EP4326448A1 - Dosiermodul - Google Patents

Dosiermodul

Info

Publication number
EP4326448A1
EP4326448A1 EP22722504.2A EP22722504A EP4326448A1 EP 4326448 A1 EP4326448 A1 EP 4326448A1 EP 22722504 A EP22722504 A EP 22722504A EP 4326448 A1 EP4326448 A1 EP 4326448A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
dosing
valve actuator
metering
valve
nozzle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22722504.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Mario Fließ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vermes Microdispensing GmbH
Original Assignee
Vermes Microdispensing GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vermes Microdispensing GmbH filed Critical Vermes Microdispensing GmbH
Publication of EP4326448A1 publication Critical patent/EP4326448A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/02—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work
    • B05C5/027—Coating heads with several outlets, e.g. aligned transversally to the moving direction of a web to be coated
    • B05C5/0275—Coating heads with several outlets, e.g. aligned transversally to the moving direction of a web to be coated flow controlled, e.g. by a valve
    • B05C5/0279—Coating heads with several outlets, e.g. aligned transversally to the moving direction of a web to be coated flow controlled, e.g. by a valve independently, e.g. individually, flow controlled
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F11/00—Apparatus requiring external operation adapted at each repeated and identical operation to measure and separate a predetermined volume of fluid or fluent solid material from a supply or container, without regard to weight, and to deliver it
    • G01F11/28—Apparatus requiring external operation adapted at each repeated and identical operation to measure and separate a predetermined volume of fluid or fluent solid material from a supply or container, without regard to weight, and to deliver it with stationary measuring chambers having constant volume during measurement
    • G01F11/30—Apparatus requiring external operation adapted at each repeated and identical operation to measure and separate a predetermined volume of fluid or fluent solid material from a supply or container, without regard to weight, and to deliver it with stationary measuring chambers having constant volume during measurement with supply and discharge valves of the lift or plug-lift type
    • G01F11/32—Apparatus requiring external operation adapted at each repeated and identical operation to measure and separate a predetermined volume of fluid or fluent solid material from a supply or container, without regard to weight, and to deliver it with stationary measuring chambers having constant volume during measurement with supply and discharge valves of the lift or plug-lift type for liquid or semiliquid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C11/00—Component parts, details or accessories not specifically provided for in groups B05C1/00 - B05C9/00
    • B05C11/10—Storage, supply or control of liquid or other fluent material; Recovery of excess liquid or other fluent material
    • B05C11/1002—Means for controlling supply, i.e. flow or pressure, of liquid or other fluent material to the applying apparatus, e.g. valves
    • B05C11/1034—Means 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
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    • B05C5/0225—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work characterised by flow controlling means, e.g. valves, located proximate the outlet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/02—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work
    • B05C5/0241—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work for applying liquid or other fluent material to elongated work, e.g. wires, cables, tubes

Definitions

  • the invention relates to a dosing module with a plurality of dosing valves in the form of a dosing valve group arrangement.
  • Metering valves are usually used to meter a medium to be metered, typically a liquid to viscous metering substance, for example by dispensing the metering medium in droplets or metering points by means of the ejection element via a metering nozzle of the metering valve.
  • a dosing point or “blob” drop
  • blob drop
  • Metering valve group arrangements of such metering valves are therefore used so that the medium to be metered can be delivered simultaneously at several such metering points, for example along a straight metering path or droplet path from metering points, in the simplest case in the form of drops or blobs.
  • DE 10 2010 014 952 A1 discloses a spraying device for spraying a liquid or suspension onto a surface of a shaping tool.
  • the material in contrast to dosing modules of the type mentioned at the outset, the material is not ejected, but emerges under pressure, so that the material can only be applied over a large area by nebulization instead of a discrete point application.
  • Such a dosing module is known from EP 0 676 247 B1, for example as an application head for the dosed dispensing of flowing media, which is only narrow in width. Due to its width, it is possible to arrange a large number of such application heads next to one another in an adhesive application machine using a fastening device. With such an adhesive application machine, it is true that several dosing points can be applied simultaneously along a drop path. In a single dosing process with the adhesive application machine in question, however, there is always a considerable distance between the individual dosing points or drops, which is at least the width of an application head. It is therefore an object of the present invention to improve known dosing modules.
  • the dosing module includes a plurality of dosing valves. They are used for dosing or dosed delivery of a dosing medium on a workpiece or substrate, in particular in order to deliver several drops or dosing points simultaneously along a dosing substance line or dosing path, as described above.
  • the dosing module also includes a first valve actuator group, which has at least two valve actuators arranged next to one another in a row direction, each of which includes at least one dosing head part with an ejection element.
  • the ejection element is an element which actually ejects or conveys material out during the ejection movement.
  • a valve actuator can, as usual, also include other, in particular internal, components.
  • such a valve actuator can be constructed on the inside like a dosing system described in DE 10 2021 102 657.
  • an embodiment of such a valve actuator will also be explained in more detail later on the basis of a particularly preferred exemplary embodiment of the metering valve group arrangement.
  • At least two valve actuators means that the first valve actuator group has a plurality, i. H. a plurality of valve actuators, positioned next to one another in a row direction, i.e. one next to the other.
  • the dosing module comprises a second valve actuator group with at least one valve actuator, which also has a dosing head part with an ejection element.
  • the second "valve actuator group” means a group according to the mathematical definition, i. H. a so-called “trivial group” with exactly one element, here e.g. B. exactly one valve actuator.
  • the second valve actuator group can preferably have a plurality of, ie at least two, valve actuators arranged next to one another in a row direction, which also each comprise at least one dosing head part with an ejection element.
  • the second valve actuator group can be constructed in accordance with the first valve actuator group.
  • the dosing head parts of the first valve actuator group and the at least one dosing head part of the second valve actuator group of the dosing module also face each other.
  • “Facing each other” is to be understood as meaning that the two valve actuator groups are arranged relative to one another in such a way that their dosing head parts with the ejection element lie on plan sides that point toward one another. In other words, the two valve actuator groups, more precisely their valve actuators, are aligned in the opposite direction to one another, rotated by 180°.
  • the metering module includes a metering nozzle arrangement or nozzle group with a plurality of metering nozzles.
  • Each dosing head part is assigned a dosing nozzle of the dosing nozzle arrangement, so that the dosing nozzle forms a dosing valve with the ejection element of the dosing head part.
  • the dosing nozzles of the dosing nozzle arrangement can, for example, each be separate dosing nozzles, for example manufactured in one piece, which in the operating state in connection with the ejection element of the respective dosing head part of a valve actuator each form a detachably coupled dosing head of the valve actuator.
  • An ejection element is then arranged in a so-called valve seat or sealing seat in a metering nozzle in the dosing head.
  • the dosing nozzle arrangement could also consist of several groups or dosing groups of dosing nozzles or be combined, which dosing nozzles can be firmly connected to one another at least within the group and then in turn coupled detachably as a group to a corresponding group of valve actuators in terms of the number of valve actuators could become.
  • all metering nozzles of the metering nozzle arrangement can be installed in a component that belongs together or form a component that belongs together, as will be explained in more detail below.
  • the dosing section already mentioned above means a dosing nozzle arrangement with dosing nozzles and an arrangement of dosing head parts with ejection elements in a row in a row direction of the valve actuator, with several dosing points at the same time can be applied to a workpiece along a dosing substance line or dosing path only slightly offset from one another in a single static dosing step, without, for example, a dosing nozzle having to be moved dynamically relative to a workpiece along a line several times for dosing, as would be the case with a single dosing nozzle has to be moved or moved.
  • a dosing medium or dosing substance can be applied to a target surface of a workpiece more quickly, ie in a shorter time.
  • more dosing medium can also be applied at the same time, ie a dosing quantity can be increased. Larger areas can thus be served in the same time interval, for example in a single dosing step a straight path of dosing points in the manner of a straight dosing line or dosing section.
  • the dosing points can also be lined up even more densely.
  • the construction according to the invention also enables - integrated in a superordinate dosing machine or dosing system that can be controlled in at least two spatial directions - a dosing method in the manner of a "3D printing or 3D printing method" in which material is applied layer by layer.
  • the dosing medium can be fed by parallel movement of the dosing module in a longitudinal direction of the valve actuator (perpendicular to the direction of the row) via a flat, z.
  • horizontal metering surface can be applied repeatedly, in between the metering module could be moved in a height or depth direction to apply another layer.
  • the first group of valve actuators and the second group of valve actuators of the dosing module can run parallel to one another in a row direction.
  • the mutually parallel groups of valve actuators of the dosing module can, for example, form a common (valve actuator) double row, ie a double row of valve actuators in two parallel (dosing valve or valve actuator) rows.
  • There are preferred options for the relative arrangement of the valve actuator groups of the dosing module (for example in the form of the dosing valve group arrangement).
  • valve actuator groups can preferably be arranged shifted to one another in the row direction.
  • valve actuator groups could be parallel to each other, e.g. B. in the transverse direction or direction of the width of the valve actuator or be offset.
  • valve actuators of one valve actuator group can be arranged linearly displaced relative to the valve actuators of the opposite valve actuator group in the row direction or direction of extension of the valve actuator groups.
  • three opposing valve actuators (two from one valve actuator group and one from the other valve actuator group) can be offset opposite one another and at least in places, such as e.g. B. at the dosing head parts, directly to each other or adjoin.
  • Such a mutually shifted or staggered arrangement of the valve actuators of one valve actuator group to the other valve actuator group in a dosing module in the form of the dosing valve group arrangement makes possible, for example (with appropriate control during operation) after application of a group or series of discrete (dosing substance) drops or dosing points, among other things, by means of the ejector elements of the first valve actuator group on a workpiece in a very simple manner the application of a second group or row of further dosing points between the previously applied dosing points.
  • the two valve actuator groups after dispensing the first group or row of dosing points or drops in a row connecting direction (transverse, preferably perpendicular to the row direction of the groups) of the two valve actuator groups by the distance between the valve actuator groups relative to the workpiece to proceed in order to then apply the second group or series of dosing points on the workpiece.
  • the dosing points can be applied at half the distance from one another along a discrete line of dosing points extending in the row direction.
  • a discrete line of dosing points is meant a line in which the dosing points are at least somewhat spaced apart.
  • a continuous or continuous dosing path i.e. a dosing substance line
  • a simple linear movement in which the individual dosing points border one another or at least each other partially overlap.
  • this arrangement allows (with appropriate control during operation) - by the dosing module is performed under continuous delivery of dosing in rows connecting direction over a workpiece - also the formation of a flat, d. H. two-dimensionally extending dosing substance surface by extending the dosing substance line already described above in the series connection direction to a dosing substance surface with the width of the dosing substance line and an arbitrary length.
  • the dosing head parts of the two groups of valve actuators can be interlocked.
  • the arrangement of the valve actuators can be selected appropriately.
  • interleaved is meant that the valve actuators are at least partially interleaved in the row direction. Further preferred configurations of the toothing are explained further below.
  • valve actuators of a respective valve actuator group can preferably be aligned essentially parallel to one another. “Aligned parallel to each other” means a similar alignment or orientation of the valve actuators, in which each valve actuator of a valve actuator group is oriented or aligned identically or similarly to all other valve actuators of the same valve actuator group.
  • valve actuators of a respective valve actuator group can preferably be aligned with an angular offset relative to one another.
  • the alignment of the valve actuators to one another is independent of the course of the row direction.
  • valve actuators of one of the valve actuator groups e.g. B., if they are aligned with an angular offset to each other, be arranged in a fan-like manner next to each other in an arcuate row direction or on a convexly curved arc, so that they can all be aligned to a dosing point, for example.
  • valve actuators of at least one valve actuator group can be directed towards a common dosing point. This ensures that the valve actuators can be arranged at the same distance from the target surface.
  • the valve actuators are arranged and aligned in sections on a kind of "cylinder surface" inclined to one another.
  • valve actuators of both groups of valve actuators can be directed towards a common dosing point.
  • the valve actuators are arranged in sections on a kind of “spherical surface” and are aligned inclined to one another or to the center of the sphere, as will be explained later using an exemplary embodiment.
  • valve actuators of one of the valve actuator groups may be arranged in a straight line next to each other in a straight line direction.
  • both groups of valve actuators can be straight or both can be fan-shaped. But you can also be different, for example, z. B. one valve actuator group as a straight line and the other as an arcuate fan.
  • a valve actuator can preferably be in contact in the row direction with at least one further adjacent valve actuator, in particular an end section of a valve actuator (as will be explained further below), or housing can rest against housing.
  • valve actuators of a valve actuator group arranged next to one another, for example along one floor plan side, i.e. floor plan side to floor plan side, can be in contact with one another or abut one another and form a “valve actuator pair”, so to speak. Basically they could do it at the rest
  • Floor plan pages can be structured in almost any way, e.g. B. connections etc. have.
  • a “valve actuator pair” which at least as a pair can be arranged compactly and extremely closely together, a relatively narrow double row of dosing points can be formed very easily along a dosing section, in which the dosing points are then dosed at least in pairs in one step close to each other be able.
  • a second valve actuator pair of the second valve actuator group could be arranged according to the invention for twice the order quantity.
  • valve actuator pairs should not be viewed as limiting.
  • valve actuators can also be closely contacted in larger groups.
  • valve actuators can be in contact with at least one further valve actuator.
  • valve actuator groups of the double row z. B. on mutually facing shorter plan pages (explanation later) of the respective valve actuator preferably almost directly, ie z. B. only a gap apart, be arranged in a relatively small distance to each other relative to the length of the valve actuator.
  • valve actuators or the dosing head parts of the two valve actuator groups can even be arranged interlocked so deeply that the dosing head parts with the ejection elements form a common straight dosing path of dosing points that are spaced apart from one another, as will be explained later using a particularly preferred exemplary embodiment.
