DE202009013146U1 - Valve - Google Patents

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Abstract

Ventil (100) zum Dosieren eines Fluids mit einem Ventilkörper (110) und einem mit einem Ventilsitz (112) zusammenwirkenden Verschlussstück in Form einer Ventilnadel (120), welche mit einem ansteuerbaren Antrieb (200) im Wesentlichen axial zum Ventilsitz (112) kontinuierlich zwischen einer maximal geöffneten und einer vollständig geschlossenen Position verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsgrad des Ventils (100) abhängig von den kinematischen Daten des Ventils relativ zu einer Fläche (310), auf die das Fluid (400) aufgebracht wird, und/oder abhängig von Materialeigenschaften des Fluids und/oder abhängig von der gewünschten Geometrie einer auszubringenden Raupe (401) des Fluids (400) durch Verfahren der Ventilnadel (120) mittels des gesteuerten Antriebs (200) gesteuert erfolgt.Valve (100) for metering a fluid with a valve body (110) and a valve piece (120) cooperating with a valve seat (112) in the form of a valve needle (120) with a controllable drive (200) substantially axially to the valve seat (112) continuously between a maximum open and a fully closed position is displaceable, characterized in that the degree of opening of the valve (100) depending on the kinematic data of the valve relative to a surface (310) to which the fluid (400) is applied, and / or Depending on the material properties of the fluid and / or depending on the desired geometry of a bead (401) of the fluid (400) to be applied, controlled by moving the valve needle (120) by means of the controlled drive (200).

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil zum Dosieren eines Fluids mit einem Ventilkörper und mit einem mit einem Ventilsitz zusammenwirkenden Verschlussstück in Form einer Ventilnadel, welche mit einem ansteuerbaren Antrieb im Wesentlichen axial zum Ventilsitz kontinuierlich zwischen einer maximal geöffneten und einer vollständig geschlossenen Position verschiebbar ist.The The invention relates to a valve for metering a fluid with a Valve body and with a cooperating with a valve seat Closure piece in the form of a valve needle, which with a controllable drive substantially axially to the valve seat continuously between a maximum open and a full one closed position is displaced.

Stand der TechnikState of the art

Ein gattungsgemäßes Ventil geht beispielsweise aus der DE 42 17 835 A1 hervor. Bei diesem Ventil zum Dosieren eines Fluids ist als Antrieb ein Rotationsschrittmotor und ein eine Dreh- in eine Hubbewegung umsetzender Spindel-Mutter-Trieb vorgesehen, der einerseits mit dem Rotationsschrittmotor und andererseits mit der Ventilnadel verbunden ist.A generic valve, for example, from the DE 42 17 835 A1 out. In this valve for metering a fluid, a rotary stepping motor and a spindle-nut drive converting a rotary movement into a lifting movement are provided as the drive, which is connected on the one hand to the rotary stepping motor and on the other hand to the valve needle.

Durch dieses Ventil soll das Fluid auch mithilfe sich schnell bewegender Industrieroboter auf Werkstücke aufgetragen werden können, wobei die Roboter die Werkstücke zur Erzielung minimaler Bearbeitungszeiten mit variabler Geschwindigkeit abfahren und dabei die Fluidraupe auftragen. Durch ein solches Ventil soll insbesondere ein extrem gleichmäßiger Raupenauftrag trotz der variablen Auftragsgeschwindigkeit auch bei unterschiedlichsten Materialeigenschaften des Fluids möglich sein.By This valve also aims to make the fluid move faster Industrial robots can be applied to workpieces, wherein the robots the workpieces to achieve minimal Run processing times with variable speed and thereby Apply the fluid bead. By such a valve in particular an extremely even caterpillar job despite the Variable application speed even with different material properties be possible of the fluid.

Dies wird bei dem aus der DE 42 17 835 A1 bekannten Ventil dadurch erreicht, dass mithilfe eines Druckfühlers der gemessene Istdruck des Fluids erfasst wird und dieser mit einem gespeicherten Solldruck verglichen wird. Ein Steuerrechner veranlasst dabei die Verstellung der Ventilnadel derart, dass der Abweichung des Istdrucks von dem Solldruck entgegengewirkt wird und zwar so lange, bis die Abweichung verschwindet. Nachteilig bei diesem Ventil ist es, dass ein Druckfühler vorgesehen sein muss. Darüber hinaus erlaubt zwar ein solches Ventil einen weitestgehend gleichmäßigen Auftrag einer Fluidraupe. Eine Variation der Fluidraupe ist bei einer derartigen druckabhängigen Steuerung der Ventilnadel jedoch schwer möglich.This will be at the out of the DE 42 17 835 A1 known valve achieved by using a pressure sensor, the measured actual pressure of the fluid is detected and this is compared with a stored target pressure. A control computer causes the adjustment of the valve needle such that the deviation of the actual pressure is counteracted by the target pressure and that until the deviation disappears. The disadvantage of this valve is that a pressure sensor must be provided. In addition, although such a valve allows a largely uniform order of a fluid bead. However, a variation of the fluid bead is difficult in such a pressure-dependent control of the valve needle.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ventil zum Dosieren eines Fluids so weiterzubilden, dass durch Ansteuern der Ventilnadel praktisch beliebige Raupenformen der auf eine Fläche aufzubringenden Fluidraupe realisierbar sind.Of the Invention is therefore based on the object, a valve for dosing to develop a fluid so that by driving the valve needle practically arbitrary caterpillars of the applied on a surface Fluid bead can be realized.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Diese Aufgabe wird bei einem Ventil zum Dosieren eines Fluids dadurch gelöst, dass der Öffnungsgrad des Ventils abhängig von den kinematischen Daten der Bewegung des Ventils relativ zu der Fläche, auf die das Fluid aufgebracht wird, und/oder abhängig von Materialeigenschaften des auszubringenden Fluids oder/und abhängig von der gewünschten Geometrie einer aufzubringenden Raupe des Fluids durch Betätigen der Ventilnadel mittels des ansteuerbaren Antriebs gesteuert erfolgt.These Task is at a valve for metering a fluid thereby solved that depends on the degree of opening of the valve from the kinematic data of the movement of the valve relative to the area to which the fluid is applied and / or dependent of material properties of the fluid to be delivered and / or dependent of the desired geometry of a bead to be applied of the fluid by actuating the valve needle by means of controlled drive controlled takes place.

