstofföffnungen, um das Klebstoff-Filament gut mit einem Luftstrahl abzudecken. Dafür werden die Luftkanäle/ Luftöffnungen schmaler gehalten als die Klebstoffkanäle/Klebstofföffnungen, um eine hohe Luftaustrittsgeschwindigkeit zu erreichen, was wichtig für eine hohe Oscillationsfrequenz und für ein feines Sprühbild ist.
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Die Erfindung ist nicht auf das in den Zeichnungen gezeigten exemplarischen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern ergibt sich aus einer Zusammenschau sämtlicher hierin offenbarter Merkmale.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0872580 A [0003, 0008]
