EP4329945A1 - Piezo-aktorvorrichtung - Google Patents

Piezo-aktorvorrichtung

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Publication number
EP4329945A1
EP4329945A1 EP22724026.4A EP22724026A EP4329945A1 EP 4329945 A1 EP4329945 A1 EP 4329945A1 EP 22724026 A EP22724026 A EP 22724026A EP 4329945 A1 EP4329945 A1 EP 4329945A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piezo actuator
actuator device
valve body
piezo
valve
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
EP22724026.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Moritz Nett
Martin Stiegler
Frank Schnur
Lothar Rademacher
Dmitri NOAK
Herbert Martin
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.)
Duerr Systems AG
Original Assignee
Duerr Systems AG
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 Duerr Systems AG filed Critical Duerr Systems AG
Publication of EP4329945A1 publication Critical patent/EP4329945A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02N2/04—Constructional details
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    • H02N2/04—Constructional details
    • H02N2/043—Mechanical transmission means, e.g. for stroke amplification

Definitions

  • the invention relates in particular to a piezo actuator device, preferably for controlling an output of an application agent onto a component (e.g. a motor vehicle body component), e.g. B. for dispensing a sealant.
  • the piezo actuator device is preferably used to dispense an application agent onto the component, e.g. B. to seal an overlap (e.g. sheet metal overlap) and/or to protect an edge (particularly sheet metal edge).
  • the piezo actuator device can also be designed to apply the application agent over a large area to a component surface in order to protect the component surface. It is also possible e.g. B. an issue of application means in the form of an adhesive to glue components together.
  • WO 2019/154570 A1 discloses a metering valve with a closing body and a valve seat, the closing body between a closed position, in which it sits on the valve seat and closes a material outlet, and an open position, in which it is lifted off the valve seat and releases the material outlet, is movable back and forth, with an actuating element fixedly connected to the closing body and with two piezo actuators between which the actuating element is arranged, wherein the actuating element is arranged at a smaller distance from a first of the piezo actuators in the closed position than the maximum change in length of the first piezo actuator, or rests loosely on the first piezo actuator and is arranged at a distance from the second of the piezo actuators that is greater than the maximum change in length of the first piezo actuator, and the actuating element in the Open position is arranged at a distance from the second piezo actuator which is less than the maximum change in length of the second piezo actuator, or rests loosely on the second pie
  • the closing body experiences an initial acceleration when it is actuated.
  • An electromagnet then takes over the movement of the closing body over the entire stroke.
  • the electromagnet also keeps the closing body in the desired end position.
  • a spring-loaded mechanism also holds the closing body in closed when de-energized.
  • the metering valve is relatively complex, e.g. B. because three functional units are required to open and close, which must also be very precisely coordinated. A high susceptibility to faults can therefore not be ruled out.
  • it is z. For example, it is not possible to freely select a stroke of the closing body as a further application variable, because this is always set to a specific value due to the design.
  • An object of the invention is to provide an improved and/or alternative piezo actuator device.
  • the invention relates to a piezo actuator device, preferably for controlling an output of an application agent on a component, for. B. a motor vehicle body part.
  • the application agent can, for. B. be a viscous, especially highly viscous application agent.
  • the application agent can, for. B. a sealant, a polyvinyl chloride (PVC, in particular a PVC plastisol), a thick material, a paint, an adhesive, a preservative (z. B. wax) and / or an insulating material.
  • PVC polyvinyl chloride
  • the piezo actuator device can preferably be used to dispense an application agent onto the component.
  • the piezo actuator device can preferably be used to dispense an application agent onto the component, e.g. B. to seal an overlap (e.g. sheet metal overlap) and/or to protect an edge (particularly sheet metal edge).
  • the piezo actuator device can alternatively or additionally z. B. be designed to apply the application agent areally on a component surface to protect the component surface. It is also possible e.g. B. an issue of application means in the form of an adhesive to glue components together.
  • the piezo actuator device can optionally z. B. at least one functional unit and / or optionally at least two, at least three, at least four or at least five or at least six functional units. It is possible that the piezo actuator device includes the following or preferably the functional unit z. B. includes the following and/or preferably the at least two functional units each include in particular the following: at least one (preferably axially movable back and forth) valve body (e.g. valve needle) for opening and closing at least one valve seat, at least one preferably pivotable and/or designed as an actuating lever actuating arm for actuating the at least one valve body, and a piezo actuator, z. B. a single piezo actuator, which is designed to move (preferably by means of the at least one actuating arm) the at least one valve body to (preferably completely) close and/or to (preferably completely) open the at least one valve seat.
  • at least one preferably axially movable back and forth
  • valve body e.g. valve needle
  • the piezo actuator device z. B. comprises at least two or at least three valve bodies that are moved together by one, in particular a single, piezo actuator (z. B. indirectly via one or more actuating arms).
  • a piezo actuator can thus z.
  • B. operate a single valve body or multiple valve bodies.
  • the piezo actuator can advantageously assume the function of preferably completely opening and optionally the function of completely closing at least one valve seat.
  • z. B possible to implement a pulsating application with the piezo actuator device to interrupt the application and / or to implement an operation in which, depending on the hub, a certain amount of an application agent is applied continuously.
  • Such a variation can advantageously also z. B. within a implement a single application path, especially as this preferably only the control of the piezo actuator must be adjusted.
  • the piezo actuator can, for. B. be designed to move the at least one valve body to a fully closed valve seat position, and / or to move the at least one valve body to a fully open valve seat position.
  • the piezo actuator can preferably be designed to move, in particular to actuate, the at least one valve body to (preferably completely) open and/or (preferably completely) close the at least one valve seat (in particular indirectly).
  • At least one valve seat or even at least two or at least three valve seats can be preferably fully opened and/or preferably fully closed with (preferably only) a single piezo actuator.
  • the piezo actuator preferably serves to actuate the at least one actuating arm and for this purpose can expediently be coupled to the at least one actuating arm.
  • the piezo actuator can, for. B. be designed to move the at least one valve body to close and / or open the at least one valve seat by means of the at least one actuating arm.
  • the at least one actuating arm can thus in particular form a link between the piezo actuator and the at least one valve body.
  • the piezo actuator prefferably has an in particular mechanical preload, in particular to be installed with a preload in order to use the preload to actuate the at least one actuating arm to close the at least one valve seat.
  • This can e.g. B. be made possible that the at least one valve seat is automatically closed in particular when the piezo actuator and / or the piezo actuator device z. B. de-energized and / or de-energized.
  • the “normally closed” state can thus be achieved by a particular mechanical prestressing of the piezo actuator. There are therefore preferably no additional mechanics for this required such as B. a valve, a spring, a magnet and / or an (additional) piezo actuator. However, such z. For example, the "normally open” status can also be implemented.
  • the piezo actuator z. B. with particular electrical excitation energy (z. B. electrical voltage and / or electric current) are supplied.
  • the at least one actuating arm is part of a three-bar linkage mechanism.
  • the at least one actuating arm can be pivoted about a (appropriately first) joint, and/or the piezo actuator is coupled to the at least one actuating arm via a (appropriately second) joint, and/or the at least one actuating arm via a ( expediently third) joint is coupled to the at least one valve body.
  • the first joint expediently, the second joint appropriately and/or the third joint appropriately can, for. B. by a material weakening, z. B. an area of reduced flexural rigidity, in particular relative to two adjacent areas of higher flexural rigidity.
  • the weakening of the material and/or the reduced flexural rigidity can preferably be produced by a local reduction in cross section.
  • the expedient first joint can preferably form a bearing point z. B. allows rotation of the actuating arm, but preferably can prevent all shifts.
  • the first joint can thus z. B. form a fixed bearing.
  • the first joint expediently, the second joint appropriately and/or the third joint appropriately can, for. B. be integrally connected to the at least one actuating arm and/or be designed as a flexure joint.
  • the actuating arm is preferably a one-piece integral part of a frame.
  • the piezo actuator can, for. B. be arranged within the frame and preferably be attached to the frame.
  • the frame can B. detachable and / or at least be open on one side.
  • the frame can B. substantially U- or L-shaped, z. B. be formed with legs of the same or different lengths and / or obliquely aligned legs.
  • the piezo actuator and/or a frame construction discussed below can e.g. B. be aligned substantially in and / or substantially parallel to the plane of the frame.
  • the piezo actuator is preferably fixed in its transverse direction on one side (e.g. on the frame) and/or is coupled to the at least one actuating arm on the other side (appropriately directly or indirectly).
  • the piezo actuator prefferably has a particularly elastically deformable, metallic and/or shell-shaped frame construction.
  • the piezo actuator and / or the frame structure can preferably be elongated and z. B. have a longitudinal axis and a transverse axis z. B. can be aligned substantially perpendicular to each other.
  • the frame construction preferably serves to reinforce (in particular increase) an actuating force on the at least one actuating arm and/or can, for. B. be designed as a bending frame.
  • At least one piezo-active element eg at least one piezo stack
  • at least one piezo-active element eg at least one piezo stack
  • the at least one piezoactive element can in particular act on the frame construction from the inside.
  • the at least one piezo-active element is preferably used for the longitudinal deformation of the frame structure, z. B. to effect a particularly transversely oriented deformation of the frame structure to generate an actuating force for the at least one actuating arm.
  • the at least one piezoactive element can thus preferably act on the frame construction essentially in the longitudinal direction of the frame construction, e.g. B. to generate a (particularly transversely oriented) actuating force on the at least one actuating arm.
  • the frame construction is preferably elongate, e.g. B. substantially elliptical to substantially diamond-shaped and / or to substantially annular or circular.
  • piezo-active elements e.g. piezo stacks
  • the frame construction in the longitudinal direction of the frame construction, e.g. B. to force and / or increase travel.
  • the piezo actuator can preferably actuate the at least one actuating arm transversely (e.g. essentially at right angles) to its longitudinal extension.
  • the frame construction can preferably actuate the at least one actuating arm transversely (e.g. essentially at right angles) to its longitudinal extension.
  • the direction of actuation on the at least one actuating arm can, for. B. substantially parallel or transverse (z. B. substantially perpendicular) to the displacement direction of the at least one valve body.
  • the at least one piezoactive element can, for. Example, be made of ceramics, in particular low-voltage ceramics.
  • the piezo actuator device can be designed to generate and/or dispense drops of application agent and/or to generate and/or dispense jets of application agent.
  • the piezo actuator can preferably be controlled with (expediently electrical) excitation energy, in particular voltage, expediently voltage signals. It is possible for the piezo actuator to be designed and preferably controllable in order (e.g. by changing its electrical excitation energy in particular) to adjust a stroke of the at least one valve body preferably arbitrarily and/or freely, e.g. B. to at least one particular intermediate position between a (expediently fully) closed valve seat position and an appropriately fully open valve seat position, whereby z. B. a throttle function and / or generation of application agent jets can be made possible and alternatively or additionally an application agent droplet size z. B. specifically changed, in particular can be adjusted (z. B. so that a flow rate valve body is specifically changed).
  • the stroke of the at least one valve body means in particular a maximum path that the at least one valve body can cover in its longitudinal direction.
  • the piezo actuator can thus preferably be designed to the at least one valve body only up to z.
  • the stroke to z. B. any intermediate position can be set and / or driven.
  • the hub z. B. is adjustable depending on the particular electrical excitation energy of the piezo actuator, in particular is freely selectable.
  • the position of the at least one valve body can preferably be controlled precisely at any time.
  • a (e.g. electronic) control device is provided.
  • the control device z. B. electrical excitation energy for the piezo actuator and / or the piezo actuators are controlled.
  • the at least one valve seat can expediently be closed by the at least one valve body by pressing the at least one valve body into the at least one valve seat. This can be done, expediently when dispensing the application agent, with a high actuation frequency (e.g. up to 700 Hz), so that the at least one valve body hits the at least one valve seat with a certain speed and force each time.
  • a high actuation frequency e.g. up to 700 Hz
  • a particular disadvantage can be that the permanent impact causes high wear (e.g. at the tip of the at least one valve body and/or in the at least one valve seat), or alternatively or additionally, e.g. B. a high-frequency sound is produced at high volume.
  • the stroke of the at least one valve body z. B. can be set to one or more intermediate positions and / or can be set so that the at least one valve body at a reduced speed of z. B. essentially 0 m / s hits the at least one valve seat.
  • the piezo actuator it is z. It is possible, for example, for the piezo actuator to be designed and preferably controllable in order (e.g. by changing its electrical excitation energy in particular, suitably voltage) to brake the at least one valve body, preferably in such a way that the at least one valve body opens at a reduced speed hits the at least one valve seat. If the at least one valve body is braked in good time before it hits the associated valve seat, a hard impact can advantageously be avoided.
  • the braking of the at least one valve body can preferably be adjustable as a function of the particular electrical excitation energy (particularly voltage, expediently voltage signals) for the piezo actuator.
  • the control device can preferably be designed to control the electrical excitation energy in particular for the piezo actuator and/or the piezo actuators, e.g. B. to control the stroke and / or braking of the at least one valve body and thus in particular to be able to adjust, and alternatively or additionally, z. B. to be able to control at least two piezo actuators advantageously phase-shifted.
  • the control device is in particular an electronic control device and can, for. B. at least one computing unit and / or at least one processor.
  • the controller can, for. B. include a memory unit in which control software (z. B. a control program) and / or control logic can be stored, according to which the excitation energy for the piezo actuator and / or the piezo actuators can be controlled.
  • control software z. B. a control program
  • control logic / or control logic
  • control device is distributed with its function on a central control unit or several different hardware components and / or control units.
  • the piezo actuator device may include a generator device for generating the excitation energy, in particular voltage (expediently voltage signals) for the piezo actuator and/or the multiple piezo actuators and/or an amplifying device for amplifying the energy generated by the generator device and the excitation energy supplied to the piezo actuator and/or the piezo actuators.
  • a generator device for generating the excitation energy, in particular voltage (expediently voltage signals) for the piezo actuator and/or the multiple piezo actuators and/or an amplifying device for amplifying the energy generated by the generator device and the excitation energy supplied to the piezo actuator and/or the piezo actuators.
  • the generator device can, for. B. have one or more generators, z. B. for a piezo actuator or multiple piezo actuators.
  • the amplifying means may suitably comprise one or more amplifiers, e.g. B. for a piezo actuator or multiple piezo actuators.
  • the control device can be designed in particular to control the generator device and/or the amplification device.
  • control device can control the excitation energy for the piezo actuator and/or a plurality of piezo actuators, preferably via the generator device and/or the amplification device.
  • the control device can expediently also be used to control a large number of piezo actuators.
  • control device prefferably to control at least two piezo actuators with a phase offset (e.g. with excitation energy), preferably for generating counter-noise and/or for active noise reduction (expediently "Active Noise Reduction” (“ANR”) - " Anti-noise”), preferably in such a way that, for example, at least two valve bodies hit their valve seat advantageously out of phase and/or at different times.
  • phase offset e.g. with excitation energy
  • ANR Active Noise Reduction
  • Anti-noise Anti-noise
  • the control device the at least two piezo actuators z. B. by substantially 180 ° out of phase and / or control by means of at least approximately destructive interference.
  • the piezo actuator it is possible for the piezo actuator to be installed with a preload in order to use the preload to actuate the at least one actuating arm to close the valve seat.
  • the at least one valve body with a preferably mechanical and / or additional biasing element (z. B. a spring, in particular a coil spring) to generate a bias z. B. is directly or indirectly operatively connected in order to actuate the at least one valve body for closing the at least one valve seat by means of the pretension.
  • a preferably mechanical and / or additional biasing element z. B. a spring, in particular a coil spring
  • piezoelectric actuator having prestressing and “prestressing element” can, for. B. can be used as alternatives or in combination, z. B. to achieve an increased closing force.
  • the at least one valve body can, for. B. by means of a fastener (z. B. screw, bolt, etc.) expediently attached to the at least one actuating arm, wherein the fastener z. B. can be used to accommodate and / or guide the biasing element.
  • a fastener z. B. screw, bolt, etc.
  • the at least one valve body, the biasing element and / or the fastener can z. B. be arranged substantially coaxially.
  • the piezo actuator device can, for. B. have at least one compensating base (z. B. at least one shim plate or shim piece) for position and / or bias adjustment of the at least one valve body.
  • the at least one compensation base is preferably at least one adjusting plate. It is Z. B. possible that the piezo actuator device comprises at least one compensating base for common position and / or preload adjustment of at least two valve bodies, so that z. B. by means of one and the same compensating pad, a position and/or preload adjustment of several valve bodies can be made possible.
  • valve body z. B. a complete package, preferably all valve bodies, can be adjusted together to a substantially identical preload and/or position.
  • the frame is mounted on at least one compensation base or several frames are mounted on at least one compensation base. It is possible that z. B. at least two frames z. B. are mounted on a common compensation pad and / or at least two frames are each mounted on their own compensation pad.
  • the piezo actuator device prefferably has a nozzle plate, in particular on the outside, with z. B. at least two, at least three, at least four or at least five valve seats and / or a z. B. corresponding number of output openings for dispensing the application agent.
  • At least two dispensing openings can be supplied with application agent by means of a valve body and/or valve seat.
  • nozzle plate can thus also z. B. at least two, at least three, at least four or at least five dispensing openings for dispensing application agent.
  • the nozzle plate is preferably designed in one piece (e.g. in one piece-integrally and/or continuously) and/or can e.g. B. have a flush front. This can e.g. B. a clean demolition of application agent drops are supported, a low adhesion of application agent are made possible and / or the nozzle plate are easily cleaned.
  • the at least two valve seats can, for. B. have a common closing plane.
  • Nozzle plates with z. B. nozzle diameters of different sizes can have the same closing plane, so that after a nozzle plate change, the same prestress can be set as before.
  • This z. B. a quick nozzle plate change (z. B. necessary because of nozzle plate wear), a quick sealing system change and / or a quick change of nozzle diameter possible.
  • the piezo actuator device prefferably has a head piece.
  • the nozzle plate can be arranged on the outside of the head piece.
  • the head piece can preferably be arranged between the nozzle plate and the lance body described further below.
  • the head piece and/or the nozzle plate can be dismantled, in particular for the (preferably output-side) removal of at least one valve body from the piezo actuator device.
  • valve body after release (z. B. from the actuating arm and / or with a tool, especially special tool) from the piezo actuator device (z. B. to the front, especially to the output side) can be pulled out.
  • the piezo actuator device preferably comprises a sealing system, e.g. B. from several metal plates z. B. a labyrinth seal (z. B. a half or full labyrinth seal) can form.
  • the metal plates can, for. B. hard metal plates.
  • the sealing system can thus in particular comprise a labyrinth seal, e.g. B. a half or full labyrinth seal.
  • the sealing system can be arranged on and/or (expediently at least in sections) in the head piece.
  • the individual piezo actuators (in particular the respective functional units) can preferably be controlled independently of one another, in particular separately, whereby z. B. a generation of defined application agent pattern and / or application agent webs with z. B. different cross-sections (z. B. in height and / or width) is made possible with z. B. viscous, especially highly viscous application agent.
  • the individual piezo actuators and thus in particular the individual valve bodies can preferably be actuated independently of one another with different actuation frequencies.
  • At least two (or at least three, at least four or at least five) valve seats and/or at least two (or at least three, at least four or at least five) dispensing openings for dispensing application agent are formed in one and the same nozzle plate.
  • the piezo actuator device can, for. B. at least two (in particular with respect to their longitudinal axes) arranged at an angle to each other actuating arms, frame and / or piezo actuators.
  • the piezo actuator device can, for. B. have at least two actuating arms whose longitudinal axes z. B. approach each other in the direction of at least two valve bodies.
  • cross sections of at least two actuating arms can taper in the direction of at least two valve bodies. This can e.g. B. a high packing density can be made possible and / or the valve body can be arranged in a small grid.
  • the piezo actuator device can, for. B.
  • At least two piezo actuators which are preferably arranged offset relative to the longitudinal direction of at least two valve bodies to each other and / or actuate at least two valve bodies of different lengths. This can also z. B. a high packing density can be made possible and / or the valve body can be arranged in a small grid.