Das gesteuerte Betätigen der Ventilnadel in Offen- bzw. Schließstellung durch einen gesteuerten Antrieb hat den großen Vorteil, dass nicht nur eine sehr präzise Aufbringung der Fluidraupe möglich ist, sondern dass deren Gestalt auch – unabhängig von der Verfahrgeschwindigkeit des Ventils relativ zur Fläche, auf die das Fluid aufgebracht wird – variierbar ist und so beispielsweise der Anfangs- und Endpunkt einer geschlossenen Raupe aufeinander abgestimmt werden können, was mit druckgesteuerten Öffnungs- bzw. Schließvorgängen der Ventilnadel nur schwer oder überhaupt nicht möglich ist.The controlled actuation of the valve needle in the open or closed position through a controlled drive has the great advantage that not only a very precise application of the fluid bead is possible, but that their shape is also - independent the speed of movement of the valve relative to the surface, on which the fluid is applied - is variable and for example, the beginning and ending point of a closed Caterpillar can be coordinated with each other, what with pressure-controlled opening or Closing the valve needle difficult or impossible not possible.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Ventils möglich.By those listed in the dependent claims Measures are advantageous developments of the independent Claim specified valve possible.

So sieht eine besonders vorteilhafte Ausführungsform vor, den Zusammenhang zwischen dem Verfahrweg der Ventilnadel und den kinematischen Daten, den die Materialeigenschaften des Fluids charakterisierenden Daten und den die Geometrie der Raupe des Fluids charakterisierenden Daten in einem Kennlinienfeld zu speichern. Dieses Kennlinienfeld wird durch Applikation für verschiedene auszubringende Fluide zuvor bestimmt.So provides a particularly advantageous embodiment, the relationship between the travel of the valve needle and the kinematic data, which characterizes the material properties of the fluid Data and the geometry of the caterpillar of the fluid characterizing Save data in a characteristic field. This characteristic field is made by application for different auszubringende Fluids previously determined.

Eine alternative Ausführungsform, die auf ein Kennlinienfeld verzichtet, sieht vor, den Zusammenhang zwischen Verfahrweg der Ventilnadel und den kinematischen Daten, den die Materialeigenschaften des Fluids charakterisierenden Daten und den die Geometrie der Raupe des Fluids charakterisierenden Daten numerisch in einer Steuereinrichtung oder in einer Recheneinrichtung zu berechnen.A alternative embodiment based on a characteristic field waived, provides the connection between travel of the Valve needle and the kinematic data, the material properties of the Fluid characterizing data and the geometry of the caterpillar the fluid characterizing data numerically in a control device or to calculate in a computing device.

Die Materialeigenschaften des Fluids sind bevorzugt durch eine oder mehrere der folgenden Größen gekennzeichnet: Temperatur, Viskosität, Dichte, Fließfähigkeit, rheologische Eigenschaften.The Material properties of the fluid are preferred by one or several of the following variables: temperature, Viscosity, density, flowability, rheological Properties.

Bevorzugt ist ferner vorgesehen, den Öffnungsgrad des Ventils und damit die Position der Ventilnadel abhängig von der Fördermenge einer Förderpumpe zu steuern. In diesem Falle wird die Ventilnadel nicht nur abhängig von den kinematischen Daten des Ventils relativ zur Fläche, auf die das Fluid auf gebracht werden soll, und/oder abhängig von den Materialeigenschaften des auszubringenden Fluids und/oder abhängig von der Geometrie der aufzubringenden Raupe angesteuert, sondern auch abhängig von der Fördermenge der Förderpumpe. So wird beispielsweise bei einer großen Fördermenge die Ventilnadel mehr in die Schließposition verfahren und bei einer kleinen Fördermenge mehr in die Offenposition, wobei hier gleichzeitig die kinematischen Daten, die Materialeigenschaften und die Raupenform berücksichtigt werden. Hierdurch ist es möglich, die ausgebrachte Materialmenge pro Wegeinheit gezielt zu steuern.Preferably, it is further provided to control the opening degree of the valve and thus the position of the valve needle depending on the delivery rate of a feed pump. In this case, the valve needle is not only dependent on the kinematic data of the valve relative to the surface to which the fluid is to be applied, and / or depending on the material properties of the fluid to be applied and / or depending on the geometry the applied bead is controlled, but also dependent on the flow rate of the feed pump. For example, in the case of a large flow rate, the valve needle is moved more into the closed position and, with a small flow rate, more into the open position, whereby the kinematic data, the material properties and the caterpillar shape are taken into account at the same time. This makes it possible to control the amount of material applied per path unit targeted.

Weiterhin sieht eine vorteilhafte Ausführungsform vor, die Geschwindigkeit und Beschleunigung zum Öffnen und Schließen des Ventils zu variieren.Farther provides an advantageous embodiment, the speed and acceleration to open and close the Valve to vary.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, den Öffnungszeitpunkt und den Schließzeitpunkt des Ventils sowie einen Rampenverlauf der Öffnungsbewegung und der Schließbewegung der Ventilnadel zu variieren und an eine Rampenform anzupassen.A further embodiment provides, the opening time and the closing time of the valve and a ramp course the opening movement and the closing movement of Valve needle to vary and adapt to a ramp shape.

