DE3434334C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bisher werden Schichten aus einbrennfähigen Feststoffen, z. B. leitfähige Schichten wie Leiterbahnen, in Handarbeit mit einem Pinsel, durch Tampondruck oder auch durch Siebdruck auf Substrate aus Keramik oder Glas aufgebracht. Derartige Verfahren sind zum Teil umständlich und wenig rationell, zum Teil sind sie schwierig zu automatisieren und wenig flexibel, sie lassen nur wenig Raum für eine individuelle Gestaltung. Bei Verpackungsmaschinen werden Packungen mit nach dem Ink-Jet-Prinzip arbeitenden Systemen beschriftet. Aus der Datenverarbeitung sind Drucker nach dem Tintenstrahlprinzip bekannt, die aus einer homogenen Flüssigkeit Tröpfchen mit Hilfe des Piezoeffektes erzeugen.The invention is based on a method according to the genus Main claim. So far, layers of solid that can be burned in, e.g. B. conductive layers such as conductor tracks, by hand with a brush, pad printing or screen printing Ceramic or glass substrates applied. Such procedures are sometimes cumbersome and not very efficient, sometimes they are difficult to automate and not very flexible, they leave little Space for individual design. For packaging machines packs with systems that work on the ink-jet principle labeled. Printers are based on the inkjet principle from data processing known droplets from a homogeneous liquid with the help of the piezo effect.
In der DE-OS 31 07 079 wird die Verwendung von Tintenstrahldruckern zur partiellen Beschichtung von Kontaktbauteilen mit Edelmetallen beschrieben. Dabei wird das Edelmetall in Form einer metallorganischen Verbindung oder als oxid- oder metallhaltige Siebdruckpaste, Leiterbahnpaste, Widerstandspaste oder Glaslot auf die Kontaktbauteile zu lokal begrenzten elektrischen Kontaktflächen aufgebracht. Die verwendeten Paste müssen jedoch feinteilig und weitgehend verdünnt sein, um ein Zusetzen der Düse des Tintenstrahldruckers zu vermeiden. Suspensionen, die zum Absetzen neigen, können praktisch nicht mit Tintenstrahldruckern, wie sie serienmäßig zum Schnelldrucken auf Papier verwendet werden, aufgebracht werden. In DE-OS 31 07 079 the use of ink jet printers for partial coating described by contact components with precious metals. It will Precious metal in the form of an organometallic compound or as screen printing paste containing oxide or metal, conductor paste, resistance paste or glass solder on the contact components to locally limited electrical contact surfaces applied. The paste used must however, be finely divided and largely diluted to prevent clogging the nozzle of the inkjet printer. Suspensions that tend to settle, practically cannot with inkjet printers, as standard for fast printing on paper be applied.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung haben demgegenüber den Vorteil, daß Suspensionen eingesetzt werden können, die zum Absetzen neigen. Keramik- oder Glasteile können präzise mit einer definierten Beschichtung versehen werden. Das Verfahren ist sehr flexibel und leicht zu automatisieren und deshalb sowohl für Laborzwecke als auch für die Massenproduktion geeignet. Es läßt sich bei zahlreichen Anwendungsfällen einsetzen, wie Aufbringen von Leiterbahnen auf Keramikplatten oder auf Glas, Herstellen von Leiterbahnen in Kleinserien, Aufbringen von Leiterbahnen auf Folien, Auftragen von Deckschichten aller Art; schließlich ist durch die Verwendung von einbrennfähigen Farbstoffen die Beschriftung und Verzierung technischer Artikel oder von Gebrauchsgegenständen aus Porzellan oder Glas sowie von Kacheln möglich. Hier ergeben sich gegenüber Handarbeit Rationalisierungsvorteile und gegenüber Druckverfahren der Vorteil einer individuellen Gestaltungsmöglichkeit.The inventive method with