-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zur Reinigung von Dosiernadeln mit den Merkmalen des Oberbegriffs
des unabhängigen
Anspruchs 1.
-
Für
den Aufbau von mikromechanischen oder elektronischen Produkten in
Großserienstückzahl stellen
Klebeverfahren oft die geeignetste Verbindungstechnik dar; sie gestatten
insbesondere die Verbindung von mechanischen Bauteilen durch elastische
Klebstoffe. Elastische Klebstoff sind auch vorteilhaft, um Bauteile
mit unterschiedlichem thermischen Ausdehnungsverhalten zu verbinden.
Zusätzlich
können
die Klebeverbindungen meist als Abdichtungen genutzt werden. Dies
trifft ganz allgemein für viele
mikromechanische oder elektronische Produkte zu, insbesondere jedoch
für die
Fertigung von Sensoren.
-
Die Klebstoffe müssen bei der Herstellung von
Sensoren möglichst
präzise
in die dafür
vorgesehenen Bereiche appliziert werden, was in vielen Fällen durch
Dispensen geschieht. Hierbei wird eine Dosiernadel mittels einer
mehrachsigen, numerisch gesteuerten Anlage auf den erforderlichen
Bahnkurven geführt.
Ein wichtiges Erfordernis ist darin zu sehen, dass die eingesetzten
Dosiernadeln außen
möglichst frei
von Klebstoffablagerungen sein sollten, um benachbarte Bereiche
nicht in unerwünschter
Weise zu kontaminieren. Insbesondere die Genauigkeit der Dosierung
des Klebstoffs zu Beginn eines Dispensvorganges hängt wesentlich
von der Sauberkeit der Dosiernadel ab.
-
Klebestationen zum Dispensen von
Klebstoff verwenden oft automatische optische Nadelvermessungsstationen,
um die Ausrichtung und Position der Dosiernadel zu erfassen und
gegebenenfalls korrigieren zu können.
Auch für
diese optischen Vermessungsstationen darf die Nadel an ihrer Außenwandung
nicht mit Klebstoff kontaminiert sein.
-
Am Ende eines Dispensvorganges wird
der Außenbereich
der Dosiernadel oft durch Abreißen des
Klebstofffadens mit Klebstoff kontaminiert. Auch beim Dosieren in
engen Kanälen
können
vergleichbare Kontaminationen entstehen. Diese Kontaminationen müssen vor
einem erneuten Dispensvorgang entfernt werden, um die erforderliche
Genauigkeit der Dosierung des Klebstoffs erzielen zu können. Dafür sind verschiedene
Verfahren gebräuchlich,
wie z.B. Abstreifen von Klebstoffresten an dafür vorgesehenen Drähten, Kanten
oder Schneiden. Auch Reinigungsverfahren mit rotierenden Walzen
aus Schaumstoff oder Bürsten
sind bekannt. Diese Verfahren haben den Nachteil, dass die Dosiernadel
berührt
wird und beim Abstreifen des Klebstoffs der Klebstoff auf der Außenwand
der Nadel verteilt wird und so ein unzureichender Reinigungseffekt
auftritt.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass beim
Einsatz eines strömenden
Mediums wie beispielsweise Druckluft zur Reinigung der Dosiernadel
die Nadel nicht mit harten Gegenständen berührt wird, so dass ein versehentli ches
Verbiegen der Nadel oder ein Materialabrieb an der Dosiernadel vermieden
werden. Die Reinigungswirkung erstreckt sich gleichmäßig auf den
ganzen Außenmantel
der Dosiernadel. Vorteilhaft wird sowohl der zylindrische Außenwandbereich als
auch die kreisförmige
Stirnseite der Dosiernadel mit der Nadelöffnung gereinigt. Zum Zwecke
der Reinigung wird die Dosiernadel in die Aufnahmeöffnung des
Reinigungsteils eingeführt,
was automatisiert und in sehr kurzer Zeit erfolgen kann. Der Einsatz
der Vorrichtung ist nicht auf Dosiernadeln zur Auftragung von Klebstoffen
begrenzt, sondern kann auch bei anderen Dosiernadeln eingesetzt
werden, welche zur Auftragung von beispielsweise Dichtungsmasse
oder Leitpaste oder ganz allgemein zur Auftragung von pastenartigen
Materialien auf Substraten verwandt werden.