Bei einer wiederum anderen Ausgestaltung ist vorgesehen, die Fördermenge der Förderpumpe auf den Öffnungsgrad des Ventils und damit auf die Stellung der Ventilnadel in dem Ventil abzustimmen. Während in den vorgenannten Fällen die Fördermenge im Wesentlichen konstant ist und der Öffnungsgrad des Ventils auch auf die Fördermenge abgestimmt wird, ist in diesem Falle die Fördermenge an die Position der Ventilnadel und damit an den Öffnungsgrad des Ventils anpassbar, wobei auch hier die kinematischen Daten berücksichtigt werden.at In turn, another embodiment is provided, the flow rate the pump on the opening degree of the valve and thus to match the position of the valve needle in the valve. While in the aforementioned cases, the flow rate in Is substantially constant and the degree of opening of the valve also tuned to the flow rate is in this Trap the flow rate to the position of the valve needle and thus adaptable to the degree of opening of the valve, wherein Here, too, the kinematic data are taken into account.

Die Menge des zugeführten Fluids wird durch eine Fördereinrichtung zugeführt. Rein prinzipiell können unterschiedlichste Fördereinrichtungen zum Einsatz gelangen. Zum Beispiel können Innenzahnradpumpen, Kolbenpumpen, Extruder, Endloskolbenpumpen und dergleichen zum Einsatz kommen.The Amount of the supplied fluid is through a conveyor fed. In principle, very different Conveyors are used. For example can internal gear pumps, piston pumps, extruders, endless piston pumps and the like are used.

Eine sehr vorteilhafte Ausführungsform sieht als Fördereinrichtung eine Zahnradpumpe mit zwei gegenläufig rotierenden Zahnrädern vor, deren Drehzahl zur Steuerung der Steuermenge variierbar ist. Eine solche Zahnradpumpe erlaubt ein besonders präzises Ausbringen des Fluids.A very advantageous embodiment provides as a conveyor a gear pump with two counter-rotating gears before, whose speed is variable for controlling the control amount. A Such a gear pump allows a particularly accurate spreading of the fluid.

Darüber hinaus ist es möglich, das Ventil auch unabhängig von Pumpen zu betreiben, indem über ein Zuleitungssystem bzw. über einen Druckbehälter das Dosiermedium in ausreichender Menge zur Verfügung gestellt wird.About that It is also possible to use the valve independently to operate from pumps through a supply system or via a pressure vessel, the dosing medium is provided in sufficient quantity.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform sieht die federnde Lagerung der Ventilnadel an ihrem dem Ventilsitz abgewandten Ventilnadelende vor. Dabei ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass die federnde Lagerung durch eine mit dem Servomotor verbundene, beispielsweise topfförmige Federaufnahme gebildet wird, an der die Ventilnadel über eine Feder angebunden ist und die im Bereich des Ventilnadelendes eine Öffnung aufweist.A particularly advantageous embodiment provides the resilient Storage of the valve needle at the valve seat facing away from the valve needle end. It is according to a preferred embodiment provided that the resilient mounting by one with the servomotor connected, for example cup-shaped spring receptacle is formed, where the valve needle is connected by a spring and which has an opening in the region of the valve needle end.

Als Feder kommen bevorzugt eine Spiralfeder oder eine Tellerfeder zum Einsatz.When Spring preferably come to a coil spring or a plate spring Commitment.

Der gesteuerte Antrieb ist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung bevorzugt ein Servoantrieb.Of the controlled drive is in accordance with an advantageous Embodiment preferably a servo drive.

Eine sehr vorteilhafte Ausgestaltung sieht dabei eine Überlastabschaltungseinrichtung zur Abschaltung des Servoantriebs vor.A very advantageous embodiment provides an overload shutdown device to shut off the servo drive.

Im Hinblick auf eine technisch einfach zu realisierende und gleichzeitig störungsunanfällige Ausgestaltung wird die Überlastabschaltungseinrichtung bevorzugt durch einen mit dem Servoantrieb verbundenen Schalter gebildet, der durch die Ventilnadel betätigbar ist und den Servoantrieb abschaltet. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Überlast schaltungseinrichtung dabei durch einen mit dem Servoantrieb verbundenen Tastschalter gebildet, der bei Herausragen des Ventilnadelendes aus der Öffnung der Federaufnahme um eine vorgebbare Länge durch das Ventilnadelende betätigbar ist und den Servoantrieb abschaltet.in the In view of a technically easy to implement and simultaneously störungsunanfällige embodiment, the overload cut-off device is preferred formed by a switch connected to the servo drive, which is actuated by the valve needle and the servo drive off. According to a particularly preferred Embodiment, the overload circuit device doing so by a connected to the servo drive pushbutton formed, the projecting out of the valve needle end of the opening the spring seat by a predetermined length through the valve needle end is operable and turns off the servo drive.

Mit einem derartigen Ventil können die unterschiedlichsten Fluide verarbeitet werden. Besonders eignet sich das Ventil für folgende Fluide: Kleb- und Dichtstoffe, wie z. B. Silikone, MS-Polymere, MS-Prepolymere, Prepolymere, POP-Mischpolymere, Schmelzklebstoffe, Heißklebstoffe, Schäume, UV-aushärtende Medien, elektrisch leitfähige Medien, Wärmeleitpasten, Lötpasten, Acrylate, Polyurethane, Epoxidharze.With Such a valve can be the most diverse Fluids are processed. The valve is especially suitable for following fluids: adhesives and sealants such. B. silicones, MS polymers, MS prepolymers, Prepolymers, POP copolymers, hot melt adhesives, hot melt adhesives, Foams, UV-curing media, electrically conductive Media, thermal pastes, solder pastes, acrylates, Polyurethanes, epoxy resins.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.embodiments The invention is illustrated in the drawings and in the following Description explained in more detail.