the characterizing features of In contrast, main claim and the device according to the invention have the advantage that suspensions can be used, the tend to stop. Ceramic or glass parts can be made precisely with a defined coating. The process is very flexible and easy to automate and therefore both for laboratory purposes as well as suitable for mass production. It can be use numerous applications, such as applying conductor tracks on ceramic plates or on glass, making conductor tracks in small series, application of conductor tracks on foils, application of all types of cover layers; is ultimately through use of burn-in dyes, the labeling and decoration technical articles or articles made of porcelain or glass as well as tiles. Here arise opposite Handcraft rationalization advantages and compared to printing processes the advantage of an individual design option.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens sowie der in den Sachansprüchen angegebenen Vorrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist der Einsatz eines Handhabungsgerätes oder Kleinroboters, mit welchem entweder das zu beschichtende Teil oder das Spritzgerät auf vorbestimmten Bahnen geführt wird. Als Steuergerät kann in vorteilhafter Weise ein programmierbarer Rechner verwendet werden. Als Spritzgerät dient vorteilhaft eine an einen Vorratsbehälter angeschlossene Düse, die entweder mit Hilfe einer Piezoplatte oder eines Magnetventils die Tröpfchen erzeugt. The measures listed in the subclaims are advantageous Developments and improvements to the main claim specified procedure and that specified in the claims Device possible. The use of a is particularly advantageous Handling device or small robot, with which either coating part or the sprayer guided on predetermined paths becomes. A programmable can advantageously be used as the control device Calculator can be used. Serves advantageously as a sprayer a nozzle connected to a storage container, which either with the help of a piezo plate or a solenoid valve Droplet generated.
Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigtThree embodiments of the invention are in the drawing shown and in the description below explained. It shows
Fig. 1 eine Prinzipskizze der gesamten Vorrichtung und die Fig. 1 is a schematic diagram of the entire device and the
Fig. 2 bis 4 drei Ausführungsbeispiele des Spritzgerätes im Schnitt. Fig. 2 to 4 three embodiments of the sprayer in section.
In Fig. 1 ist die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Prinzip dargestellt. Die Vorrichtung besteht aus einem Handhabungsgerät oder Kleinroboter 1, an dessen Schwenkarm 2 das zu beschichtende Werkstück 3 befestigt ist. Ein Spritzgerät 4 ist in geeigneter Position ortsfest aufgestellt und über eine Rohrleitung 5 mit einem Vorratsbehälter 6 für die Suspension verbunden. Ein Steuergerät 7 in Form eines programmierbaren Rechners ist über eine Steuerleitung 8 mit dem Kleinroboter 1 verbunden, der die notwendigen Bewegungen des Werkstücks 3 herbeiführt. Über eine weitere Steuerleitung 9 zum Spritzgerät 4 wird die Intensität des Spritzvorganges gesteuert.In Fig. 1, the device for performing the method according to the invention is shown in principle. The device consists of a handling device or small robot 1 , on the swivel arm 2 of which the workpiece 3 to be coated is fastened. A sprayer 4 is set up in a suitable position and is connected via a pipe 5 to a reservoir 6 for the suspension. A control device 7 in the form of a programmable computer is connected via a control line 8 to the small robot 1 , which brings about the necessary movements of the workpiece 3 . The intensity of the spraying process is controlled via a further control line 9 to the spraying device 4 .