  • the two groups of valve actuators are pushed into one another in a sawtooth-like manner in the series connection direction. Further advantages of such an interlocking arrangement of the two valve actuator groups with respect to one another are also explained further below.
  • all valve actuators - except for the two outermost valve actuators at the beginning and end of the two groups - can be arranged or interlocked in such a way that (at least in the area of the dosing head parts or in the bay section of the valve actuator) their ejection element is in the middle between two opposite Ejection elements of two valve actuators of the other valve actuator group intervene.
  • valve actuators or the dosing head parts of the two valve actuator groups can also be interlocked so deeply into one another, for example. Then, however, the dosing head parts with the ejection elements form a dosing path running on an arc of dosing points spaced apart from one another.
  • the dosing module is not limited to such a recessed interlocking of the ejector elements. In many cases, however, even a smaller, only slight toothing would achieve a corresponding effect such as an almost straight application line or metering path of the metered substance (without such a traversing movement in the row-connecting direction, as already described above). This depends on the settings and the dosing substance or quantities of dosing substance, namely how large the area of the dosing points on the workpiece is.
  • valve actuator groups or the individual valve actuators of the valve actuator groups can each be shifted or offset by half the width of a valve actuator, preferably as exactly as possible within the usual tolerances.
  • Such an arrangement enables the application of a group or series of discrete dosing points at half the distance from one another (relative to a distance between two valve actuators of a valve actuator group arranged next to one another).
  • valve actuator groups can each be arranged shifted relative to one another by a width of an end section of a valve actuator explained below in, for example, a straight row direction.
  • valve actuators of a valve actuator group there are also preferred options for arranging the valve actuators of a valve actuator group.
  • each of the above valve actuators could be square in outline in plan.
  • a valve actuator can have a substantially rectangular, in particular rather elongated, outline or plan, i. H. with two shorter and two longer ground plan sides, in order to be able to arrange or group the valve actuators with their dosing head parts with the ejection element extremely closely next to one another at the smallest possible distance, in particular to be able to line them up.
  • “Essentially rectangular” is to be understood in such a way that the valve actuator can be rectangular in shape except for an end section on one of the shorter plan sides—which end section forms the dosing head part with the ejection element.
  • a valve actuator can be narrower in the area of the ejection element in a transverse direction or row direction (in which the other valve actuators of the valve actuator group are also connected laterally beyond the relevant valve actuator) than in the remaining part in the longitudinal direction (perpendicular to the transverse direction or in Direction away from the other parallel valve-actuator group) behind the ejection element.
  • the shorter plan side ie the broad side or transverse side, can preferably have or be at most two thirds, particularly preferably at most one half, of a length of the longer plan side, ie the long side.
  • the dosing head parts with the ejection element of the valve actuator can preferably protrude like an oriel on the respective valve actuator, for example by the above-mentioned end section on one of the shorter plan sides protruding in the form of an oriel from the rest of the plan of the valve actuator, i.e. forming a so-to-speak oriel section containing the ejector element, which is only part of it the floor plan page.
  • the ejection elements can be positioned centrally along the shorter plan side in the bay section of the valve actuator.
  • a valve actuator can preferably have a maximum width (shorter plan side or broadside) of 30 mm at most. The maximum width is the width at the thickest part of the valve actuator.
  • a valve actuator can particularly preferably have a maximum width of 20 mm and very particularly preferably a maximum width of 10 mm.
  • a valve actuator on the dosing head part with the ejection element or an entire housing side of the ejection element can have half the width or half of the aforementioned maximum width, i.e. it can also be formed off-centre only over a first or second half of the width.
  • valve actuators of a first valve actuator group can be arranged side by side and additionally with a second valve actuator group of identical construction or at least congruent valve actuators facing each other with mirrored dosing head parts, each with an ejection element, so that in the transverse direction (or row direction) along the double row of the dosing module, for example in the form of the dosing valve group arrangement, with dosing valves alternately offset in two directions relative to one another, an ejector element of a valve actuator of the first valve actuator group alternates with an ejector element of a valve actuator of the second valve actuator group.
  • valve actuators of this type with particularly narrow dosing head parts can be arranged in a very compact manner with the nozzle distance halved in relation to one another.
  • a dosing substance can thus be placed side by side at closer intervals than the actual width of the relevant floor plan side of the valve actuator would permit due to the space available.
  • the ejection elements can be in a series connection direction of the two groups of valve actuators perpendicular to the direction of the width or transverse direction of the Valve actuator, advantageously also very snugly, be interlocked.
  • the metering nozzles of the metering nozzle arrangement can be installed on or in a component that belongs together.
  • the metering nozzle arrangement of the metering module can have a nozzle unit with a plurality of metering nozzles that are integrated or can be inserted detachably into the nozzle unit.
  • the nozzle unit can also include other parts or functional areas, such as e.g. B. a metering media supply or parts thereof (for example, a suitable channel structure to the metering nozzles, etc.), as will be explained later.
  • a metering media supply or parts thereof for example, a suitable channel structure to the metering nozzles, etc.
  • a particularly preferred nozzle unit could be designed, for example, in the form of a nozzle plate with an area with predefined nozzle positions for the metering nozzles or metering nozzles already formed in the nozzle unit, without restricting the nozzle unit to a plate-like, essentially two-dimensional shape.
  • the nozzle unit can preferably be coupled to the at least two valve actuator groups, in particular to each individual valve actuator, in order to mechanically couple or connect all the valve actuators to one another like a clip or bridge.
  • the nozzle unit can particularly preferably be fitted with detachable fastening means, such as e.g. B. screws, be coupled to the valve actuators.
  • the nozzle unit can preferably be designed in the form of a nozzle plate curved in an arc shape, particularly preferably in the form of a nozzle plate in the shape of a segment of a cylinder. This is e.g. B. at fan-like arranged valve actuators.
  • the metering module could, preferably in the form of a complete metering valve group arrangement, as a finished component with a Multiple slots are offered for a variable number of valve actuators. The customer himself could easily and quickly replace individual valve actuators for maintenance or cleaning purposes in a minimum of time.
  • a space for attaching a separate control unit for the dosing module could be reserved on the nozzle unit or the Control unit already placed on it to be able to jointly or individually control the valve actuator of the dosing module, for example when attached to a higher-level dosing system or a robot for spatial control, via a connection using the control unit for dosing.
  • the nozzle unit can then also serve to jointly attach the dosing module to the dosing system or the robot.
  • the dosing module can additionally be configured with a common supply of dosing media for at least some of the dosing nozzles of the dosing nozzle arrangement, preferably on or in the nozzle unit.
  • the individual dosing media supply connections of the individual dosing nozzles of the dosing nozzle arrangement could be connected to such a dosing medium supply for the continuous supply of dosing substance from a dosing substance reservoir or tank, e.g. B. a cartridge, via a suitable channel structure in series or individually connected or coupled.
  • the metering nozzle arrangement can comprise a plurality of separate metering nozzles, which can each be coupled separately to the at least two valve actuator groups, in particular to the individual valve actuators.
  • the separate dosing nozzles can particularly preferably be releasably coupled to the at least two valve actuator groups, in particular to the individual valve actuators.
  • FIG. 1 shows a perspective view of an embodiment of a dosing module according to the invention in the form of a dosing valve group arrangement, with the nozzle unit removed,
  • FIG. 2 shows a view from below of the exemplary embodiment from FIG.
  • FIG. 3 is a side view of the embodiment of Figure 1
  • FIG. 4 is a perspective bottom view obliquely from below of the exemplary embodiment from FIG. 1, but now with a coupled nozzle unit,
  • FIG. 5 shows a longitudinal section through the nozzle unit according to FIG. 4, without a reservoir and compressed air supply hose, with two coupled valve actuators (partially shown),
  • FIG. 6 shows a longitudinal section through a further exemplary embodiment of a metering module according to the invention in the form of a fan-type metering valve group arrangement, with a correspondingly adapted, coupled nozzle unit.
  • FIG. 1 shows a perspective view of an exemplary embodiment of a dosing module 1 according to the invention in the form of a dosing valve group arrangement 1 (here with a decoupled nozzle unit 20).
  • the metering valve group arrangement 1 is referred to below as a metering valve row arrangement 1 without loss of generality, since in the exemplary embodiments the valve actuator groups 2, 5 each comprise at least two valve actuators 3, which are each arranged or lined up in a double row.
  • the metering valve row arrangement 1 has, on the one hand, five valve actuators 3 arranged next to one another in a transverse direction QR and forming a first row 2 of valve actuators. On the other hand, five further valve actuators 3 forming a second row 2 of valve actuators are arranged next to one another in a longitudinal direction LR opposite and offset in the transverse direction QR.
  • the metering valve row arrangement 1 of the present exemplary embodiment therefore forms, for example, as shown in the present exemplary embodiment, a double row 2, 5 of ten mutually identical valve actuators 3.
  • valve actuators 3 of both valve actuator rows 2, 5 are arranged interlocked with one another or with their respective dosing head part 4 , wherein the dosing head parts 4 each have an ejection element 4a for dosing a dosing medium on a workpiece.
  • the toothing is such that the ejection elements 4a together form a straight metering path D, as can be seen in FIG. 2 using a view of the metering valve row arrangement 1 from below.
  • Said ejection elements 4a are here in the form of elongated plungers 4a with a plunger tip at the front, workpiece side End and a plunger head formed at the rear, lever-side end, as will be explained below.
  • valve actuators 3 Since a plurality of identical valve actuators 3 are involved, the (illustrated) external structure of a single valve actuator 3 will be described in more detail below and the internal structure (not shown) will be described in somewhat less detail below.
  • Each valve actuator 3 essentially has a cuboid housing 8 that extends in three orthogonal spatial directions, namely in the transverse direction QR, the longitudinal direction LR and the depth direction TR.
  • the cuboid housing 8 itself, shown in a bottom view in Figure 2, is essentially rectangular in plan, i. H. formed with two shorter plan pages 6 (in the transverse direction QR) and two longer plan pages 7 (in the longitudinal direction LR) with a length I.
  • a valve actuator 3 for operation, several lines or connections branch off from the cuboid housing 8 on the upper side (upward in the depth direction TR).
  • two lines or cables 9 for exchanging data with a control unit (not shown here) for supplying the power required during operation (e.g. for the integrated heating) and for controlling and monitoring the piezoelectric drives on a top side of the Housing 8 are three more connections, namely a plug-in connection of a supply channel 15 and two plug-in connections of two discharge channels 16 for a cooling medium for cooling the valve actuator 3.
  • the cooling medium can, for. B. be a gas such as air, but also a cooling liquid. A dynamic pressure of the Cooling medium are minimized and thus a cooling capacity or cooling effectiveness of the cooling can be maximized.
  • the width b of the valve actuator 3 i.e. a transverse extension in the transverse direction QR, is already designed to be as narrow as possible overall.
  • a special feature in terms of an additional local narrowing in the transverse direction QR is the dosing head part 4 already mentioned or the entire housing side of the valve actuator 3 pointing to the other row of valve actuators 2, 5 on the side of the dosing head part 4 (i.e. e.g. in Figure 3: the left housing side of the right valve actuator
  • the dosing head part 4 or the entire side of the housing in the area of the dosing head part 4 i.e. in particular also the part in the depth direction TR above the actual dosing head part
  • the housing 8 on the housing side of the dosing head part 4 is continuous from the top to the bottom, d. H. in the bay section 3e or end section 3e, it is narrower at the end in the transverse direction QR than the rest of the housing 8.
  • valve actuator 3 adjoins at least one opposite valve actuator 3 of the other valve actuator row 2 , 5 . More precisely, it can be arranged in such a way that the narrowed bay section 3e protrudes between two equally “tapered” housing sides, i.e. between two equally narrowed bay sections 3e of two opposite valve actuators 3 of the other valve actuator row 2, 5.
  • the dosing head parts 4 of the valve actuators 3 are thus positioned next to one another in an essentially interlocked manner. So it is in this arrangement according to the invention in each case a valve actuator 3 of a valve actuator row 2, 5 with its dosing head part 4 flush on the side of a dosing head part 4 of a valve actuator 3 of the other valve actuator series 2, 5. With this structural design and arrangement, a distance between the individual dosing head parts 4 and thus the distance between the individual dosing points is once again reduced. In particular when using the same dosing substance in all dosing nozzles, this small distance can be used to produce a close-meshed, quasi-continuous drop path of dosing points. Depending on the size of the droplets, such droplets then have no or almost no distance from one another and thus, as already mentioned, possibly form a continuous dosing substance line from one dosing substance.
  • the valve actuator 3 On the remaining side of the case beyond the narrowing, i. H. In the wider part, the valve actuator 3 is, as stated, of the same width or thickness, as can be seen in particular in FIG. There is also a cover plate 10 on the outside of the housing 8. It covers or protects, among other things, a processor circuit board or control circuit board arranged centrally in the longitudinal direction LR for controlling the valve actuator 3 inside the valve actuator 3 an insulating circuit board for insulation from the actuators (as explained below), a connection circuit board, a Hall sensor circuit board and a voltage supply for the valve actuator 3 can also be integrated.
  • a processor circuit board or control circuit board arranged centrally in the longitudinal direction LR for controlling the valve actuator 3 inside the valve actuator 3 an insulating circuit board for insulation from the actuators (as explained below), a connection circuit board, a Hall sensor circuit board and a voltage supply for the valve actuator 3 can also be integrated.
  • the dosing head part 4 In order to hold the plunger 4a of a valve actuator 3 and to guide it suitably for an ejection movement (in the direction of the nozzle opening), the dosing head part 4 also includes a plunger centering screw for guided reception of the plunger 4a, which is held or received in an annular manner surrounded by the dosing head part 4 .