-
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele und Weiterentwicklungen
der Erfindung werden durch die in den abhängigen Ansprüchen angegebenen
Merkmale ermöglicht.
-
Vorteilhaft weist die Aufnahmeöffnung des Reinigungsteils
eine im wesentlichen zylindermantelförmige Innenwandung auf, wobei
das offenen Ende des wenigstens einen Strömungskanals an der Innenwandung
in die Aufnahmeöffnung
einmündet. Hierdurch
wird eine besonders gute Reinigung der Dosiernadel durch den aus
dem Strömungskanal
in die Aufnahmeöffnung
austretenden Medienstrom erreicht.
-
Dadurch, dass die Mittelachse eines
sich zu dem offenen Ende hin erstreckenden Endabschnitts des wenigstens
einen Strömungskanals
schräg
zu der Mittelachse der zylindrischen Aufnahmeöffnung in einem Winkel kleiner
als 90° verläuft und/oder
die Mittelachse des sich zu dem offenen Ende hin erstreckenden Endabschnitts
die Mittelachse der zylindrischen Aufnahmeöffnung nicht schneidet, kann
vorteilhaft eine Rotationsbewegung des Medienstroms in der Aufnahmeöffnung, verbunden
mit einer verbesserten Reinigungswirkung erzielt werden.
-
Um eine gleichmäßige Reinigungswirkung zu erzielen,
ist es weiterhin vorteilhaft, dass das Reinigungsteil eine ringförmige Verteilerkammer
aufweist, von der aus sich mehrere Strömungskanäle bis zur Aufnahmeöffnung hin
erstrecken. So wird über den
Umfang der Dosiernadel verteilt ein guter Reinigungseffekt erzielt.
-
Die Vorrichtung kann ein mit dem
Reinigungsteil verbindbares für
das strömende
Medium durchlässiges
Filterteil aufweisen, welches zusammen mit dem Reinigungsteil ein
Behältnis
zum Auffangen von Verunreinigungen bildet. Das Reinigungsteil mit
dem Filterteil für
die entfernten Verunreinigungen ist vorteilhaft als kompakte Einheit
in einer Fertigungsanlage installierbar. Weiterhin kann das Reinigungsteil
einen Anschluss für
eine Druckmessvorrichtung zur Messung des Innendrucks in dem Behältnis aufweisen,
um den Zeitpunkt eines erforderlichen Filterwechsels bei angeschlossener Druckmessvorrichtung
automatisch erkennen zu können.
-
Eine einfache und preiswerte Herstellung des
Reinigungsteils ist dadurch möglich,
dass das Reinigungsteil mehrteilig aufgebaut ist und ein erstes Gehäuseteil,
ein in das erste Gehäuseteil
eingesetztes mit dem wenigstens einen Strömungskanal versehenes Formteil
und ein auf das erste Gehäuseteil aufgesetztes
zweites Gehäuseteil
aufweist.
-
Dadurch, dass sich der Querschnitt
der in dem Reinigungsteil ausgebildeten Aufnahmeöffnung nach außen hin
abgerundet erweitert, wird vorteilhaft erreicht, dass die Aufnahmeöffnung einen
Düseneinlauf
bildet und im Betrieb der Vorrichtung möglichst viel Luft aus dem Außenraum
in den Ringspalt um die Dosiernadel gesaugt wird, um eine noch bessere Reinigungswirkung
zu erzielen.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung
sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden
Beschreibung erläutert.
Die einzige Figur zeigt einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Reinigung von Dosiernadeln mit einer darin eingeführten Dosiernadel.