Es zeigen:It demonstrate:

1 schematisch die Aufbringung eines Fluids auf eine Fläche mittels eines erfindungsgemäßen Ventils; 1 schematically the application of a fluid to a surface by means of a valve according to the invention;

2 schematisch die federnde Lagerung und die Überlastabschaltung eines Ventils zur Erzeugung einer Raupe und 2 schematically the resilient mounting and the overload shutdown of a valve to produce a bead and

3 schematisch das Zusammenspiel der Dosiermenge und der Stellung der Ventilnadel beim Schließen des Ventils zur Erzeugung einer Raupe. 3 schematically the interaction of the dosing and the position of the valve needle when closing the valve to produce a bead.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

Ein in den Figuren dargestelltes Ventil 100 weist einen Ventilkörper 110 und eine in diesem im Wesentlichen axial verfahrbare Ventilnadel 120 auf, die zwischen einer maximalen Öffnungsstellung (in 1 links dargestellt) und einer maximalen Schließstellung (in 1 rechts dargestellt) kontinuierlich zur Erzielung eines beliebigen Öffnungsgrades des Ventils 100 verschiebbar angeordnet ist.A valve shown in the figures 100 has a valve body 110 and in this substantially axially movable valve needle 120 on between a maximum open position (in 1 shown on the left) and a maximum closed position (in 1 shown right) continuously to achieve any degree of opening of the valve 100 slidably arranged.

Die Verschiebung erfolgt durch einen gesteuerten Antrieb, beispielsweise einen Servoantrieb 200, der in 1 lediglich schematisch dargestellt ist.The shift takes place by a controlled drive, for example a servo drive 200 who in 1 is shown only schematically.

Mittels eines derartigen Ventils 100 wird auf eine Fläche 310, die sich beispielsweise auf der Oberseite eines Blechs 300 befindet, ein Fluid 400 aufgetragen.By means of such a valve 100 is on a surface 310 , for example, on the top of a sheet 300 is a fluid 400 applied.

Die Aufbringung erfolgt dabei gesteuert durch eine Steuereinrichtung 500. Diese Steuereinrichtung 500, die in 1 lediglich schematisch dargestellt ist, steuert den Öffnungsgrad des Ventils 100, d. h. die Position der Ventilnadel 120 mittels des Servoantriebs 200, und zwar in Abhängigkeit von den kinematischen Daten des Ventils, beispielsweise abhängig von dessen Geschwindigkeit v, mit der sich das Ventil 100 relativ zur Fläche 310 bewegt, abhängig von dessen Beschleunigung oder Verzögerung und in Abhängigkeit von dem zurückgelegten Weg.The application is controlled by a control device 500 , This control device 500 , in the 1 is shown only schematically controls the degree of opening of the valve 100 ie the position of the valve needle 120 by means of the servo drive 200 , depending on the kinematic data of the valve, for example, depending on its speed v, with which the valve 100 relative to the area 310 depending on its acceleration or deceleration and depending on the distance traveled.

Das aufzubringende Fluid wird durch eine Förderpumpe 600 über eine entsprechende Leitung 610 dem Ventil zugeführt (in 1 nur rechts dargestellt), wobei auch die Pumpe 600, die insbesondere als Zahnradpumpe ausgebildet ist mit zwei gegenläufig rotierenden Zahnrädern 615, deren Drehgeschwindigkeit steuerbar ist, ebenfalls von der Steuereinrichtung 500 ansteuerbar ist.The fluid to be applied is through a feed pump 600 via an appropriate line 610 supplied to the valve (in 1 only shown on the right), whereby also the pump 600 , which is designed in particular as a gear pump with two counter-rotating gears 615 whose rotational speed is controllable, also from the control device 500 is controllable.

Dabei erfolgt entweder eine Ansteuerung der Pumpe 600 derart, dass die Fördermenge steuerbar ist, wobei hier die kinematischen Daten und/oder die Materialeigenschaften des auszubringenden Fluids 400 und/oder die Geometrie einer gewünschten Raupe bei der Einstellung der Fördermenge berücksichtigt werden.In this case, either a control of the pump 600 such that the flow rate is controllable, in which case the kinematic data and / or the material properties of the fluid to be delivered 400 and / or the geometry of a desired bead in the adjustment of the flow rate are taken into account.

Darüber hinaus ist es alternativ auch möglich, bei konstanter Fördermenge den Öffnungsgrad des Ventils, d. h. die Stellung der Ventilnadel 120 in dem Ventilkörper 110 zu steuern. Auch in diesem Falle werden die kinematischen Daten des Ventils relativ zur Fläche 310 berücksichtigt, also beispielsweise die Verfahrgeschwindigkeit v des Ventils 100.In addition, it is alternatively also possible, with constant flow rate, the opening degree of the valve, ie the position of the valve needle 120 in the valve body 110 to control. Also in this case, the kinematic data of the valve relative to the surface 310 takes into account, that is, for example, the travel speed v of the valve 100 ,

In 1 ist schematisch die Aufbringung einer Raupe dargestellt, wobei sich das Ventil in der Zeichenebene von rechts nach links bewegt. Beginnend mit einer aufgetragenen Materialmenge von 0% bei geschlossenem Ventil, d. h. bei einer Ventilnadel 120 in Schließstellung, folgt ein Auftrag des Fluids bis zu einer aufgetragenen Materialmenge von 100% durch kontinuierliches und an die Verfahrgeschwindigkeit v angepasstes Öffnen der Ventilnadel 120 in dem Ventilkörper 110 mittels der Steuereinrichtung 500, sodass eine z. B. rampenförmige Gestalt der aufgebrachten Fluidraupe 400 erzielt wird.In 1 schematically shows the application of a bead, wherein the valve moves in the drawing plane from right to left. Starting with an applied amount of material of 0% with the valve closed, ie with a valve needle 120 in the closed position, follows an order of the fluid up to an applied amount of material of 100% by continuous and adapted to the travel speed v opening the valve needle 120 in the valve body 110 by means of the control device 500 so that a z. B. ramped shape of the applied fluid bead 400 is achieved.