  • a tappet spring In order to resiliently mount the tappet 4a in the valve actuator 3, a tappet spring is located between a tappet head of the tappet 4a and the tappet centering screw.
  • the interior of the metering valve row arrangement 1 can in particular be constructed in the same way as the metering system from DE 10 2021 102 657 on the inside.
  • a lever mounted tiltably in a lever support directly on the tappet head which in turn is acted upon alternately around its tilting axis (directly to the right and left or before and after the tilting axis) with a tilting moment which is divided by two piezoelectric actuators or actuators that are positioned at an angle to one another and are present on the lever at two actuator contact points of the lever are triggered.
  • valve actuator group formed from the rows 2, 5 of valve actuators 3, each with their dosing head parts 4 is used to form a dosing valve row arrangement 1 with a nozzle unit 20, more precisely the dosing nozzles 4b of the dosing nozzle arrangement 4', e.g. B. in an area on the nozzle unit 20 coupled.
  • FIG. 4 shows a nozzle unit 20 designed as a nozzle plate 20 in a perspective view from below.
  • the nozzle plate 20 is shown again in FIG. 5 without a reservoir and compressed air supply hose (which can also include a heating connection cable if necessary) in a longitudinal section through the nozzle plate 20 along the section line V-V to show the inner workings.
  • 5 (here on the right) shows only two valve actuators 3 of the valve actuator rows 2, 5, at least partially, in the coupled state with the nozzle plate 20, in order to make the structure of the nozzle plate 20 more visible.
  • all dosing nozzles 4b are actually each coupled to a dosing head part 4 or a valve actuator 3 of the valve actuator rows 2, 5.
  • the metering valve row arrangement 1 with the tappets 4a of the valve actuator 3 is arranged or positioned in a metering position on the nozzle plate 20 of the metering nozzle arrangement 4'.
  • the tappets 4a of the valve actuators 3 protrude into a respective metering nozzle 4b or into a respective seal of a metering nozzle 4b on the nozzle plate 20, forming the valve seat or sealing seat.
  • there are appropriate seals in an upper part of the metering nozzles 4b e.g. B. ring seals or membrane seals (not shown here), which in the coupled state of the valve actuator 3 with the nozzle plate 20 (as shown in Figure 4) then sit annularly between the nozzle chambers 4b 'and the tappets 4a.
  • valve actuators 3 of the dosing module 1 are each detachably screwed to the nozzle plate 20 with screws 26 which are screwed through the nozzle plate 20 into the valve actuator 3 .
  • the nozzle plate 20 itself could in turn be fastened to a robot arm of the higher-level dosing system, for example by means of the screws 27, in order to fasten the dosing module 1 with the nozzle plate 20 to the dosing system as a whole for the dosing operation.
  • the nozzle plate 20 further includes an integrated dosing medium supply 21 or channel structure 21 from a reservoir 22 or tank 22 to the dosing nozzles 4b for the sufficient and constant supply or tracking of a dosing medium for the valve actuator l from the common reservoir 22.
  • the channel structure 21 leads from the reservoir 22 via a vertical channel into the interior of the nozzle plate 20, from where a horizontal channel leads to the metering nozzles 4b.
  • the channel structure 21 manages with a single channel that runs horizontally through the nozzle plate 20 and all the metering nozzles 4b or nozzle chambers 4b' of the dosing nozzles 4b and supplied with dosing medium.
  • a nozzle plate can have any number of channels.
  • a separate channel could run to each nozzle chamber of each dosing nozzle.
  • further channels branching off perpendicularly to the row direction from one or more channels running parallel to the row direction could also branch off to the individual nozzle chambers or to a group of nozzle chambers.
  • nozzle chambers of the dosing nozzles of the respective rows could, for example, be supplied in groups by means of corresponding supply channels or be connected to at least one reservoir.
  • the metering nozzles of the metering valves e.g. B. individually, in groups or in rows, preferably with different media or dosing media (z. B. from a corresponding number of reservoirs) are supplied.
  • the dosing medium supply 21 comprises an opening which is closed with a closure element 24 at least during normal dosing operation. The opening can be opened if the channel of the dosing medium supply 21 is to be cleaned. In addition, this opening helps with the introduction of the metering medium supply 21 or channel structure 21 in the nozzle unit 20, particularly when the channel structure 21, the z. B. consists of a vertical and a horizontal channel to the metering nozzles, is drilled.
  • a nozzle plate particularly if it has a more complex channel structure, e.g. B. has one of the variants described above, for example, be produced or printed in a 3D printing process.
  • the nozzle plate 20 here additionally includes a reservoir 22, which can be pressurized via a pressure supply. Since dosing processes are generally very temperature-sensitive, temperature control of the nozzle plate 20 via heating or cooling or nozzle plate 20 is obvious. This can be done centrally, ie for the entire nozzle plate 20, or individually via the stop surfaces of the respective valve actuators 3. An additional temperature control of the reservoir 22 and any supply line or piping between the reservoir 22 and the nozzle plate 20 is also conceivable as an option, but is not explicitly shown in the exemplary embodiments.
  • the heating element 12 is screwed to the fluidic positioning 11 by means of at least one screw 14 .
  • FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of a metering module 1” according to the invention in the form of a fan-like or arc-shaped metering valve row arrangement 1” with a Nozzle unit 20" in the form of a nozzle plate 20" in longitudinal section.
  • the exemplary embodiment shown here can be configured essentially identically to the previous exemplary embodiment, with the exception of the differences listed below.
  • the nozzle plate 20" is arcuate, at least in the area of the metering nozzles 4b, i.e. the valve actuators 3 are not arranged in the same two-dimensional plane parallel to one another perpendicular to the row direction QR (as was the case in the previous exemplary embodiment), but fan-like with dosing directions inclined towards one another along an arc-shaped row direction QR” directed or inclined towards a common dosing point overlapping in the longitudinal section.
  • the upper side of the nozzle plate 20'' on which the valve actuators 3 are coupled to the metering nozzles 4b is slightly curved upwards in the area of the metering nozzles 4b.
  • the underside of the nozzle plate 20" in the area of the metering openings 25" of the metering nozzles 4b is recessed in an arc shape upwards, so that the nozzle plate 20" has the shape of a circular ring sector with a uniform thickness in the longitudinal section between the top and bottom.
  • the metering nozzles 4b are aligned radially between the top and bottom of the nozzle plate 20" towards the imaginary center point of the circular ring sector.
  • the two rows of metering nozzles 4b for the valve actuator 3 of the valve actuator rows 2, 5, as in the previous exemplary embodiment, are again interlocked so deeply that all metering nozzles 4b are in one line and are therefore connected to a single horizontal channel of the Channel structure 21 or dosing medium supply 21 are connected to one another.
  • the five valve actuators 3 of the two valve actuator rows 2, 5 shown here, for example, are slightly angularly offset from one another - with the dosing head parts 4 lying almost flush on the surface of the nozzle plate 20" and with the ejection elements 4a protruding into the dosing nozzles 4b - with the radially to the surface in the nozzle plate 20 "coupled trained metering nozzles 4b.
  • valve actuators 3 of the first row of valve actuators 2 (in the longitudinal section in the foreground) and the other two valve actuators 3 of the second row of valve actuators 5 (in the longitudinal section in the background in the two spaces between the three valve actuators 3) are interlocked in such a way that all five valve actuators 3 of viewed above (not shown) would lie on a dosing line.
  • a single dosing point (at the intersection of the dosing jets) can be achieved with this arrangement with dosing valves offset at an angle.
  • dosing points lying arbitrarily close or close to one another could also be set or dosed on a workpiece via a variable distance from the target surface.
  • mixing could in principle also be the aim, i. H. for example, a dosing medium consisting of several components is used, with the components then advantageously being able to mix with the appropriate channel structure only during dosing on the workpiece.
  • the dosing system can use the dosing module 1, 1" in the form of the
  • a movement mechanism within the valve actuator 3 then generates and transmits a corresponding ejection and retraction movement to the ram head of the ram 4a for deflecting the ram 4a in the dosing direction DR already mentioned above.
  • the structure described above has the advantage that with the valve actuators 3 of the metering valve row arrangement 1, 1" during operation, a desired metering medium is dispensed in portions from one or more nozzle chambers 4b' of one or more metering nozzles 4b in succession, simultaneously or alternately onto a workpiece in small or large Quantities can be applied or released.
  • the metering valve row arrangement 1, 1′′ can be controlled accordingly.
  • a selected dosing nozzle 4b is controlled and driven indirectly via the lever by means of a rapid movement or ram movement of the ram 4a through an opening cross section or the nozzle opening 25 already mentioned the actuators working in opposite directions deliver at least one droplet of a desired dosing medium that can be precisely dosed in a quantity in a dosing direction DR.
  • the nozzle opening 25 can also be designed in the form of an exchangeable nozzle insert on the dosing nozzle 4b in order to be able to easily and quickly set a dosing quantity and form specifically for different areas of application.
  • metering valve group arrangements in particular z. B. a metering valve array according to the first embodiment and another metering valve array according to the second embodiment, arranged in a metering system and / or be arranged significantly more valve actuators in a metering valve array.
  • metering valve group arrangements in particular z. B. a metering valve array according to the first embodiment and another metering valve array according to the second embodiment, arranged in a metering system and / or be arranged significantly more valve actuators in a metering valve array.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Dosiermodul (1, 1'') zur Dosierung eines Dosiermediums mit einer Mehrzahl von Dosierventilen (4a, 4b), mit einer ersten Ventilbetätigergruppe (2), die zumindest zwei in einer Reihenrichtung (QR, QR'') nebeneinander angeordnete Ventilbetätiger (3) aufweist, welche Ventilbetätiger (3) jeweils zumindest ein Dosierkopfteil (4) mit einem Ausstoßelement (4a) umfassen, und einer zweiten Ventilbetätigergruppe (5) mit zumindest einem Ventilbetätiger (3), vorzugsweise mit mehreren in einer Reihenrichtung (QR, QR'') nebeneinander angeordneten Ventilbetätigern (3), welcher zumindest eine Ventilbetätiger (3) auch ein Dosierkopfteil (4) mit einem Ausstoßelement (4a) umfasst. Dabei sind die Dosierkopfteile (4) der ersten Ventilbetätigergruppe (2) und der zweiten Ventilbetätigergruppe (5) einander zugewandt. Weiter umfasst das Dosiermodul (1, 1'') eine Dosierdüsenanordnung (4') mit einer Mehrzahl von Dosierdüsen (4b), wobei jedem Dosierkopfteil (4) eine Dosierdüse (4b) der Dosierdüsenanordnung (4') zugeordnet ist, so dass die Dosierdüse (4b) mit dem Ausstoßelement (4a) des Dosierkopfteils (4) jeweils ein Dosierventil (4a, 4b) bildet.

Description

Dosiermodul
Die Erfindung betrifft ein Dosiermodul mit einer Mehrzahl von Dosierventilen in Form einer Dosierventilgruppenanordnung.
Dosierventile werden üblicherweise dazu eingesetzt, ein zu dosierendes Medium, typischerweise einen flüssigen bis zähflüssigen Dosierstoff, gezielt, beispielsweise durch eine tröpfchenweise bzw. dosierpunktartige Abgabe des Dosiermediums mittels des Ausstoßelements über eine Dosierdüse des Dosierventils, zu dosieren. Bei einer solchen Abgabe lässt sich also in einem einzelnen Dosierschritt (sehr einfach ausgedrückt bei einer einzelnen Ausstoßbewegung des besagten Ausstoßelements) beispielsweise ein Dosierpunkt bzw. „Klecks“ (Tropfen) an einer Stelle auf einem Werkstück platzieren. Dosierventilgruppenanordnungen solcher Dosierventile dienen deshalb dazu, dass das zu dosierende Medium gleichzeitig an mehreren solchen Dosierpunkten, beispielsweise entlang einer geradlinigen Dosierstrecke bzw. Tropfenstrecke von Dosierpunkten, im einfachsten Fall in Form von Tropfen bzw. Klecksen abgegeben werden kann.
Eine grundsätzlich andere Form des Materialauftrags stellt das Sprühen dar. Diesbezüglich ist aus der DE 10 2010 014 952 A1 beispielsweise eine Sprühvorrichtung zum Aufsprühen einer Flüssigkeit oder Suspension auf eine Oberfläche eines formgebenden Werkzeugs bekannt. Bei solchen Sprühvorrichtungen wird im Gegensatz zu Dosiermodulen der eingangs genannten Art das Material eben nicht ausgestoßen, sondern es tritt unter Druck aus, so dass das Material anstatt eines diskreten Punktauftrags nur großflächig durch Zerstäubung vernebelt aufgetragen werden kann.
Aus der EP 0 676 247 B1 ist ein solches Dosiermodul beispielsweise als ein Auftragskopf zur dosierten Abgabe von strömenden Medien bekannt, welcher nur eine geringe Breite aufweist. Aufgrund seiner Breite ist es möglich, eine Vielzahl derartiger Auftragsköpfe nebeneinander in einer Klebeauftragsmaschine mit Hilfe einer Befestigungsvorrichtung anzuordnen. Mit einer derartigen Klebeauftragsmaschine lassen sich zwar mehrere Dosierpunkte gleichzeitig entlang einer Tropfenstrecke aufbringen. Bei einem einzelnen Dosiervorgang mit der betreffenden Klebeauftragsmaschine besteht zwischen den einzelnen Dosierpunkten bzw. Tropfen aber stets ein erheblicher Abstand, der mindestens die Breite eines Auftragskopfes beträgt. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bekannte Dosiermodule zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein Dosiermodul nach Patentanspruch 1 gelöst.