  • Piezo actuators of the piezo actuator device can thus z. B. on the one hand side by side and / or on the other hand offset relative to the longitudinal direction of the valve body to each other.
  • the piezo actuator device can, for. B. include a preferably slit-shaped connection in order to be able to supply the application agent to at least two valve bodies, the connection z. B. can have different passage cross-sections for the particularly substantially uniform distribution of the application agent to the at least two valve bodies.
  • the different passage cross-sections are designed in particular for the essentially uniform distribution of the application agent to the at least two valve bodies.
  • connection thus serves in particular for the essentially uniform distribution of application agent to spaces, preferably directly in front of the valve seats.
  • connection is preferably designed in such a way that it can be used for e.g. B. outer valve body, up to which the application means travels a relatively long way, has a larger passage cross section than e.g. for a particularly central valve body, up to which the application means travels a relatively short way.
  • connection z. B. sections in the nozzle plate and / or z. B. is formed in sections in the head piece.
  • the piezo actuator device can, for. B. a (in particular individual, e.g. one-piece-integral) guide component, by means of which at least two valve bodies are axially guided in at least two, in particular, axially spaced guide positions and preferably the at least two valve bodies run without bearing between the at least two guide positions.
  • a (in particular individual, e.g. one-piece-integral) guide component by means of which at least two valve bodies are axially guided in at least two, in particular, axially spaced guide positions and preferably the at least two valve bodies run without bearing between the at least two guide positions.
  • the piezo actuator device may comprise an in particular elongate lance body, on the front side of which the nozzle plate and/or the head piece can be arranged, preferably on the outside.
  • valve bodies it is possible for at least two valve bodies to extend in the lance body, preferably essentially in the longitudinal direction of the lance body.
  • the piezo actuator device can be a z. B. hood-shaped and / or removable housing that z. B. can be arranged laterally on the outside of the lance body.
  • At least two frames, at least two piezo actuators and/or at least two actuating arms may be arranged in the housing.
  • At least two actuating arms preferably extend out of the housing and into the lance body in order to be able to actuate, in particular to drive, at least two valve bodies in the lance body.
  • the lance body can, for. B. be rotatable about its longitudinal axis and / or be connected to a rotary feedthrough through which the application means can be fed and / or returned.
  • the piezo actuator device can, for. B. an application agent feed (z. B. forward) and an application agent return (z. B. return) for application agent circulation include or have at least two application agent feeds, via the z. B. different application agents can be supplied.
  • the piezo actuator device can thus in particular also be designed for selectively dispensing different application agents.
  • the piezo actuator device is connected to a heating device by means of which the application means can be heated, which z. B. with highly viscous application agent, especially adhesive can be advantageous.
  • the housing can B. have at least one cooling opening, via the z. B. heat can be dissipated from the housing.
  • the piezo actuator device can have a cooling device (e.g. a fan) in order to apply a cooling fluid (e.g. cooling air) to the housing, in particular to flush and/or flow through it.
  • a cooling device e.g. a fan
  • the cooling device can, for. B. include a fan etc.
  • the cooling can B. by flushing and / or flowing through the housing with air.
  • the cooling device can, for. B. can be arranged in the housing or outside of the housing.
  • the piezo actuator device can, for. B. include at least two valve bodies that can be moved together by one, in particular a single, piezo actuator (z. B. via one or more actuating arms), z. B. to move the at least two valve bodies (preferably completely) to open and/or to (preferably completely) close at least two valve seats (particularly indirectly), e.g. B. to a fully closed valve seat position and / or to a fully open valve seat position.
  • At least one valve seat or even at least two valve seats can be preferably fully opened and/or preferably fully closed with in particular only a single piezo actuator.
  • z. B. a piezo actuator and / or an actuating arm is used to z. B. to actuate at least two valve bodies.
  • the piezo actuator device can also be designed so that at least two valve bodies are moved together by a single piezo actuator, in particular via at least one actuating arm, whereby valve bodies can preferably be combined to form a functional group.
  • the piezo actuator device can, for. B. for generating application agent droplets and / or application agent jets.
  • the piezo actuator device can also z. B. for the selective generation of application agent drops and application agent jets.
  • the piezo actuator device can, for. B. be formed to the at least one valve body preferably by means of the associated piezo actuator with a z. B. controllable and / or variable operating frequency, z. B with an actuation frequency of z. B. 0 Hz to z. B. at least 300 Hz, at least 400 Hz, at least 550 Hz, at least 650 Hz or over 700 Hz or even over 750 Hz.
  • a size and / or a time interval between individual drops of application agent can preferably be varied by changing the operating frequency.
  • Different piezo actuators can e.g. B. can be applied with the same or a different operating frequency.
  • piezo actuators should preferably be the same (e.g. because of improved interchangeability). However, they can preferably be controlled differently.
  • This will e.g. B. enables the application agent, in particular drops of application agent, to be shot onto the component.
  • the piezo actuator device thus allows z. B. large application distances, which facilitates an application to hard-to-reach and / or distant application areas.
  • the piezo actuator device also preferably enables a defined application of the application agent, as a result of which subsequent work can be reduced or even eliminated entirely.
  • the defined application of the application agent can also advantageously reduce the consumption of application agents, whereby z. B. sustainable production can be promoted.
  • the piezo actuator device can, for. B. include at least one functional unit, at least one valve body, at least one valve seat, at least one actuating arm, at least one piezo actuator and / or at least one frame.
  • the piezo actuator device can, for. B. include at least two, at least three, at least four or at least five functional units, valve body, valve seats, actuating arms, piezo actuators and / or frame.
  • the piezo actuator device can, for. B. have more valve body and / or more valve seats than piezo actuators or have the same number of valve bodies and / or the same number of valve seats as piezo actuators.
  • the piezo actuator device can, for. B. have more output openings than valve body and / or valve seats.
  • a piezo actuator in particular a single piezo actuator, is provided per at least one valve body in order to (preferably by means of at least one actuating arm) open and/or or (particularly complete) closing at least one valve seat to move expediently, e.g. B. to a fully closed valve seat position and / or to a fully open valve seat position
  • the piezo actuator can be used to implement the “normally closed” or “normally open” state.
  • the piezo actuator device can, for. B. be designed to generate surface applications.
  • the piezo actuator device can, for. B. for generating defined appliqué pattern and / or appliqué webs with z. B. different cross sections (z. B. in height and / or width) may be formed.
  • the application agent is preferably viscous, in particular highly viscous.
  • the at least two valve bodies preferably extend essentially parallel to one another.
  • the piezo actuator preferably serves to move and/or actuate at least one valve body, in particular indirectly.
  • transverse and/or “transverse direction” etc. as used herein preferably means substantially perpendicular to the longitudinal direction.
  • the direction of actuation of the piezo actuator on the at least one actuating arm z. B. can essentially correspond to the transverse direction of the piezo actuator.
  • the frame construction z. B. can be formed substantially elliptical and / or diamond-shaped.
  • the actuating arm can, for. B. have a gear ratio of preferably between 4: 1 and 2: 1, z. B. a gear ratio of about 3:1.
  • the tip of the valve bodies can preferably be of essentially spherical design.
  • valve seats, especially the nozzle inlets, z. B. be substantially conical.
  • valve bodies are preferably made of metal, in particular hard metal.
  • the at least two valve bodies preferably extend essentially parallel to one another, e.g. B. in the lance body.
  • the controller can, for. B. control the piezo actuator and / or the piezo actuators in particular directly or indirectly.
  • the (expediently electrical) excitation energy for the piezo actuator and/or the piezo actuators can be (expediently electrical) voltage, in particular (expediently electrical) voltage signals.
  • the excitation energy for the piezo actuator and/or the piezo actuators can in particular be the excitation energy supplied to the piezo actuator and/or the piezo actuators (expediently directly or indirectly).
  • the excitation energy for the piezo actuator and / or the piezo actuators can, for. B. amplified or non-amplified or reduced excitation energy by means of the amplifying device.
  • the invention preferably comprises a piezo actuator device, in particular for controlling an output of an application agent onto a component, comprising: at least one (preferably axially back and forth) movable valve body (e.g. a valve needle) for opening and closing at least one valve seat, at least an actuating arm (preferably pivotable, in particular designed as an actuating lever) for actuating the at least one valve body and a piezo actuator, e.g. B. a single piezo actuator, which is preferably designed to move (in particular by means of the at least one actuating arm) the at least one valve body to (preferably completely) close and/or to (preferably completely) open the at least one valve seat (e.g. B.
  • a piezo actuator device in particular for controlling an output of an application agent onto a component, comprising: at least one (preferably axially back and forth) movable valve body (e.g. a valve needle) for opening and closing at least one valve seat, at least an actuating arm (preferably pivotable
  • the invention includes z. B. a piezo actuator device, in particular for controlling an output of an application agent on a component, with in particular a functional unit, which can include the following, or in particular at least two functional units, each of which can include the following: at least one (preferably axially back and forth) movable Valve body (e.g. a valve needle) for opening and closing at least one valve seat, at least one (preferably pivotable, in particular designed as an actuating lever) actuating arm for actuating the at least one valve body and a piezo actuator, e.g. B.
  • a piezo actuator device in particular for controlling an output of an application agent on a component, with in particular a functional unit, which can include the following, or in particular at least two functional units, each of which can include the following: at least one (preferably axially back and forth) movable Valve body (e.g. a valve needle) for opening and closing at least one valve seat, at least one (preferably pivotable, in particular designed as an
  • a single piezo actuator which is preferably designed to move (preferably by means of the at least one actuating arm) the at least one valve body to (preferably completely) close and/or to (preferably completely) open the at least one valve seat (e.g. B. to a fully closed valve seat position and / or to a fully open valve seat position.
  • the invention includes z. B. also an application device with at least one piezo actuator device as disclosed herein.
  • the application device is designed in particular to apply a seam seal to the component.
  • the application device can, for. B. have a single or multi-axis (z. B. at least 2, at least 3, at least 4 or at least 5-axis) manipulator, in particular robot for guiding the piezo actuator device.
  • z. B. at least 2, at least 3, at least 4 or at least 5-axis
  • the piezo actuator device is mounted stationary and thus z. B. is not mounted on any robot or manipulator.
  • the controller can, for. B. also serve to control the manipulator disclosed herein, in particular robot.
  • the controller can thus z. B. the manipulator control device, in particular the robot control device.
  • a detection system e.g. with one or more cameras and/or one or more lasers
  • a component measurement preceding the application e.g. B.
  • an application result e.g. B. to carry out a quality control, in particular an online quality control.
  • a control device can be provided in order to control the application as a function of parameters recorded by means of the recording system.
  • the invention also includes a method for a piezo actuator device, preferably for controlling an output of an application agent on a component, in particular for a piezo actuator device and/or an application device as disclosed herein, so that the disclosure of the piezo actuator device and/or or for the application device appropriately also applies to the procedural ren.
  • At least one movable valve body can open and close at least one valve seat
  • at least one (preferably pivotable) actuating arm can actuate the at least one valve body
  • a piezo actuator can move the at least one valve body to close and/or open the at least one valve seat.
  • Figure 1 shows a sectional view of a piezo actuator device according to an embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a perspective view of the piezo actuator device, in particular with the housing dismantled
  • Figure 3 shows a sectional view of the piezo actuator device
  • Figure 4 shows a detailed view of Figure 3
  • FIG. 5 shows a sectional view of the piezo actuator device, in particular with the housing, head piece and nozzle plate dismantled
  • Figures 6 and 7 show different sectional views of the piezo actuator device
  • FIG. 8 shows a sectional view of the piezo actuator device
  • FIG. 9 shows a plan view of part of the piezo actuator device
  • FIGS. 10 to 12 illustrate in particular a functional/actuating principle according to an embodiment of the invention
  • FIG. 13 illustrates in particular a functional/actuating principle according to another exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 14 shows a perspective view of part of the piezo actuator device
  • FIG. 15 shows a sectional view in particular of a valve seat and a sealing system of the piezo actuator device
  • FIG. 16 shows a sectional view along line SA-SA from FIG. 15,
  • FIG. 17 shows a sectional view along line SB-SB from FIG. 15,
  • Figures 18 and 19 show different views of a part of a piezo actuator device according to an embodiment of the invention.
  • Figure 20 shows a schematic view of a piezo actuator device according to an embodiment of the invention
  • FIG. 21 shows a plan view of part of a piezo actuator device according to an exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 22 shows a perspective view of an application device with a piezo actuator device according to an exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 23 shows a side view of the application device
  • FIG. 24 shows a control scheme for a piezo actuator device according to an exemplary embodiment of the invention.
  • a piezo actuator device 100 can in the context of the invention z.
  • B. at least one, at least two, at least three, at least four or at least five functional units.
  • the “x” being able to represent at least one further, in particular similar or essentially identical, component by way of example.
  • FIGS 1 to 9 show different views of a piezo actuator device 100 according to an embodiment of the invention.
  • the piezo actuator device 100 is preferably used to control an output of an application agent on a component (z. B. a motor vehicle body component), z. B. for dispensing a sealant, z. B. to seal a seam (e.g. a weld seam or flanged seam etc.).
  • the application agent is usually a viscous, in particular highly viscous, application agent.
  • the piezo actuator device 100 preferably comprises five functional units in the exemplary embodiment in FIGS at least one further functional unit is available. In the following, however, only the functional unit A1 is usually described, it being expedient for the description to also apply to the at least one further functional unit Ax. However, the invention also includes a piezo actuator device 100 with expediently z. B. only one functional unit Al.
  • the functional unit Al or generally the piezo actuator device 100 includes in particular an axially movable back and forth designed as a valve needle valve body 1 for opening and closing a valve seat 2 and a z. B. pivotable, preferably designed as an actuating lever actuating arm 3 for actuating the valve body 1.
  • a piezoelectric actuator 4, in particular only a single piezo actuator 4 is provided for the at least one valve body 1 and is designed to actuate and/or move the valve body 1 preferably by means of the actuating arm 3, in particular in such a way that the valve seat 2 is preferably completely closed and/or or can be fully opened.
  • the functional unit Ax or generally the piezo actuator device 100 also includes in particular an axially movable valve body lx designed as a valve needle for opening and closing a valve seat 2x and a z.
  • a piezo actuator 4x in particular only a single piezo actuator 4x, is provided for the at least one valve body lx and is designed to actuate and/or move the valve body lx, preferably by means of the actuating arm 3x, in particular in such a way that the Valve seat 2x preferably fully closed and / or can be fully opened.
  • a functional unit Al, Ax or generally the piezo actuator device 100 preferably at least two movable valve bodies for opening and closing at least two valve seats, at least one (preferably pivotable, e.g. designed as an actuating lever) actuating arm for actuating the at least comprises two valve bodies and one, preferably a single, piezo actuator for moving the at least two valve bodies (preferably via the at least one actuating arm).
  • the piezo actuator 4 is preferably elongate with a longitudinal direction L and a transverse direction C (e.g. Figure 1) and can be installed with a mechanical preload in particular and thus in particular have a preload in order to use the preload to move the actuating arm 3 and thus to actuate the valve body 1 for expediently automatic closing of the valve seat 2, in particular when the piezo actuator device 100 is de-energized and/or switched off.
  • the closed state of the valve body 1 can thus be achieved by prestressing the piezo actuator 4.
  • This can make it possible for the valve seat 2 to be closed without an additional functional assembly (e.g. valve, spring and/or magnet, etc.). and/or is automatically closed without, for example, an electrical energy supply, when the actuator device 100 is de-energized and/or de-energized.
  • the piezo actuator 4 also serves in particular to open the valve seat 1 completely, in particular, it being possible for the piezo actuator 4 to be supplied with electrical excitation energy, in particular electrical voltage, for this purpose.
  • a single piezo actuator 4 can thus be provided for preferably fully opening and preferably fully closing at least one valve seat 1 .
  • the operating arm 3 is preferably part of a frame 20 and a three-bar linkage mechanism which will be explained in more detail below.
  • the valve seats 2; 2x and a corresponding number of dispensing openings for dispensing application agent are formed in one and the same nozzle plate 5 .
  • the nozzle plate 5 is preferably designed in one piece (e.g. in one piece-integrally and/or continuously) and comprises e.g. B. a substantially flush front. This can e.g. B. a clean demolition of application agent drops are supported, a low adhesion of application agent are made possible and / or the nozzle plate 5 are easily cleaned.
  • the nozzle plate 5 is arranged on an outlet side of a head piece 6, in particular mounted thereon, the valve body 1; lx are passed through the head piece 6.
  • the head piece 6 and / or the nozzle plate 5 can be dismantled from a lance body 30, so that z. B. worn valve body 1; lx to the front, in particular to the output side of the application means, can be removed from the piezo actuator device 100, in particular pulled out.
  • the valve body to be removed 1 z. B. solved with a special tool and then pulled out to the front. This enables easy maintenance and, in particular, quick replacement of worn valve bodies 1; lx.
  • valve body assembly and valve body disassembly The principle of valve body assembly and valve body disassembly is indicated schematically by the double arrow in FIG.
  • the piezo actuator device 100 also includes a z. B. in Figures 6 and 7 to be seen in an enlarged representation sealing system 8, by means of which the valve body 1; lx can be sealed.
  • the sealing system 8 includes z. B. several metal plates, in particular flart metal plates and is preferably a metal-sealing labyrinth seal, in particular Full or half labyrinth seal formed.
  • the sealing system 8 is preferably arranged at least in sections in the head piece 6 and/or placed on the head piece 6 .
  • the sealing system 8 advantageously has only low friction, which in turn advantageously means low actuating forces for the valve body 1; x means.
  • the sealing system 8 also requires only a small amount of installation space and, moreover, advantageously has a long service life.
  • the piezo actuator device 100 can also include one or more z. B. to be seen in Figures 1 and 3 compensating pads 7 (z. B. one or more shim plates or shim pieces) for position and / or bias adjustment of one or more valve bodies 1; include lx.
  • valve body 1; lx can be adjusted to a substantially equal position and/or bias.
  • At least one compensating pad 7 enables an advantageously highly precise position and/or preload adjustment of one or more valve bodies 1; lx. Potential, possibly relatively large manufacturing tolerances can thus be compensated. It is therefore advantageously not necessary to carry out a tolerance selection of parts.
  • valve body 1; lx can be positioned essentially the same in particular easily and quickly and/or provided with essentially the same prestress.
  • the at least one compensating base 7 preferably serves as a base for one or more of the frames 20, 20x described below.
  • a frame 20 is mounted on at least one leveling pad 7 and / or multiple frames 20; 20x are stored on at least one leveling pad 7.
  • Several frames 20, 20x can also z. B. be stored on a common leveling pad 7 and / or multiple frames 20; 20x can each be stored on its own compensation pad 7. It has already been described that the piezo actuator 4 can be installed with a mechanical preload and can therefore in particular have a preload in order to actuate the actuating arm 3 and thus the valve body 1 for expediently automatic closing of the valve seat 2 by means of the preload, in particular when the piez actuator device 100 is de-energized and/or de-energized.
  • a prestressing element 9 can be used for this purpose, e.g. B. shown in Figure 8.
  • valve body 1 instead of or in addition to its own preload, can be directly or indirectly operatively connected to a preload element 9 (e.g. a spring, in particular a coil spring) to generate a preload, in order to use the preload to force the valve body 1 to close the Actuate the valve seat 2, in particular when the piezo actuator device 100 is de-energized and/or switched off.
  • a preload element 9 e.g. a spring, in particular a coil spring
  • the valve body 1 can be fastened to the actuating arm 3 by means of a fastening element 10 (e.g. screw, bolt etc.), the fastening element 10 advantageously also being able to serve for receiving and/or guiding the pretensioning element 9 .
  • a fastening element 10 e.g. screw, bolt etc.
  • valve body 1, the biasing element 9 and/or the fastening element 10 are preferably arranged essentially coaxially.
  • the guide component 13 which can be seen in FIGS. 1, 3 and 14, is designed in particular as a single component and serves to guide the valve body 1; lx at at least two axially spaced guide positions 13.1 and 13.2, the valve body 1; lx between the at least two guide positions 13.1, 13.2 can preferably run without bearing.