In Fig. 2 ist eine Ausführungsform des Spritzgerätes 4 mit angeschlossenem Vorratsbehälter 6 dargestellt. Das Spritzgerät 4 besteht aus einer Düse 10 und einem Hohlraum 11, der als eine Wandung eine Piezoplatte 12 aufweist. Der Piezoplatte 12 werden über nicht dargestellte elektrische Leitungen Spannungsimpulse zugeführt, von deren Frequenz, die durch das Steuergerät 7 gesteuert wird, die Intensität der Beschichtung abhängt. Die Frequenz liegt z. B. bei 100 Hz. Die Tropfengröße hängt im wesentlichen von der Höhe der angelegten Spannung ab, wird im allgemeinen einmal eingestellt, wobei die Spannung im Bereich zwischen 100 und 500 V liegt. An den Hohlraum 11 schließt sich ein Zuführungsteil 13 an, an welchem die Verbindungsleitung 5 zwischen Spritzgerät 4 und Vorratsbehälter 6 angeschlossen ist. Um in dem Vorratsbehälter 6 ein Absetzen vor allem der schweren Metallpartikel zu verhindern, ist entweder der Vorratsbehälter 6 mit einem Rührer 14 ausgerüstet oder zwischen dem Zuführungsteil 13 und dem Behälter 6 befindet sich eine Bypass-Leitung 15, um die Suspension ständig umzupumpen. In diesem Falle befindet sich in der Leitung 5 eine Pumpe 16. Um eine optimale Homogenität der Suspension zu gewährleisten, können auch beide Maßnahmen, nämlich Rührer 14 und Bypass-Leitung 15 vorhanden sein. FIG. 2 shows an embodiment of the spraying device 4 with the storage container 6 connected. The spraying device 4 consists of a nozzle 10 and a cavity 11 which has a piezo plate 12 as a wall. Voltage pulses are supplied to the piezo plate 12 via electrical lines (not shown), the frequency of which, which is controlled by the control unit 7 , determines the intensity of the coating. The frequency is e.g. B. at 100 Hz. The drop size depends essentially on the level of the applied voltage, is generally set once, the voltage being in the range between 100 and 500 V. A supply part 13 connects to the cavity 11 , to which the connecting line 5 between the spraying device 4 and the storage container 6 is connected. In order to prevent the heavy metal particles from settling in the storage container 6 , either the storage container 6 is equipped with a stirrer 14 or a bypass line 15 is located between the feed part 13 and the container 6 in order to continuously pump the suspension around. In this case there is a pump 16 in line 5 . In order to ensure optimal homogeneity of the suspension, both measures, namely stirrer 14 and bypass line 15 , can also be present.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 wird die Suspension mittels der Pumpe 16 ständig umgepumpt, wobei die Suspension durch die Düse 10 gedrückt und in eine gegenüberliegende Rückführöffnung 17 gespritzt wird, von wo sie wieder in den Vorratsbehälter 6 gelangt. Wird ein Teil der Suspension zur Beschichtung gebraucht, so wird diese in der oben beschriebenen Weise durch die Piezoplatte 12 in Tröpfchen zerteilt, gleichzeitig jedoch werden die Tröpfchen im elektrischen Feld der Elektroden 18 aufgeladen und in einem weiteren elektrischen Feld der Ablenkplatten 19 abgelenkt, so daß die Tröpfchen nun nicht mehr in die Rückführöffnung 17, sondern als abgelenkte Tröpfchen 20 auf das Substrat 3 fliegen.In the embodiment according to FIG. 3, the suspension is constantly pumped around by means of the pump 16 , the suspension being pressed through the nozzle 10 and injected into an opposite return opening 17 , from where it again arrives in the storage container 6 . If part of the suspension is used for coating, it is divided into droplets in the manner described above by the piezo plate 12 , but at the same time the droplets are charged in the electric field of the electrodes 18 and deflected in a further electric field of the baffle plates 19 , so that the droplets no longer fly into the return opening 17 , but instead as deflected droplets 20 onto the substrate 3 .
In Fig. 4 ist eine dritte Ausführungsform dargestellt, bei welcher die Zerteilung der Suspension in einzelne Tröpfchen nicht mittels einer Piezoplatte erfolgt, sondern durch ein in kurzen Abständen schließendes und öffnendes Ventil 21, das vorzugsweise magnetisch gesteuert wird. Hierzu ist ein bestimmter Druck der Suspension notwendig, der entweder als Gasdruck im Vorratsbehälter oder durch eine Pumpe erzeugt werden kann. Im übrigen wird auch bei dieser Ausführungsform für eine ständige Bewegung der Suspension mittels Rührer 14 und/oder Pumpe 16 und Bypass-Leitung 15 gesorgt. FIG. 4 shows a third embodiment in which the suspension is not broken up into individual droplets by means of a piezo plate, but by a valve 21 which closes and opens at short intervals and which is preferably controlled magnetically. This requires a certain pressure of the suspension, which can be generated either as a gas pressure in the reservoir or by a pump. In this embodiment, too, a constant movement of the suspension is ensured by means of a stirrer 14 and / or pump 16 and bypass line 15 .