Wie eingangs erwähnt umfasst das Dosiermodul eine Mehrzahl von Dosierventilen. Sie dienen zur Dosierung bzw. dosierten Abgabe eines Dosiermediums auf einem Werkstück bzw. Substrat, insbesondere um wie oben beschrieben mehrere Tropfen bzw. Dosierpunkte gleichzeitig entlang einer Dosierstofflinie bzw. Dosierstrecke abzugeben.
Weiter umfasst das Dosiermodul eine erste Ventilbetätigergruppe, die zumindest zwei in einer Reihenrichtung, nebeneinander angeordnete Ventilbetätiger aufweist, welche jeweils zumindest ein Dosierkopfteil mit einem Ausstoßelement umfassen. Wie der Name bereits impliziert, handelt es bei dem Ausstoßelement um ein Element, welches bei der Ausstoßbewegung tatsächlich Material ausstößt bzw. herausbefördert. Ein solcher Ventilbetätiger kann neben dem Dosierkopfteil wie üblich zusätzlich noch weitere, insbesondere interne, Komponenten umfassen. Insbesondere kann ein solcher Ventilbetätiger im Inneren so aufgebaut sein, wie ein in der DE 10 2021 102 657 beschriebenes Dosiersystem. Eine Ausgestaltungsform eines solchen Ventilbetätigers wird später aber auch noch anhand eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels der Dosierventilgruppenanordnung genauer erläutert.
Zumindest zwei Ventilbetätiger meint, dass die erste Ventilbetätigergruppe eine Mehrzahl, d. h. mehrere Ventilbetätiger, aufweist, die in einer Reihenrichtung nebeneinander bzw. benachbart, also eines neben dem anderen bzw. nächsten, positioniert sind.
Weiterhin umfasst das Dosiermodul eine zweite Ventilbetätigergruppe mit zumindest einem Ventilbetätiger, weicherauch ein Dosierkopfteil mit einem Ausstoßelement aufweist. Mit der zweiten „Ventilbetätigergruppe“ ist im einfachsten Fall eine Gruppe gemäß mathematischer Definition gemeint, d. h. eine sogenannte „triviale Gruppe“ mit genau einem Element, hier z. B. genau einem Ventilbetätiger.
Vorzugsweise kann die zweite Ventilbetätigergruppe aber mehrere, also zumindest zwei in einer Reihenrichtung nebeneinander angeordnete Ventilbetätiger aufweisen, welche auch jeweils zumindest ein Dosierkopfteil mit einem Ausstoßelement umfassen. Bevorzugt kann demnach die zweite Ventilbetätigergruppe entsprechend wie die erste Ventilbetätigergruppe aufgebaut sein.
Erfindungsgemäß sind dabei zudem die Dosierkopfteile der ersten Ventilbetätigergruppe und das zumindest eine Dosierkopfteil der zweiten Ventilbetätigergruppe des Dosiermoduls einander zugewandt. Unter „einander zugewandt“ ist zu verstehen, dass die beiden Ventilbetätigergruppen derart relativ zueinander angeordnet sind, dass ihre Dosierkopfteile mit dem Ausstoßelement auf zueinander weisenden Grundrissseiten liegen. Mit anderen Worten sind die beiden Ventilbetätigergruppen, genauer gesagt deren Ventilbetätiger umgekehrt bzw. konträr um 180° gedreht zueinander ausgerichtet.
Zur Vervollständigung der Dosierventile umfasst das Dosiermodul eine Dosierdüsenanordnung bzw. Düsengruppe mit einer Mehrzahl von Dosierdüsen. Dabei ist jedem Dosierkopfteil eine Dosierdüse der Dosierdüsenanordnung zugeordnet, so dass die Dosierdüse mit dem Ausstoßelement des Dosierkopfteils jeweils ein Dosierventil bildet.
Bei den Dosierdüsen der Dosierdüsenanordnung kann es sich beispielsweise jeweils um separate, beispielsweise einteilig gefertigte Dosierdüsen handeln, welche im Betriebszustand in Verbindung mit dem Ausstoßelement des jeweiligen Dosierkopfteils eines Ventilbetätigers jeweils einen lösbar gekoppelten Dosierkopf des Ventilbetätigers bilden. Im Dosierkopf ist dann jeweils ein Ausstoßelement in einem sogenannten Ventilsitz bzw. Dichtsitz in einer Dosierdüse angeordnet.
Ebenso könnte die Dosierdüsenanordnung aber auch aus mehreren Gruppen bzw. Dosiergruppen von Dosierdüsen bestehen bzw. zusammengefasst sein, welche Dosierdüsen zumindest innerhalb der Gruppe untereinander fest verbunden sein können und dann wiederum als Gruppe gleichzeitig lösbar an eine in der Anzahl an Ventilbetätigern korrespondierende Gruppe von Ventilbetätigern gekoppelt werden könnte.
Bevorzugt können aber sämtliche Dosierdüsen der Dosierdüsenanordnung in einem zusammengehörigen Bauteil verbaut sein bzw. ein zusammengehöriges Bauteil bilden, wie weiter unten noch genauer erläutert wird.
Mit der oben bereits erwähnten Dosierstrecke ist dabei eine Dosierdüsenanordnung mit Dosierdüsen und eine Anordnung von Dosierkopfteilen mit Ausstoßelementen in Reihe in einer Reihenrichtung der Ventilbetätiger gemeint, mit der mehrere Dosierpunkte gleichzeitig entlang einer Dosierstofflinie bzw. Dosierstrecke lediglich minimal versetzt zueinander in einem einzigen statischen Dosierschritt auf ein Werkstück aufgebracht werden können, ohne dass dabei beispielweise, wie dies bei einer einzelnen Dosierdüse der Fall wäre, eine Dosierdüse relativ zu einem Werkstück entlang einer Linie mehrfach zur Dosierung dynamisch bewegt bzw. verfahren werden muss.
Mithilfe der Erfindung kann eine Maschinenproduktivität einer mit einem Dosiermodul in Form einer Dosierventilgruppenanordnung bestückten übergeordneten Dosiermaschine bzw. Dosieranlage gesteigert werden. Zum einen lässt sich damit schneller, also in kürzerer Zeit, ein Dosiermedium bzw. Dosierstoff auf eine Zieloberfläche eines Werkstücks aufbringen. Zum anderen kann gleichzeitig auch mehr Dosiermedium aufgetragen, also eine Dosiermenge erhöht, werden. Somit können im selben Zeitintervall größere Flächen bedient werden, beispielsweise in einem einzigen Dosierschritt eine geradlinige Bahn von Dosierpunkten nach Art einer geradlinigen Dosierlinie bzw. Dosierstrecke. Die Dosierpunkte können zusätzlich auch noch dichter gereiht werden.
Die erfindungsgemäße Konstruktion ermöglicht zudem - integriert in einer zumindest in zwei Raumrichtungen steuerbaren übergeordneten Dosiermaschine bzw. Dosieranlage - ein Dosierverfahren nach Art eines „3-D-Drucks bzw. 3-D-Druckverfahrens“, bei dem Material Schicht für Schicht aufgetragen wird. Beispielsweise kann das Dosiermedium mittels Parallelverfahrens des Dosiermoduls in einer Längsrichtung der Ventilbetätiger (senkrecht zur Reihenrichtung) über eine sich flächig erstreckende, z. B. horizontale, Dosierfläche wiederholt aufgetragen werden, wobei zwischendurch das Dosiermodul in einer Höhen- bzw. Tiefenrichtung verfahren werden könnte, um eine weitere Schicht aufzutragen.
Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, wobei auch einzelne Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele bzw. Varianten zu neuen Ausführungsbeispielen bzw. Varianten kombiniert werden können.
Vorzugsweise können die erste Ventilbetätigergruppe und die zweite Ventilbetätigergruppe des Dosiermoduls in einer Reihenrichtung parallel zueinander verlaufen. Die zueinander parallelen Ventilbetätigergruppen des Dosiermoduls können beispielsweise also eine gemeinsame (Ventilbetätiger-) Doppelreihe, d. h. eine doppelte Aneinanderreihung von Ventilbetätigern in zwei parallelen (Dosierventil- bzw. Ventilbetätiger-) Reihen bilden. Für die relative Anordnung der Ventilbetätigergruppen des Dosiermoduls (beispielsweise in Form der Dosierventilgruppenanordnung) zueinander gibt es bevorzugte Möglichkeiten.
Vorzugsweise können die Ventilbetätigergruppen in Reihenrichtung zueinander verschoben angeordnet sein.
Beispielsweise könnten die Ventilbetätigergruppen bei einer geraden Reihenrichtung zueinander parallel, z. B. in Querrichtung bzw. Richtung der Breite der Ventilbetätiger verschoben bzw. versetzt angeordnet sein. Damit können die Ventilbetätiger einer Ventilbetätigergruppe leicht bzw. ein wenig parallel in Reihenrichtung bzw. Erstreckungsrichtung der Ventilbetätigergruppen linear verschoben zu den Ventilbetätigern der gegenüberliegenden Ventilbetätigergruppe angeordnet sein.
Besonders bevorzugt können sich drei gegenüberliegende Ventilbetätiger (zwei aus der einen und einer aus der anderen Ventilbetätigergruppe) versetzt gegenüberstehen und dabei zumindest stellenweise, wie z. B. an den Dosierkopfteilen, direkt aneinander anstehen bzw. angrenzen.
Eine solche zueinander verschobene bzw. versetzte Anordnung der Ventilbetätiger einer Ventilbetätigergruppe zur anderen Ventilbetätigergruppe bei einem Dosiermodul in Form der Dosierventilgruppenanordnung ermöglicht beispielsweise (bei entsprechender Steuerung im Betrieb) nach Aufbringung einer Gruppe bzw. Reihe von diskreten (Dosierstoff-)Tropfen bzw. Dosierpunkten u. a. mittels der Ausstoßelemente der ersten Ventilbetätigergruppe auf einem Werkstück auf sehr einfache Weise die Aufbringung einer zweiten Gruppe bzw. Reihe von weiteren Dosierpunkten jeweils zwischen den zuvor aufgebrachten Dosierpunkten. Dazu reicht es, die beiden Ventilbetätigergruppen nach der Abgabe der ersten Gruppe bzw. Reihe von Dosierpunkten bzw. Tropfen in einer Reihen- Verbindungsrichtung (quer, vorzugsweise senkrecht, zur Reihenrichtung der Gruppen) der beiden Ventilbetätigergruppen, um den Abstand zwischen den Ventilbetätigergruppen relativ zum Werkstück zu verfahren, um dann die zweite Gruppe bzw. Reihe von Dosierpunkten auf das Werkstück aufzubringen. Auf diese Weise lassen sich die Dosierpunkte im halben Abstand zueinander entlang einer sich in Reihenrichtung erstreckenden diskreten Linie von Dosierpunkten aufbringen. Mit einer diskreten Linie von Dosierpunkten ist eine Linie gemeint, bei der die Dosierpunkte zumindest etwas voneinander beabstandet sind. Bei zusätzlich ausreichend großen diskreten Dosierpunkten könnte zudem mit der besagten Anordnung und einem solchen Vorgehen äußerst schnell mit einer einfachen linearen Verfahrbewegung eine kontinuierliche bzw. durchgängige Dosierstrecke, also eine Dosierstofflinie auf einem Werkstück aufgebracht werden, bei der die einzelnen Dosierpunkte aneinander angrenzen bzw. einander zumindest teilweise überlappen.
Außerdem erlaubt diese Anordnung (bei entsprechender Steuerung im Betrieb) - indem das Dosiermodul unter kontinuierlicher Abgabe von Dosierstoff in Reihen-Verbindungs richtung über ein Werkstück geführt wird - auch das Ausbilden einer sich flächig, d. h. zweidimensional erstreckenden Dosierstofffläche, indem die zuvor bereits beschriebene Dosierstofflinie in der Reihen-Verbindungsrichtung zu einer Dosierstofffläche mit der Breite der Dosierstofflinie und einer beliebigen Länge erweitert wird.
Bevorzugt können die Dosierkopfteile der beiden Ventilbetätigergruppen ineinander verzahnt angeordnet sein. Hierzu kann die Anordnung der Ventilbetätiger passend gewählt werden. Unter „verzahnt“ ist gemeint, dass die Ventilbetätiger in Reihenrichtung zumindest teilweise zwischen einander eingreifen. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Verzahnung werden weiter unten noch erläutert.
Auch für die Ausrichtung der Ventilbetätiger zueinander bzw. untereinander gibt es verschiedene Möglichkeiten.
Vorzugsweise können die Ventilbetätiger einer jeweiligen Ventilbetätigergruppe im Wesentlichen parallel nebeneinander zueinander ausgerichtet sein. Unter „parallel nebeneinander zueinander ausgerichtet“ ist eine gleichartige Ausrichtung bzw. Orientierung der Ventilbetätiger zu verstehen, bei welcher jeder Ventilbetätiger einer Ventilbetätigergruppe identisch bzw. gleichartig zu allen anderen Ventilbetätigern derselben Ventilbetätigergruppe orientiert bzw. ausgerichtet ist.
Alternativ können die Ventilbetätiger einer jeweiligen Ventilbetätigergruppe vorzugsweise mit einem Winkelversatz zueinander ausgerichtet sein. Dies hat den Vorteil, dass die Ventilbetätiger der jeweiligen Gruppe auf wenige oder nur einen gemeinsamen Dosierpunkt ausgerichtet sein können, um so beispielsweise die Dosiermenge an wenigen oder an einem Dosierpunkt zu erhöhen. Grundsätzlich ist die Ausrichtung der Ventilbetätiger zueinander dabei unabhängig vom Verlauf der Reihenrichtung.