  • one and the same guide member 13 for guiding multiple valve body 1; lx be used.
  • precise guidance can advantageously be made possible by fewer interfaces between the parts and/or production in one line.
  • this can advantageously reduce the friction between the guide component 13 and the valve bodies 1; lx can be reduced to the minimum required for guiding the valve body.
  • Figure 9 shows that the actuating arms 3; 3x can be arranged at an angle to one another, with their piezo actuators 4; 4x can preferably also be arranged at an angle.
  • longitudinal axes of the actuating arms 3; 3x can move in the direction of the valve body 1; lx approach each other.
  • Cross sections of the operating arms 3; 3x can e.g. B. also in the direction of the valve body 1; lx taper. This can e.g. B. essentially a fan and / or trapezoidal shape can be generated.
  • the piezo actuator device 100 also comprises an expediently relatively long or relatively short lance body 30, at the head end of which the nozzle plate 5 and/or the head piece 6 is arranged, in particular on the outside, and in which the valve bodies 1; extend lx.
  • a housing 21 is arranged laterally on the outside of the lance body 30 .
  • the lance body 30 are preferably the valve body 1; lx and the guide member 10 arranged.
  • the head piece 6 and the nozzle plate 5 are preferably arranged on the front side of the lance body 30 .
  • the housing 21 are preferably the piezo actuators 4; 4x arranged.
  • the housing 21 can have one or more ventilation openings and can be connected to a cooling device (e.g. a fan) in order to apply a cooling fluid to the housing 21, in particular to flush it through it.
  • a cooling device e.g. a fan
  • the operating arms 3; 3x preferably extend out of the housing 21 into the lance body 30, around the valve body 1; to be able to drive lx.
  • the functional units A1; Ax are preferably of modular design, in particular starting from the nozzle plate 5 and/or the head piece 6.
  • a nozzle plate change is possible, advantageously without prestressing the valve body 1; having to reset lx.
  • the nozzle plates 5 used preferably have the same closing plane, which means that after changing to a nozzle plate 5 with, for example, different nozzle diameters, the same prestress can be set again as before.
  • Figures 1 to 9 illustrate in particular an embodiment in which a piezoelectric actuator 4; 4x preferably a single piezo actuator 4; 4x, per valve body 1; lx is used, so that in the embodiment z.
  • a piezoelectric actuator 4; 4x preferably a single piezo actuator 4; 4x, per valve body 1; lx is used, so that in the embodiment z.
  • five piezo actuators 4 and five valve body 1; 1x are present, with, as already mentioned, also exemplary embodiments with more than five or fewer than five piezo actuators 4 together with the same number of valve bodies 1; lx are possible.
  • FIGS. 10 to 13 serve in particular to explain a functional/actuating principle according to an exemplary embodiment of the invention.
  • the actuating arm 1 is in particular part of a three-joint lever mechanism, with expediently three joints, namely a first joint G1, a second joint G2 and a third joint G3.
  • the actuating arm 3 can be pivoted about the first joint Gl.
  • the first joint Gl preferably forms a bearing point that allows the actuating arm 3 to rotate, but prevents all displacements.
  • the first joint Gl can thus form a fixed bearing.
  • the oblong piezo actuator 4 is coupled to the actuating arm 3 via the second joint G2.
  • the actuating arm 3 is coupled to the valve body 1 via the third joint G3.
  • the actuating arm 3 is preferably a one-piece, integral part of a frame 20 that is preferably open on at least one side, it being possible for the piezoelectric actuator 4 to be arranged in the frame 20 .
  • the piezo actuator 4 can be mounted on the frame 20 on one side and fixed on the actuating arm 3 on the other side by means of the second joint G2.
  • the piezo actuator 4 can be arranged in the frame 20 in a preferably bearing-free deformable manner, it being possible for it to be suspended in the middle or on the end faces in order to define the installation position.
  • all joints G1, G2, G3 are formed by weakening the material, are integrally connected to the actuating arm 3 in one piece and/or are formed as a solid-state joint.
  • the piezo actuator 4 preferably includes an elastically deformable frame construction 4.1.
  • the frame construction 4.1 can be designed in particular as a flexible clamping frame and/or to increase an actuating force on the actuating arm 3.
  • the frame construction 4.1 and/or the piezo actuator 4 can be at least slightly elongated and z. B. actuate the actuating arm 3 transversely to the longitudinal direction L, in particular essentially at right angles to the longitudinal direction L.
  • the frame construction 4.1 is preferably formed circumferentially.
  • a longitudinal deformation can bring about a transverse deformation, with the transverse deformation being used to actuate the actuating arm 3 .
  • the frame construction 4.1 prestress at least one piezoactive element 4.2.
  • several piezoactive elements 4.2 are preferably coupled to one another and to the frame construction 4.1 in the longitudinal direction L of the frame construction 4.1, with z. B. in the transverse direction C of the frame structure 4.1. a free space can be provided.
  • Valve body 1 rests against valve seat 2 by means of mechanical prestressing (e.g. generated by mechanical prestressing of piezo actuator 4 and/or by prestressing element 9) in order to close valve seat 2 (in particular state: “normally closed”).
  • mechanical prestressing e.g. generated by mechanical prestressing of piezo actuator 4 and/or by prestressing element 9
  • Piezo actuator 4 in particular piezo stack (z. B. piezo-active elements 4.2) changes its length when subjected to voltage. In particular, deformation of the frame construction 4.1 in the longitudinal direction L.
  • Piezo actuator 4 in particular frame construction 4.1, moves actuating arm 3. In particular, deformation of frame construction 4.1 in the transverse direction C.
  • Valve body 1 releases valve seat 2, particularly depending on the actuation/switching frequency of piezo actuator 4.
  • the piezoelectric actuator 4 is designed to be able to set a stroke of the valve body 1 preferably freely selectable, whereby in particular a maximum path that the valve body 1 can cover in its longitudinal direction can be set expediently.
  • the stroke of the valve body 1 depends in particular on the amount of excitation energy (in particular excitation voltage) by means of which the piezo actuator 4, in particular the at least one piezo-active element 4.1 (e.g. piezo stack), is acted upon.
  • the piezo actuator 4 in particular the at least one piezo-active element 4.1 (e.g. piezo stack)
  • the piezo actuator 4 can thus be designed in particular to set a stroke of the valve body 1 to preferably any intermediate position between a closed valve seat position and a fully open valve seat position, which preferably enables a throttle function and/or generation of application agent jets can be.
  • an application agent droplet size in particular can be changed with an adjustable stroke, so that the outflow rate can be changed specifically for the valve body.
  • the piezo actuator 4 thus preferably allows not only a fully open valve seat position (and optionally a closed valve seat position), but z. B. also that the stroke of the valve body 1 can be adjusted only up to an intermediate position between the closed valve seat position and the fully open valve seat position.
  • valve body lift can preferably be moved to any value in a targeted manner.
  • An adjustable stroke in particular a reduced stroke to only an intermediate position, z. B. be advantageous at the beginning of the application and / or at the end of the application.
  • the first x drops of application agent (especially at the beginning of the seam) are driven with a reduced stroke to prevent a "hammer head".
  • the piezo actuator 4 can also be designed to decelerate the valve body 1, preferably in such a way that the valve body 1 strikes the valve seat 2 at a reduced speed.
  • the braking of the valve body 1 z. B. by a change in the excitation energy can be brought about by means of which the piezo actuator 4, in particular the at least one piezo-active element 4.1 (z. B. piezo stack), is applied.
  • the braking of the valve body 1 can be implemented by means of a suitable voltage curve at the piezo actuator 4 .
  • the piezo actuator device 100 can be a z. 20 and 24, in particular an electronic control device 40 (e.g. a control unit, in particular with control software and/or control logic), by means of which the electrical excitation energy for the piezo actuator 4 and thus the excitation energy supplied to the piezoelectric actuator 4 can be controlled in order in particular to be able to control the stroke and/or the braking of the valve body 1 and thus advantageously be able to adjust it.
  • an electronic control device 40 e.g. a control unit, in particular with control software and/or control logic
  • Figures 10 to 12 show z. B. an embodiment in which the piezoelectric actuator 4 actuates the actuating arm 3 in an actuating direction and the actuating direction is essentially parallel to the displacement direction of the valve body 1 .
  • Figure 13 shows z. B. an embodiment in which the piezo actuator 4 actuates the actuating arm 3 in an actuating direction and the actuating direction is transverse (e.g. substantially perpendicular) to the displacement direction of the valve body 1 .
  • FIGS. 10 to 12 and FIG. 13 shows that the installation situation of the piezoelectric actuator 4 can fundamentally advantageously remain the same.
  • FIGS. 15 to 17 serve in particular to illustrate an application agent supply to a plurality of valve bodies 1; lx, in particular an application agent supply to the chamber, preferably immediately in front of the valve seats 2; 2x
  • a slit-shaped connection 11 with different passage cross sections is provided, via which the application agent can be connected to at least two valve bodies 1; lx can be supplied.
  • the different passage cross-sections are for the essentially uniform distribution of the application agent to the at least two valve bodies 1; lx trained.
  • the slit-shaped connection 11 can be formed in particular in the head piece 6 and/or in the nozzle plate 5 and can be fed by an application agent supply line 12 on or in the lance body 30 .
  • the application agent can thus be applied to the valve body 1; lx are preferably divided substantially equally.
  • the slit-shaped connection 11 is in particular designed in such a way that for external valve bodies to which the application agent has to travel a relatively long way, a has a larger passage cross section than, for example, for one or more centrally arranged valve bodies, up to which the path is relatively short.
  • the outer valve bodies are supplied with application agent just as well as the inner valve bodies.
  • Pressure levels in front of the valve seats are thus advantageously also essentially the same.
  • Figures 18 and 19 show different views of a part of a piezo actuator device 100 according to an embodiment of the invention.
  • At least two piezo actuators 4; 4x can preferably relative to the longitudinal direction of at least two valve body 1; lx be offset from one another and at least two valve bodies 1 of different lengths; press lx.
  • valve body 1; lx can be advantageously arranged in small grid dimensions.
  • Figure 20 shows a schematic view of a piezo actuator device 100.
  • the piezo actuator device 100 can, for. B. include an application agent supply 25 and an application agent return 26 to have the ability to circulate the application agent. If this can be dispensed with, it is possible to use the application means return 26 as an application means supply, so that the piezo actuator device 100 can be operated with two different application means.
  • the piezo actuator device 100 can thus also include at least two application agent feeds, via which different application agents can be fed, in particular for optional application.
  • Reference number 27 denotes a pneumatic supply.
  • a control device 40 is also shown schematically in FIG. 20, which is designed in particular for controlling the piezo actuators 4, 4x, expediently for controlling the excitation energy for the piezo actuators 4, 4x.
  • FIG. 21 shows an embodiment with z. B. three schematically illustrated piezo actuators 4 and z. B. five valve bodies.
  • FIG. 21 serves in particular to illustrate an exemplary embodiment in which a piezo actuator 4, in particular a single piezo actuator 4, is used in order to actuate at least two valve bodies, preferably by means of at least one actuating arm 3.
  • a single piezo actuator can be used in order to actuate at least two valve bodies, preferably by means of at least two actuating arms.
  • the complexity and the costs can advantageously be reduced, it being alternatively or additionally easier to use a piezo actuator device 100 with z. B. to realize at least five or even at least six valve bodies.
  • a combination can also be considered in particular if no "high resolution" of the application agent result is required and/or not all valve bodies have to be controlled separately.
  • FIG. 21 shows in particular an embodiment with expediently five valve bodies 1; lx and three piezo actuators 4; 4x, although any other divisions are possible, e.g. B. six valve bodies and three piezo actuators or eight valve bodies and three or four piezo actuators, etc.
  • FIG. 9 shows for comparison an embodiment in which per valve body 1; lx each preferably a single piezo actuator 4 is provided.
  • FIG. 9 shows an exemplary embodiment with, in particular, five valve bodies 1; lx and five piezo actuators 4; 4x.
  • the piezo actuator device 100 can thus include the same number of valve bodies as piezo actuators or include more valve bodies than piezo actuators.
  • FIGS. 22 and 23 show different views of an application device 200 for applying a seam seal to a component, with a piezo actuator device 100 as disclosed herein.
  • the lance body 30 can be rotated about its longitudinal axis and connected to a rotary feedthrough 31, via which the application agent can be fed in and/or returned.
  • Reference number 32 denotes an interface for mounting on a robot or manipulator, although exemplary embodiments are also possible in which the application device 200 is mounted in a stationary manner.
  • the application device 200 can include a camera or laser-based detection system 33 (shown only schematically) in order to carry out a component measurement and/or to record the application result in order to carry out a preferably online quality control.
  • FIG. 24 shows a control scheme, in particular a signal processing scheme for a piezo actuator device 100 according to an exemplary embodiment of the invention.
  • a control device 40 is provided, by means of which the excitation energy for the piezo actuator 4 and thus the excitation energy supplied to the piezo actuator 4 can be controlled, in particular via a generator device 50 and an optional amplification device 60, preferably by the stroke and/or the braking of the valve body 1 to control.
  • the generator device 50 is used to generate the excitation energy for the piezo actuator 4, in particular to generate (z. B. essentially rectangular, pre-deformed and / or suitable for braking) voltage signals (z. B. -IV to +7V) for Piezo actuator 4. Per piezo z. B. own voltage signals can be generated.
  • Control device 40 is used in particular to control generator device 50 and/or amplification device 60.
  • the optional amplification device 60 serves to amplify the excitation energy generated by the generator device 50 .
  • the voltage signals e.g. -IV to +7V
  • the voltage signals can be amplified by the amplification device 60 by a factor of e.g. B. 20 +/-S (e.g. -20V to +140V).
  • the amplification device 60 can e.g. B. be arranged in a control cabinet.
  • the optionally amplified excitation energy and thus the voltage signals can be fed to the piezo actuator 4 .
  • the voltage signals are preferably essentially square-wave voltage signals.
  • the piezoelectric actuator 4 can actuate the valve body 1 (preferably via the leverage), in particular accordingly bring about a lift and/or braking of the valve body 1 .
  • the shape of the lift and/or deceleration curve can essentially correspond to the curve of the voltage signals generated by the generator device 50 .
  • the control scheme can be for a piezo actuator 4 or multiple piezo actuators 4; be used 4 times.
  • Advantages of the adjustable stroke and deceleration are e.g. B .: Less wear on the valve body 1 and/or in the valve seat 2 due to fewer strokes and/or reduced force when closing the valve seat 2 by the valve body 1 and alternatively or additionally less noise development, especially in the high-frequency range.
  • noise reduction is the use of counter-noise generation and/or active noise reduction (expediently “anti-noise” - “Active Noise Reduction” (“ANR").
  • the controller 40 z. B. be designed to expediently control at least two piezo actuators 4, 4x out of phase with excitation energy, preferably in such a way that at least two valve bodies 1, lx out of phase and/or time-delayed meet their valve seat 2, 2x.
  • counternoise generation and/or active noise reduction can advantageously be made possible.
  • any noise produced by the at least one valve body 1 can be reduced or even essentially eliminated, preferably by phase-shifted activation of the at least one piezo actuator 4x of the at least one other valve body lx.
  • the basic idea is therefore to reduce or essentially eliminate the noise produced by at least one valve body 1, expediently by phase-shifted activation of at least one piezo actuator 4x of at least one other valve body 1x.
  • the control device 40 can have at least two piezo actuators 4, 4x z. B. by substantially 180 ° out of phase and / or control by means of at least approximately destructive interference.
  • the invention includes a piezo actuator device, in particular for controlling an output of an application agent on a component, wherein the piezo actuator device z. B. can include the following or in particular a functional unit of the piezo actuator device can include the following and/or in particular at least two functional units of the piezo actuator device can each include the following: at least one (preferably axially back and forth) movable valve body (e.g. a valve needle ) for opening and closing at least one valve seat, at least one (preferably pivotable, in particular designed as an actuating lever) actuating arm for actuating the at least one valve body and a piezo actuator, e.g. B.
  • a piezo actuator e.g. B.
  • valve body e.g. valve needle lx valve body, preferably at least one other valve body, e.g. B. Valve needle
  • valve seat preferably at least one additional valve seat
  • Ax functional unit preferably at least one further functional unit
  • biasing element e.g. B. Feather
  • biasing element preferably at least one further biasing element, e.g. B. Feather
  • fastener e.g. B. screw lOx fastener, preferably at least one other fastener, z. B. Screw
  • detection system preferably camera and/or laser-based detection system
  • control device in particular electronic control device 50 generator device, preferably for generating (in particular electrical) excitation energy (e.g. voltage, in particular voltage signals) for the piezo actuator 60 amplification device 200 application device

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Piezo-Aktorvorrichtung (100), vorzugsweise zum Steuern einer Ausgabe eines Applikationsmittels auf ein Bauteil, umfassend: zumindest einen bewegbaren Ventilkörper (1; 1x) zum Öffnen und Schließen zumindest eines Ventilsitzes (2; 2x), zumindest einen vorzugsweise schwenkbaren Betätigungsarm (3; 3x) zum Betätigen des zumindest einen Ventilkörpers (1; 1x) und einen Piezo-Aktor (4; 4x), der ausgebildet ist, um den zumindest einen Ventilkörper (1; 1x) zum Schließen und/oder Öffnen des zumindest einen Ventilsitzes (2; 2x) zu bewegen.

Description

BESCHREIBUNG
Piezo-Aktorvorrichtung
Die Erfindung betrifft insbesondere eine Piezo-Aktorvorrichtung, vorzugsweise zum Steuern einer Ausgabe eines Applikationsmittels auf ein Bauteil (z. B. ein Kraftfahrzeugkarosserie-Bauteil), z. B. zur Ausgabe eines Dichtmittels. Die Piezo-Aktorvorrichtung dient vorzugsweise zur Ausgabe eines Applikationsmittels auf das Bauteil, z. B. um eine Überlappung (z. B. Blechüberlappung) abzudichten und/oder eine Kante (insbesondere Blechkante) zu schützen. Die Piezo-Aktorvorrichtung kann alternativ oder ergänzend auch ausgebildet sein, um das Applikationsmittel flächig auf eine Bauteil- Fläche aufzutragen, um die Bauteil-Fläche zu schützen. Möglich ist auch z. B. eine Ausgabe von Applikationsmittel in Form eines Klebemittels, um Bauteile miteinander zu verkleben.
WO 2019/154570 Al offenbart ein Dosierventil mit einem Schließkörper und einem Ventilsitz, wobei der Schließkörper zwischen einer Schließstellung, in der er auf dem Ventilsitz aufsitzt und einen Materialauslass verschließt, und einer Offenstellung, in der er vom Ventilsitz abgehoben ist und den Materialauslass freigibt, hin und her beweglich ist, mit einem mit dem Schließkörper fest verbundenen Betätigungselement und mit zwei Piezo-Aktoren, zwischen denen das Betätigungselement angeordnet ist, wobei das Betätigungselement in der Schließstellung in einem Abstand zu einem ersten der Piezo-Aktoren angeordnet ist, der kleiner ist als die maximale Längenänderung des ersten Piezo-Aktors, oder lose am ersten Piezo-Aktor anliegt und in einem Abstand zum zweiten der Piezo-Aktoren angeordnet ist, der größer ist als die maximale Längenänderung des ersten Piezo-Aktors, und wobei das Betätigungselement in der Offenstellung in einem Abstand zum zweiten Piezo-Aktor angeordnet ist, der kleiner ist als die maximale Längenänderung des zweiten Piezo-Aktors, oder lose am zweiten Piezo-Aktor anliegt und in einem Abstand zum ersten Piezo-Aktor angeordnet ist, der größer ist als die maximale Längenänderung des zweiten Piezo-Aktors. Mittels eines Piezo-Aktors erfährt der Schließkörper bei Betätigung eine Anfangsbeschleunigung. Daraufhin übernimmt ein Elektromagnet die Bewegung des Schließkörpers über den gesamten Hub. Der Elektromagnet hält den Schließkörper auch in der gewünschten Endposition. Ein federbelasteter Mechanismus hält den Schließkörper auch in stromlosem Zustand geschlossen. Das Dosierventil ist relativ komplex, z. B. weil zum Öffnen und Schließen drei Funktionseinheiten erforderlich sind, die zudem sehr genau aufeinander abgestimmt sein müssen. Eine hohe Störanfälligkeit kann somit nicht ausgeschlossen werden. Außerdem ist es z. B. nicht möglich, als weitere Applikationsvariable einen Hub des Schließkörpers frei zu wählen, weil dieser konstruktiv bedingt immer auf einen konkreten Wert festgelegt ist.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte und/oder alternative Piezo-Aktorvorrichtung zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe kann insbesondere mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst werden. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart oder ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Die Erfindung betrifft eine Piezo-Aktorvorrichtung, vorzugsweise zum Steuern einer Ausgabe eines Applikationsmittels auf ein Bauteil, z. B. ein Kraftfahrzeugkarosseriebauteil.