-
Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels
-
Die einzige Figur zeigt einen Querschnitt durch
eine Vorrichtung zur Reinigung von Dosiernadeln. Die Vorrichtung
umfasst ein Reinigungsteil 10 und ein damit verbundenes
Filterteil 30. Das Reinigungsteil 10 ist mehrteilig
aufgebaut und weist ein etwa zylindermantelförmiges erstes Gehäuseteil 11 auf.
In einen ringförmigen
Absatz an der Oberseite des ersten Gehäuseteils 11 ist ein
ringscheibenartiges Formteil 12 eingesetzt, das bündig mit
der Oberkante des ersten Gehäuseteils 11 abschließt. In das Formteil 12 ist
eine Kanalstruktur 15, 16, 17 eingearbeitet.
Das Formteil 12 ist zwischen dem ersten Gehäuseteil 11 und
einem auf das erste Gehäuseteil aufgesetzten
zweiten Gehäuseteil 13 festgelegt.
Eine Aufnahmeöffnung 20 ist
mittig in das zweite Gehäuseteil 13 und
das Formteil 12 eingebracht und bildet einen Durchlass
von der Oberseite des zweiten Gehäuseteils 13 bis zur
Unterseite des Formteils 12. Der Querschnitt der Aufnahmeöffnung 20 erweitert
sich in dem zweiten Gehäuseteil 13 abgerundet,
insbesondere trichterförmig
abgerundet, zu dessen Oberseite hin. Diese Geometrie stellt einen
Düseneinlauf
dar, der dafür
sorgt, dass möglichst
viel Luft aus dem Außenraum
in den Ringspalt um die Dosiernadel eingesaugt wird. Durch die erhöhte Strömungsmenge
im Ringspalt wird die Reinigungswirkung verbessert.
-
Das Formteil 12 bildet zusammen
mit dem ersten Gehäuseteil 11 eine
ringförmige
Verteilerkammer 15, in die ein strömendes Medium über einen seitlichen
Anschluss 24 des ersten Gehäuseteils eingeleitet werden
kann. Als Medium ist in diesem Ausführungsbeispiel ein gasförmiges Medium
und insbesondere Druckluft vorgesehen, also Luft die gegenüber Atmosphärendruck
unter Überdruck
steht. Die Luft kann gegenüber
der Umgebungstemperatur erhitzt sein, um eine bessere Reinigungswirkung
zu erzielen. Es ist aber auch denkbar ein spezielles Reinigungsgas
oder eine Flüssigkeit
als reinigendes Medium einzusetzen. Auch ist es möglich, flüssige und gasförmige Medien
abwechselnd einzusetzen. Hierzu kann z.B. zuerst eine Mischung aus
flüssigen, leicht
flüchtigen
Lösungsmitteln
als Reinigungsmedium in dem Strömungskanal
eingesetzt werden, um die Kontaminationen zunächst einzuweichen und durch
die Wandschubspannung der Flüssigkeitsströmung wegzuschwemmen,
und anschließend
das Verdunsten der Reinigungsflüssigkeit
in einer zweiten Phase durch ein in den Strömungskanal eingeleitetes gasförmiges Medium
wie z.B. (erhitzte) Luft zu beschleunigen. Um Lösungsmittelreste in dem im
Inneren der Dosiernadel befindlichen pastenartigen Medium zu vermeiden
ist es vorteilhaft, währen
der zweiten Phase eine geringe Menge des Dosiergutes zu dispensen.
Das Dosiergut wird dabei vom Gasstrom mitgerissen ohne dass der
Außenbereich
der Dosiernadel kontaminiert wird. Nach Abschluss der zweiten Reinigungsphase
steht am Ausgang der Dosiernadel wieder Dosiergut an, das keinerlei
Reste der Reinigungsflüssigkeit
enthält.
Zur Einleitung des Lösungsmittels
oder des gasförmigen
Mediums kann ein weiterer seitlicher Anschluss an dem ersten Gehäuseteil
vorgesehen sein.
