DE60220536T2 - Vorrichtung zur erzeugung von tröpfchenstrahlen eines mit teilchen gefüllten viskosen mediums - Google Patents

Vorrichtung zur erzeugung von tröpfchenstrahlen eines mit teilchen gefüllten viskosen mediums Download PDF

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    • B05CAPPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
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    • B05C11/10Storage, supply or control of liquid or other fluent material; Recovery of excess liquid or other fluent material
    • B05C11/1002Means for controlling supply, i.e. flow or pressure, of liquid or other fluent material to the applying apparatus, e.g. valves
    • B05C11/1034Means for controlling supply, i.e. flow or pressure, of liquid or other fluent material to the applying apparatus, e.g. valves specially designed for conducting intermittent application of small quantities, e.g. drops, of coating material
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Description

  • Technisches Gebiet
  • Diese Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung von Tröpfchenstrahlen eines mit Teilchen gefüllten viskosen Mediums, wie beispielsweise einer Lötpaste (siehe beispielsweise WO-A-99/64167 entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1 oder 8).
  • Technischer Hintergrund
  • In der Technologie der kontaktfreien Abgabe eines viskosen Mediums, Sprühen genannt, die im Verlaufe der letzten Jahre entwickelt worden ist, besteht eine zentrale Aufgabe, wie Tröpfchen einer vorbestimmten Größe mit einem vorbestimmten Takt erzeugt werden können. In mancher Hinsicht ist diese Technologie anderen verfügbaren Abgabetechnologien überlegen. In einer Frühzeit bestand beim Sprühen eines viskosen Mediums, das einen erheblichen Anteil an Teilchen enthält, wie beispielsweise eine Lötpaste, ein Problem in einer unerwarteten gegenseitigen Beeinflussung und einer unbeabsichtigten Unterbrechung der Serie aufeinanderfolgender Lötpastentröpfchen, die von der Vorrichtung ausgestoßen wurden.
  • Da die Lötpaste ein sehr spezieller Typ eines Mediums ist, das aus einem Lotpulver, d.h. kleinen Metallkörnern, aufgelöst in einem viskosen Flussmittel, besteht und da die Sprühtechnologie eine ziemlich extreme Abgabeart ist, wurde ursprünglich angenommen, dass das Problem überwunden werden könne, indem man die mechanischen Teile der Sprühvorrichtung verbessere. Tatsächlich wurden einige mechanische Ursachen ermittelt, wie beispielsweise das Verkleben enger Durchgänge durch das Lötpulver. Diese Nachteile sind behoben worden, doch noch immer treten gelegentlich ähnliche Probleme auf. Die Gründe hierfür sind noch zu ermitteln.
  • Übersicht über die Erfindung
  • Die Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine Lösung für das Problem der oben beschriebenen gegenseitigen Beeinflussung und Unterbrechens anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 8 gelöst. Weitere Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.
  • Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, wie in Anspruch 1 angegeben, wird eine Vorrichtung zur Erzeugung von Tröpfchenstrahlen eines mit Teilchen gefüllten viskosen Mediums angegeben, enthaltend eine Düse, einen Ausstoßmechanismus, der mit der Düse verbunden ist, einen Mediumzuführmechanismus, der mit dem Ausstoßmechanismus verbunden ist, einen Behälter für ein mit Teilchen gefülltes Medium, der mit dem Mediumzuführmechanismus verbunden ist, und ein Filter, das zwischen einem Auslass des Behälters für das mit Teilchen gefüllte viskose Medium und dem Mediumzuführmechanismus angeordnet ist.