Das Applikationsmittel kann z. B. ein viskoses, insbesondere hochviskoses Applikationsmittel sein.
Das Applikationsmittel kann z. B. ein Dichtmittel, ein Polyvinylchlorid (PVC, insbesondere ein PVC- Plastisol), einen Dickstoff, einen Lack, ein Klebemittel, ein Konservierungsmittel (z. B. Wachs) und/oder einen Dämmstoff umfassen.
Die Piezo-Aktorvorrichtung kann vorzugsweise zur Ausgabe eines Applikationsmittels auf das Bauteil verwendet werden.
Die Piezo-Aktorvorrichtung kann vorzugsweise zur Ausgabe eines Applikationsmittels auf das Bauteil dienen, z. B. um eine Überlappung (z. B. Blechüberlappung) abzudichten und/oder eine Kante (insbesondere Blechkante) zu schützen. Die Piezo-Aktorvorrichtung kann alternativ oder ergänzend z. B. ausgebildet sein, um das Applikationsmittel flächig auf eine Bauteil-Fläche aufzutragen, um die Bauteil-Fläche zu schützen. Möglich ist auch z. B. eine Ausgabe von Applikationsmittel in Form eines Klebemittels, um Bauteile miteinander zu verkleben.
Die Piezo-Aktorvorrichtung kann optional z. B. zumindest eine Funktionseinheit und/oder optional zumindest zwei, zumindest drei, zumindest vier oder zumindest fünf oder zumindest sechs Funktionseinheiten umfassen. Es ist möglich, dass die Piezo-Aktorvorrichtung folgendes umfasst oder vorzugsweise die Funktionseinheit z. B. folgendes umfasst und/oder vorzugsweise die zumindest zwei Funktionseinheiten jeweils insbesondere folgendes umfassen: zumindest einen (vorzugsweise axial hin und her bewegbaren) Ventilkörper (z. B. Ventilnadel) zum Öffnen und Schließen zumindest eines Ventilsitzes, zumindest einen vorzugsweise schwenkbaren und/oder als Betätigungshebel ausgebildeten Betätigungsarm zum Betätigen des zumindest einen Ventilkörpers, und einen Piezo-Aktor, z. B. einen einzigen Piezo-Aktor, der ausgebildet ist, um (vorzugsweise mittels des zumindest einen Betätigungsarms) den zumindest einen Ventilkörper zum (vorzugsweise vollständigen) Schließen und/oder zum (vorzugsweise vollständigen) Öffnen des zumindest einen Ventilsitzes zu bewegen.
Im Kontext der Erfindung ist es z. B. möglich, dass die Piezo-Aktorvorrichtung z. B. zumindest zwei oder zumindest drei Ventilkörper umfasst, die durch einen, insbesondere einen einzigen, Piezo- Aktor (z. B. mittelbar über einen oder mehrere Betätigungsarme) gemeinsam bewegt werden.
Im Kontext der Erfindung ist insbesondere eine Verwendung von vorzugsweise nur einem Piezo- Aktor pro zumindest einem Ventilkörper möglich. Ein Piezo-Aktor kann somit z. B. einen einzigen Ventilkörper oder mehrere Ventilkörper betätigen.
Der Piezo-Aktor kann hierbei vorteilhaft die Funktion eines vorzugsweise vollständigen Öffnens und optional die Funktion eines vollständigen Schließens zumindest eines Ventilsitzes übernehmen.
Besonders vorteilhaft ist z. B., dass mittels des Piezo-Aktors zumindest ein Ventilkörper, insbesondere dessen Flub, auf beliebige Zwischenstellungen zwischen einer vollständig offenen Ventilsitz-Stellung und einer vollständig geschlossenen Ventilsitz-Stellung eingestellt werden kann, was z. B. durch Anlegen einer zweckmäßigen Spannung an den Piezo-Aktor realisiert werden kann.
Je nach Anwendungsfall ist es somit z. B. möglich, mit der Piezo-Aktorvorrichtung eine pulsierende Applikation umzusetzen, die Applikation zu unterbrechen und/oder einen Betrieb zu realisieren, bei dem, in Abhängigkeit des Hubs, eine bestimmte Menge eines Applikationsmittels kontinuierlich appliziert wird. Eine derartige Variation lässt sich vorteilhafterweise auch z. B. innerhalb einer einzigen Applikationsbahn realisieren, zumal dazu vorzugsweise lediglich die Ansteuerung des Piezo-Aktors angepasst werden muss.
Der Piezo-Aktor kann z. B. ausgebildet sein, um den zumindest einen Ventilkörper bis in eine vollständig geschlossene Ventilsitz-Stellung zu bewegen, und/oder um den zumindest einen Ventilkörper bis in eine vollständig geöffnete Ventilsitz-Stellung zu bewegen.
Der Piezo-Aktor kann vorzugsweise ausgebildet sein, um den zumindest einen Ventilkörper zum (vorzugsweise vollständigen) Öffnen und/oder zum (vorzugsweise vollständigen) Schließen des zumindest eines Ventilsitzes (insbesondere mittelbar) zu bewegen, insbesondere zu betätigen.
Im Kontext der Erfindung kann vorteilhaft somit mit (vorzugsweise nur) einem einzigen Piezo-Aktor zumindest ein Ventilsitz oder sogar zumindest zwei oder zumindest drei Ventilsitze vorzugsweise vollständig geöffnet und/oder vorzugsweise vollständig geschlossen werden.
Der Piezo-Aktor dient vorzugsweise zum Betätigen des zumindest einen Betätigungsarms und kann hierfür zweckmäßig an den zumindest einen Betätigungsarm gekoppelt werden.
Der Piezo-Aktor kann z. B. ausgebildet sein, um mittels des zumindest einen Betätigungsarms den zumindest einen Ventilkörper zum Schließen und/oder Öffnen des zumindest einen Ventilsitzes zu bewegen.
Der zumindest eine Betätigungsarm kann somit insbesondere ein Bindeglied zwischen dem Piezo- Aktor und dem zumindest einen Ventilkörper bilden.
Es ist möglich, dass der Piezo-Aktor eine insbesondere mechanische Vorspannung aufweist, insbesondere mit einer Vorspannung verbaut ist, um mittels der Vorspannung den zumindest einen Betätigungsarm zum Schließen des zumindest einen Ventilsitzes zu betätigen. Dadurch kann z. B. ermöglicht werden, dass der zumindest eine Ventilsitz insbesondere automatisch geschlossen wird, wenn der Piezo-Aktor und/oder die Piezo-Aktorvorrichtung z. B. spannungs- und/oder stromlos geschaltet wird.
Der Zustand „normally closed" kann somit durch eine insbesondere mechanische Vorspannung des Piezo-Aktors erreicht werden. Somit ist hierfür vorzugsweise keine zusätzliche Mechanik erforderlich wie z. B. ein Ventil, eine Feder, ein Magnet und/oder ein (zusätzlicher) Piezo-Aktor. Allerdings kann derart z. B. auch der Zustand „normally open" realisiert werden.
Zum Öffnen des zumindest einen Ventilsitzes kann der Piezo-Aktor z. B. mit insbesondere elektrischer Erregungsenergie (z. B. elektrischer Spannung und/oder elektrischem Strom) versorgt werden.
Es ist möglich, dass der zumindest eine Betätigungsarm Teil eines Dreigelenk-Hebelmechanismus ist.
Es ist möglich, dass der zumindest eine Betätigungsarm um ein (zweckmäßig erstes) Gelenk schwenkbar ist, und/oder Piezo-Aktor über ein (zweckmäßig zweites) Gelenk an den zumindest einen Betätigungsarm gekoppelt ist, und/oder der zumindest eine Betätigungsarm über ein (zweckmäßig drittes) Gelenk an den zumindest einen Ventilkörper gekoppelt ist.
Das zweckmäßig erste Gelenk, das zweckmäßig zweite Gelenk und/oder das zweckmäßig dritte Gelenk kann z. B. durch eine Materialschwächung, z. B. ein Bereich reduzierter Biegesteifigkeit, insbesondere relativ zu zwei angrenzenden Bereichen höherer Biegesteifigkeit ausgebildet sein. Die Materialschwächung und/oder die verminderte Biegesteifigkeit kann vorzugsweise durch eine lokale Querschnittsverringerung erzeugt werden.
Das zweckmäßig erste Gelenk kann vorzugsweise eine Lagerstelle bilden, die z. B. eine Verdrehung des Betätigungsarms ermöglicht, aber vorzugsweise alle Verschiebungen unterbinden kann. Das erste Gelenk kann somit z. B. ein Festlager bilden.
Das zweckmäßig erste Gelenk, das zweckmäßig zweite Gelenk und/oder das zweckmäßig dritte Gelenk kann z. B. einstückig-integral mit dem zumindest einen Betätigungsarm verbunden sein und/oder als Festkörpergelenk ausgebildet sein.
Es ist möglich, dass der Betätigungsarm vorzugsweise einstückig-integraler Teil eines Rahmens ist.
Der Piezo-Aktor kann z. B. innerhalb des Rahmens angeordnet sein und vorzugsweise am Rahmen befestigt sein. Der Rahmen kann z. B. demontierbar und/oder zumindest einseitig offen ausgebildet sein. Der Rahmen kann z. B. im Wesentlichen U- oder L-förmig, z. B. mit gleich oder unterschiedlichen langen Schenkeln und/oder schräg ausgerichteten Schenkeln ausgebildet sein.
Der Piezo-Aktor und/oder eine unten erörterte Rahmenkonstruktion kann z. B. im Wesentlichen in und/oder im Wesentlichen parallel zur Rahmenebene ausgerichtet sein.
Es ist möglich, dass der Piezo-Aktor in seiner Querrichtung auf der einen Seite vorzugsweise fest gelagert ist (z. B. am Rahmen) und/oder auf der anderen Seite (zweckmäßig mittelbar oder unmittelbar) an den zumindest einen Betätigungsarm gekoppelt ist. Alternativ oder ergänzend kann der Piezo-Aktor z. B. in seiner Längsrichtung insbesondere lagerungsfrei verformbar sein.
Es ist möglich, dass der Piezo-Aktor eine insbesondere elastisch verformbare, metallische und/oder schalenförmige Rahmenkonstruktion aufweist.
Der Piezo-Aktor und/oder die Rahmenkonstruktion kann vorzugsweise länglich ausgebildet sein und z. B. eine Längsachse und eine Querachse aufweisen, die z. B. im Wesentlichen rechtwinklig zueinander ausgerichtet sein können.
Die Rahmenkonstruktion dient vorzugsweise zur Verstärkung (insbesondere Erhöhung) einer Betätigungskraft auf den zumindest einen Betätigungsarm und/oder kann z. B. als Biegespannrahmen ausgebildet sein.
Es ist möglich, dass in der Rahmenkonstruktion zumindest ein piezoaktives Element untergebracht ist (z. B. zumindest ein Piezo-Stack).
Das zumindest eine piezoaktive Element kann insbesondere von innen auf die Rahmenkonstruktion wirken.
Das zumindest eine piezoaktive Element dient vorzugsweise zur längsorientierten Verformung der Rahmenkonstruktion, z. B. um eine insbesondere querorientierte Verformung der Rahmenkonstruktion zur Erzeugung einer Betätigungskraft für den zumindest einen Betätigungsarm zu bewirken. Das zumindest eine piezoaktive Element kann somit vorzugsweise im Wesentlichen in Längsrichtung der Rahmenkonstruktion auf die Rahmenkonstruktion wirken, z. B. um eine (insbesondere querorientierte) Betätigungskraft auf den zumindest einen Betätigungsarm zu erzeugen.
Es ist möglich, dass die Rahmenkonstruktion in ihrer Umfangsrichtung umlaufend ist, insbesondere geschlossen ist.
Die Rahmenkonstruktion ist vorzugsweise länglich ausgebildet, z. B. im Wesentlichen ellipsenförmig bis im Wesentlichen rautenförmig und/oder bis im Wesentlichen ring- oder kreisförmig.
Es ist möglich, dass in der Rahmenkonstruktion mehrere piezoaktive Elemente (z. B. Piezo-Stacks) in Längsrichtung der Rahmenkonstruktion untereinander und/oder mit der Rahmenkonstruktion verkoppelt sind, z. B. zur Kraft- und/oder Wegerhöhung.
In Querrichtung der Rahmenkonstruktion kann z. B. ein Freiraum zur Verfügung gestellt sein, um eine Formänderung der Rahmenkonstruktion zu ermöglichen.
Der Piezo-Aktor kann vorzugsweise quer (z. B. im Wesentlichen rechtwinklig) zu seiner Längserstreckung den zumindest einen Betätigungsarm betätigen. Alternativ oder ergänzend kann die Rahmenkonstruktion vorzugsweise quer (z. B. im Wesentlichen rechtwinklig) zu ihrer Längserstreckung den zumindest einen Betätigungsarm betätigen.
Die Betätigungsrichtung auf den zumindest einen Betätigungsarm kann z. B. im Wesentlichen parallel oder quer (z. B. im Wesentlichen rechtwinklig) zur Verschieberichtung des zumindest einen Ventilkörpers sein.
Das zumindest eine piezoaktive Element kann z. B. aus Keramik, insbesondere Niederspannungskeramik ausgebildet sein.
Die Piezo-Aktorvorrichtung kann zur Erzeugung und/oder Ausgabe von Applikationsmittel-Tropfen und/oder zur Erzeugung und/oder Ausgabe von Applikationsmittel-Strahlen ausgebildet sein.
Der Piezo-Aktor ist vorzugsweise mit (zweckmäßig elektrischer) Erregungsenergie ansteuerbar, insbesondere Spannung, zweckmäßig Spannungssignalen. Es ist möglich, dass der Piezo-Aktor ausgebildet ist und vorzugsweise steuerbar ist, um (z. B. mittels Veränderung seiner insbesondere elektrischen Erregungsenergie) einen Hub des zumindest einen Ventilkörpers vorzugswese beliebig und/oder frei einzustellen, z. B. auf zumindest eine insbesondere beliebige Zwischenstellung zwischen einer (zweckmäßig vollständig) geschlossenen Ventilsitz-Stellung und einer zweckmäßig vollständig geöffneten Ventilsitz-Stellung, wodurch z. B. eine Drosselfunktion und/oder eine Erzeugung von Applikationsmittel-Strahlen ermöglicht werden kann und alternativ oder ergänzend eine Applikationsmittel-Tropfengröße z. B. gezielt verändert, insbesondere eingestellt werden kann (z. B. so, dass eine Ausflussrate Ventilkörper-spezifisch veränderbar ist).
Der Hub des zumindest einen Ventilkörpers meint insbesondere einen maximalen Weg, den der zumindest eine Ventilkörper in seiner Längsrichtung zurücklegen kann.
Der Piezo-Aktor kann somit vorzugsweise ausgebildet sein, um den zumindest einen Ventilkörper nur bis z. B. zumindest eine frei definierbare Zwischenstellung zwischen einer (zweckmäßig vollständig) geschlossenen Ventilsitz-Stellung und einer zweckmäßig vollständig geöffnete Ventilsitz-Stellung zu bringen.
Im Kontext der Erfindung ist es somit vorzugsweise möglich, als Applikationsvariable einen Hub des zumindest einen Ventilkörpers (vorzugsweise frei) einstellen zu können, insbesondere frei wählen zu können.
Vorzugsweise kann der Hub auf z. B. jede beliebige Zwischenstellung eingestellt und/oder gefahren werden.
Es ist möglich, dass der Hub z. B. in Abhängigkeit der insbesondere elektrischen Erregungsenergie des Piezo-Aktors einstellbar ist, insbesondere frei wählbar ist.
Durch den einstellbaren Hub kann vorzugsweise die Position des zumindest einen Ventilkörpers zweckmäßig zu jeder Zeit präzise kontrolliert werden.
Es ist möglich, dass eine (z. B. elektronische) Steuereinrichtung zur Verfügung gestellt ist. Vorzugsweise kann mittels der Steuereinrichtung die z. B. elektrische Erregungsenergie für den Piezo-Aktor und/oder die Piezo-Aktoren gesteuert werden.
Das Schließen des zumindest einen Ventilsitzes kann zweckmäßig durch den zumindest einen Ventilkörper erfolgen, indem der zumindest eine Ventilkörper in den zumindest einen Ventilsitz gedrückt wird. Das kann, zweckmäßig bei der Ausgabe des Applikationsmittels, mit hoher Betätigungsfrequenz (z. B. bis zu 700 Hz) geschehen, so dass der zumindest eine Ventilkörper jedes Mal mit einer gewissen Geschwindigkeit und damit Kraft in den zumindest einen Ventilsitz einschlägt.
Nachteilhaft kann dabei insbesondere sein, dass durch das permanente Einschlagen ein hoher Verschleiß entsteht (z. B. an der Spitze des zumindest einen Ventilkörpers und/oder im zumindest einen Ventilsitz), oder alternativ oder ergänzend z. B. ein hochfrequenter Ton in großer Lautstärke entsteht.
Deshalb ist es möglich, dass der Hub des zumindest einen Ventilkörpers z. B. auf eine oder mehrere Zwischenstellungen eingestellt werden kann und/oder so eingestellt werden kann, dass der zumindest eine Ventilkörper mit reduzierter Geschwindigkeit von z. B. im Wesentlichen 0 m/s auf den zumindest einen Ventilsitzes trifft.
Es ist z. B. möglich, eine hochfrequente Bewegung des zumindest einen Ventilkörpers (z. B. während der Bahn und/oder während der Ausgabe des Applikationsmittels) auszusetzen und beispielsweise durch eine dauerhafte, teilweise Öffnung des zumindest einen Ventilsitzes zu ersetzen, um z. B. eine Applikation, insbesondere eine Applikationsnaht hersteilen zu können.
Alternativ oder ergänzend ist es z. B. möglich, dass der Piezo-Aktor ausgebildet ist und vorzugsweise steuerbar ist, um (z. B. mittels Veränderung seiner insbesondere elektrischen Erregungsenergie, zweckmäßig Spannung) den zumindest einen Ventilkörper abzubremsen, vorzugsweise so, dass der zumindest eine Ventilkörper mit reduzierter Geschwindigkeit auf den zumindest einen Ventilsitz trifft. Geschieht ein Abbremsen des zumindest einen Ventilkörpers zweckmäßig rechtzeitig vor seinem Auftreffen auf den zugehörigen Ventilsitz, kann vorteilhaft ein hartes Auftreffen vermieden werden. Im Kontext der Erfindung ist es z. B. möglich, dass der zumindest eine Ventilkörper mit einer reduzierten Geschwindigkeit auf den zumindest einen Ventilsitz trifft, z. B. mit im Wesentlichen 0 m/s, vorzugsweise aber jedenfalls abgebremst auf den zumindest einen Ventilsitz trifft.
Das Abbremsen des zumindest einen Ventilkörpers kann vorzugsweise in Abhängigkeit der insbesondere elektrischen Erregungsenergie (insbesondere Spannung, zweckmäßig Spannungssignale) für den Piezo-Aktor einstellbar sein.