Es ist an dieser Stelle zu bemerken, dass die Erfindung nicht auf eine Zufuhr des Mediums durch eine Pumpe beschränkt ist. Rein prinzipiell kann das Ventil 100 auch unabhängig von Pumpen betrieben werden, indem über ein Zuleitungssystem bzw. einen Druckbehälter das Dosiermedium in ausreichender Menge zur Verfügung gestellt wird (nicht dargestellt).It should be noted at this point that the invention is not limited to a supply of the medium by a pump. In principle, the valve can 100 be operated independently of pumps by the metering medium is provided in sufficient quantity available via a supply system or a pressure vessel (not shown).

In 2 ist schematisch die mechanische Ansteuerung des Ventils 100 dargestellt. Der Servoantrieb 205 bewegt über eine Spindel 206 einen linear gelagerten Schlitten 210, der über eine federnde Lagerung die Ventilnadel 120 ansteuert. Die Feder 140 ist beispielsweise eine Spiralfeder oder eine Tellerfeder. Der Servoantrieb 205 ist in die Steuerung einer Dosiermaschine eingebunden. Anstelle der beschriebenen Einrichtung kann rein prinzipiell auch ein Linearmotor, ein Spindelmotor, ein Piezoaktor oder ein Tauchspulensystem zur Einleitung der Bewegung in die federnde Lagerung und damit in die Ventilnadel 120 eingesetzt werden.In 2 is schematically the mechanical control of the valve 100 shown. The servo drive 205 moved over a spindle 206 a linearly mounted carriage 210 , which has a spring bearing the valve needle 120 controls. The feather 140 is for example a coil spring or a plate spring. The servo drive 205 is integrated in the control of a dosing machine. In principle, instead of the device described, a linear motor, a spindle motor, a piezoactuator or a dipping coil system can be used to initiate the movement into the resilient mounting and thus into the valve needle 120 be used.

In 2 ist ferner schematisch eine nachfolgend beschriebene Überlastabschaltungseinrichtung dargestellt.In 2 Furthermore, an overload cut-off device described below is shown schematically.

Die Ventilnadel 120 ist an ihrem dem Ventilsitz 112 abgewandten Ventilende 122 federnd gelagert. Diese federnde Lagerung weist im gezeigten Ausführungsbeispiel eine topfförmige, mit dem Schlitten 210 des Servoantriebs 200 verbundene topfförmige Federaufnahme 150 auf, die im Bereich des Ventilnadelendes 122 eine Öffnung 152 aufweist. In der topfförmigen Federaufnahme 150 ist die Feder 140 gelagert, welche die Ventilnadel 120 umschließt und an dieser auf einer starr mit der Ventilnadel 120 verbundenen scheibenförmigen Aufnahme 130 aufliegt. Durch diese federnde Lagerung wird eine Kraft in Richtung des Ventilsitzes 112 auf die Ventilnadel 120 ausgeübt. Wenn die Ventilnadel 120 jedoch auf einen Widerstand stößt und insoweit die Feder 140 komprimiert wird, ragt das Ventilnadelende 122 aus der Öffnung 152 der topfförmigen Federaufnahme 150 heraus. Dies ist bis zu einem gewissen Grad zur Realisierung der federnden Lagerung der Ventilnadel 120 erwünscht. Wenn jedoch eine entgegen der Schließrichtung ausgeübte Kraft einen gewissen Betrag überschreitet, der durch eine Einstellung der Federkonstante der Feder 140 einstellbar ist, ragt das Ventilnadelende 122 soweit aus der Öffnung 152 der topfförmigen Federaufnahme 150 heraus, dass ein mit der Federaufnahme 150 durch eine entsprechende Halterung/Lagerung 153 verbundener Tastschalter 160 durch das Ventilnadelende 122 betätigt wird. Der Schalter 160, der in 2 nur schematisch dargestellt ist, schaltet den Servomotor 205 ab, der über die Spindel 206 den Schlitten 210 in Schließ- und Öffnungsrichtung, gekennzeichnet durch einen Doppelpfeil P, bewegt. Durch die federnde Lagerung der Ventilnadel 120 wird damit sowohl eine Pufferung der Ventilnadel 120 als auch eine Überlastabschaltung vermittelt, wobei das Zusammenwirken zwischen der Federkonstanten der Feder 140 und der Weite des Herausragens aus der Öffnung 150 sowohl die Federwirkung als auch die Überlastschaltungseinrichtung einzustellen ermöglicht.The valve needle 120 is at her the valve seat 112 remote valve end 122 spring-mounted. This resilient mounting has in the embodiment shown a cup-shaped, with the carriage 210 of the servo drive 200 connected cup-shaped spring receptacle 150 on that in the area of the valve needle end 122 an opening 152 having. In the cup-shaped spring holder 150 is the spring 140 stored, which the valve needle 120 encloses and at this on a rigid with the valve needle 120 connected disc-shaped receptacle 130 rests. By this resilient bearing is a force in the direction of the valve seat 112 on the valve needle 120 exercised. When the valve needle 120 However, meets with a resistance and so far the spring 140 is compressed, the valve needle end protrudes 122 out of the opening 152 the cup-shaped spring receptacle 150 out. This is to some extent to the realization of the resilient mounting of the valve needle 120 he wishes. However, when a force applied against the closing direction exceeds a certain amount by adjusting the spring constant of the spring 140 is adjustable, the Ven protrudes tilnadelende 122 far from the opening 152 the cup-shaped spring receptacle 150 out that one with the spring retainer 150 by a corresponding holder / storage 153 connected push-button 160 through the valve needle end 122 is pressed. The desk 160 who in 2 is shown only schematically, switches the servomotor 205 off, over the spindle 206 the sled 210 in the closing and opening direction, characterized by a double arrow P, moves. Due to the resilient mounting of the valve needle 120 This will both buffer the valve needle 120 as well as an overload cutoff, wherein the interaction between the spring constant of the spring 140 and the width of the protrusion from the opening 150 to adjust both the spring action and the overload circuit device allows.