Vorzugsweise können die Ventilbetätiger einer der Ventilbetätigergruppen, z. B., wenn sie mit einem Winkelversatz zueinander ausgerichtet sind, fächerartig nebeneinander in einer bogenförmigen Reihenrichtung bzw. auf einem konvex gekrümmten Bogen angeordnet sein, so dass sie beispielsweise alle auf einen Dosierpunkt ausgerichtet sein können.
Besonders bevorzugt können dabei die Ventilbetätiger zumindest einer Ventilbetätigergruppe auf einen gemeinsamen Dosierpunkt gerichtet sein. Damit wird erreicht, dass die Ventilbetätiger im selben Abstand zur Zieloberfläche angeordnet sein können. Mit anderen Worten sind die Ventilbetätiger somit abschnittsweise auf einer Art „Zylinderoberfläche“ zueinander geneigt angeordnet und ausgerichtet.
Ganz besonders bevorzugt können die Ventilbetätiger beider Ventilbetätigergruppen auf einen gemeinsamen Dosierpunkt gerichtet sein. Damit ist gemeint, dass die Ventilbetätiger abschnittsweise auf einer Art „Kugeloberfläche“ angeordnet und zueinander bzw. auf den Kugelmittelpunkt geneigt ausgerichtet sind, wie anhand eines Ausführungsbeispiels später noch erläutert wird.
Vorzugsweise können die Ventilbetätiger einer der Ventilbetätigergruppen geradlinig nebeneinander in einer geraden bzw. geradlinigen Reihenrichtung angeordnet sein.
Vorzugsweise können beide Ventilbetätigergruppen geradlinig oder beide fächerartig ausgebildet sein. Sie können aber beispielsweise auch unterschiedlich sein, z. B. eine Ventilbetätigergruppe als gerade Linie und die andere als bogenförmiger Fächer.
Bevorzugt kann ein Ventilbetätiger in Reihenrichtung mit mindestens einem weiteren benachbarten Ventilbetätiger, insbesondere einem Endabschnitteines Ventilbetätigers (wie weiter unten noch erläutert wird), in Kontakt stehen bzw. Gehäuse an Gehäuse anliegen.
Im einfachsten Aufbau (mit den geringsten Grundriss-Anforderungen) können also jeweils zwei benachbarte, nebeneinander angeordnete Ventilbetätiger einer Ventilbetätigergruppe, beispielsweise entlang einer Grundrissseite, d. h. Grundrissseite an Grundrissseite miteinander in Berührung stehen bzw. aneinander anliegen und sozusagen ein „Ventilbetätiger-Paar“ bilden. Grundsätzlich könnten sie dabei an den übrigen Grundrissseiten nahezu beliebig aufgebaut sein, z. B. Anschlüsse etc. aufweisen. Mit einem solchen „Ventilbetätiger-Paar“, welches zumindest als Paar kompakt, äußerst eng anzuordnen ist, lässt sich sehr einfach eine relative enge Doppelreihe von Dosierpunkten entlang einer Dosierstrecke ausbilden, bei der die Dosierpunkte dann zumindest immer paarweise in einem Schritt eng nebeneinander dosiert werden können. Für die doppelte Auftragsmenge könnte ein zweites Ventilbetätiger-Paar der zweiten Ventilbetätigergruppe erfindungsgemäß angeordnet sein. Dabei können die Ventilbetätiger z. B. miteinander verrastet, verklebt, verklickt oder auch verschraubt sein.
Die vorangegangenen Ausführungen zu den Ventilbetätiger-Paaren sollen aber nicht als beschränkend angesehen werden. So können beispielsweise die Ventilbetätiger auch in größeren Gruppen eng kontaktiert sein.
Beispielsweise können die Ventilbetätiger bei zwei geraden Ventilbetätigergruppen oder bei zwei in derselben Weise gekrümmten Ventilbetätigergruppen mit mindestens einem weiteren Ventilbetätiger in Kontakt stehen.
Ebenso können die Ventilbetätigergruppen der Doppelreihe z. B. an einander zugewandten kürzeren Grundrissseiten (Erläuterung später) des jeweiligen Ventilbetätigers, vorzugsweise nahezu direkt, also z. B. lediglich ein spaltbreit beabstandet, in einem relativ zur Länge der Ventilbetätiger verhältnismäßig geringen Abstand zueinander angeordnet sein.
Besonders bevorzugt können die Ventilbetätiger bzw. die Dosierkopfteile der beiden Ventilbetätigergruppen sogar derart tief ineinander verzahnt angeordnet sein, dass die Dosierkopfteile mit den Ausstoßelementen eine gemeinsame geradlinige Dosierstrecke von zueinander beabstandeten Dosierpunkten bilden, wie später noch anhand eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels erläutert wird. Hierfür werden die beiden Ventilbetätigergruppen in Reihen-Verbindungsrichtung sägezahnartig ineinander- geschoben. Weitere Vorteile einer derartig verzahnten Anordnung der beiden Ventilbetätigergruppen zueinander werden zudem weiter unten noch erläutert.
Mit anderen Worten können sämtliche Ventilbetätiger - bis auf die beiden äußersten Ventilbetätiger am Anfang und Ende der beiden Gruppen - so angeordnet bzw. verzahnt sein, dass sie (zumindest im Bereich der Dosierkopfteile bzw. im Erkerabschnitt der Ventilbetätiger) mit ihrem Ausstoßelement jeweils mittig zwischen zwei gegenüberliegende Ausstoßelemente zweier Ventilbetätiger der anderen Ventilbetätigergruppe eingreifen. Damit kann jeweils ein weiterer Dosierpunkt zwischen zwei Dosierpunkten einer Ventilbetätigergruppe ohne zwischenzeitliche Verfahrbewegung der übergeordneten Dosieranlage aufgebracht werden, so dass sich die Abstände zwischen den Dosierpunkten - im Vergleich zu den Abständen zwischen den Ausstoßelementen bei nur einer Ventilbetätigergruppe mit in nur einer Richtung orientierten Ventilbetätigern - halbieren. Es wird also ein äußerst geringer, hier z. B. halber Abstand, zwischen den Dosierpunkten geschaffen, welcher jedenfalls kleiner ist als ein mit den bekannten Konstruktionen des Stands der Technik bisher möglicher Abstand. Denn dort ist ein minimal möglicher Abstand zwischen einzelnen Dosierpunkten stets auf die Dicke bzw. Breite des jeweiligen einzelnen Ventils beschränkt, d. h. eine engere Anordnung ist nicht möglich.
An dieser Stelle sei erwähnt, dass bei einer bogenförmigen Reihenrichtung die Ventilbetätiger bzw. die Dosierkopfteile der beiden Ventilbetätigergruppen beispielsweise ebenfalls derart tief ineinander verzahnt sein können. Dann bilden jedoch die Dosierkopfteile mit den Ausstoßelementen eine auf einem Bogen verlaufende Dosierstrecke von zueinander beabstandeten Dosierpunkten.
Zudem ist das Dosiermodul aber nicht auf eine derartig vertiefte Verzahnung der Ausstoßelemente ineinander beschränkt. In vielen Fällen würde aber auch bereits eine geringere, nur leichte Verzahnung eine entsprechende Wirkung wie eine fast gerade Auftragslinie bzw. Dosierstrecke des Dosierstoffs (ohne eine solche Verfahrbewegung in Reihen-Verbindungsrichtung, wie sie weiteroben bereits beschrieben wurde) erzielen. Dies hängt von den Einstellungen und dem Dosierstoff bzw. Dosierstoffmengen ab, nämlich wie groß die Fläche der Dosierpunkte auf dem Werkstück wird.
So ließe sich z. B. bereits bei geringerer Verzahnung zumindest eine leicht wellenförmige Dosierstrecke der Dosierpunkte erzielen, bei der die Wellenform je nach Dosierpunktgröße gegebenenfalls erst bei vergrößerter Betrachtung sichtbar wäre. Gerade bei Anwendungen, bei denen es grundsätzlich nicht auf eine hundertprozentig geradlinige Dosierstofflinie ankommt, könnten demnach auch breitere Ventilbetätiger bzw. Dosierkopfteile bereits verwendet werden, die sich bei gleichem Dosierpunkt-Abstand nicht so tief ineinander verzahnt anordnen lassen. Die Dosierpunkte derartig breiterer Ventilbetätiger lassen sich dabei aber immer noch deutlich enger zueinander anordnen als dies mit lediglich einer Gruppe von nebeneinander, in einer gemeinsamen Orientierung angeordneten Ventilbetätigern der Fall ist. Vorzugsweise können die Ventilbetätigergruppen bzw. die einzelnen Ventilbetätiger der Ventilbetätigergruppen jeweils, vorzugsweise möglichst exakt im Rahmen der üblichen Toleranzen zueinander, um eine halbe Breite eines Ventilbetätigers verschoben bzw. versetzt angeordnet sein.
Eine derartige Anordnung ermöglicht den Auftrag einer Gruppe bzw. Reihe von diskreten Dosierpunkten im halben Abstand zueinander (bezogen auf einen Abstand zweier nebeneinander angeordneter Ventilbetätiger einer Ventilbetätigergruppe).
Alternativ oder zusätzlich können die Ventilbetätigergruppen jeweils um eine Breite eines im Folgenden erläuterten Endabschnittes eines Ventilbetätigers in, beispielsweise geradliniger, Reihenrichtung zueinander verschoben angeordnet sein.
Auch für die Anordnung der Ventilbetätiger einer Ventilbetätigergruppe gibt es bevorzugte Möglichkeiten. Grundsätzlich könnte jeder der obigen Ventilbetätiger in Aufsicht im Umriss quadratisch gestaltet sein.
Vorzugsweise kann ein Ventilbetätiger allerdings einen im Wesentlichen rechteckigen, insbesondere eher länglichen, Umriss bzw. Grundriss aufweisen, d. h. mit zwei kürzeren und zwei längeren Grundrissseiten, um die Ventilbetätiger mit ihren Dosierkopfteilen mit dem Ausstoßelement äußerst dicht in möglichst kleinem Abstand nebeneinander anordnen bzw. gruppieren, insbesondere aufreihen zu können. „Im Wesentlichen rechteckig“ ist derart zu verstehen, dass der Ventilbetätiger bis auf einen Endabschnitt an einer der kürzeren Grundrissseiten - welchen Endabschnitt das Dosierkopfteil mit dem Ausstoßelement bildet - rechteckig ausgebildet sein kann. Mit anderen Worten kann ein Ventilbetätiger also im Bereich des Ausstoßelements in einer Querrichtung bzw. Reihenrichtung (in welcher sich auch die weiteren Ventilbetätiger der Ventilbetätigergruppe seitlich über den betreffenden Ventilbetätiger hinausgehend anschließen) schmaler sein als im Übrigen Teil in Längsrichtung (senkrecht zur Querrichtung bzw. in Richtung von der anderen parallelen Ventilbetätigergruppe weg) hinter dem Ausstoßelement.
Vorzugsweise kann die kürzere Grundrissseite, also die Breitseite bzw. Querseite höchstens zwei Drittel, besonders bevorzugt höchstens eine Hälfte, einer Länge der längeren Grundrissseite, also der Längsseite aufweisen bzw. betragen. Bevorzugt können die Dosierkopfteile mit dem Ausstoßelement der Ventilbetätiger jeweils erkerartig am jeweiligen Ventilbetätiger herauskragen, indem beispielsweise der oben bereits erwähnte Endabschnitt an einer der kürzeren Grundrissseiten erkerförmig vom übrigen Grundriss des Ventilbetätigers hervorsteht, d. h. sozusagen einen das Ausstoßelement beinhaltenden Erkerabschnitt bildet, welcher damit nur einen Teil der Grundrissseite ausmacht. Die Ausstoßelemente können dabei mittig entlang der kürzeren Grundrissseite im Erkerabschnitt des Ventilbetätigers positioniert sein.
Vorzugsweise kann ein Ventilbetätiger höchstens eine maximale Breite (kürzere Grundrissseite bzw. Breitseite) von 30 mm aufweisen. Die maximale Breite ist die Breite an der dicksten Stelle des Ventilbetätigers. Besonders bevorzugt kann ein Ventilbetätiger höchstens eine maximale Breite von 20 mm und ganz besonders bevorzugt höchstens eine maximale Breite von 10 mm aufweisen.
Vorzugsweise kann ein Ventilbetätiger am Dosierkopfteil mit dem Ausstoßelement bzw. einer gesamten Gehäuseseite des Ausstoßelements eine halbe Breite bzw. Hälfte der zuvor erwähnten maximalen Breite aufweisen, also beispielsweise auch außermittig nur auf einer ersten oder zweiten Hälfte der Breite ausgebildet sein.
Damit lassen sich solche Ventilbetätiger einer ersten Ventilbetätigergruppe gleichermaßen seitlich nebeneinander sowie zusätzlich mit einer zweiten Ventilbetätigergruppe baugleicher bzw. zumindest vom Grundriss her deckungsgleicher Ventilbetätiger gegenüber einander zugewandt mit gespiegelt angeordneten Dosierkopfteilen mit je einem Ausstoßelement, anordnen, so dass sich in Querrichtung (bzw. Reihenrichtung) entlang der Doppelreihe des Dosiermoduls, beispielsweise in Form der Dosierventilgruppenanordnung, mit jeweils alternierend in zwei Richtungen zueinander versetzten Dosierventilen ein Ausstoßelement eines Ventilbetätigers der ersten Ventilbetätigergruppe mit einem Ausstoßelement eines Ventilbetätigers der zweiten Ventilbetätigergruppe abwechselt. Insgesamt lassen sich solche Ventilbetätiger mit besonders schmalen Dosierkopfteilen sehr kompakt mit halbiertem Düsenabstand zueinander anordnen. Damit kann ein Dosierstoff in engeren Abständen nebeneinander platziert werden als die eigentliche Breite der betreffenden Grundrissseite des Ventilbetätigers dies platzbedingt zulassen würde.