Die Steuereinrichtung kann vorzugsweise zur Steuerung der insbesondere elektrischen Erregungsenergie für den Piezo-Aktor und/oder die Piezo-Aktoren ausgebildet sein, z. B. um den Hub und/oder das Abbremsen des zumindest einen Ventilkörpers steuern und somit insbesondere einstellen zu können, und alternativ oder ergänzend, z. B. um zumindest zwei Piezo-Aktoren vorteilhaft phasenversetzt ansteuern zu können.
Die Steuereinrichtung ist insbesondere eine elektronische Steuereinrichtung und kann z. B. zumin dest eine Recheneinheit und/oder zumindest einen Prozessor umfassen.
Die Steuereinrichtung kann z. B. eine Speichereinheit umfassen, in der eine Steuersoftware (z. B. ein Steuerprogramm) und/oder eine Steuerlogik hinterlegt sein kann, gemäß welcher die Erre gungsenergie für den Piezo-Aktor und/oder die Piezo-Aktoren gesteuert werden kann.
Es besteht im Rahmen der Erfindung z. B. die Möglichkeit, dass die Steuereinrichtung mit ihrer Funktion auf eine zentrale Steuereinheit oder mehrere verschiedene Hardware-Komponenten und/oder Steuereinheiten verteilt ist.
Es ist möglich, dass die Piezo-Aktorvorrichtung eine Generatoreinrichtung zur Erzeugung der Erre gungsenergie, insbesondere Spannung (zweckmäßig Spannungssignale), für den Piezo-Aktor und/o der mehrere Piezo-Aktoren umfasst und/oder eine Verstärkungseinrichtung zum Verstärken der durch die Generatoreinrichtung erzeugten und dem Piezo-Aktor und/oder den Piezo-Aktoren zuge führten Erregungsenergie.
Die Generatoreinrichtung kann z. B. einen oder mehrere Generatoren aufweisen, z. B. für einen Piezo-Aktor oder mehrere Piezo-Aktoren. Die Verstärkungseinrichtung kann zweckmäßig einen oder mehrere Verstärker aufweisen, z. B. für einen Piezo-Aktor oder mehrere Piezo-Aktoren.
Die Steuereinrichtung kann insbesondere zum Steuern der Generatoreinrichtung und/oder der Ver stärkungseinrichtung ausgebildet sein.
Folglich kann im Kontext der Erfindung die Steuereinrichtung die Erregungsenergie für den Piezo- Aktor und/oder mehrere Piezo-Aktoren vorzugsweise über die Generatoreinrichtung und/oder die Verstärkungseinrichtung steuern.
Die Steuereinrichtung kann zweckmäßig auch zum Steuern einer Vielzahl an Piezo-Aktoren genutzt werden.
Es ist möglich, dass zum Abbremsen und/oder zur Realisierung der zumindest einen Hub-Zwischen- stellung z. B. auf eine Verstärkung verzichtet wird, die Verstärkung reduziert wird oder die Verstär kung erhöht wird.
Wie schon erwähnt kann z. B. ein hochfrequenter Ton in großer Lautstärke entstehen, wenn Ventilkörper auf ihren Ventilsitz treffen.
Es ist möglich, dass die Steuereinrichtung ausgebildet ist, um zumindest zwei Piezo-Aktoren phasenversetzt (z. B. mit Erregungsenergie) anzusteuern, vorzugsweise zur Gegenschallerzeugung und/oder zur aktiven Geräuschreduzierung (zweckmäßig „Active Noise Reduction" („ANR") - „Antischall"), vorzugsweise so, dass z. B. zumindest zwei Ventilkörper vorteilhaft phasenversetzt und/oder zeitversetzt auf ihren Ventilsitz treffen.
Dadurch ist es vorteilhaft möglich, entstehenden Lärm zumindest eines Ventilköpers zu reduzieren oder sogar im Wesentlichen auszulöschen, vorzugsweise durch phasenversetzte Ansteuerung zumindest eines Piezo-Aktors zumindest eines anderen Ventilkörpers.
Die Steuereinrichtung kann die zumindest zwei Piezo-Aktoren z. B. um im Wesentlichen 180° phasenversetzt und/oder mittels zumindest annähernd destruktiver Interferenz ansteuern. Es ist wie bereits erwähnt möglich, dass der Piezo-Aktor mit einer Vorspannung verbaut ist, um mittels der Vorspannung den zumindest einen Betätigungsarm zum Schließen des Ventilsitzes zu betätigen.
Alternativ oder ergänzend ist es möglich, dass der zumindest eine Ventilkörper mit einem vorzugsweise mechanischen und/oder zusätzlichen Vorspannelement (z. B. einer Feder, insbesondere einer Schraubenfeder) zur Erzeugung einer Vorspannung z. B. direkt oder indirekt wirkverbunden ist, um mittels der Vorspannung den zumindest einen Ventilkörper zum Schließen des zumindest einen Ventilsitzes zu betätigen.
Dadurch kann z. B. ermöglicht werden, dass der zumindest eine Ventilsitz insbesondere automatisch geschlossen wird, wenn der Piezo-Aktor und/oder die Piezo-Aktorvorrichtung z. B. spannungs und/oder stromlos geschaltet wird.
Der Zustand „normally closed" oder „normally open" kann somit z. B. auch durch eine „passive" Lösung erreicht werden, die vorteilhaft konstruktiv einfach in die Piezo-Aktorvorrichtung integrierbar ist und keine zusätzliche Ansteuerung benötigt.
Die beiden Ausführungsbeispiele „Vorspannung aufweisender Piezo-Aktor" und „Vorspannelement" können z. B. als Alternativen zur Anwendung kommen oder in Kombination, z. B. um eine verstärkte Schließkraft zu erreichen.
Der zumindest eine Ventilkörper kann z. B. mittels eines Befestigungselements (z. B. Schraube, Bolzen etc.) zweckmäßig an den zumindest einen Betätigungsarm befestigt sein, wobei das Befestigungselement z. B. zur Aufnahme und/oder Führung des Vorspannelementes dienen kann.
Der zumindest eine Ventilkörper, das Vorspannelement und/oder das Befestigungselement können z. B. im Wesentlichen koaxial angeordnet sein.
Die Piezo-Aktorvorrichtung kann z. B. zumindest eine Ausgleichsunterlage (z. B. zumindest ein Shim- Blech oder Shim-Stück) zur Positions- und/oder Vorspannungseinstellung des zumindest einen Ventilkörpers aufweisen. Die zumindest eine Ausgleichsunterlage ist im Kontext der Erfindung vorzugsweise zumindest ein Abstimmblech. Es ist z. B. möglich, dass die Piezo-Aktorvorrichtung zumindest eine Ausgleichsunterlage zur gemeinsamen Positions- und/oder Vorspannungseinstellung von zumindest zwei Ventilkörpern umfasst, so dass z. B. mittels ein und derselben Ausgleichsunterlage eine Positions- und/oder Vorspannungseinstellung mehrerer Ventilkörper ermöglicht werden kann.
Dadurch kann z. B. vorteilhaft ermöglicht werden, dass mehrere Ventilkörper, z. B. ein komplettes Paket vorzugsweise aller Ventilkörper, gemeinsam auf eine im Wesentlichen gleiche Vorspannung und/oder Position eingestellt werden.
Es ist möglich, dass insbesondere der Rahmen auf zumindest einer Ausgleichsunterlage gelagert ist oder mehrere Rahmen auf zumindest einer Ausgleichsunterlage gelagert sind. Dabei ist es möglich, dass z. B. zumindest zwei Rahmen z. B. auf einer gemeinsamen Ausgleichsunterlage gelagert sind und/oder zumindest zwei Rahmen auf jeweils einer eigenen Ausgleichsunterlage gelagert sind.
Durch den Einbau einer oder mehrerer passender Ausgleichsunterlagen wie insbesondere Shim- Bleche-/Stücke können Fertigungstoleranzen vorteilhaft einfach kompensiert werden, weshalb z. B. eine Fertigung mit nicht zu engen Fertigungstoleranzen möglich ist und/oder z. B. keine Toleranzselektion von Teilen durchgeführt werden muss. Dennoch ist es möglich, die Ventilkörper in Bezug auf deren Position und/oder Vorspannung insbesondere ausreichend genau einzustellen.
Es ist möglich, dass die Piezo-Aktorvorrichtung eine insbesondere außenseitige Düsenplatte aufweist, mit z. B. zumindest zwei, zumindest drei, zumindest vier oder zumindest fünf Ventilsitzen und/oder einer z. B. entsprechenden Anzahl an Ausgabeöffnungen zum Ausgeben des Applikationsmittels.
Es ist aber auch möglich, dass mittels eines Ventilkörpers und/oder Ventilsitzes zumindest zwei Ausgabeöffnungen mit Applikationsmittel versorgt werden können.
In der Düsenplatte können somit auch z. B. zumindest zwei, zumindest drei, zumindest vier oder zumindest fünf Ausgabeöffnungen zum Ausgeben von Applikationsmittel ausgebildet sein.
Die Düsenplatte ist vorzugsweise einteilig (z. B. einstückig-integral und/oder durchgängig) ausgebildet und/oder kann z. B. eine bündige Front aufweisen. Dadurch kann z. B. ein sauberer Abriss von Applikationsmitteltropfen unterstützt werden, eine geringe Anhaftung von Applikationsmittel ermöglicht werden und/oder die Düsenplatte leicht gereinigt werden. Die zumindest zwei Ventilsitze können z. B. eine gemeinsame Schließebene aufweisen.
Düsenplatten mit z. B. unterschiedlich großen Düsendurchmessern können die gleiche Schließebene aufweisen, so dass sich nach einem Düsenplatten-Wechsel wieder die gleiche Vorspannung wie vorher einstellen kann.
Dadurch ist z. B. ein schneller Düsenplatten-Wechsel (z. B. wegen eines Düsenplatten-Verschleißes erforderlich), ein schneller Dichtungssystem-Wechsel und/oder ein schnelles Ändern von Düsendurchmesser möglich.
Damit ist z.B. nach einem Austausch der Düsenplatte eine Veränderung des Applikationsbildes vorzugsweise ohne neue Einstellung der Vorspannung der Ventilkörper möglich.
Es ist möglich, dass die Piezo-Aktorvorrichtung ein Kopfstück aufweist.
An der Außenseite des Kopfstücks kann die Düsenplatte angeordnet sein.
Das Kopfstück kann vorzugsweise zwischen der Düsenplatte und dem weiter unten beschriebenen Lanzenkörper angeordnet werden.
Es ist möglich, dass durch das Kopfstück zumindest zwei Ventilkörper hindurchgeführt sind.
Es ist möglich, dass insbesondere zur (vorzugsweise ausgabeseitigen) Entfernung zumindest eines Ventilkörpers aus der Piezo-Aktorvorrichtung das Kopfstück und/oder die Düsenplatte demontierbar ist.
Dadurch kann z. B. ermöglicht werden, dass ein Ventilkörper nach Lösen (z. B. vom Betätigungsarm und/oder mit einem Werkzeug, insbesondere Sonderwerkzeug) aus der Piezo-Aktorvorrichtung (z. B. nach vorne, insbesondere zur Ausgabeseite) herausgezogen werden kann.
Dadurch kann vorteilhaft z. B. eine einfache Instandhaltung und/oder ein schneller Tausch von verschlissenen Ventilkörpern ermöglicht werden. Die Piezo-Aktorvorrichtung umfasst vorzugsweise ein Dichtungssystem, z. B. aus mehreren Metallplatten, die z. B. eine Labyrinthdichtung (z. B. eine Halb- oder Volllabyrinthdichtung) bilden können. Die Metallplatten können z. B. Hartmetall-Platten sein.
Das Dichtungssystem kann somit insbesondere eine Labyrinthdichtung umfassen, z. B. eine Halb oder Volllabyrinthdichtung.
Es ist möglich, dass zumindest zwei Ventilkörper mittels des Dichtungssystems abgedichtet sind.
Das Dichtungssystem kann an und/oder (zweckmäßig zumindest abschnittsweise) im Kopfstück angeordnet sein.
Die einzelnen Piezo-Aktoren (insbesondere der jeweiligen Funktionseinheiten) können vorzugsweise unabhängig voneinander, insbesondere separat steuerbar sein, wodurch z. B. eine Erzeugung definierter Applikationsmittel-Muster und/oder Applikationsmittelbahnen mit z. B. unterschiedlichen Querschnitten (z. B. in Höhe und/oder Breite) ermöglicht wird, mit z. B. viskosem, insbesondere hochviskosem Applikationsmittel.
Die einzelnen Piezo-Aktoren und somit insbesondere die einzelnen Ventilkörper können vorzugsweise unabhängig voneinander mit verschiedenen Betätigungsfrequenzen betätigbar sein.
Es ist möglich, dass zumindest zwei (oder zumindest drei, zumindest vier oder zumindest fünf) Ventilsitze und/oder zumindest zwei (oder zumindest drei, zumindest vier oder zumindest fünf) Ausgabeöffnungen zum Ausgeben von Applikationsmittel in ein und derselben Düsenplatte ausgebildet sind.
Die Piezo-Aktorvorrichtung kann z. B. zumindest zwei (insbesondere in Bezug auf deren Längsachsen) winklig zueinander angeordnete Betätigungsarme, Rahmen und/oder Piezo-Aktoren aufweisen. Die Piezo-Aktorvorrichtung kann z. B. zumindest zwei Betätigungsarme aufweisen, deren Längsachsen sich z. B. in Richtung von zumindest zwei Ventilkörpern einander annähern. Alternativ oder ergänzend können Querschnitte von zumindest zwei Betätigungsarmen sich in Richtung von zumindest zwei Ventilkörpern verjüngen. Dadurch kann z. B. eine hohe Packungsdichte ermöglicht werden und/oder die Ventilkörper in kleinem Rastermaß angeordnet werden. Die Piezo-Aktorvorrichtung kann z. B. zumindest zwei Piezo-Aktoren umfassen, die vorzugsweise relativ zur Längsrichtung von zumindest zwei Ventilkörpern versetzt zueinander angeordnet sind und/oder zumindest zwei unterschiedlich lange Ventilkörper betätigen. Auch dadurch kann z. B. eine hohe Packungsdichte ermöglicht werden und/oder die Ventilkörper in kleinem Rastermaß angeordnet werden.
Piezo-Aktoren der Piezo-Aktorvorrichtung können somit z. B. einerseits nebeneinander und/oder andererseits relativ zur Längsrichtung der Ventilkörper versetzt zueinander angeordnet sein.
Die Piezo-Aktorvorrichtung kann z. B. eine vorzugsweise schlitzförmige Verbindung umfassen, um zumindest zwei Ventilkörpern das Applikationsmittel zuführen zu können, wobei die Verbindung z. B. unterschiedliche Durchlassquerschnitte zur insbesondere im Wesentlichen gleichmäßigen Verteilung des Applikationsmittels auf die zumindest zwei Ventilkörper aufweisen kann.
Die unterschiedlichen Durchlassquerschnitte sind insbesondere zur im Wesentlichen gleichmäßigen Verteilung des Applikationsmittels auf die zumindest zwei Ventilkörper ausgebildet.
Dadurch kann z. B. eine im Wesentlichen gleichmäßige Verteilung von Applikationsmittel auf die zumindest zwei Ventilkörper und/oder ein im Wesentlichen gleiches Druckniveau an, insbesondere unmittelbar vor, den Ventilsitzen ermöglicht werden.
Die Verbindung dient somit insbesondere zur im Wesentlichen gleichmäßigen Verteilung von Applikationsmittel auf Räume vorzugsweise unmittelbar vor den Ventilsitzen.
Die Verbindung ist vorzugsweise so ausgebildet, dass sie für z. B. äußere Ventilkörper, bis zu denen das Applikationsmittel einen relativ langen Weg zurücklegt, einen größeren Durchlassquerschnitt aufweist als z.B. für einen insbesondere mittleren Ventilkörper, bis zu dem das Applikationsmittel einen relativ kurzen Weg zurücklegt.
Durch die Ausführung der Verbindung mit unterschiedlichen Durchlassquerschnitten zur Applikationsmittel-Verteilung kann somit vorteilhaft erreicht werden, dass auch äußere Ventilkörper im Wesentlichen genauso gut mit Applikationsmittel versorgt werden, wie zumindest ein innerer Ventilkörper. Es ist möglich, dass die Verbindung z. B. abschnittsweise in der Düsenplatte und/oder z. B. abschnittsweise im Kopfstück ausgebildet ist.
Die Piezo-Aktorvorrichtung kann z. B. ein (insbesondere einzelnes, z. B. einstückig-integrales) Führungsbauteil umfassen, mittels dessen zumindest zwei Ventilkörper an zumindest zwei insbesondere axial voneinander beabstandeten Führungspositionen axial geführt sind und vorzugsweise die zumindest zwei Ventilkörper zwischen den zumindest zwei Führungspositionen lagerungsfrei verlaufen.
Es ist möglich, dass die Piezo-Aktorvorrichtung einen insbesondere länglichen Lanzenkörper umfasst, an dessen Frontseite vorzugsweise außenliegend die Düsenplatte und/oder das Kopfstück angeordnet sein kann.
Es ist möglich, dass sich in dem Lanzenkörper zumindest zwei Ventilköper erstrecken, vorzugsweise im Wesentlichen in Längsrichtung des Lanzenkörpers.
Die Piezo-Aktorvorrichtung kann ein z. B. haubenförmiges und/oder demontierbares Gehäuse umfassen, das z. B. seitlich außen am Lanzenkörper angeordnet sein kann.
Es ist möglich, dass in dem Gehäuse zumindest zwei Rahmen, zumindest zwei Piezo-Aktoren und/oder zumindest zwei Betätigungsarme angeordnet sind.
Zumindest zwei Betätigungsarme erstrecken sich vorzugsweise aus dem Gehäusein den Lanzenkörper hinein, um zumindest zwei Ventilkörper im Lanzenkörper betätigen zu können, insbesondere antreiben zu können.
Der Lanzenkörper kann z. B. um seine Längsachse drehbar sein und/oder mit einer Drehdurchführung verbunden sein, über die das Applikationsmittel zuführbar und/oder rückführbar ist.
Die Piezo-Aktorvorrichtung kann z. B. eine Applikationsmittel-Zuführung (z. B. Vorlauf) und eine Applikationsmittel-Rückführung (z. B. Rücklauf) zur Applikationsmittelzirkulation umfassen oder zumindest zwei Applikationsmittel-Zuführungen aufweisen, über die z. B. unterschiedliche Applikationsmittel zuführbar sind. Die Piezo-Aktorvorrichtung kann somit insbesondere auch zum wahlweisen Ausgeben unterschiedlicher Applikationsmittel ausgebildet sein. Die Applikationsmittel-Zuführung und die Applikationsmittel-Rückführung oder die zumindest zwei Applikationsmittel-Zuführungen können z. B. in einen Zwischenbereich zwischen dem Kopfstück und der Düsenplatte münden.
Es ist möglich, dass die Piezo-Aktorvorrichtung mit einer Heizeinrichtung verbunden ist, mittels der das Applikationsmittel beheizbar ist, was z. B. bei hochviskosem Applikationsmittel, insbesondere Klebemittel vorteilhaft sein kann.
Das Gehäuse kann z. B. zumindest eine Kühlöffnung aufweisen, über die z. B. Wärme aus dem Gehäuse abführbar ist.
Die Piezo-Aktorvorrichtung kann eine Kühleinrichtung (z. B. ein Gebläse) aufweisen, um das Gehäuse mit einem Kühlfluid (z. B. Kühlluft) zu beaufschlagen, insbesondere zu durchspülen und/oder oder zu durchströmen. Die Kühleinrichtung kann z. B. ein Gebläse etc. umfassen. Die Kühlung kann z. B. mittels Durchspülens und/oder Durchströmens des Gehäuses mit Luft erfolgen.
Die Kühleinrichtung kann z. B. im Gehäuse oder außerhalb des Gehäuse angeordnet sein.