Der Tastschalter 160 mit der federnden Ventilnadel 120 wird auch als Referenzschalter verwendet. Nach Einschalten des Dosiersystems wird so der Schließpunkt der Ventilnadel 120 gefunden und es werden Toleranzen bzw. Wärmeausdehnungen im Ventilsitz 112 ausgeglichen.The push button switch 160 with the resilient valve needle 120 is also used as a reference switch. After switching on the metering system, this is the closing point of the valve needle 120 found and there are tolerances or thermal expansion in the valve seat 112 balanced.

In 3 ist nun das Zusammenspiel zwischen Dosiermenge und Ventilstellung beim Schließen des Ventils 100 zur Erzeugung einer in sich geschlossenen Raupe schematisch dargestellt, wobei nur noch das Ventil 100, nicht jedoch die Steuereinrichtung 500 und die Pumpe 600 und deren Teile dargestellt sind.In 3 is now the interaction between dosing and valve position when closing the valve 100 to produce a self-contained bead shown schematically, with only the valve 100 but not the controller 500 and the pump 600 and their parts are shown.

3 zeigt beispielsweise den Fall, dass eine geschlossene Fluidraupe 401 auf die Fläche 310 des Blechs 300 aufgetragen werden muss. Dabei wird die Fluidraupe 401 zunächst, wie oben beschrieben, durch Öffnen der Ventilnadel 120, angepasst an die kinematischen Daten sowie die Fördermenge, die gewünschte Raupenformen und gegebenenfalls die Materialeigenschaften, also beispielsweise die Viskosität oder die Temperatur des aufzubringenden Mediums, rampenförmig gestaltet. Um eine gleichmäßige Raupenform zu erzielen, wird der Anschluss der Raupe 401 an diese Rampenform durch entsprechendes Schließen der Ventilnadel 120, angepasst an die kinematischen Daten, beispielsweise die Geschwindigkeit v, die Fördermenge der Pumpe 600 sowie die Materialeigenschaften, so ausgebildet, dass gewissermaßen eine komplementäre Rampe erzeugt wird. Dies geschieht dadurch, dass ausgehend von einem völlig geöffneten Ventil 100 mit einer in maximaler Offenstellung positionierten Ventilnadel 120 (in 3 rechts dargestellt) bis zu einer maximalen Schließstellung des Ventils 100 (in 3 links dargestellt) eine kontinuierliche Schließbewegung der Ventilnadel 120 bei gleichzeitiger Bewegung des Ventils 100 vorgenommen wird. Durch Erzeugen dieser gewünschten Geometrie der Raupe 401 wird eine in sich geschlossene, überall gleich ausgebildete Raupenform ermöglicht. 3 shows, for example, the case that a closed fluid bead 401 on the surface 310 of the sheet 300 must be applied. This is the fluid crawler 401 first, as described above, by opening the valve needle 120 adapted to the kinematic data and the flow rate, the desired track shapes and optionally the material properties, so for example the viscosity or the temperature of the medium to be applied, designed ramped. In order to achieve a uniform caterpillar shape, the connection of the caterpillar becomes 401 to this ramp shape by appropriately closing the valve needle 120 , adapted to the kinematic data, for example, the speed v, the flow rate of the pump 600 as well as the material properties, designed so that, so to speak, a complementary ramp is generated. This is done by starting from a fully open valve 100 with a valve needle positioned in the maximum open position 120 (in 3 shown right) up to a maximum closed position of the valve 100 (in 3 shown on the left) a continuous closing movement of the valve needle 120 with simultaneous movement of the valve 100 is made. By creating this desired geometry of the bead 401 a self-contained, everywhere the same trained caterpillar shape is possible.

Erst durch das Ansteuern der Ventilnadel 120 durch den Servoantrieb 205, der durch die Steuereinrichtung 500, beispielsweise über einen CAN-Bus mit einem CNC-gesteuerten Achssystem einer entsprechenden (nicht dargestellten) Maschine gekoppelt ist, kann eine derart präzise Aufbringung der Fluidraupe erzielt werden. Dabei ist zu bemerken, dass gerade auch das Zusammenspiel des präzisen Öffnens und Schließens des Ventils 100 durch den Servoantrieb 205 und die präzise Ansteuerung einer Zahnradpumpe, wie sie beispielsweise aus der EP 1 080 867 B1 der Anmelderin hervorgeht, eine derartig präzise Ausbildung einer Fluidraupe 401 besonders vorteilhaft ermöglichen.Only by driving the valve needle 120 through the servo drive 205 by the control device 500 , For example, coupled via a CAN bus with a CNC-controlled axis system of a corresponding (not shown) machine, such a precise application of the fluid bead can be achieved. It should be noted that just the interaction of the precise opening and closing of the valve 100 through the servo drive 205 and the precise control of a gear pump, as for example from the EP 1 080 867 B1 Applicant shows such a precise formation of a fluid bead 401 allow particularly advantageous.