-
Die Verteilerkammer 15 hat
die Aufgabe, das strömende
Medium gleichmäßig mehreren
Kanälen 17 zuzuführen, die
alle in die Aufnahmeöffnung 20 einmünden. Im
gezeigten Beispiel handelt es sich um sechs Kanäle 17. Die Kanäle 17 sind
durch die Unterseite des zweiten Gehäuseteils abgedeckt und stehen über einen
Durchlass 16 mit der Verteilerkammer in Verbindung. Die
Mittelachse 22 eines sich zu dem offenen Ende 19 hin
erstreckenden Endabschnitts 18 der Strömungskanäle 17 ist jeweils
schräg
zu der Mittelachse 21 der zylindrischen Aufnahmeöffnung 20 in einem
Winkel kleiner als 90° angeordnet,
so dass die austretende Luft nicht senkrecht auf den Außenmantel 2 der
Dosiernadel auftrifft, sondern schräg zur Mittelachse 21 in
Richtung des Filterteils 30. Zusätzlich kann die Mittelachse 22 des
sich zu dem offenen Ende 19 hin erstreckenden Abschnitts 18 zur
Zeichenebene geneigt angeordnet sein, so dass die Mittelachse 22 die
Mittelachse 21 nicht schneidet. Hierdurch wird eine starke
rotierende Komponente der Strömung
in der Aufnahmeöffnung
erreicht, wodurch eine gleichmäßigere Reinigungswirkung
erzielbar ist. Der aus dem Strömungskanal 17 austretende
Medienstrom kann den Außenmantel 2 der
Dosiernadel 1 direkt oder auch nur indirekt nach einer
Reflexion an der Innenwandung 23 der Aufnahmeöffnung oder einer
Richtungsänderung
des Medienstroms anströmen.
-
Die durch die Kanäle 17 eingeleitete
Luft und die aus dem freien Raum um die Dosiernadel angesaugte Luft
strömen
durch die Aufnahmeöffnung 20 und
entfernen Verunreinigungen und Kontaminationen wie Kleberfäden und
Klebertröpfchen
zum größten Teil
von der Dosiernadel. Die Verunreinigungen werden bis auf einen dünnen Kleberfilm,
welcher den Außenmantel
bedeckt, von der Dosiernadel abgeblasen. Die Luft strömt zusammen
mit den von der Dosiernadel entfernten Verschmutzungen in den Innenraum
des porösen,
im Querschnitt U-förmigen
Filterteils 30. Die Luft durchdringt den porösen Filter
und entweicht gereinigt in den Außenraum. Die transportierten
Verschmutzungen sammeln sich im Filterteil 30, das von
Zeit zu Zeit ausgetauscht werden muss. Um den Zeitpunkt eines erforderlichen
Filterwechsels automatisch zu erkennen, kann der Innendruck in dem
durch das Reinigungsteil 10 und das Filterteil 30 gebildeten
Behältnis
relativ zum Umgebungsdruck während
des Reinigungsvorganges am Anschluss 25 gemessen werden.
Der Dif ferenzdruck steigt bei zunehmender Verschmutzung immer weiter
an, bis ein erforderlicher Filterwechsel angezeigt wird.
-
In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel dient
die Reinigungsvorrichtung zur Entfernung von Klebstoffen wie Silikonklebstoff
oder Silberleitklebstoff von Dosiernadeln, wie sie in Dispens-Vorrichtungen
eingesetzt werden, aber auch andere Verwendungen zur Entfernung
von anderen pastenartigen Verunreinigungen von Dosiernadeln sind
denkbar.
-
In einem andere Ausführungsbeispiel
ist vorgesehen, die Kanäle 17 durch
einen einzigen als Ringspalt ausgebildeten Strömungskanal zu ersetzen, der
durch einen umlaufenden sich zur Innenwandung 23 der Aufnahmeöffnung hin öffnenden Spalt
gebildet wird. Hierdurch kann die Rotationsbewegung der einströmenden Luft
sich gut bis in die Aufnahmeöffnung
fortsetzt und durch den größeren freien
Durchströmungsquerschnitt
ein sehr gutes Reinigungsergebnis bewirken.