Die Piezo-Aktorvorrichtung kann z. B. zumindest zwei Ventilkörper umfassen, die durch einen, insbesondere einen einzigen, Piezo-Aktor (z. B. über einen oder mehrere Betätigungsarme) gemeinsam bewegt werden können, z. B. um die zumindest zwei Ventilkörper zum (vorzugsweise vollständigen) Öffnen und/oder zum (vorzugsweise vollständigen) Schließen von zumindest zwei Ventilsitzen (insbesondere mittelbar) zu bewegen, z. B. bis in eine vollständig geschlossene Ventilsitz-Stellung und/oder bis in eine vollständig geöffnete Ventilsitz-Stellung.
Im Kontext der Erfindung kann vorteilhaft somit mit insbesondere nur einem einzigen Piezo-Aktor zumindest ein Ventilsitz oder sogar zumindest zwei Ventilsitze vorzugsweise vollständig geöffnet und/oder vorzugsweise vollständig geschlossen werden.
Es ist z. B. möglich, dass z. B. ein Piezo-Aktor und/oder ein Betätigungsarm genutzt wird, um z. B. zumindest zwei Ventilkörper zu betätigen.
Wenn z. B. keine „hohe Auflösung" mittels der Piezo-Aktorvorrichtung erforderlich ist und/oder z. B. nicht alle Piezo-Aktoren (insbesondere nicht alle Ventilkörper) unabhängig (z. B. separat) angesteuert werden müssen, kann die Piezo-Aktorvorrichtung auch so ausgeführt werden, dass zumindest zwei Ventilkörper gemeinsam durch einen einzigen Piezo-Aktor insbesondere über zumindest einen Betätigungsarm bewegt werden, wodurch vorzugsweise eine Zusammenfassung von Ventilkörpern zu einer Funktionsgruppe realisiert werden kann.
Dadurch kann insbesondere eine Reduzierung der Komplexität und der Kosten ermöglicht werden.
Außerdem ist des dadurch vorteilhaft wesentlich einfacher, z. B. Ausführungsbeispiele mit mehreren, z. B. zumindest vier oder zumindest fünf Ventilkörpern zu realisieren.
Die Piezo-Aktorvorrichtung kann z. B. zur Erzeugung von Applikationsmittel-Tropfen und/oder Applikationsmittel-Strahlen ausgebildet sein.
Die Piezo-Aktorvorrichtung kann aber auch z. B. zur wahlweisen Erzeugung von Applikationsmittel- Tropfen und Applikationsmittel-Strahlen ausgebildet sein.
Die Piezo-Aktorvorrichtung kann z. B. ausgebildet sein, um den zumindest einen Ventilkörper vorzugsweise mittels des zugehörigen Piezo-Aktors mit einer z. B. steuerbaren und/oder variierbaren Betätigungsfrequenz zu beaufschlagen, z. B mit einer Betätigungsfrequenz von z. B. 0 Hz bis z. B. zumindest 300 Hz, zumindest 400 Hz, zumindest 550 Hz, zumindest 650 Hz oder über 700 Hz oder sogar über 750 Hz. Eine Größe und/oder ein zeitlicher Abstand einzelner Applikationsmittel-Tropfen kann vorzugsweise über eine Veränderung der Betätigungsfrequenz variiert werden.
Unterschiedliche Piezo-Aktoren können z. B. mit der gleichen oder einer unterschiedlichen Betätigungsfrequenz beaufschlagt werden.
Konstruktiv sollen vorzugsweise alle Piezo-Aktoren gleich sein (z. B. wegen verbesserter Austauschbarkeit). Sie können aber vorzugsweise unterschiedlich angesteuert werden.
Dadurch wird z. B. ermöglicht, dass das Applikationsmittel, insbesondere Applikationsmittel- Tropfen auf das Bauteil geschossen werden können. Die Piezo-Aktorvorrichtung ermöglicht somit z. B. große Applikationsabstände, was eine Applikation auf schwer zugängliche und/oder weit entfernte Applikationsbereiche erleichtert.
Die Piezo-Aktorvorrichtung ermöglicht ebenfalls vorzugsweise eine definierte Applikation des Applikationsmittels, wodurch Nacharbeiten reduziert oder sogar gänzlich entfallen können. Durch die definierte Applikation des Applikationsmittels kann vorteilhaft auch der Verbrauch an Applikationsmittel reduziert werden, wodurch z. B. eine nachhaltige Produktion gefördert werden kann.
Die Piezo-Aktorvorrichtung kann z. B. zumindest eine Funktionseinheit, zumindest einen Ventilkörper, zumindest einen Ventilsitz, zumindest einen Betätigungsarm, zumindest einen Piezo- Aktor und/oder zumindest einen Rahmen umfassen.
Die Piezo-Aktorvorrichtung kann z. B. zumindest zwei, zumindest drei, zumindest vier oder zumindest fünf Funktionseinheiten, Ventilkörper, Ventilsitze, Betätigungsarme, Piezo-Aktoren und/oder Rahmen umfassen.
Die Piezo-Aktorvorrichtung kann z. B. mehr Ventilkörper und/oder mehr Ventilsitze aufweisen als Piezo-Aktoren oder aber gleich viele Ventilkörper und/oder gleich viele Ventilsitze wie Piezo- Aktoren aufweisen.
Die Piezo-Aktorvorrichtung kann z. B. mehr Ausgabeöffnungen aufweisen als Ventilkörper und/oder Ventilsitze.
Im Kontext der Erfindung ist es möglich, dass ein Piezo-Aktor, insbesondere ein einziger Piezo-Aktor, pro zumindest einem Ventilkörper zur Verfügung gestellt ist, um den zumindest einen Ventilkörper (vorzugsweise mittels zumindest eines Betätigungsarms) zum (insbesondere vollständigen) Öffnen und/oder (insbesondere vollständigen) Schließen zumindest eines Ventilsitzes zweckmäßig zu bewegen, z. B. bis in eine vollständig geschlossene Ventilsitz-Stellung und/oder bis in eine vollständig geöffnete Ventilsitz-Stellung
Der Piezo-Aktor kann zweckmäßig eingesetzt werden, um den Zustand „normally closed" oder den Zustand „normally open" zu realisieren. Die Piezo-Aktorvorrichtung kann z. B. zur Erzeugung von Flächenapplikationen ausgebildet sein.
Die Piezo-Aktorvorrichtung kann z. B. zur Erzeugung definierter Applikationsmittel-Muster und/oder von Applikationsmittelbahnen mit z. B. unterschiedlichen Querschnitten (z. B. in der Höhe und/oder der Breite) ausgebildet sein.
Das Applikationsmittel ist vorzugsweise viskos, insbesondere hochviskos.
Die zumindest zwei Ventilkörper erstrecken sich vorzugsweise im Wesentlichen parallel zu einander.
Im Kontext der Erfindung dient der Piezo-Aktor vorzugsweise zum insbesondere mittelbaren Bewegen und/oder Betätigen zumindest eines Ventilkörpers.
Zu erwähnen ist, dass die Formulierung „quer" und/oder „Querrichtung" etc. wie hierin verwendet vorzugsweise im Wesentlichen rechtwinklig zur Längsrichtung meint.
Zu erwähnen ist, dass die Betätigungsrichtung des Piezo-Aktors auf den zumindest einen Betätigungsarm z. B. im Wesentlichen der Querrichtung des Piezo-Aktors entsprechen kann.
Zu erwähnen ist auch, dass die Rahmenkonstruktion z. B. im Wesentlichen ellipsen- und/oder rautenförmig ausgebildet sein kann.
Der Betätigungsarm kann z. B. ein Übersetzungsverhältnis von vorzugsweise zwischen 4:1 und 2:1 aufweisen, z. B. ein Übersetzungsverhältnis von ungefähr 3:1.
Die Spitze der Ventilkörper kann vorzugswiese im Wesentlichen sphärisch ausgebildet sein.
Die Ventilsitze, insbesondere die Düseneinlässe, können z. B. im Wesentlichen konisch ausgebildet sein.
Die Ventilkörper sind vorzugsweise aus Metall, insbesondere Hartmetall ausgebildet. Die zumindest zwei Ventilkörper erstrecken sich vorzugsweise im Wesentlichen parallel zu einander, z. B. im Lanzenkörper.
Mittels der Piezo-Aktorvorrichtung sind insbesondere kompakte Abmessungen möglich, was vorteilhaft eine hohe Packungsdichte mehrerer Ventilkörper ermöglicht.
Die Steuereinrichtung kann z. B. den Piezo-Aktor und/oder die Piezo-Aktoren insbesondere mittelbar oder unmittelbar ansteuern.
Die (zweckmäßig elektrische) Erregungsenergie für den Piezo-Aktor und/oder die Piezo-Aktoren kann (zweckmäßig elektrische) Spannung sein, insbesondere (zweckmäßig elektrische) Spannungssignale.
Die Erregungsenergie für den Piezo-Aktor und/oder die Piezo-Aktoren kann insbesondere die dem Piezo-Aktor und/oder den Piezo-Aktoren (zweckmäßig direkt oder indirekt) zugeführte Erregungsenergie sein.
Die Erregungsenergie für den Piezo-Aktor und/oder die Piezo-Aktoren kann z. B. mittels der Verstärkungseinrichtung verstärkte oder nicht-verstärkte oder reduzierte Erregungsenergie sein.
Die Erfindung umfasst vorzugsweise eine Piezo-Aktorvorrichtung, insbesondere zum Steuern einer Ausgabe eines Applikationsmittels auf ein Bauteil, umfassend: zumindest einen (vorzugsweise axial hin und her) bewegbaren Ventilkörper (z. B. eine Ventilnadel) zum Öffnen und Schließen zumindest eines Ventilsitzes, zumindest einen (vorzugsweise schwenkbaren, insbesondere als Betätigungshebel ausgebildeten) Betätigungsarm zum Betätigen des zumindest einen Ventilkörpers und einen Piezo-Aktor, z. B. einen einzigen Piezo-Aktor, der vorzugsweise ausgebildet ist, um (insbesondere mittels des zumindest einen Betätigungsarms) den zumindest einen Ventilkörper zum (vorzugsweise vollständigen) Schließen und/oder zum (vorzugsweise vollständigen) Öffnen des zumindest einen Ventilsitzes zu bewegen (z. B. bis in eine vollständig geschlossene Ventilsitz-Stellung und/oder bis in eine vollständig geöffnete Ventilsitz-Stellung). Die Erfindung umfasst z. B. eine Piezo-Aktorvorrichtung, insbesondere zum Steuern einer Ausgabe eines Applikationsmittels auf ein Bauteil, mit insbesondere einer Funktionseinheit, die folgendes umfassen kann, oder insbesondere zumindest zwei Funktionseinheiten, die jeweils folgendes umfassen können: zumindest einen (vorzugsweise axial hin und her) bewegbaren Ventilkörper (z. B. eine Ventilnadel) zum Öffnen und Schließen zumindest eines Ventilsitzes, zumindest einen (vorzugsweise schwenkbaren, insbesondere als Betätigungshebel ausgebildeten) Betätigungsarm zum Betätigen des zumindest einen Ventilkörpers und einen Piezo-Aktor, z. B. einen einzigen Piezo-Aktor, der vorzugsweise ausgebildet ist, um (vorzugsweise mittels des zumindest einen Betätigungsarms) den zumindest einen Ventilkörper zum (vorzugsweise vollständigen) Schließen und/oder zum (vorzugsweise vollständigen) Öffnen des zumindest einen Ventilsitzes zu bewegen (z. B. bis in eine vollständig geschlossene Ventilsitz-Stellung und/oder bis in eine vollständig geöffnete Ventilsitz-Stellung.
Die Erfindung umfasst z. B. auch eine Applikationsvorrichtung mit zumindest einer Piezo- Aktorvorrichtung wie hierin offenbart.
Die Applikationsvorrichtung ist insbesondere zum Fierstellen einer Nahtabdichtung auf dem Bauteil ausgebildet.
Die Applikationsvorrichtung kann z. B. einen ein- oder mehrachsigen (z. B. zumindest 2, zumindest 3, zumindest 4 oder zumindest 5 achsigen) Manipulator, insbesondere Roboter zum Führen der Piezo-Aktorvorrichtung aufweisen.
Es ist aber auch möglich, dass die Piezo-Aktorvorrichtung stationär montiert ist und somit z. B. an keinem Roboter oder Manipulator montiert ist.
Die Steuereinrichtung kann z. B. auch zum Steuern des hierin offenbarten Manipulators, insbesondere Roboters, dienen. Bei der Steuereinrichtung kann es sich somit z. B. um die Manipulator-Steuereinrichtung, insbesondere die Roboter-Steuereinrichtung handeln.
Es ist möglich, dass ein (z. B. Kamera- oder Laser basiertes) Erfassungssystem (z. B. mit einer oder mehreren Kameras und/oder einem oder mehreren Lasern) zur Verfügung gestellt ist, z. B. um insbesondere eine der Applikation zeitlich vorgelagerte Bauteilvermessung durchzuführen und/oder um ein Applikationsergebnis z. B. zur Durchführung einer Qualitätskontrolle, insbesondere einer online Qualitätskontrolle zu erfassen. Eine Steuereinrichtung kann zur Verfügung gestellt sein, um die Applikation in Abhängigkeit von mittels des Erfassungssystems erfasster Parameter zu steuern.
Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren für eine Piezo-Aktorvorrichtung, vorzugsweise zum Steu ern einer Ausgabe eines Applikationsmittels auf ein Bauteil, insbesondere für eine Piezo-Aktorvor richtung und/oder eine Applikationsvorrichtung wie hierin offenbart, so dass die Offenbarung zur Piezo-Aktorvorrichtung und/oder zur Applikationsvorrichtung zweckmäßig ebenso für das Verfah ren gilt.
Bei dem Verfahren kann zumindest ein bewegbarer Ventilkörper zumindest einen Ventilsitz öffnen und schließen, zumindest ein (vorzugsweise schwenkbarer) Betätigungsarm den zumindest einen Ventilkörper betätigen und ein Piezo-Aktor den zumindest einen Ventilkörper zum Schließen und/oder Öffnen des zumindest einen Ventilsitzes bewegen.
Die zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele und Merkmale der Erfindung können zweckmäßig miteinander kombiniert werden. Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart oder ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Figuren.
Figur 1 zeigt eine Schnittansicht einer Piezo-Aktorvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 2 zeigt eine perspektivische Ansicht der Piezo-Aktorvorrichtung, insbesondere mit demontiertem Gehäuse,
Figur 3 zeigt eine Schnittansicht der Piezo-Aktorvorrichtung,
Figur 4 zeigt eine Detailansicht der Figur 3,
Figur 5 zeigt eine Schnittansicht der Piezo-Aktorvorrichtung, insbesondere mit demontiertem Gehäuse, demontiertem Kopfstück und demontierter Düsenplatte, Figuren 6 und 7 zeigen unterschiedliche Schnittansichten der Piezo-Aktorvorrichtung,
Figur 8 zeigt eine Schnittansicht der Piezo-Aktorvorrichtung,
Figur 9 zeigt eine Draufsicht auf einen Teil der Piezo-Aktorvorrichtung,
Figuren 10 bis 12 illustrieren insbesondere ein Funktions-/Betätigungsprinzip gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 13 illustriert insbesondere ein Funktions-/Betätigungsprinzip gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 14 eine perspektivische Ansicht eines Teils der Piezo-Aktorvorrichtung,
Figur 15 zeigt eine Schnittansicht insbesondere eines Ventilsitzes und eines Dichtungssystems der Piezo-Aktorvorrichtung,
Figur 16 zeigt eine Schnittansicht entlang Linie SA-SA aus Figur 15,
Figur 17 zeigt eine Schnittansicht entlang Linie SB-SB aus Figur 15,
Figuren 18 und 19 zeigen unterschiedliche Ansichten eines Teils einer Piezo-Aktorvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 20 zeigt eine Schemaansicht einer Piezo-Aktorvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 21 zeigt eine Draufsicht auf einen Teil einer Piezo-Aktorvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 22 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Applikationsvorrichtung mit einer Piezo- Aktorvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 23 zeigt eine Seitenansicht der Applikationsvorrichtung, und Figur 24 zeigt ein Steuerungsschema für eine Piezo-Aktorvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die unter Bezugnahme auf die Figuren beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung stimmen teilweise überein, wobei ähnliche oder identische Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und zu deren Erläuterung auch auf die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele verwiesen werden kann, um Wiederholungen zu vermeiden. Zu Darstellungszwecken sind nicht alle Teile in allen Figuren mit Bezugszeichen versehen.
Eine Piezo-Aktorvorrichtung 100 kann im Kontext der Erfindung z. B. zumindest eine, zumindest zwei, zumindest drei, zumindest vier oder zumindest fünf Funktionseinheiten umfassen. Der Übersichtlichkeit halber sind in den Figuren nur zwei Funktionseinheiten mit Bezugszeichen versehen, wobei das „x" beispielhaft zumindest ein weiteres insbesondere ähnliches oder im Wesentlichen gleiches Bauteil repräsentieren kann.
Die Figuren 1 bis 9 zeigen unterschiedliche Ansichten einer Piezo-Aktorvorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Piezo-Aktorvorrichtung 100 dient vorzugsweise zum Steuern einer Ausgabe eines Applikationsmittels auf ein Bauteil (z. B. ein Kraftfahrzeugkarosserie- Bauteil), z. B. zur Ausgabe eines Dichtmittels, z. B. um eine Naht (z. B. eine Schweißnaht oder Bördelnaht etc.) abzudichten. Bei dem Applikationsmittel handelt es sich üblicherweise um ein viskoses, insbesondere hochviskoses Applikationsmittel.
Die Piezo-Aktorvorrichtung 100 umfasst im Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 9 vorzugsweise fünf Funktionseinheiten, wobei der Übersichtlichkeit halber wie bereits erwähnt nur zwei Funktionseinheiten mit Bezugseichen versehen sind, nämlich die Funktionseinheit Al und die Funktionseinheit Ax, wobei die Funktionseinheit Ax wie ebenfalls bereits erwähnt für zumindest eine weitere Funktionseinheit steht. Im Folgenden wird aber meist nur die Funktionseinheit Al beschrieben, wobei die Beschreibung zweckmäßig auch für die zumindest eine weitere Funktionseinheit Ax gelten kann. Die Erfindung umfasst aber auch eine Piezo-Aktorvorrichtung 100 mit zweckmäßig z. B. nur einer Funktionseinheit Al.
Die Funktionseinheit Al oder allgemein die Piezo-Aktorrvorrichtung 100 umfasst insbesondere einen axial hin und her bewegbaren als Ventilnadel ausgebildeten Ventilkörper 1 zum Öffnen und Schließen eines Ventilsitzes 2 und einen z. B. schwenkbaren, vorzugsweise als Betätigungshebel ausgebildeten Betätigungsarm 3 zum Betätigen des Ventilkörpers 1. Ein Piezo-Aktor 4, insbesondere nur ein einziger Piezo-Aktor 4, ist für den zumindest einen Ventilkörper 1 zur Verfügung gestellt und ausgebildet, um den Ventilkörper 1 vorzugsweise mittels des Betätigungsarms 3 zu betätigen und/oder zu bewegen, insbesondere so, dass der Ventilsitz 2 vorzugsweise vollständig geschlossen und/oder vollständig geöffnet werden kann.
Die Funktionseinheit Ax oder allgemein die Piezo-Aktorrvorrichtung 100 umfasst auch insbesondere einen axial hin und her bewegbaren als Ventilnadel ausgebildeten Ventilkörper lx zum Öffnen und Schließen eines Ventilsitzes 2x und einen z. B. schwenkbaren, vorzugsweise als Betätigungshebel ausgebildeten Betätigungsarm 3x zum Betätigen des Ventilkörpers lx. Ein Piezo-Aktor 4x, insbesondere nur ein einziger Piezo-Aktor 4x, ist für den zumindest einen Ventilkörper lx zur Verfügung gestellt und ausgebildet, um den Ventilkörper lx vorzugsweise mittels des Betätigungsarms 3x zu betätigen und/oder zu bewegen, insbesondere so, dass der Ventilsitz 2x vorzugsweise vollständig geschlossen und/oder vollständig geöffnet werden kann.