Es versteht sich, dass das Öffnen und Schließen der Ventilnadel 120 zusätzlich auch gesteuert abhängig von den Materialeigenschaften des aufzubringenden Fluids erfolgen kann, also beispielsweise ob ein Silikon, ein MS-Polymer, ein MS-Prepolymer, ein POP-Mischpolymer, ein Schmelzklebstoff oder ein Heißklebstoff, ein Schaum, ein UV-aushärtendes Medium, ein elektrisch leitfähiges Medium, eine Wärmeleitpaste, eine Lötpaste, ein Acrylat, ein Polyurethan, ein Epoxidharz, usw. aufgebracht wird.It is understood that the opening and closing of the valve needle 120 Additionally, it can also be controlled, depending on the material properties of the fluid to be applied, that is, for example, whether a silicone, an MS polymer, an MS prepolymer, a POP copolymer, a hot melt adhesive or a hot melt adhesive, a foam, a UV curing medium electrically conductive medium, a thermal grease, a solder paste, an acrylate, a polyurethane, an epoxy resin, etc. is applied.

Es ist hervorzuheben, dass das vorbeschriebene Ventil abgestimmt mit den kinematischen Daten eines mehrachsigen Antriebs, an dem das Ventil befestigt ist, ansteuerbar ist. So ist abhängig von den Materialeigenschaften des Fluids, der Form der gewünschten Raupe und den kinematischen Daten, mit der sich das Ventil über eine Fläche bewegt ein verzögertes Öffnen und Schließen des Ventils oder ein frühzeitiges Öffnen und Schließen des Ventils – je nach gewünschter Form der aufzubringenden Raupe – möglich.It It should be emphasized that the valve described above is coordinated with the kinematic data of a multi-axis drive on which the Valve is attached, is controllable. That is dependent from the material properties of the fluid, the shape of the desired Caterpillar and the kinematic data with which the valve over a surface moves a delayed opening and closing the valve or early opening and closing the valve - depending on the desired Shape of the applied caterpillar - possible.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • - EP 1080867 B1 [0045] - EP 1080867 B1 [0045]

Claims (20)