Vorzugsweise können die Ausstoßelemente dabei in einer Reihen-Verbindungsrichtung der beiden Ventilbetätigergruppen senkrecht zur Richtung der Breite bzw. Querrichtung der Ventilbetätiger, vorteilhafterweise auch sehr enganliegend, ineinander verzahnt angeordnet sein.
Wie oben bereits erwähnt, können die Dosierdüsen der Dosierdüsenanordnung auf bzw. in einem zusammengehörigen Bauteil verbaut sein. Vorzugsweise kann die Dosierdüsenanordnung des Dosiermoduls eine Düseneinheit mit einer Mehrzahl von integrierten oder in die Düseneinheit lösbar einsetzbaren Dosierdüsen aufweisen.
Dabei kann die Düseneinheit neben der Dosierdüsenanordnung auch weitere Teile bzw. Funktionsbereiche umfassen, wie z. B. eine Dosiermedienversorgung oder Teile davon (beispielsweise eine geeignete Kanalstruktur zu den Dosierdüsen etc.), wie später noch erläutert wird.
Eine besonders bevorzugte Düseneinheit könnte beispielsweise in Form einer Düsenplatte mit einem Bereich mit vordefinierten Düsenpositionen für die Dosierdüsen oder bereits in der Düseneinheit ausgebildeten Dosierdüsen ausgebildet sein, ohne die Düseneinheit auf eine plattenartige, im Wesentlichen zweidimensionale Form zu beschränken. Vorzugsweise kann die Düseneinheit dabei mit den zumindest zwei Ventilbetätigergruppen, insbesondere mit jedem einzelnen Ventilbetätiger koppelbar sein, um alle Ventilbetätiger wie eine Spange oder Brücke mechanisch miteinander zu koppeln bzw. zu verbinden. Besonders bevorzugt kann die Düseneinheit dabei mit lösbaren Befestigungsmitteln, wie z. B. Schrauben, mit den Ventilbetätigern gekoppelt sein.
Vorzugsweise kann die Düseneinheit in Form einer bogenförmig gekrümmten Düsenplatte, besonders bevorzugt in Form einer zylindersegmentförmigen Düsenplatte ausgebildet sein. Dies bietet sich z. B. bei fächerartig angeordneten Ventilbetätigern an.
Mit einer Düseneinheit, wie z. B. einer Düsenplatte, zur Befestigung der einzelnen Ventilbetätigergruppen bzw. der Ventilbetätiger der Ventilbetätigergruppen (z. B. auch einfach via Steckverbindung für eine noch schnellere An- und Abkopplung) könnte das Dosiermodul, vorzugsweise in Form einer kompletten Dosierventilgruppenanordnung, als fertiges Bauteil mit einer Mehrzahl an Steckplätzen für eine variable Anzahl an Ventilbetätigern angeboten werden. Der Kunde selbst könnte einzelne Ventilbetätiger zu Wartungs- oder Reinigungszwecken einfach und schnell unter minimalem Zeitaufwand tauschen. Bei Bedarf könnte auch ein Platz zur Anbringung einer eigenen Steuerungseinheit für das Dosiermodul auf der Düseneinheit reserviert sein oder die Steuerungseinheit bereits darauf platziert sein, um die Ventilbetätiger des Dosiermoduls, beispielsweise bei Anbringung an einer übergeordneten Dosieranlage oder einem Roboter zur räumlichen Steuerung, über einen Anschluss mittels der Steuerungseinheit gemeinsam oder individuell zum Dosieren ansteuern zu können. Die Düseneinheit kann dann auch zur gemeinsamen Befestigung des Dosiermoduls an der Dosieranlage oder dem Roboter dienen.
Vorzugsweise kann das Dosiermodul zusätzlich mit einer gemeinsamen Dosiermedienversorgung für zumindest einen Teil der Dosierdüsen der Dosierdüsenanordnung, vorzugsweise an bzw. in der Düseneinheit ausgebildet sein. An eine solche Dosiermedienversorgung könnten die einzelnen Dosiermedien- Versorgungsanschlüsse der einzelnen Dosierdüsen der Dosierdüsenanordnung zur kontinuierlichen Versorgung mit Dosierstoff aus einem Dosierstoff-Reservoir bzw. -Tank, wie z. B. einer Kartusche, über eine geeignete Kanalstruktur in Reihe oder auch jeweils einzeln angeschlossen bzw. angekoppelt werden.
Nach einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann die Dosierdüsenanordnung eine Mehrzahl von separaten Dosierdüsen umfassen, welche jeweils einzeln mit den zumindest zwei Ventilbetätigergruppen, insbesondere den einzelnen Ventilbetätigern separat koppelbar sind. Auch die separaten Dosierdüsen können besonders bevorzugt lösbar mit den zumindest zwei Ventilbetätigergruppen, insbesondere den einzelnen Ventilbetätigern separat koppelbar sein.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Dabei sind in den verschiedenen Figuren gleiche Komponenten mit identischen Bezugsziffern versehen. Die Figuren sind in der Regel nicht maßstäblich und lediglich als schematische Darstellung zu verstehen. Es zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Dosiermoduls in Form einer Dosierventilgruppenanordnung, mit abgenommener Düseneinheit,
Figur 2 eine Unteransicht auf das Ausführungsbeispiel aus Figur 1 ,
Figur 3 eine Seitenansicht auf das Ausführungsbeispiel aus Figur 1 , Figur 4 eine perspektivische Unteransicht von schräg unten auf das Ausführungsbeispiel aus Figur 1, jedoch nun mit angekoppelter Düseneinheit,
Figur 5 einen Längsschnitt durch die Düseneinheit gemäß Figur 4, ohne Reservoir und Druckluftversorgungsschlauch, mit zwei (ausschnittsweise dargestellten) gekoppelten Ventilbetätigern,
Figur 6 einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Dosiermoduls in Form einer fächerartigen Dosierventilgruppenanordnung, mit entsprechend angepasster, gekoppelter Düseneinheit.
Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Dosiermoduls 1 in Form einer Dosierventilgruppenanordnung 1 (hier mit abgekoppelter Düseneinheit 20). Im Folgenden wird die Dosierventilgruppenanordnung 1 ohne Beschränkung der Allgemeinheit als Dosierventilreihenanordnung 1 bezeichnet, da in den Ausführungsbeispielen die Ventilbetätigergruppen 2, 5 jeweils mindestens zwei Ventilbetätiger 3 umfassen, welche jeweils in einer Doppelreihe angeordnet bzw. aufgereiht sind.
Die Dosierventilreihenanordnung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel weist zum einen fünf nebeneinander in einer Querrichtung QR angeordnete, eine erste Ventilbetätigerreihe 2 bildende Ventilbetätiger 3 auf. In einer Längsrichtung LR gegenüber, in Querrichtung QR versetzt dazu sind zum anderen nebeneinander fünf weitere, eine zweite Ventilbetätigerreihe 2 bildende Ventilbetätiger 3 angeordnet. Die Dosierventilreihenanordnung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels bildet demzufolge, beispielsweise wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel gezeigt, eine Doppelreihe 2, 5 aus zehn zueinander identischen Ventilbetätigern 3. Die Ventilbetätiger 3 beider Ventilbetätigerreihen 2, 5 sind dabei jeweils zueinander bzw. mit ihrem jeweiligen Dosierkopfteil 4 ineinander verzahnt angeordnet, wobei die Dosierkopfteile 4 jeweils ein Ausstoßelement 4a zur Dosierung eines Dosiermediums auf einem Werkstück aufweisen. Die Verzahnung ist so, dass die Ausstoßelemente 4a gemeinsam eine geradlinige Dosierstrecke D bilden, wie in Figur 2 anhand einer Ansicht von unten auf die Dosierventilreihenanordnung 1 zu sehen ist. Die besagten Ausstoßelemente 4a sind hier in Form von länglichen Stößeln 4a mit einer Stößelspitze am vorderen, werkstückseitigen Ende und einem Stößelkopf am hinteren, hebelseitigen Ende ausgebildet, wie weiter unten noch erläutert wird.
Da es sich um eine Mehrzahl identischer Ventilbetätiger 3 handelt, wird im Folgenden repräsentativ anhand eines einzelnen Ventilbetätigers 3 dessen (dargestellter) äußerer Aufbau ausführlicher sowie dessen nicht dargestellter innerer Aufbau anschließend etwas weniger ausführlich beschrieben.
Relative Richtungsangaben wie „oben“, „unten“, „oberseitig“, „unterseitig“, „seitlich“, „kurzseitig“, „längsseitig“, „vorne“, „hinten“ etc. beziehen sich hierbei wie auch in der gesamten Schrift willkürlich auf die Darstellung in den Figuren, wenn gleich die Dosierventilreihenanordnung 1 im Betrieb überwiegend in der in Figur 1 dargestellten Orientierung verwendet wird, d. h. meistens eine Dosierung auf ein Werkstück im Wesentlichen mit der Schwerkraft, also in Dosierrichtung DR bzw. entgegen einer Tiefenrichtung TR nach unten erfolgt.
Ein jeder Ventilbetätiger 3 hat im Wesentlichen ein quaderförmiges Gehäuse 8, das sich in drei orthogonale Raumrichtungen, nämlich in die Querrichtung QR, die Längsrichtung LR sowie die Tiefenrichtung TR erstreckt. Das quaderförmige Gehäuse 8 selbst, in einer Unteransicht in Figur 2 dargestellt, ist im Grundriss im Wesentlichen rechteckig, d. h. mit zwei kürzeren Grundrissseiten 6 (in Querrichtung QR) und zwei längeren Grundrissseiten 7 (in Längsrichtung LR) mit einer Länge I ausgebildet.
Von dem quaderförmigen Gehäuse 8 gehen oberseitig (in Tiefenrichtung TR nach oben) zumindest im angeschlossenen Zustand eines Ventilbetätigers 3 für den Betrieb mehrere Leitungen bzw. Anschlüsse ab. Neben zwei Leitungen bzw. Kabeln 9 zum Austausch von Daten mit einer (hier nicht dargestellten) Steuereinheit, zur Versorgung mit der im Betrieb benötigten Leistung (z. B. für die integrierte Heizung) und zur Ansteuerung und Überwachung der piezoelektrischen Antriebe auf einer Oberseite des Gehäuses 8 befinden sich drei weitere Anschlüsse, nämlich eine Steckverbindung eines Zuführkanals 15 sowie zwei Steckverbindungen zweier Abführkanäle 16 für ein Kühlmedium zur Kühlung des Ventilbetätigers 3. Das Kühlmedium kann z. B. ein Gas, wie Luft, aber auch eine Kühlflüssigkeit sein. Mittels der einzelnen mittigen Einführung und der beidseitigen doppelten Abführung des Kühlmediums auf den beiden voneinander in Längsrichtung entfernten Außenseiten zweier Aktoren (Erläuterung unten) kann ein Staudruck des Kühlmediums minimiert werden und damit eine Kühlleistung bzw. Kühleffektivität der Kühlung maximiert werden.
Da es bei der erfindungsgemäßen Anordnung der Ventilbetätiger 3 zu einer Dosierventilreihenanordnung 1 insbesondere aber auf eine Breite b der Gehäuse 8 der Ventilbetätiger 3 ankommt, ist die Breite b der Ventilbetätiger 3, also eine Quererstreckung in der Querrichtung QR insgesamt bereits möglichst schmal gestaltet.
Eine Besonderheit im Sinne einer zusätzlichen lokalen Verschmälerung in Querrichtung QR stellt das bereits erwähnte Dosierkopfteil 4 bzw. die gesamte zur jeweils anderen Ventilbetätigerreihe 2, 5 zeigende Gehäuseseite des Ventilbetätigers 3 auf der Seite des Dosierkopfteils 4 (also z. B. in Figur 3: die linke Gehäuseseite des rechten Ventilbetätigers
3) dar.
Das Dosierkopfteil 4 bzw. die gesamte Gehäuseseite im Bereich des Dosierkopfteils 4 (also insbesondere auch der Teil in Tiefenrichtung TR oberhalb des eigentlichen Dosierkopfteils
4) steht also an der betreffenden kürzeren Grundrissseite 6 nur mittig nach Art eines „erkerartigen Anbaus“ bzw. Erkerabschnitts 3e hervor, so dass die Gehäuseseite insgesamt verschmälert ist. Dabei ist das Gehäuse 8 auf der Gehäuseseite des Dosierkopfteils 4 von der Oberseite bis zur Unterseite durchgehend, d. h. im Erkerabschnitt 3e bzw. Endabschnitt 3e endseitig in Querrichtung QR schmäler gestaltet als das restliche Gehäuse 8. Es weist dort lediglich die halbe Breite b‘ des Dosierkopfteils 4 auf, vorzugsweise in etwa die Hälfte der Breite b des übrigen Ventilbetätigers 3.
Mit dieser in Querrichtung QR also sozusagen verschmälerten bzw. „zugespitzten“ Gehäuseseite grenzt der Ventilbetätiger 3 an zumindest einen gegenüberliegenden Ventilbetätiger 3 der anderen Ventilbetätigerreihe 2, 5 an. Genauer gesagt lässt er sich damit derart anordnen, dass er mit dem verschmälerten Erkerabschnitt 3e zwischen zwei gleichermaßen „zugespitzte“ Gehäuseseiten, also zwischen zwei gleichermaßen verschmälerte Erkerabschnitte 3e zweier gegenüberliegender Ventilbetätiger 3 der anderen Ventilbetätigerreihe 2, 5 hineinragt.