Möglich ist aber z. B. auch, dass eine Funktionseinheit Al, Ax oder allgemein die Piezo- Aktorvorrichtung 100 vorzugsweise zumindest zwei bewegbare Ventilkörper zum Öffnen und Schließen von zumindest zwei Ventilsitzen, zumindest einen (vorzugsweise schwenkbaren, z. B. als Betätigungshebel ausgebildeten) Betätigungsarm zum Betätigen der zumindest zwei Ventilkörper und einen, vorzugsweise einen einzigen Piezo-Aktor zum Bewegen der zumindest zwei Ventilkörper (vorzugsweise über den zumindest einen Betätigungsarm) umfasst.
Die Piezo-Aktor 4 ist vorzugsweise länglich ausgebildet mit einer Längsrichtung L und einer Querrichtung C (z. B. Figur 1) und kann mit einer insbesondere mechanischen Vorspannung verbaut sein und somit insbesondere eine Vorspannung aufweisen, um mittels der Vorspannung den Betätigungsarm 3 und somit den Ventilkörper 1 zum zweckmäßig automatischen Schließen des Ventilsitzes 2 zu betätigen, insbesondere, wenn die Piezo-Aktorrvorrichtung 100 ström- und/oder spannungslos geschaltet wird.
Der Schließzustand des Ventilkörpers 1 („normally closed") kann somit durch Vorspannung des Piezo-Aktors 4 erreicht werden. Dadurch kann ermöglicht werden, dass der Ventilsitz 2 ohne zusätzliche Funktionsbaugruppe (z. B. Ventil, Feder und/oder Magnet etc.) und/oder ohne z. B. elektrische Energieversorgung automatisch geschlossen wird, wenn die Aktorrvorrichtung 100 ström- und/oder spannungslos geschaltet wird. Der Piezo-Aktor 4 dient insbesondere auch zum insbesondere vollständigen Öffnen des Ventilsitzes 1, wobei der Piezo-Aktor 4 hierfür mit elektrischer Erregungsenergie, insbesondere elektrischer Spannung beaufschlagt werden kann.
Im Kontext der Erfindung kann somit ein einziger Piezo-Aktor 4 zum vorzugsweise vollständigen Öffnen und vorzugsweise vollständigen Schließen zumindest eines Ventilsitzes 1 vorgesehen sein.
Der Betätigungsarm 3 ist vorzugsweise Teil eines Rahmens 20 und eines Dreigelenk- Hebelmechanismsus, die weiter unten näher erläutert werden.
Die Ventilsitze 2; 2x und eine dementsprechende Anzahl an Ausgabeöffnungen zum Ausgeben von Applikationsmittel sind in ein und derselben Düsenplatte 5 ausgebildet. Die Düsenplatte 5 ist vorzugsweise einteilig (z. B. einstückig-integral und/oder durchgängig) ausgebildet und umfasst z. B. eine im Wesentlichen bündige Front. Dadurch kann z. B. ein sauberer Abriss von Applikationsmitteltropfen unterstützt werden, eine geringe Anhaftung von Applikationsmittel ermöglicht werden und/oder die Düsenplatte 5 leicht gereinigt werden.
Die Düsenplatte 5 ist an einer Ausgangsseite eines Kopfstücks 6 angeordnet, insbesondere daran montiert, wobei die Ventilkörper 1; lx durch das Kopfstück 6 hindurchgeführt sind.
Wie z. B. Figur 5 entnommen werden kann, ist das Kopfstück 6 und/oder die Düsenplatte 5 von einem Lanzenkörper 30 demontierbar, so dass z. B. verschlissene Ventilkörper 1; lx nach vorne, insbesondere zur Ausgabeseite des Applikationsmittels, aus der Piezo-Aktorvorrichtung 100 entnommen, insbesondere herausgezogen werden können. Hierfür kann der zu entnehmende Ventilkörper 1 z. B. mit einem Sonderwerkzeug gelöst und dann nach vorne herausgezogen werden. Das ermöglicht eine einfache Instandhaltung und insbesondere einen schnellen Tausch verschlissener Ventilkörper 1; lx.
Das Prinzip der Ventilkörper-Montage und Ventilkörper-Demontage ist durch den Doppelpfeil in Figur 5 schematisch angedeutet.
Die Piezo-Aktorvorrichtung 100 umfasst auch ein z. B. in den Figuren 6 und 7 in vergrößerter Darstellung zu sehendes Dichtungssystem 8, mittels dessen die Ventilkörper 1; lx abgedichtet werden können. Das Dichtungssystem 8 umfasst z. B. mehrere Metall-Platten, insbesondere Flartmetall-Platten und ist vorzugsweise als metallisch dichtende Labyrinthdichtung, insbesondere Voll- oder Halblabyrinthdichtung ausgebildet. Das Dichtungssystem 8 ist vorzugsweise zumindest abschnittsweise im Kopfstück 6 angeordnet und/oder am Kopfstück 6 platziert.
Das Dichtungssystem 8 weist vorteilhaft eine nur geringe Reibung auf, was wiederum vorteilhaft geringe Betätigungskräfte für die Ventilkörper 1; lx bedeutet. Das Dichtungssystem 8 erfordert vorteilhaft auch nur einen geringen Bauraum und weist darüber hinaus vorteilhaft eine hohe Standzeit auf.
Die Piezo-Aktorvorrichtung 100 kann auch eine oder mehrere z. B. in den Figuren 1 und 3 zu sehende Ausgleichsunterlagen 7 (z. B. ein oder mehrere Shim-Bleche oder Shim-Stücke) zur Positions- und/oder Vorspannungseinstellung eines oder mehrerer Ventilkörper 1; lx umfassen.
Es kann z. B. ein und dieselbe Ausgleichsunterlage 7 zur gemeinsamen Positions- und/oder Vorspannungseinstellung zweckmäßig aller Ventilkörper 1; lx genutzt werden, wodurch die Ventilkörper 1; lx auf eine im Wesentlichen gleiche Position und/oder Vorspannung eingestellt werden können.
Die Verwendung zumindest einer Ausgleichsunterlage 7 ermöglicht eine vorteilhaft hochgenaue Positions- und/oder Vorspannungseinstellung eines oder mehrerer Ventilkörper 1; lx. Potentielle, ggf. relativ große Fertigungstoleranzen können somit kompensiert werden. Es ist somit vorteilhaft nicht erforderlich, eine Toleranzselektion von Teilen durchzuführen.
Durch die zumindest eine Ausgleichsunterlage 7 können die Ventilkörper 1; lx insbesondere einfach und schnell im Wesentlichen gleich positioniert und/oder im Wesentlichen mit gleicher Vorspannung versehen werden.
Die zumindest eine Ausgleichsunterlage 7 dient vorzugsweise als Unterlage für einen oder mehrere der weiter unten beschriebenen Rahmen 20, 20x. Hierbei ist es z. B. möglich, dass ein Rahmen 20 auf zumindest einer Ausgleichsunterlage 7 gelagert ist und/oder mehrere Rahmen 20; 20x auf zumindest einer Ausgleichsunterlage 7 gelagert sind.
Mehrere Rahmen 20, 20x können auch z. B. auf einer gemeinsamen Ausgleichsunterlage 7 gelagert sein und/oder mehrere Rahmen 20; 20x können auf jeweils einer eigenen Ausgleichsunterlage 7 gelagert sein. Es wurde bereits beschrieben, dass der Piezo-Aktor 4 mit einer mechanischen Vorspannung verbaut sein kann und somit insbesondere eine Vorspannung aufweisen kann, um mittels der Vorspannung den Betätigungsarm 3 und somit den Ventilkörper 1 zum zweckmäßig automatischen Schließen des Ventilsitzes 2 zu betätigen, insbesondere, wenn die Piez-Aktorrvorrichtung 100 ström- und/oder spannungslos geschaltet wird.
Falls der Piezo-Aktor 4 zum Schließen des Ventilsitzes 2 nicht mechanisch vorgespannt wird, kann hierfür ein Vorspannelement 9 zum Einsatz kommen, wie z. B. in Figur 8 gezeigt.
So kann der Ventilkörper 1, anstatt oder in Ergänzung einer eigenen Vorspannung, mit einem Vorspannelement 9 (z. B. eine Feder, insbesondere Schraubenfeder) zur Erzeugung einer Vorspannung zweckmäßig direkt oder indirekt wirkverbunden sein, um mittels der Vorspannung den Ventilkörper 1 zum Schließen des Ventilsitzes 2 zu betätigen, insbesondere, wenn die Piezo- Aktorrvorrichtung 100 ström- und/oder spannungslos geschaltet wird.
Das stellt eine vorteilhaft einfache „passive" Lösung dar, die konstruktiv einfach in die Piezo- Aktorvorrichtung 100 integriert werden kann, und keine zusätzliche Ansteuerung benötigt.
Der Ventilkörper 1 kann mittels eines Befestigungselements 10 (z. B. Schraube, Bolzen etc.) an den Betätigungsarm 3 befestigt sein, wobei das Befestigungselement 10 vorteilhaft auch zur Aufnahme und/oder Führung des Vorspannelementes 9 dienen kann.
Der Ventilkörper 1, das Vorspannelement 9 und/oder das Befestigungselement 10 sind vorzugsweise im Wesentlichen koaxial angeordnet.
Ein z. B. in den Figuren 1, 3 und 14 zu sehendes insbesondere als Einzelbauteil ausgeführtes Führungsbauteil 13 dient zur Führungen der Ventilkörper 1; lx an zumindest zwei axial voneinander beabstandeten Führungspositionen 13.1 und 13.2, wobei die Ventilkörper 1; lx zwischen den zumindest zwei Führungspositionen 13.1, 13.2 vorzugsweise lagerungsfrei verlaufen können. Somit kann ein und dasselbe Führungsbauteil 13 zur Führung mehrerer Ventilkörper 1; lx genutzt werden. Dadurch kann vorteilhaft eine präzise Führung durch wenige Schnittstellen zwischen den Teilen und/oder eine Fertigung in einer Flucht ermöglicht werden. Alternativ oder ergänzend kann dadurch vorteilhaft die Reibung zwischen Führungsbauteil 13 und Ventilkörpern 1; lx auf ein zur Ventilkörperführung notwendiges Minimum reduziert werden. Figur 9 zeigt, dass die Betätigungsarme 3; 3x winklig zueinander angeordnet sein können, wobei deren Piezo-Aktoren 4; 4x vorzugsweise ebenfalls winklig angeordnet sein können.
Insbesondere Längsachsen der Betätigungsarme 3; 3x können sich in Richtung der Ventilkörper 1; lx einander annähern. Querschnitte der Betätigungsarme 3; 3x können sich z. B. ebenfalls in Richtung der Ventilkörper 1; lx verjüngen. Dadurch kann z. B. im Wesentlichen eine Fächer- und/oder Trapezform erzeugt werden.
Die Piezo-Aktorvorrichtung 100 umfasst auch einen zweckmäßig relativ langen oder relativ kurzen Lanzenkörper 30, an dessen Kopfende insbesondere außenseitig die Düsenplatte 5 und/oder das Kopfstück 6 angeordnet ist und in dem sich die Ventilkörper 1; lx erstrecken. Seitlich außen am Lanzenkörper 30 ist ein Gehäuse 21 angeordnet.
Im Lanzenkörper 30 sind vorzugsweise die Ventilkörper 1; lx und das Führungsbauteil 10 angeorndnet.
Frontseitig am Lanzenkörper 30 sind vorzugsweise das Kopfstück 6 und die Düsenplatte 5 angeordnet.
Im Gehäuse 21 sind vorzugsweise die Piezo-Aktoren 4; 4x angeordnet.
Das Gehäuse 21 kann eine oder mehrere Lüftungsöffnungen aufweisen und mit einer Kühleinrichtung (z. B. ein Gebläse) verbunden sein, um das Gehäuse 21 mit einem Kühlfluid zu beaufschlagen, insbesondere zu durchspülen.
Die Betätigungsarme 3; 3x erstrecken sich vorzugsweise aus dem Gehäuse 21 in den Lanzenkörper 30 hinein, um die Ventilkörper 1; lx antreiben zu können.
Den Figuren 1 bis 9 kann auch entnommen werden, dass die Funktionseinheiten Al; Ax vorzugsweise modular ausgebildet sind, insbesondere ausgehend von der Düsenplatte 5 und/oder dem Kopfstück 6.
Ein Düsenplattenwechsel ist möglich und zwar vorteilhaft ohne eine Vorspannung der Ventilkörper 1; lx neu einstellen zu müssen. Die zum Einsatz kommenden Düsenplatten 5 haben vorzugsweise dieselbe Schließebene, wodurch sich nach einem Wechsel auf eine Düsenplatte 5 mit z.B. anderen Düsendurchmessern wieder dieselbe Vorspannung einstellen kann wie zuvor.
Dadurch wird ein vorteilhaft schnelleres Ändern von Düsendurchmessern und/oder ein schnelles Ersetzen verschlissener Düsenplatten 5 und/oder Dichtungssystemen 8 ermöglicht.
Damit ist z. B. nach dem Austausch der Düsenplatte 5 eine Veränderung des Applikationsbildes vorzugsweise ohne neue Einstellung der Vorspannung der Ventilkörper 1; lx möglich.
Die Figuren 1 bis 9 illustrieren insbesondere ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein Piezo-Aktor 4; 4x vorzugsweise ein einziger Piezo-Aktor 4; 4x, pro Ventilkörper 1; lx zur Anwendung kommt, so dass in dem Ausführungsbeispiel z. B. fünf Piezo-Aktoren 4 und fünf Ventilkörper 1; lx vorhanden sind, wobei wie bereits erwähnt, auch Ausführungsbeispiele mit mehr als fünf oder weniger als fünf Piezo-Aktoren 4 nebst gleicher Anzahl an Ventilkörpern 1; lx möglich sind.
Die Figuren 10 bis 13 dienen insbesondere zur Erläuterung eines Funktions-/Betätigungsprinzips gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Der Betätigungsarm 1 ist insbesondere Teil eines Dreigelenk-Flebelmechanismus, mit zweckmäßig drei Gelenken, nämlich einem ersten Gelenk Gl, einem zweiten Gelenk G2 und einem dritten Gelenk G3.
Der Betätigungsarm 3 ist um das erste Gelenk Gl schwenkbar. Das erste Gelenk Gl bildet vorzugsweise eine Lagerstelle, die eine Verdrehung des Betätigungsarms 3 ermöglicht, aber alle Verschiebungen unterbindet. Das erste Gelenk Gl kann somit ein Festlager bilden.
Der länglich ausgebildete Piezo-Aktor 4 ist über das zweite Gelenk G2 an den Betätigungsarm 3 gekoppelt.
Der Betätigungsarm 3 ist über das dritte Gelenk G3 an den Ventilkörper 1 gekoppelt.
Durch Veränderung der Längenverhältnisse LI und L2 des Betätigungsarms 3 kann die Kraft und/oder der Weg, insbesondere der Hub des Ventilkörpers 1 verändert werden. Es ändert sich ebenfalls zweckmäßig die Betätigungsfrequenz. Der Betätigungsarm 3 ist vorzugsweise einstückig-integraler Teil eines vorzugsweise zumindest einseitig offenen Rahmens 20, wobei der Piezo-Aktor 4 in dem Rahmen 20 angeordnet sein kann.
Der Piezo-Aktor 4 kann in seiner Querrichtung C auf der einen Seite am Rahmen 20 gelagert sein und auf der anderen Seite mittels des zweiten Gelenks G2 am Betätigungsarm 3 festgelegt sein.
In seiner Längsrichtung L kann der Piezo-Aktor 4 allerdings im Rahmen 20 vorzugsweise lagerungsfrei verformbar angeordnet sein, wobei eine Aufhängung mittig oder an den stirnseitig möglich ist, um die Einbaulage zu definieren.
Im Ausführungsbeispiel sind alle Gelenke Gl, G2, G3 durch eine Materialschwächung ausgebildet, einstückig-integral mit dem Betätigungsarm 3 verbunden ist und/oder als Festkörpergelenk ausgebildet.
Der Piezo-Aktor 4 umfasst vorzugsweise eine elastisch verformbare Rahmenkonstruktion 4.1. Die Rahmenkonstruktion 4.1 kann insbesondere als Biegespannrahmen und/oder zur Verstärkung einer Betätigungskraft auf den Betätigungsarm 3 ausgebildet sein.
Die Rahmenkonstruktion 4.1 und/oder der Piezo-Aktor 4 kann zumindest geringfügig länglich ausgebildet sein und z. B. quer zur Längsrichtung L den Betätigungsarm 3 betätigen, insbesondere im Wesentlichen rechtwinklig zur Längsrichtung L. Die Rahmenkonstruktion 4.1 ist vorzugsweise umlaufend ausgebildet.
In der Rahmenkonstruktion 4.1 sind z. B. ein oder mehrere piezoaktive Elemente 4.2 (z. B. ein oder mehrere Piezo-Stacks) zur längsorientierten Verformung der Rahmenkonstruktion 4.1 untergebracht, wobei die längsorientierte Verformung eine querorientierte Verformung der Rahmenkonstruktion 4.1 zur Erzeugung der Betätigungskraft auf den Betätigungsarm 3 bewirkt. Mit anderen Worten kann eine Längsverformung eine Querverformung bewirken, wobei die Querverformung zur Betätigung des Betätigungsarms 3 dient.
Es ist möglich, dass die Rahmenkonstruktion 4.1 zumindest ein piezoaktives Element 4.2 unter Vorspannung setzt. In der Rahmenkonstruktion 4.1 sind vorzugsweise mehrere piezoaktive Elemente 4.2 in Längsrichtung L der Rahmenkonstruktion 4.1 untereinander und mit der Rahmenkonstruktion 4.1 gekoppelt, wobei z. B. in Querrichtung C der Rahmenkonstruktion 4.1. ein Freiraum zur Verfügung gestellt sein kann.
Das Funktions-/Betätigungsprinzips funktioniert im Wesentlichen wie folgt:
SO: Ventilkörper 1 liegt mittels mechanischer Vorspannung (z. B. erzeugt durch mechanische Vorspannung des Piezo-Aktors 4 und/oder durch Vorspannelement 9) an Ventilsitz 2 an, um Ventilsitz 2 zu schließen (insbesondere Zustand: „normally closed").
Sl: Piezo-Aktor 4, insbesondere Piezo-Stack (z. B. piezoaktive Elemente 4.2) verändert spannungsbeaufschlagt seine Länge. Insbesondere Verformung der Rahmenkonstruktion 4.1 in Längsrichtung L.
S2: Piezo-Aktor 4, insbesondere Rahmenkonstruktion 4.1 bewegt den Betätigungsarm 3. Insbesondere Verformung der Rahmenkonstruktion 4.1 in Querrichtung C.
S3: Betätigungsarm 3 sorgt für Hub des Ventilkörpers 1.
S4: Ventilkörper 1 gibt Ventilsitz 2 frei, insbesondere in Abhängigkeit der Betätigungs- /Schaltfrequenz des Piezo-Aktors 4.
Ein besonderer Vorteil ist, dass der Piezo-Aktor 4 ausgebildet ist, um einen Hub des Ventilkörpers 1 vorzugsweise frei wählbar einstellen zu können, wodurch insbesondere ein maximaler Weg, den der Ventilkörper 1 in seiner Längsrichtung zurücklegen kann, zweckmäßig einstellbar ist.
Der Hub des Ventilkörpers 1 hängt hierbei insbesondere von der Höhe der Erregungsenergie (insbesondere Erregungsspannung) ab, mittels der der Piezo-Aktor 4, insbesondere das zumindest eine piezoaktive Element 4.1 (z. B. Piezo-Stack), beaufschlagt wird.
Der Piezo-Aktor 4 kann somit insbesondere ausgebildet sein, einen Hub des Ventilkörpers 1 auf vorzugsweise eine beliebige Zwischenstellung zwischen einer geschlossenen Ventilsitz-Stellung und einer vollständig geöffneten Ventilsitz-Stellung einzustellen, wodurch vorzugsweise eine Drosselfunktion und/oder eine Erzeugung von Applikationsmittel-Strahlen ermöglicht werden kann. Alternativ oder ergänzend kann mit einem einstellbaren Hub insbesondere eine Applikationsmittel- Tropfengröße verändert werden, so dass die Ausflussrate Ventilkörper-spezifisch veränderbar ist.