Wie oben bereits angedeutet, kann es sich bei den Suspensionen um solche von Metallen, beispielsweise von Platin, handeln, um Leiterbahnen oder sonstige leitfähige Beschichtungen auf Keramik oder Glas aufzubringen. Hier werden handelsübliche Platinplasten oder Platinpulver mit ebenfalls handelsüblichen Verdünnern so weit verdünnt, daß die Viskosität der Suspensionen im Bereich von 0,001 bis 0,1 Pa · s liegt. Das gleiche gilt im Prinzip auch bei der Verwendung von einbrennfähigen Farbstoffen, z. B. in Form von farbigen Oxiden, wie sie für die Beschriftung und Verzierung von technischen Artikeln und Gebrauchsgegenständen aus Porzellan und Glas sowie von Kacheln eingesetzt werden können. Die günstigste Einstellung der Viskosität hängt auch von der Dimensionierung der Düse ab, die normalerweise einen Innnendurchmesser von 50 bis 100 µm aufweist. Die Optimierung des Verhältnisses von Düsendurchmesser zu Viskosität muß daher durch Versuche ermittelt werden.As already indicated above, the suspensions can be different around those of metals, for example platinum, act on conductor tracks or other conductive coatings to apply on ceramics or glass. Here are commercially available Platinum plastics or platinum powder with likewise commercial thinners diluted so far that the viscosity suspensions in the range of 0.001 to 0.1 Pa · s lies. The same applies in principle to the use of stovable dyes, e.g. B. in the form of colored Oxides, such as those used for labeling and decorating technical articles and utensils made of porcelain and glass and tiles can be used. The Most favorable setting of the viscosity also depends on the Dimensioning of the nozzle is usually an inside diameter has from 50 to 100 microns. The optimization the ratio of nozzle diameter to viscosity must therefore can be determined by experiment.
Nach dem Aufbringen der Beschichtungen werden die Substrate aus Keramik oder Glas bei einer für den jeweiligen Feststoff geeigneten Temperatur eingebrannt.After applying the coatings, the substrates made of ceramic or glass for one for each solid baked at a suitable temperature.
Claims (11)
- a) Rühren im Vorratsbehälter (6) und/oder
- b) ständiges Umpumpen über eine Bypass-Leitung (15), die vor der Düse (10) oder vor dem Ventil (21) abzweigt, vermieden wird.
- a) stirring in the storage container ( 6 ) and / or
- b) constant pumping over a bypass line ( 15 ), which branches off in front of the nozzle ( 10 ) or in front of the valve ( 21 ), is avoided.
- a) einem Spritzgerät (4), das einen feinen, intermitierten Flüssigkeitsstrahl erzeugt, mit angeschlossenem Vorratsbehälter (6),
- b) einem Handhabungsgerät (1), mit welchem entweder das zu beschichtende Substrat (3) oder das Spritzgerät (4) auf vorbestimmten Bahnen geführt wird, und
- c) einer Steuerung (7), die sowohl das Handhabungsgerät (1) in
seiner Bewegung als auch das Spritzgerät (4) in seiner Intensität
steuert, dadurch gekennzeichnet, daß
- a) der Vorratsbehälter (6) einen Rührer (14) aufweist und/oder daß
- b) zwischen Vorratsbehälter (6) und tröpfchenerzeugenden Bauteil (12, 21) eine Bypass-Leitung (15) und in der Hauptleitung (5) eine Pumpe (16) vorgesehen sind.
- a) a spraying device ( 4 ) which produces a fine, intermittent jet of liquid, with a connected reservoir ( 6 ),
- b) a handling device ( 1 ) with which either the substrate ( 3 ) to be coated or the spraying device ( 4 ) is guided on predetermined tracks, and
- c) a controller ( 7 ) which controls both the handling device ( 1 ) in its movement and the spraying device ( 4 ) in its intensity, characterized in that
- a) the storage container ( 6 ) has a stirrer ( 14 ) and / or that
- b) a bypass line ( 15 ) and a pump ( 16 ) are provided in the main line ( 5 ) between the storage container ( 6 ) and the droplet-producing component ( 12 , 21 ).
Priority Applications (4)
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