Damit sind die Dosierkopfteile 4 der Ventilbetätiger 3 im Wesentlichen Stoß an Stoß verzahnt nebeneinander positioniert. Es steht also bei dieser erfindungsgemäßen Anordnung jeweils ein Ventilbetätiger 3 einer Ventilbetätigerreihe 2, 5 mit seinem Dosierkopfteil 4 bündig seitlich an einem Dosierkopfteil 4 eines Ventilbetätigers 3 der anderen Ventilbetätigerreihe 2, 5 an. Mit dieser konstruktiven Ausgestaltung und Anordnung wird ein Abstand zwischen den einzelnen Dosierkopfteilen 4 und damit der Abstand zwischen den einzelnen Dosierpunkten noch einmal verringert. Insbesondere bei Verwendung desselben Dosierstoffs in allen Dosierdüsen kann dieser geringe Abstand dafür genutzt werden, eine engmaschige, quasi durchgehende Tropfenstrecke von Dosierpunkten zu erzeugen. Solche Tropfen haben dann je nach Größe der Tropfen zueinander keinen bis fast keinen Abstand mehr und bilden somit ggf. wie bereits erwähnt eine durchgehende Dosierstofflinie aus einem Dosierstoff.
Auf der übrigen Gehäuseseite jenseits der Verschmälerung, d. h. im breiteren Teil ist der Ventilbetätiger 3 wie gesagt gleichbleibend breit bzw. dick ausgebildet, wie insbesondere in Figur 1 zu erkennen ist. Dort befindet sich außen am Gehäuse 8 im Übrigen noch ein Abdeckblech 10. Es bedeckt bzw. schützt unter anderem eine in Längsrichtung LR zentral angeordnete Prozessorplatine bzw. Steuerungsplatine zur Steuerung des Ventilbetätigers 3 im Inneren des Ventilbetätigers 3. Zusätzlich kann im Gehäuse 8 unter anderem auch noch eine Isolierplatine zur Isolierung gegenüber den Aktoren (wie nachfolgend erläutert), eine Anbindungsplatine, eine Hallsensorplatine und eine Spannungsversorgung für den Ventilbetätiger 3 integriert sein.
Um den Stößel 4a eines Ventilbetätigers 3 zu halten und für eine Ausstoßbewegung (in Richtung auf die Düsenöffnung) geeignet zu führen, gehört zu dem Dosierkopfteil 4 auch eine Stößelzentrierschraube zur geführten Aufnahme des Stößels 4a, welche vom Dosierkopfteil 4 ringförmig umschlossen gehalten bzw. aufgenommen wird. Um den Stößel 4a federnd im Ventilbetätiger 3 zu lagern, befindet sich zwischen einem Stößelkopf des Stößels 4a und der Stößelzentrierschraube eine Stößelfeder. Mittels einer Fluidikpositionierung 11 auf der Unterseite des Ventilbetätigers 3 wird dabei der in der Stößelzentrierschraube gelagerte Stößel 4a gegen einen (hier darüber im Gehäuse 8 befindlichen) Hebel des Ventilbetätigers 3 gespannt gehalten.
Im Inneren kann die Dosierventilreihenanordnung 1 insbesondere so aufgebaut sein, wie das Dosiersystem aus der DE 10 2021 102 657 im Inneren. Dabei steht innerhalb des Gehäuses 8 des Ventilbetätigers 3 direkt am Stößelkopf ein in einer Hebelauflage kippbar gelagerter Hebel an, der wiederum um seine Kippachse herum wechselweise (unmittelbar rechts und links bzw. vor und nach der Kippachse) mit einem Kippmoment beaufschlagt wird, welches durch zwei am Hebel an zwei Aktorangriffsstellen des Hebels anstehende, schräg zueinander gestellte Piezoaktoren bzw. Aktoren ausgelöst wird. Die gesamte Bewegungsmechanik (d. h. die Hebelauflage über den Hebel gegen die beiden Aktoren) ist dabei mittels eines Federelements, hier beispielsweise als Tellerfederpaket ausgebildet, gegen das bzw. im Gehäuse verspannt bzw. vorgespannt. Es wird also für den detaillierten Aufbau auf die DE 10 2021 102 657 verwiesen, deren Inhalt hier insoweit inkorporiert wird.
Für einen Dosierbetrieb in einer Dosieranlage (hier nicht dargestellt) wird die aus den Reihen 2, 5 von Ventilbetätigern 3 mit jeweils ihren Dosierkopfteilen 4 gebildete Ventilbetätigergruppe zur Bildung einer Dosierventilreihenanordnung 1 mit einer Düseneinheit 20, genauer gesagt den Dosierdüsen 4b der Dosierdüsenanordnung 4‘ z. B. in einem Bereich auf der Düseneinheit 20 gekoppelt.
Figur 4 zeigt eine als Düsenplatte 20 ausgebildete Düseneinheit 20 in einer perspektivischen Unteransicht.
Die Düsenplatte 20 ist in Figur 5 noch einmal ohne Reservoir und Druckluftversorgungsschlauch (welcher bedarfsweise auch ein Heizungsanschlusskabel umfassen kann) in einem Längsschnitt durch die Düsenplatte 20 entlang der Schnittlinie V- V zur Darstellung des Innenlebens gezeigt. Dabei sind in Figur 5 (hier rechts) beispielhaft - um die Struktur der Düsenplatte 20 besser sichtbar zu machen - nur zwei Ventilbetätiger 3 der Ventilbetätigerreihen 2, 5 zumindest ausschnittsweise im gekoppelten Zustand mit der Düsenplatte 20 gezeigt. Hierdurch wird erkennbar, wie der gekoppelte Zustand der Ventilbetätiger 3 mit den Dosierdüsen im Inneren in etwa aussieht, wie also ein Ausstoßelement 4a im sogenannten Dichtsitz bzw. Ventilsitz jeweils in einer Düsenkammer 4b' einer Dosierdüse 4b positioniert ist bzw. sitzt. Bei dem Aufbau in Figur 4 sind tatsächlich alle Dosierdüsen 4b jeweils mit einem Dosierkopfteil 4 bzw. einem Ventilbetätiger 3 der Ventilbetätigerreihen 2, 5 gekoppelt.
Dabei wird die Dosierventilreihenanordnung 1 mit den Stößeln 4a der Ventilbetätiger 3 auf der Düsenplatte 20 der Dosierdüsenanordnung 4‘ in einer Dosierstellung angeordnet bzw. positioniert. Dadurch stehen die Stößel 4a der Ventilbetätiger 3 in jeweils eine Dosierdüse 4b bzw. in jeweils eine Dichtung einer Dosierdüse 4b auf der Düsenplatte 20 unter Bildung des Ventilsitzes bzw. Dichtsitzes hinein. Zur Abdichtung zwischen den Ventilbetätigern 3 und den Dosierdüsen 4b, genauer gesagt zwischen den Stößeln 4a und den Düsenkammern 4b‘ befinden sich nämlich in einem oberen Teil der Dosierdüsen 4b entsprechende Dichtungen, wie z. B. Ringdichtungen bzw. Membrandichtungen (hier nicht dargestellt), welche im gekoppelten Zustand der Ventilbetätiger 3 mit der Düsenplatte 20 (wie in Figur 4 dargestellt) dann ringförmig zwischen den Düsenkammern 4b‘ und den Stößeln 4a sitzen.
Wie anhand von Figur 4 zu sehen ist, sind die Ventilbetätiger 3 des Dosiermoduls 1 jeweils mit Schrauben 26, welche durch die Düsenplatte 20 in die Ventilbetätiger 3 hineingeschraubt sind, mit der Düsenplatte 20 lösbar verschraubt. Die Düsenplatte 20 selbst könnte wiederum beispielsweise mittels der Schrauben 27 an einem Roboterarm der übergeordneten Dosieranlage befestigt sein, um das Dosiermodul 1 mit der Düsenplatte 20 für den Dosierbetrieb ganzheitlich an der Dosieranlage zu befestigen.
Die Düsenplatte 20 umfasst weiter eine integrierte Dosiermedienversorgung 21 bzw. Kanalstruktur 21 von einem Reservoir 22 bzw. Tank 22 zu den Dosierdüsen 4b zur ausreichenden sowie stetigen Zuführung bzw. Nachführung eines Dosiermediums für die Ventilbetätiger l aus dem gemeinsamen Reservoir 22. Die Kanalstruktur 21 führt dabei vom Reservoir 22 über einen vertikalen Kanal ins Innere der Düsenplatte 20, von wo ein horizontaler Kanal zu den Dosierdüsen 4b führt. Da die Dosierdüsen 4b entsprechend der Ventilbetätiger 3 der Ventilbetätigerreihen 2, 5 derart tief ineinander verzahnt sind, dass sämtliche Dosierdüsen 4b auf einer geraden Linie liegen, kommt die Kanalstruktur 21 mit einem einzelnen Kanal aus, der horizontal durch die Düsenplatte 20 hindurch verläuft und sämtliche Dosierdüsen 4b bzw. Düsenkammern 4b‘ der Dosierdüsen 4b miteinander verbindet und mit Dosiermedium versorgt.
Die Kanalstruktur ist aber nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Prinzipiell kann eine Düsenplatte beliebig viele Kanäle aufweisen. Beispielsweise könnte zu jeder Düsenkammer jeder Dosierdüse ein eigener Kanal verlaufen. Alternativ oder zusätzlich könnten zum Beispiel auch von einem oder mehreren parallel zur Reihenrichtung verlaufenden Kanälen senkrecht zur Reihenrichtung abgehende weitere Kanäle zu den einzelnen Düsenkammern oder zu einer Gruppe von Düsenkammern abzweigen.
Weiterhin könnten die Düsenkammern der Dosierdüsen der jeweiligen Reihen beispielsweise gruppenweise mittels entsprechenden Versorgungskanälen versorgt werden bzw. an zumindest ein Reservoir angeschlossen sein.
Alternativ oder zusätzlich können die Dosierdüsen der Dosierventile, z. B. einzeln, gruppen- oder reihenweise, vorzugsweise mit unterschiedlichen Medien bzw. Dosiermedien (z. B. aus einer entsprechenden Anzahl an Reservoiren) versorgt werden. Die Dosiermedienversorgung 21 umfasst auf dem Weg zwischen Reservoir 22 und den Dosierdüsen 4b, genauer gesagt an einer Abzweigung zu den Düsenkammern 4b‘ der Dosierdüsen 4b der Düseneinheit 20 eine Öffnung, die zumindest während des normalen Dosierbetriebs mit einem Verschlusselement 24 verschlossen ist. Die Öffnung lässt sich öffnen, wenn eine Reinigung des Kanals der Dosiermedienversorgung 21 durchgeführt werden soll. Außerdem hilft diese Öffnung bei der Einbringung der Dosiermedienversorgung 21 bzw. Kanalstruktur 21 in die Düseneinheit 20, insbesondere dann, wenn die Kanalstruktur 21, die hier z. B. aus einem vertikal und einem horizontal verlaufenden Kanal zu den Dosierdüsen besteht, gebohrt wird.
Alternativ oder zusätzlich kann eine Düsenplatte, insbesondere wenn sie eine komplexere Kanalstruktur, z. B. eine der oben beschriebenen Varianten aufweist, beispielsweise in einem 3D-Druck-Verfahren hergestellt bzw. gedruckt werden.
Wie in Figur 4 weiterhin gezeigt, umfasst die Düsenplatte 20 hier zusätzlich ein Reservoir 22, welches über eine Druckversorgung mit Druck beaufschlagbar ist. Da Dosierprozesse in der Regel sehr temperatursensitiv sind, ist eine Temperierung der Düsenplatte 20 über eine Heizung oder Kühlung oder Düsenplatte 20 naheliegend. Dies kann zentral, das heißt für die gesamte Düsenplatte 20 oder individuell über die Anschlagsflächen der jeweiligen Ventilbetätiger 3 erfolgen. Eine zusätzliche Temperierung des Reservoirs 22 und einer etwaigen Versorgungsleitung oder Verrohrung zwischen Reservoir 22 und Düsenplatte 20 ist weiterhin optional denkbar, jedoch nicht in den Ausführungsbeispielen explizit dargestellt.
Auf der Unterseite des oben beschriebenen Ventilbetätigers 3 ist zudem ein Heizungselement 12 mit Temperatursensor an der Fluidikpositionierung 11 angeordnet, welches im gekoppelten Zustand mit der Dosierdüsenanordnung 4‘ der Düseneinheit 20 die Düsenkammer 4b‘ der Dosierdüse 4b auf der Düseneinheit 20 heizt, insbesondere dann, wenn der Stößel 4a im Betrieb durch die Düsenkammer 4b‘ hindurch bis in eine offene oder geschlossene Stellung in die Düsenöffnung 25 der Dosierdüse 4b hineingefahren wird. Das Heizungselement 12 ist dabei mittels zumindest einer Schraube 14 an die Fluidikpositionierung 11 angeschraubt.
Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Dosiermoduls 1 “ in Form einer fächerartigen bzw. bogenförmigen Dosierventilreihenanordnung 1“ mit einer Düseneinheit 20“ in Form einer Düsenplatte 20“ im Längsschnitt. Das hier gezeigte Ausführungsbeispiel kann bis auf die nachfolgend aufgeführten Unterschiede im Wesentlichen identisch zum vorangegangenen Ausführungsbeispiel ausgebildet sein.
Im Unterschied zum vorangegangenen Ausführungsbeispiel ist die Düsenplatte 20“ zumindest im Bereich der Dosierdüsen 4b bogenförmig ausgebildet, es sind also die Ventilbetätiger 3 nicht in derselben, zweidimensionalen Ebene parallel zueinander senkrecht zur Reihenrichtung QR angeordnet (wie dies beim vorigen Ausführungsbeispiel der Fall war), sondern fächerartig mit zueinander geneigten Dosierrichtungen entlang einer bogenförmigen Reihenrichtung QR“ auf einen gemeinsamen sich im Längsschnitt überlagernden Dosierpunkt gerichtet bzw. geneigt.