  • Überraschenderweise stellt sich heraus, dass das Filter die Probleme der gegenseitigen Beeinflussung und vorübergehender oder anhaltender Unterbrechungen der aus der Vorrichtung ausgespritzten Tröpfchenserie beseitigt oder doch wenigstens wesentlich vermindert. Dieses deutet auf eine Anwesenheit von Verunreinigungen oder einer gewissen Art großer Teilchen in der Lötpaste hin. Dieses konnte auf diesem technischen Gebiet insoweit nicht erwartet werden, weil es keine Anzeichen dieser Art von Problemen mit der Lötpaste gegeben hatte. Es ist dann entdeckt worden, dass der Hauptgrund für die Probleme unterschiedlicher Arten plötzlicher Störungen und vorübergehender oder dauerhafter Unterbrechungen der oben beschriebenen Art Verunreinigungen in der Lötpaste gewesen waren, die zu einem Verstopfen enger Durchgänge der Vorrichtung geführt hatten. Es sollte ferner angemerkt werden, dass die Vorrichtung nicht nur für Lötpaste, sondern auch für andere, mit Teilchen gefüllte viskose Medien, die ähnliche Viskositätseigenschaften haben, nützlich ist. Solche anderen, mit Teilchen gefüllte viskose Medien sind beispielsweise ein elektrisch leitfähiger Klebstoff und eine Widerstandspaste. Aus Gründen der Vereinfachung der Erläuterung wird nachfolgend das mit Teilchen gefüllte viskose Medium durch eine Lötpaste beispielhaft repräsentiert. Weiterhin ist in Übereinstimmung mit dem ersten Aspekt der Erfindung das Filter zwischen dem Behälter für das mit Partikeln gefüllte viskose Medium und dem Mechanismus zum Zuführen des mit Partikeln gefüllten Mediums in den Ausstoßmechanismus angeordnet. Dieses hat sich als die wirksamste Position für das Filter wegen der vorhandenen engen Durchgänge des Mediumzuführmechanismus erwiesen, die sonst leicht verstopft werden würden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung enthält das Filter ein Sieb, das vorzugsweise ein Metallsieb ist. Das Sieb kann mit geeignet bemessenen Maschen versehen sein, um zu verhindern, dass zu große Teilchen durch das Sieb gelangen, dabei aber keine unerwünschte Steigerung des Strömungswiderstandes verursachen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist das Filter in einer Leitung angeordnet, die sich zwischen dem Auslass des Behälters und dem Mediumzuführmechanismus erstreckt, wobei das Filter weiterhin aufeinanderfolgende erste und zweite O-Ringe enthält. Die O-Ringe stoßen an der Innenwand der Leitung an, und das Sieb befindet sich zwischen dem ersten O-Ring und dem zweiten O-Ring. Die O-Ringe sind bevorzugt, weil sie eine gute Dichtung an der Wand der Leitung schaffen und dabei das Sieb an seinem Platz halten ohne Risiko einer Verformung desselben. Wenn das Filter außerdem so angeordnet ist, dass das Ende des Auslasses des Behälters an den ersten O-Ring anstößt, dann bildet der O-Ring auch eine Dichtung zwischen dem Auslass und der Leitung, die verhindert, dass Lötpaste zwischen dem Auslass und der Innenwand der Leitung hindurchströmt.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung, wie sie in Anspruch 8 definiert ist, ist die Vorrichtung so eingerichtet, dass sie an einer Maschine zum Erzeugen von Tröpfchenstrahlen eines mit Teilchen gefüllten viskosen Mediums lösbar angebracht werden kann. Um dieses zu erreichen, enthält die Vorrichtung weiterhin einen Vorrichtungshalter, der zu einem Gestell einer Abstrahlmaschine passt, und eine Schnittstelle, die an eine komplementäre Schnittstelle des Gestells angepasst ist, wobei diese Schnittstelle elektrische und pneumatische Elemente zum Steuern des Betriebs der Vorrichtung enthält.
  • Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand beispielhafter Ausführungsformen erläutert.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
  • 1 ist eine schematische Schnittansicht eines Teils einer Ausführungsform einer Abstrahlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ist eine Vergrößerung eines Teils von 1 und zeigt eine Ausführungsform eines Filters gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 3 ist eine schematische Schnittansicht, die eine weitere Ausführungsform eines Filters zeigt, das in einer weiteren Ausführungsform einer Strahlvorrichtung gemäß dieser Erfindung angebracht ist; und
  • 4 ist eine schematische Schnittansicht einer noch weiteren Ausführungsform des Filters.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • In 1 ist der prinzipielle Aufbau einer Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Vorrichtung 1 enthält eine Düse 3, durch die Lötpaste ausgestoßen wird, einen Ausstoßmechanismus 5, einen Zuführmechanismus 7, der mit dem Ausstoßmechanismus für die Zuführung von Lötpaste in den Ausstoßmechanismus verbunden ist, und einen Lötpastenbehälter 9. Alle diese Teile sind in einem Körper 11 angebracht, der die notwendigen Ausnehmungen, Bohrungen usw. zum Aufnehmen der verschiedenen Teile und zum Führen der Lötpaste vom Behälter 9 zur Düse 3 aufweist. Der Pfad, dem die Lötpaste auf ihrem Weg zur Düse folgt, umfasst eine Einlassleitung 12, die sich von einem Behälterhalter 13, wo ein Auslassabschnitt 15 des Behälters 9 aufgenommen ist, zum Zuführmechanismus 7 und speziell zu einem Zuführrohr 17 erstreckt, das sich zu dem Ausstoßmechanismus 5 und insbesondere zu einer Ausstoßkammer 19 erstreckt.
  • Der Behälterhalter 13 hat einen zylindrischen Endabschnitt 14, der ein Innengewinde aufweist. Der Auslassabschnitt 15 des Behälters 9 hat einen entsprechenden zylindrischen Auslassendabschnitt 16, der ein Außengewinde aufweist, das zu dem vorgenannten Innengewinde passt.
  • Der Zuführmechanismus umfasst eine drehbare Förderwelle 21, die in dieser Ausführungsform als eine Förderschnecke gestaltet ist und die sich längs des Innenraums des Zuführrohrs 17 erstreckt. Der Ausstoßmechanismus hat einen hin und her beweglichen Ausstoßstempel 23, dessen Ende eine Wand der Ausstoßkammer 19 bildet und der mit einem Stellantrieb 25 verbunden ist, der die Bewegung des Ausstoßstempels 23 hervorruft.
  • Ein Filter 27 ist in der Einlassleitung 12 angeordnet. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist das Filter 27 an einem Filterhalteteil 29 der Einlassleitung montiert. Der Filterhalteteil ist aufgeweitet, um die unerwünschte Wirkung des Strömungswiderstandes zu vermindern, der durch das Filter 27 unvermeidbar verursacht wird. Das Filter hat ein Sieb 31 und einen O-Ring 33, wie am besten in 2 gezeigt ist. Ein Umfangsrandabschnitt 35 des Filters 27 ist von einem Sitz oder Sims 37 abgestützt, der in dem Körper 11 ausgebildet ist. Ein O-Ring ist auf einer Seite des Randabschnitts gegenüber der Seite angeordnet, die auf dem Sitz 37 ruht. Bei dieser Ausführungsform ist der Behälterhalter 13 ein gesondertes Teil, das in dem Körper 11 angebracht ist, wobei der Behälterhalter 13 am O-Ring 33 anliegt und das Filter 27 an seinem Platz hält, indem über den O-Ring 33 das Sieb 31 auf den Sitz 37 gedrückt wird. Der O-Ring 33 bildet eine Dichtung für den engen Durchgang zwischen dem Umfangsrand des Siebes 31 und der Innenwand der Einlassleitung 12 und schützt auch das Sieb gegen Verformung bei der Montage des Behälterhalters 13.