Ventil (100) zum Dosieren eines Fluids mit einem Ventilkörper (110) und einem mit einem Ventilsitz (112) zusammenwirkenden Verschlussstück in Form einer Ventilnadel (120), welche mit einem ansteuerbaren Antrieb (200) im Wesentlichen axial zum Ventilsitz (112) kontinuierlich zwischen einer maximal geöffneten und einer vollständig geschlossenen Position verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsgrad des Ventils (100) abhängig von den kinematischen Daten des Ventils relativ zu einer Fläche (310), auf die das Fluid (400) aufgebracht wird, und/oder abhängig von Materialeigenschaften des Fluids und/oder abhängig von der gewünschten Geometrie einer auszubringenden Raupe (401) des Fluids (400) durch Verfahren der Ventilnadel (120) mittels des gesteuerten Antriebs (200) gesteuert erfolgt.Valve ( 100 ) for metering a fluid with a valve body ( 110 ) and one with a valve seat ( 112 ) cooperating closure piece in the form of a valve needle ( 120 ), which with a controllable drive ( 200 ) substantially axially of the valve seat ( 112 ) is continuously displaceable between a maximum open and a fully closed position, characterized in that the degree of opening of the valve ( 100 ) depending on the kinematic data of the valve relative to an area ( 310 ) to which the fluid ( 400 ) is applied, and / or depending on material properties of the fluid and / or depending on the desired geometry of a bead to be applied ( 401 ) of the fluid ( 400 ) by moving the valve needle ( 120 ) by means of the controlled drive ( 200 ) is controlled. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusammenhang zwischen Verfahrweg der Ventilnadel (120) und den die Materialeigenschaften des Fluids charakterisierenden Daten und den die Geometrie der Raupe (401) des Fluids (400) charakterisierenden Daten in einem Kennlinienfeld gespeichert ist.Valve according to claim 1, characterized in that the relationship between the travel of the valve needle ( 120 ) and the data characterizing the material properties of the fluid and the geometry of the bead ( 401 ) of the fluid ( 400 ) characterizing data is stored in a characteristic field. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusammenhang zwischen Verfahrweg der Ventilnadel (120) und den kinematischen Daten, den die Materialeigenschaften des Fluids (400) charakterisierenden Daten und den die Geometrie der Raupe (401) des Fluids (400) charakterisierenden Daten numerisch in einer Steuereinrichtung (500) berechenbar sind.Valve according to claim 1, characterized in that the relationship between the travel of the valve needle ( 120 ) and the kinematic data that the material properties of the fluid ( 400 ) characterizing data and the geometry of the caterpillar ( 401 ) of the fluid ( 400 ) characterizing data numerically in a control device ( 500 ) are calculable. Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialeigenschaften des Fluids (400) durch eine oder mehrere folgender Größen gekennzeichnet sind: Temperatur, Viskosität, Dichte, Fließfähigkeit, rheologische Eigenschaften.Valve according to one of the preceding claims, characterized in that the material properties of the fluid ( 400 ) are characterized by one or more of the following parameters: temperature, viscosity, density, flowability, rheological properties. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsgrad des Ventils (100) abhängig von der dem Ventil (100) zugeführten Fluidmenge steuerbar ist.Valve according to claim 1, characterized in that the degree of opening of the valve ( 100 ) depending on the valve ( 100 ) supplied amount of fluid is controllable. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit und Beschleunigung zum Öffnen und Schließen des Ventils (100) variierbar sind.Valve according to claim 1, characterized in that the speed and acceleration for opening and closing the valve ( 100 ) are variable. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungszeitpunkt und der Schließzeitpunkt des Ventils (100) sowie ein Rampenverlauf der Öffnungsbewegung und Schließbewegung der Ventilnadel (120) variierbar und an eine Rampenform einer aufzubringenden Fluidraupe (401) anpassbar sind.Valve according to claim 1, characterized in that the opening time and the closing time of the valve ( 100 ) and a ramp course of the opening movement and closing movement of the valve needle ( 120 ) variable and to a ramp shape of a fluid crawler to be applied ( 401 ) are customizable. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des zugeführten Fluids (400) auf den Öffnungsgrad des Ventils (100) abstimmbar ist.Valve according to claim 1, characterized in that the amount of fluid supplied ( 400 ) to the degree of opening of the valve ( 100 ) is tunable. Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des zugeführten Fluids (400) durch eine Fördereinrichtung (600) zuführbar ist.Valve according to one of the preceding claims, characterized in that the quantity of fluid supplied ( 400 ) by a conveyor ( 600 ) can be fed. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung eine Förderpumpe (600), insbesondere eine Innenzahnradpumpe, eine Kolbenpumpe, eine Endloskolbenpumpe, eine Schöpfkolbenpumpe oder ein Extruder oder ein Druckbehälter, der einen Druck auf das darin aufgenommene Fluid (400) ausübt, ist.Valve according to claim 1, characterized in that the conveying device a delivery pump ( 600 ), in particular an internal gear pump, a piston pump, an endless piston pump, a scoop pump or an extruder or a pressure vessel which exerts a pressure on the fluid ( 400 ) is exercised. Ventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderpumpe (600) eine Zahnradpumpe mit zwei gegenläufig rotierenden Zahnrädern (615) ist, deren Drehzahl zur Steuerung der Fördermenge variierbar ist.Valve according to claim 10, characterized in that the feed pump ( 600 ) a gear pump with two counter-rotating gears ( 615 ), whose speed is variable to control the flow rate. Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilnadel (120) an ihrem dem Ventilsitz (112) abgewandten Ventilnadelende (122) federnd gelagert ist.Valve according to one of the preceding claims, characterized in that the valve needle ( 120 ) at its the valve seat ( 112 ) facing away from the valve needle end ( 122 ) is spring-mounted. Ventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die federnde Lagerung durch eine mit dem gesteuerten Antrieb (200) verbundene, insbesondere topfförmige Federaufnahme (150) gebildet wird, an die die Ventilnadel (120) über eine Feder (140) angebunden ist und die im Bereich des Ventilnadelendes (122) eine Öffnung (152) aufweist.Valve according to claim 12, characterized in that the resilient mounting by a with the controlled drive ( 200 ), in particular cup-shaped spring receptacle ( 150 ) is formed, to which the valve needle ( 120 ) via a spring ( 140 ) and in the region of the valve needle end ( 122 ) an opening ( 152 ) having. Ventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (140) eine Spiralfeder oder eine Tellerfeder ist.Valve according to claim 13, characterized in that the spring ( 140 ) is a coil spring or a plate spring. Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gesteuerte Antrieb ein Servoantrieb (200) ist.Valve according to one of the preceding claims, characterized in that the controlled drive is a servo drive ( 200 ). Ventil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abschaltung des Servoantriebs (200) eine Überlastabschaltungseinrichtung vorgesehen ist.Valve according to claim 15, characterized in that for the shutdown of the servo drive ( 200 ) An overload shutdown device is provided. Ventil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlastabschaltungseinrichtung durch einen mit dem Servoantrieb (200) verbundenen Schalter (160) gebildet wird, der durch die Ventilnadel (120) betätigbar ist und den Servoantrieb (200) abschaltet.Valve according to claim 16, characterized in that the overload cut-off device by means of a with the servo drive ( 200 ) connected switches ( 160 ) formed by the valve needle ( 120 ) and the servo drive ( 200 ) turns off. Ventil nach Anspruch 16 oder Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlastschaltungseinrichtung gleichzeitig zum Referenzieren des Schließpunktes der Ventilnadel (120) dient.Valve according to claim 16 or claim 17, characterized in that the overload scarf processing device at the same time for referencing the closing point of the valve needle ( 120 ) serves. Ventil nach Anspruch 17 oder Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter ein Tastschalter (160) ist, der bei Herausragen des Ventilnadelendes (122) aus der Öffnung (152) der Federaufnahme (150) um eine vorgebbare Länge durch das Ventilnadelende (122) betätigbar ist und den Servoantrieb (200) abschaltet.Valve according to claim 17 or claim 18, characterized in that the switch is a push-button switch ( 160 ), which protrudes when the valve needle end protrudes ( 122 ) from the opening ( 152 ) of the spring receiver ( 150 ) by a predeterminable length through the valve needle end ( 122 ) and the servo drive ( 200 ) turns off. Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das auszubringende Medium wenigstens eines der folgenden Fluide ist: Kleb- und Dichtstoffe, insbesondere Silikon, MS-Polymere, MS-Prepolymere, Prepolymerr, POP-Mischpolymere, Schmelzklebstoffe, Heißklebstoffe, Schäume, UV-aushärtende Medien, elektrisch leitfähige Medien, Wärmeleitpasten, Lötpasten, Acrylate, Polyurethane, Epoxidharze.Valve according to one of the preceding claims, characterized in that the auszubringende medium at least one of the following fluids is: adhesives and sealants, in particular Silicone, MS polymers, MS prepolymers, prepolymer, POP copolymers, Hotmelt adhesives, hot melt adhesives, foams, UV-curing Media, electrically conductive media, thermal pastes, Solder pastes, acrylates, polyurethanes, epoxy resins.
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Effective date: 20121019

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