Konkret ist dazu zum einen die Oberseite der Düsenplatte 20“, auf der die Ventilbetätiger 3, wie auch im vorigen Ausführungsbeispiel mit den Dosierdüsen 4b gekoppelt sind, im Bereich der Dosierdüsen 4b leicht nach oben gewölbt ausgebildet. Zum anderen ist auch die Unterseite der Düsenplatte 20“ im Bereich der Dosieröffnungen 25“ der Dosierdüsen 4b bogenförmig nach oben ausgespart, so dass die Düsenplatte 20“ im Längsschnitt zwischen Oberseite und Unterseite die Form eines Kreisringsektors mit einer gleichmäßigen Dicke aufweist. Im Inneren des Kreisringsektors der Düsenplatte 20“ sind die Dosierdüsen 4b radial zwischen Oberseite und Unterseite der Düsenplatte 20“ zum gedachten Mittelpunkt des Kreisringsektors hin ausgerichtet. An dieser Stelle sei erwähnt, dass die beiden Reihen der Dosierdüsen 4b für die Ventilbetätiger 3 der Ventilbetätigerreihen 2, 5 wie auch beim vorigen Ausführungsbeispiel wieder so tief ineinander verzahnt sind, dass sämtliche Dosierdüsen 4b auf einer Linie liegen und damit mit einem einzelnen horizontalen Kanal der Kanalstruktur 21 bzw. Dosiermedienversorgung 21 miteinander verbunden sind.
Die hier beispielhaft fünf Ventilbetätiger 3 der beiden Ventilbetätigerreihen 2, 5 sind also mit leichtem Winkelversatz zueinander - mit den Dosierkopfteilen 4 nahezu bündig auf der Oberfläche der Düsenplatte 20“ aufliegend und mit den Ausstoßelementen 4a in die Dosierdüsen 4b hineinragend - mit den radial zur Oberfläche in der Düsenplatte 20“ ausgebildeten Dosierdüsen 4b gekoppelt. Dabei sind die drei Ventilbetätiger 3 der ersten Ventilbetätigerreihe 2 (im Längsschnitt im Vordergrund) und die übrigen zwei Ventilbetätiger 3 der zweiten Ventilbetätigerreihe 5 (im Längsschnitt im Hintergrund in den beiden Zwischenräumen der drei Ventilbetätiger 3) derart ineinander verzahnt, dass alle fünf Ventilbetätiger 3 von oben betrachtet (nicht dargestellt) auf einer Dosierlinie liegen würden. Mit einem geeignet gewählten Abstand zur Werkstückoberfläche kann mit dieser Anordnung mit im Winkel versetzten Dosierventilen ein einzelner Dosierpunkt (im Schnittpunkt der Dosierstrahlen) erreicht werden.
Alternativ oder zusätzlich könnten über einen variablen Abstand zur Zieloberfläche auch mehrere beliebig eng bzw. nah aneinander liegende Dosierpunkte auf einem Werkstück gesetzt bzw. dosiert werden.
Mit dem Dosiermodul 1“ gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels könnte grundsätzlich auch eine Vermischung das Ziel sein, d. h. es wird beispielsweise ein aus mehreren Komponenten bestehendes Dosiermedium verwendet, wobei sich die Komponenten dann bei entsprechender Kanalstruktur vorteilhaft erst bei der Dosierung auf dem Werkstück vermischen könnten.
Die Dosieranlage kann im Betrieb das Dosiermodul 1 , 1“ in Form der
Dosierdüsenreihenanordnung 1 entsprechend in eine gewünschte Dosierposition relativ zu einem Werkstück steuern bzw. verfahren, in welcher dann das Dosiermedium mittels einer entsprechenden Dosierbewegung der Stößel 4a gezielt aus den Dosierdüsen 4b bzw. den Düsenkammern 4b‘ der Dosierdüsen 4b - je nach Öffnungsquerschnitt bzw. Durchmesser der Düsenöffnung 25 sehr fein dosiert - ausgestoßen werden kann.
Zum Ausstoß von Dosiermaterial bzw. Dosierstoff erzeugt und überträgt dann eine Bewegungsmechanik innerhalb des Ventilbetätigers 3 eine entsprechende Ausstoß- und Rückzugsbewegung auf den Stößelkopf des Stößels 4a zur Auslenkung des Stößels 4a in der oben bereits erwähnten Dosierrichtung DR.
Der oben beschriebene Aufbau hat den Vorteil, dass mit den Ventilbetätigern 3 der Dosierventilreihenanordnung 1 , 1“ im Betrieb ein gewünschtes Dosiermedium portionsweise aus einer oder mehreren Düsenkammern 4b‘ einer oder mehrerer Dosierdüsen 4b nacheinander, gleichzeitig oder im Wechsel auf ein Werkstück in kleinen oder großen Mengen aufgetragen bzw. abgegeben werden kann. Hierzu kann die Dosierventilreihenanordnung 1 , 1“ entsprechend gesteuert werden. Bei jeder Dosierung bzw. jedem Dosiervorgang wird durch einen Öffnungsquerschnitt bzw. die bereits erwähnte Düsenöffnung 25 einer gewählten Dosierdüse 4b mittels einer schnellen Bewegung bzw. Stößelbewegung des Stößels 4a indirekt über den Hebel gesteuert und angetrieben durch die gegengleich arbeitenden Aktoren zumindest ein, in der Menge exakt dosierbarer Tropfen eines gewünschten Dosiermediums in einer Dosierrichtung DR abgegeben. Die Düsenöffnung 25 kann dazu auch in Form eines wechselbaren Düseneinsatzes an der Dosierdüse 4b ausgebildet sein, um eine Dosiermenge und -form einfach und schnell spezifisch für unterschiedliche Anwendungsgebiete einstellen zu können.
Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei der vorhergehend detailliert beschriebenen Vorrichtung lediglich um ein Ausführungsbeispiel handelt, welches vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise könnten auch mehrere Dosierventilgruppenanordnungen, insbesondere z. B. eine Dosierventilreihenanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und eine weitere Dosierventilreihenanordnung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, in einer Dosieranlage angeordnet und/oder deutlich mehr Ventilbetätiger in einer Dosierventilreihenanordnung angeordnet sein. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können.
Bezugszeichenliste
1, 1“ Dosiermodul / Dosierventilgruppenanordnung / Dosierventilreihenanordnung
2 erste Ventilbetätigerreihe
3 Ventilbetätiger
3e Endabschnitt, erkerartig / Erkerabschnitt
4 Dosierkopfteil
4a Ausstoßelement / Stößel
4‘ Dosierdüsenanordnung
4b Dosierdüse
5 zweite Ventilbetätigerreihe
6 kürzere Grundrissseiten
7 längere Grundrissseiten
8 Gehäuse
9 Kabel
10 Abdeckblech
11 Fluidikpositionierung
12 Heizungselement
14 Schraube
15 Zuführkanal für ein Kühlmedium
16 Abführkanäle für ein Kühlmedium 20, 20“ Düseneinheit / Düsenplatte
21 Dosiermedienversorgung / Kanalstruktur
22 Reservoir/ Tank
23 Druckluftversorgungsschlauch
24 Verschlusselement 25, 25“ Düsenöffnungen
26 Schrauben zur Befestigung der Ventilbetätiger an der Düseneinheit
27 Schrauben zur Montage des Dosiermoduls an einer übergeordneten Dosieranlage
A-A Schnittlinie b Breite eines Ventilbetätigers b‘ Breite / Durchmesser des Dosierkopfteils des Ventilbetätigers
I Länge eines Ventilbetätigers
D geradlinige Dosierstrecke
DR Dosierrichtung LR Längsrichtung
QR Querrichtung / Reihenrichtung, geradlinig
QR“ Reihenrichtung, bogenförmig
TR Tiefenrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Dosiermodul (1, 1“) zur Dosierung eines Dosiermediums mit einer Mehrzahl von Dosierventilen (4a, 4b),
- mit einer ersten Ventilbetätigergruppe (2), die zumindest zwei in einer Reihenrichtung (QR, QR“) nebeneinander angeordnete Ventilbetätiger (3) aufweist, welche Ventilbetätiger (3) jeweils zumindest ein Dosierkopfteil (4) mit einem Ausstoßelement (4a) umfassen,
- und einer zweiten Ventilbetätigergruppe (5) mit zumindest einem Ventilbetätiger (3), vorzugsweise mit mehreren in einer Reihenrichtung (QR, QR“) nebeneinander angeordneten Ventilbetätigern (3), welcher zumindest eine Ventilbetätiger (3) auch ein Dosierkopfteil (4) mit einem Ausstoßelement (4a) umfasst, wobei die Dosierkopfteile (4) der ersten Ventilbetätigergruppe (2) und der zweiten Ventilbetätigergruppe (5) einander zugewandt sind, und mit einer Dosierdüsenanordnung (4‘) mit einer Mehrzahl von Dosierdüsen (4b), wobei jedem Dosierkopfteil (4) eine Dosierdüse (4b) der Dosierdüsenanordnung (4‘) zugeordnet ist, so dass die Dosierdüse (4b) mit dem Ausstoßelement (4a) des Dosierkopfteils (4) jeweils ein Dosierventil (4a, 4b) bildet.
2. Dosiermodul nach Anspruch 1, wobei die erste Ventilbetätigergruppe (2) und die zweite Ventilbetätigergruppe (5) in Reihenrichtung (QR, QR“) parallel zueinander, vorzugsweise direkt aneinander angrenzend, verlaufen.
3. Dosiermodul nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Ventilbetätigergruppen (2, 5) in Reihenrichtung (QR, QR“) zueinander verschoben angeordnet sind.
4. Dosiermodul nach Anspruch 3, wobei die Dosierkopfteile (4) der beiden Ventilbetätigergruppen (2, 5) ineinander verzahnt angeordnet sind.
5. Dosiermodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Ventilbetätiger (3) einer jeweiligen Ventilbetätigergruppe (2, 5) im Wesentlichen parallel nebeneinander oder mit einem Winkelversatz zueinander ausgerichtet sind.
6. Dosiermodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Ventilbetätiger (3) einer der Ventilbetätigergruppen (2, 5) geradlinig nebeneinander in einer geraden Reihenrichtung (QR) angeordnet sind oder wobei die Ventilbetätiger (3) einer der Ventilbetätigergruppen (2, 5) fächerartig nebeneinander in einer bogenförmigen Reihenrichtung (QR“) angeordnet sind, wobei vorzugsweise die Ventilbetätiger (3) zumindest einer Ventilbetätigerreihe (2, 5), besonders bevorzugt beider Ventilbetätigergruppen (2, 5) auf einen gemeinsamen Dosierpunkt gerichtet sind.
7. Dosiermodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Ventilbetätiger (3) mit mindestens einem weiteren, in Reihenrichtung (QR, QR“) benachbarten Ventilbetätiger (3) in Kontakt steht.
8. Dosiermodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Ventilbetätigergruppen (2, 5) jeweils um eine halbe Breite (b) eines Ventilbetätigers (3) und/oder um eine Breite (b‘) eines Endabschnittes (3e) eines Ventilbetätigers (3) in Reihenrichtung (QR) zueinander verschoben angeordnet sind.
9. Dosiermodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Ventilbetätiger (3) einen im Wesentlichen rechteckigen Grundriss (6, 7) aufweist, vorzugsweise mit einer längeren Grundrissseite (7) und einer kürzeren Grundrissseite (6).
10. Dosiermodul nach Anspruch 9, wobei die kürzere Grundrissseite (6) höchstens zwei Drittel, bevorzugt höchstens eine Hälfte, einer Länge der längeren Grundrissseite (7) aufweist.
11. Dosiermodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Dosierkopfteile (4) der Ventilbetätiger (3) erkerartig vorspringen.
12. Dosiermodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Ventilbetätiger (3) höchstens eine maximale Breite (b) von 30 mm, bevorzugt höchstens eine maximale Breite (b) von 20 mm, besonders bevorzugt höchstens eine maximale Breite (b) von 10 mm aufweist, wobei vorzugsweise ein Ventilbetätiger (3) am Dosierkopfteil (4) eine halbe Breite (b‘) der maximalen Breite (b) aufweist.
13. Dosiermodul nach einem der Ansprüche 4 bis 12, wobei die Dosierkopfteile (4) der beiden Ventilbetätigergruppen (2, 5) derart ineinander verzahnt angeordnet sind, dass die Dosierkopfteile (4) der Ventilbetätiger (3) der beiden Ventilbetätigergruppen (2, 5) eine gemeinsame geradlinige Dosierstrecke (D) bilden.
14. Dosiermodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Dosierdüsenanordnung (4‘) eine Düseneinheit (20, 20“) mit einer Mehrzahl von integrierten oder in die Düseneinheit (20, 20“) lösbar einsetzbaren Dosierdüsen (4b) aufweist, wobei vorzugsweise die Düseneinheit (20, 20“) mit den zumindest zwei
Ventilbetätigergruppen (2, 5), insbesondere den einzelnen Ventilbetätigern (3) koppelbar ist.
15. Dosiermodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die
Dosierdüsenanordnung (4‘) eine Mehrzahl von separaten Dosierdüsen (4b) umfasst, welche jeweils, vorzugsweise einzeln, mit den zumindest zwei Ventilbetätigergruppen (2, 5), insbesondere mit den einzelnen Ventilbetätigern (3) separat, koppelbar sind.
16. Dosiermodul nach Anspruch 14, mit einer gemeinsamen Dosiermedienversorgung (21) für zumindest einen Teil der Dosierdüsen (4b) der Dosierdüsenanordnung (4‘).
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