  • Wenn die Abstrahlvorrichtung 1 betätigt wird, dann wird die Lötpaste mittels des Zuführmechanismus 7 in die Ausstoßkammer 19 gefördert, und der Antrieb 25 wird dann erregt und dadurch der Ausstoßstempel 23 schnell in Richtung auf die Düse 3 bewegt. Auf diese Weise wird ein Tröpfchen von der Düse in auf eine Oberfläche ausgestoßen, die in enger Nachbarschaft zur Düse angeordnet ist. Der Ausstoßstempel 23 wird dann in eine Ruheposition zurückgeführt, und der Vorgang wird wiederholt. Der Zuführmechanismus wird mit der Lötpaste entweder unter dem Einfluss der Schwerkraft oder durch die Anwendung eines Drucks versorgt, der dem Behälter zugeführt wird und die Lötpaste aus dem Behälter 9 drückt. In jedem Falle wird die Lötpaste durch die Einlassleitung zum Zuführmechanismus geführt, wobei sie das Filter 27 durchquert. Das Sieb ist mit Maschen versehen, d.h. mit einer großen Anzahl Öffnungen, durch die die Lötpaste strömt. Die Größe der Öffnungen ist so gewählt, dass sie größer ist als die Metallkörner der Lötpaste, aber klein genug, um zu verhindern, dass störende Verunreinigungen, die erheblich größere Teilchen als die Metallkörner sind, aus der Lötpaste durch das Sieb gelangen. Im Laufe der Zeit wird das Filter 27 so sehr verstopft, dass der Durchgang in einem Ausmaß vermindert wird, dass der Ausstoßvorgang gestört wird. Das Filter muss dann ausgetauscht werden. Dieses ist jedoch ein einfacher Vorgang, der typischerweise beim Wechseln des Behälters 9 ausgeführt wird. Der Filterwechsel beeinträchtigt somit die effektive Produktionszeit der Ausstrahlvorrichtung 1 nicht merklich.
  • In einer alternativen Ausführungsform der Vorrichtung ist diese jedoch als eine austauschbare Kassette oder Baugruppe aufgebaut, die zusätzlich zu den oben beschriebenen Teilen einen Vorrichtungshalter aufweist, der zu einem Gestell der die Lötpaste abgebenden Maschine passt, sowie eine Schnittstelle aufweist, die zu einer komplementären Schnittstelle des Gestells passt. Die Schnittstelle enthält elektrische und ggf. pneumatische Elemente zum Steuern des Betriebs der Vorrichtung. Bei dieser Ausführungsform wird einfach die gesamte Vorrichtung ausgetauscht, wenn der Behälter leer ist oder ein anderer Typ Lötpaste zu verwenden ist. Mit anderen Worten, die Abstrahlvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform ist lösbar in einer Abstrahlmaschine montierbar.
  • In einer noch weiteren Ausführungsform der Abstrahlvorrichtung unterscheidet sich die Befestigung des Behälters in dem Körper von der oben beschriebenen Ausführungsform. Anstelle mit dem Gewindeabschnitt und dem Auslassabschnitt ist der Behälter mit einem einzigen zylindrischen Auslassabschnitt 41 versehen, der in einen komplementären zylindrischen Abschnitt 43 des Körpers eingesetzt wird. Der Behälter wird mittels eines elastischen Verriegelungsbügels gehalten. Weiterhin ist das Filter 45 am äußersten Ende des Auslassabschnitts 41 angeordnet, d.h. am Anfang der Einlassleitung 47. Der Durchmesser des Filters 45 ist größer als der der Einlassleitung 47, um die durch das Filter 43 verursachte Zunahme an Strömungswiderstand zu vermindern. Das Filter enthält einen ersten oder oberen O-Ring 49, einen zweiten oder unteren O-Ring 51 und ein Sieb 53, das zwischen den O-Ringen 49 und 51 angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform des Filters 43 bildet der obere O-Ring somit eine Dichtung zwischen dem Ende des Auslassabschnitts 41 und der Innenwand der Einlassleitung 47.
  • Eine vorteilhafte alternative Ausführungsform des Filters ist eine Doppelsiebkonstruktion, wie in 4 gezeigt. Diese Doppelsiebkonstruktion enthält ein erstes oder oberes Sieb 55, ein zweites oder unteres Sieb 57, einen ersten oder oberen O-Ring 59 und einen zweiten oder unteren O-Ring 61. Dieses Filter ist in der Ausführungsform der Abstrahlvorrichtung nach 1 montierbar. Eine Ergänzung mit einen dritten untersten O-Ring würde es auch in der anderen Ausführungsform der Abstrahlvorrichtung nach 3 einsetzbar machen. Das erste Sieb 55, das das erste in Richtung der Strömung der Lötpaste ist, hat eine Maschenweite, die gröber als die des zweiten Siebes 57 ist. Diese Ausführungsform des Filters kann mehr Verunreinigungen als das Einzelsiebfilter auffangen, das die gleiche Maschenweite wie das zweite Sieb 57 hat, bevor es verstopft. Dieses Ergebnis erhält man ohne merkliche Steigerung des Strömungswiderstandes.
  • Obige Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sind erläutert worden. Sie sollte man jedoch nicht als einschränkende Beispiele verstehen. Es sind viele Modifikationen möglich, sofern man dadurch nicht vom Umfang der Erfindung abweicht, wie durch die Ansprüche bestimmt.

Claims (8)

  1. Vorrichtung zur Erzeugung von Tröpfchenstrahlen eines mit Teilchen gefüllten viskosen Mediums, enthaltend eine Düse (3), einen Ausstoßmechanismus (5), der mit der Düse verbunden ist, einen Mediumzuführmechanismus (7), der mit dem Ausstoßmechanismus verbunden ist, und einen Behälter (9) für ein mit Teilchen gefülltes Medium, der mit dem Mediumzuführmechanismus verbunden ist, gekennzeichnet durch ein Filter (27), das zwischen dem Auslass (15) des Behälters für das mit Teilchen gefüllte viskose Medium und dem Mediumzuführmechanismus angeordnet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei dem das Filter ein Sieb (31) enthält.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Filter (27) ein erstes Sieb (55) und ein zweites Sieb (57) enthält, wobei das erste Sieb weitere Maschen hat, als das zweite Sieb und das erste Sieb dichter an dem Auslass (15) angeordnet ist, als das zweite Sieb.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei dem das Filter (27) in einer Leitung (15) angeordnet ist, die sich zwischen dem Auslass (15) des Behälters (9) und dem Mediumzuführmechanismus (7) erstreckt, wobei das Filter weiterhin aufeinanderfolgende erste und zweite O-Ringe (49, 51) enthält, die beide an die Innenwand der Leitung anstoßen, und wobei das Sieb (53) zwischen den ersten und zweiten O-Ringen angeordnet ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der das Filter (27) in einer Leitung (12) angeordnet ist, die sich zwischen dem Auslass des Behälters (9) und dem Mediumzuführmechanismus (7) erstreckt, wobei das Filter weiterhin aufeinanderfolgende erste, zweite und dritte O-Ringe (59, 61) enthält, die sämtlich an die Innenwand der Leitung anstoßen, und wobei das erste Sieb (55) zwischen den ersten und zweiten O-Ringen (59, 61) liegt und das zweite Sieb (57) zwischen den zweiten (61) und dritten O-Ringen angeordnet ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, bei der das Ende des Auslasses (15, 41) an den ersten O-Ring (49, 59) anstößt.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das viskose Medium eine Lötpaste ist.
  8. Strahlvorrichtung, enthaltend einen Behälter (9) für ein mit Teilchen gefülltes viskoses Medium, einen Mediumzuführmechanismus (7), der mit dem Behälter für das mit Teilchen gefüllte viskose Medium verbunden ist, einen Ausstoßmechanismus (5), der mit dem Mediumzuführmechanismus verbunden ist, und eine Düse (3), die mit dem Ausstoßmechanismus verbunden ist, gekennzeichnet durch ein Filter (27), das zwischen einem Auslass (15) des Behälters für das mit Teilchen gefüllte viskose Medium und dem Mediumzuführmechanismus angeordnet ist, wobei die Strahlvorrichtung weiterhin einen Vorrichtungshalter enthält, der zu einem Gestell einer Maschine zum Abstrahlen eines viskosen Mediums passt, und durch eine Schnittstelle, die an eine komplementäre Schnittstelle des Gestells angepasst ist, wobei diese Schnittstelle elektrische und pneumatische Elemente zum Steuern des Betriebs der Vorrichtung enthält.
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