Der Piezo-Aktor 4 ermöglicht somit vorzugsweise nicht nur eine vollständig geöffnete Ventilsitz- Stellung (und optional eine geschlossene Ventilsitz-Stellung), sondern z. B. auch, dass der Hub des Ventilkörpers 1 nur bis zu einer Zwischenstellung zwischen der geschlossenen Ventilsitz-Stellung und der vollständig geöffneten Ventilsitz-Stellung eingestellt werden kann.
Mittels des Piezo-Aktors 4 kann der Ventilkörper-Hub vorzugsweise gezielt auf jeden beliebigen Wert gefahren werden.
Ein einstellbarer Hub, insbesondere ein verminderter Hub bis nur zu einer Zwischenstellung, kann z. B. am Applikationsanfang und/oder am Applikationsende vorteilhaft sein.
So können z. B. die letzten x-Applikationsmittel-Tropfen beispielsweise zur Minimierung eines „Fadenzugs" mit verringertem Hub gefahren werden
So können z. B. die ersten x-Applikationsmittel-Tropfen (insbesondere am Nahtanfang) zur Verhinderung eines „Hammerkopfes" mit verringertem Hub gefahren werden.
Zu erwähnen ist, dass der Piezo-Aktor 4 auch ausgebildet sein kann, um den Ventilkörper 1 abzubremsen, vorzugsweise so, dass der Ventilkörper 1 mit reduzierter Geschwindigkeit auf den Ventilsitz 2 trifft.
Wie zuvor unter Bezugnahme auf den einstellbaren Hub erläutert, kann auch das Abbremsen des Ventilkörpers 1 z. B. durch eine Veränderung der Erregungsenergie (insbesondere Spannung, zweckmäßig Spannungssignale) bewirkt werden, mittels der der Piezo-Aktor 4, insbesondere das zumindest eine piezoaktive Element 4.1 (z. B. Piezo-Stack), beaufschlagt wird.
Insbesondere kann durch einen geeigneten Spannungsverlauf am Piezo-Aktor 4 das Abbremsen des Ventilkörpers 1 realisiert werden.
Die Piezo-Aktorvorrichtung 100 kann eine z. B. in Figur 20 und 24 dargestellte, insbesondere elektronische Steuereinrichtung 40 (z. B. eine Steuereinheit, insbesondere mit Steuersoftware und/oder Steuerlogik) umfassen, mittels der die elektrische Erregungsenergie für den Piezo-Aktor 4 und somit die dem Piezo-Aktor 4 zugeführte Erregungsenergie steuerbar ist, um insbesondere den Hub und/oder das Abbremsen des Ventilkörpers 1 steuern und somit vorteilhaft einstellen zu können.
Die Figuren 10 bis 12 zeigen z. B. ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Piezo-Aktor 4 den Betätigungsarm 3 in einer Betätigungsrichtung betätigt und die Betätigungsrichtung im Wesentlichen parallel zur Verschieberichtung des Ventilkörpers 1 ist.
Die Figur 13 zeigt z. B. ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Piezo-Aktor 4 den Betätigungsarm 3 in einer Betätigungsrichtung betätigt und die Betätigungsrichtung quer (z. B. im Wesentlichen rechtwinklig) zur Verschieberichtung des Ventilkörpers 1 ist.
Ein Vergleich der Figuren 10 bis 12 sowie der Figur 13 zeigt, dass hierfür die Einbausituation des Piezo-Aktors 4 grundsätzlich vorteilhaft gleichbleiben kann.
Die Figuren 15 bis 17 dienen insbesondere zur Illustration einer Applikationsmittel-Zuführung an mehrere Ventilkörper 1; lx, insbesondere einer Applikationsmittel-Zuführung zur Kammer vorzugsweise unmittelbar vor den Ventilsitzen 2; 2x.
Eine schlitzförmige Verbindung 11 mit unterschiedlichen Durchlassquerschnitten ist zur Verfügung gestellt, über die das Applikationsmittel an zumindest zwei Ventilkörper 1; lx zugeführt werden kann. Die unterschiedlichen Durchlassquerschnitte sind zur im Wesentlichen gleichmäßigen Verteilung des Applikationsmittels auf die zumindest zwei Ventilkörper 1; lx ausgebildet.
Die schlitzförmige Verbindung 11 kann insbesondere im Kopfstück 6 und/oder in der Düsenplatte 5 ausgebildet sein und von einer Applikationsmittel-Zuleitung 12 an oder im Lanzenkörper 30 gespeist werden.
Von der Applikationsmittel-Zuleitung 12 kommend kann das Applikationsmittel somit über die schlitzförmige Verbindung 11 auf die Ventilkörper 1; lx vorzugsweise im Wesentlichen gleichmäßig aufgeteilt werden.
Dabei ist die schlitzförmige Verbindung 11 insbesondere so ausgebildet, dass sie für äußere Ventilkörper, bis zu denen das Applikationsmittel einen relativ langen Weg zurücklegen muss, einen größeren Durchlassquerschnitt aufweist, als z.B. für einen oder mehrere mittig angeordnete Ventilkörper, bis zu denen der Weg relativ kurz ist.
Dadurch kann vorteilhaft erreicht werden, dass auch die äußeren Ventilkörper genauso gut mit Applikationsmittel versorgt werden, wie die inneren Ventilkörper.
Druckniveaus vor den Ventilsitzen sind somit vorteilhaft ebenfalls im Wesentlichen gleich.
Die Figuren 18 und 19 zeigen unterschiedliche Ansichten eines Teils einer Piezo-Aktorvorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Zumindest zwei Piezo-Aktoren 4; 4x können vorzugsweise relativ zur Längsrichtung zumindest zweier Ventilkörper 1; lx versetzt zueinander angeordnet sein und zumindest zwei unterschiedlich lange Ventilkörper 1; lx betätigen.
Dadurch lässt sich vorteilhaft eine hohe Packungsdichte erreichen. Damit können die Ventilkörper 1; lx vorteilhaft im kleinen Rastermaß angeordnet werden.
Figur 20 zeigt eine Schemaansicht einer Piezo-Aktorvorrichtung 100.
Die Piezo-Aktorvorrichtung 100 kann z. B. eine Applikationsmittel-Zuführung 25 und eine Applikationsmittel-Rückführung 26 umfassen, um die Möglichkeit zu haben, das Applikationsmittel zirkulieren zu lassen. Wenn darauf verzichten kann, ist es möglich, die Applikationsmittel- Rückführung 26 auch als Applikationsmittel-Zuführung zu nutzen, so dass die Piezo- Aktorvorrichtung 100 wahlweise mit zwei unterschiedlichen Applikationsmitteln betrieben werden kann. Die Piezo-Aktorvorrichtung 100 kann somit auch zumindest zwei Applikationsmittel- Zuführungen umfassen, über die unterschiedliche Applikationsmittel zur insbesondere wahlweisen Applikation zuführbar sind. Bezugszeichen 27 kennzeichnet eine Pneumatikversorgung.
In Figur 20 ist auch schematisch eine Steuereinrichtung 40 dargestellt, die insbesondere zum Steuern der Piezo-Aktoren 4, 4x ausgebildet ist, zweckmäßig zum Steuern der Erregungsenergie für die Piezo-Aktoren 4, 4x.
Figur 21 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit z. B. drei schematisch dargestellten Piezo-Aktoren 4 und z. B. fünf Ventilkörpern. Figur 21 dient insbesondere zur Illustration eines Ausführungsbeispiels, bei dem ein Piezo-Aktor 4, insbesondere ein einziger Piezo-Aktor 4, genutzt wird, um vorzugsweise mittels zumindest eines Betätigungsarms 3 zumindest zwei Ventilkörper zu betätigen. Es sind auch Ausführungsbeispiele möglich, bei denen ein einziger Piezo-Aktor genutzt werden kann, um vorzugsweise mittels zumindest zweier Betätigungsarme zumindest zwei Ventilkörper zu betätigen.
Im Kontext der Erfindung ist somit insbesondere eine Zusammenfassung von zumindest zwei über insbesondere einen einzigen Piezo-Aktor 4 betätigbaren Ventilkörpern möglich.
Dadurch können vorteilhaft die Komplexität und die Kosten reduziert werden, wobei es alternativ oder ergänzend einfacher ist, eine Piezo-Aktorvorrichtung 100 mit z. B. zumindest fünf oder sogar zumindest sechs Ventilkörpern zu realisieren.
Eine Zusammenfassung kommt auch insbesondere dann in Betracht, wenn keine „hohe Auflösung" des Applikationsmittelergebnisses erforderlich ist und/oder nicht alle Ventilkörper separat angesteuert werden müssen.
Figur 21 zeigt insbesondere ein Ausführungsbeispiel mit zweckmäßig fünf Ventilkörpern 1; lx und drei Piezo-Aktoren 4; 4x, wobei auch beliebige andere Aufteilungen möglich sind, z. B. sechs Ventilkörper und drei Piezo-Aktoren oder acht Ventilkörper und drei oder vier Piezo-Aktoren, etc.
Figur 9 z. B. zeigt zum Vergleich ein Ausführungsbeispiel, bei dem pro Ventilkörper 1; lx jeweils vorzugsweise ein einziger Piezo-Aktor 4 zur Verfügung gestellt ist. Somit zeigt Figur 9 ein Ausführungsbeispiel mit insbesondere fünf Ventilkörpern 1; lx und fünf Piezo-Aktoren 4; 4x.
Die Piezo-Aktorvorrichtung 100 kann somit gleich viele Ventilkörper wie Piezo-Aktoren umfasst oder mehr Ventilkörper als Piezo-Aktoren umfassen.
Die Figuren 22 und 23 zeigen unterschiedliche Ansichten einer Applikationsvorrichtung 200 zum Fierstellen einer Nahtabdichtung auf einem Bauteil, mit einer Piezo-Aktorvorrichtung 100 wie hierin offenbart. Der Lanzenkörper 30 kann in einem Ausführungsbeispiel um seine Längsachse drehbar sein und mit einer Drehdurchführung 31 verbunden sein, über die das Applikationsmittel zuführbar und/oder rückführbar ist.
Bezugszeichen 32 kennzeichnet eine Schnittstelle zur Montage an einen Roboter oder Manipulator, wobei auch Ausführungsbeispiele möglich sind, bei denen die Applikationsvorrichtung 200 stationär montiert ist.
Die Applikationsvorrichtung 200 kann ein nur schematisch dargestelltes Kamera- oder Laser basiertes Erfassungssystem 33 umfassen, um eine Bauteilvermessung durchzuführen und/oder um das Applikationsergebnis zur Durchführung einer vorzugsweise online Qualitätskontrolle zu erfassen.
Figur 24 zeigt ein Steuerungsschema, insbesondere ein Signalverarbeitungsschema für eine Piezo- AktorvorrichtunglOO gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Eine Steuereinrichtung 40 ist zur Verfügung gestellt, mittels welcher die Erregungsenergie für den Piezo-Aktor 4 und somit die dem Piezo-Aktor 4 zugeführte Erregungsenergie insbesondere über eine Generatoreinrichtung 50 und eine optionale Verstärkungseinrichtung 60 steuerbar ist, vorzugsweise um den Hub und/oder das Abbremsen des Ventilkörpers 1 zu steuern.
Die Generatoreinrichtung 50 dient zur Erzeugung der Erregungsenergie für den Piezo-Aktor 4, insbesondere zur Erzeugung von (z. B. im Wesentlichen rechteckförmigen, vorverformten und/oder zum Abbremsen geeigneten) Spannungssignalen (z. B. -IV bis +7V) für den Piezo-Aktor 4. Pro Piezo können vorteilhaft z. B. eigene Spannungssignale erzeugt werden.
Die Steuereinrichtung 40 dient insbesondere zur Steuerung der Generatoreinrichtung 50 und/oder der Verstärkungseinrichtung 60.
Die optionale Verstärkungseinrichtung 60 dient zur Verstärkung der durch die Generatoreinrichtung 50 erzeugten Erregungsenergie. Beispielsweise können die Spannungssignale (z. B. -IV bis +7V) durch die Verstärkungseinrichtung 60 um einen Faktor von z. B. 20 +/-S (z. B. -20V bis +140V) verstärkt werden. Zum Abbremsen und/oder zur Realisierung der Hub-Zwischenstellung kann z. B. auf eine Verstärkung verzichtet werden, die Verstärkung reduziert oder die Verstärkung erhöht werden. Die Verstärkungseinrichtung 60 kann z. B. in einem Schaltschrank angeordnet sein. Die optional verstärkte Erregungsenergie und somit die Spannungssignale können dem Piezo-Aktor 4 zugeführt werden. Die Spannungssignale sind vorzugsweise im Wesentlichen Rechteck- Spannungssignale.
Der Piezo-Aktor 4 kann demgemäß (vorzugsweise über die Hebelübersetzung) den Ventilkörper 1 betätigen, insbesondere demgemäß einen Hub und/oder ein Abbremsen des Ventilkörpers 1 bewirken.
Damit kann die Form der Hub- und/oder Abbrems-Kurve im Prinzip im Wesentlichen der Kurve der durch die Generatoreinrichtung 50 erzeugten Spannungssignale entsprechen.
Es ist aber z. B. möglich, dass die Erregungsenergie und somit die Spannungssignale vorverformt werden (zweckmäßig „preshaping" der Spannungssignale), z. B. um zu vermeiden, dass der Hub des Ventilkörpers 1 (z. B. bei schneller Ansteuerung) überschwingt.
Das Steuerungsschema kann für einen Piezo-Aktor 4 oder mehrere Piezo-Aktoren 4; 4x genutzt werden.
Vorteile des einstellbaren Hubs und des Abbremsens sind z. B.: Weniger Verschleiß am Ventilkörper 1 und/oder im Ventilsitz 2 durch weniger Hübe und/oder reduzierte Kraft beim Schließen des Ventilsitzes 2 durch den Ventilkörper 1 und alternativ oder ergänzend weniger Lärmentwicklung, insbesondere im hochfrequenten Bereich.
Eine andere Möglichkeit zur Geräuschreduzierung ist der Einsatz einer Gegenschallerzeugung und/oder einer aktiven Geräuschreduzierung (zweckmäßig „Antischall" -„Active Noise Reduction" („ANR").
So kann die Steuereinrichtung 40 z. B. ausgebildet sein, um zumindest zwei Piezo-Aktoren 4, 4x zweckmäßig phasenversetzt mit Erregungsenergie anzusteuern, vorzugsweise so, dass zumindest zwei Ventilkörper 1, lx phasenversetzt und/oder zeitversetzt auf ihren Ventilsitz 2, 2x treffen. Dadurch kann vorteilhaft eine Gegenschallerzeugung und/oder aktive Geräuschreduzierung ermöglicht werden. Somit kann entstehender Lärm des zumindest einen Ventilkörpers 1 reduziert oder sogar im Wesentlichen ausgelöscht werden, vorzugsweise durch phasenversetzte Ansteuerung des zumindest einen Piezo-Aktors 4x des zumindest einen anderen Ventilkörpers lx. Der Grundgedanke besteht also darin, entstehenden Lärm zumindest eines Ventilkörpers 1 zu re duzieren oder im Wesentlichen auszulöschen, zweckmäßig durch phasenversetzte Ansteuerung zumindest eines Piezo-Aktors 4x zumindest eines anderen Ventilkörpers lx.
Die Steuereinrichtung 40 kann zumindest zwei Piezo-Aktoren 4, 4x z. B. um im Wesentlichen 180° phasenversetzt und/oder mittels zumindest annähernd destruktiver Interferenz ansteuern.
Die Erfindung umfasst eine Piezo-Aktorvorrichtung, insbesondere zum Steuern einer Ausgabe eines Applikationsmittels auf ein Bauteil, wobei die Piezo-Aktorvorrichtung z. B. folgendes umfassen kann oder insbesondere eine Funktionseinheit der Piezo-Aktorvorrichtung folgendes umfassen kann und/oder insbesondere zumindest zwei Funktionseinheiten der Piezo-Aktorvorrichtung jeweils folgendes umfassen können: zumindest einen (vorzugsweise axial hin und her) bewegbaren Ventilkörper (z. B. eine Ventilnadel) zum Öffnen und Schließen zumindest eines Ventilsitzes, zumindest einen (vorzugsweise schwenkbaren, insbesondere als Betätigungshebel ausgebildeten) Betätigungsarm zum Betätigen des zumindest einen Ventilkörpers und einen Piezo-Aktor, z. B. einen einzigen Piezo-Aktor, der vorzugsweise ausgebildet ist, um den zumindest einen Ventilkörper zum Schließen und/oder zum Öffnen des zumindest einen Ventilsitzes zu bewegen. Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfin dungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Darüber hinaus bean sprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche un abhängig von den in Bezug genommenen Merkmalen und Ansprüchen. Bezugszeichenliste
100 Piezo-Aktorvorrichtung
1 Ventilkörper, z, B. Ventilnadel lx Ventilkörper, vorzugsweise zumindest ein weiterer Ventilkörper, z. B. Ventilnadel
2 Ventilsitz
2x Ventilsitz, vorzugsweise zumindest ein weiterer Ventilsitz
3 Betätigungsarm, vorzugswseise schwenkbar
Gl insbesondere erstes Gelenk
G2 insbesondere zweites Gelenk
G3 insbesondere drittes Gelenk
3x Betätigungsarm, vorzugsweise zumindest ein weiterer Betätigungsarm, insbesondere schwenkbar
Glx insbesondere erstes Gelenk
G2x insbesondere zweites Gelenk
G3x insbesondere drittes Gelenk
4 Piezo-Aktor
4.1 Rahmenkonstruktion
4.2 zumindest ein piezoaktives Element
4x Piezo-Aktor, vorzugsweise zumindest ein weiterer Piezo-Aktor
4.1x Rahmenkonstruktion
4.2x zumindest ein piezoaktives Element
Al Funktionseinheit
Ax Funktionseinheit, vorzugsweise zumindest eine weitere Funktionseinheit
L Längsrichtung des Piezo-Aktors und/oder der Rahmenkonstruktion
C Querrichtung des Piezo-Aktors und/oder der Rahmenkonstruktion, vorzugsweise im We sentlichen rechtwinklig zur Längsrichtung 5 Düsenplatte
6 Kopfstück
7 zumindest eine Ausgleichsunterlage
8 Dichtungssystem, z. B. Labyrinthdichtung
9 Vorspannelement, z. B. Feder
9x Vorspannelement, vorzugsweise zumindest ein weiteres Vorspannelement, z. B. Feder
10 Befestigungselement, z. B. Schraube lOx Befestigungselement, vorzugsweise zumindest ein weiteres Befestigungselement, z. B. Schraube
11 vorzugsweise schlitzförmige Verbindung
12 Applikationsmittel-Zuleitung
13 Führungsbauteil
13.1 Führungsposition
13.2 Führungsposition
20 Rahmen
20x Rahmen, vorzugsweise zumindest ein weiterer Rahmen
21 Gehäuse
25 Applikationsmittel-Zuführung
26 Applikationsmittel-Rückführung
27 Pneumatikversorgung
30 Lanzenkörper
31 Drehdurchführung
32 Roboter- oder Manipulatorschnittstelle
33 Erfassungssystem, vorzugsweise Kamera- und/oder Laser-basiertes Erfassungssystem
40 Steuereinrichtung, insbesondere elektronische Steuereinrichtung 50 Generatoreinrichtung, vorzugsweise zum Erzeugen von (insbesondere elektrischer) Erre gungsenergie (z. B. Spannung, insbesondere Spannungssignale) für den Piezo-Aktor 60 Verstärkungseinrichtung 200 Applikationsvorrichtung

Claims

ANSPRÜCHE
1. Piezo-Aktorvorrichtung (100), vorzugsweise zum Steuern einer Ausgabe eines Applikationsmittels auf ein Bauteil, umfassend: zumindest einen bewegbaren Ventilkörper (1; lx) zum Öffnen und Schließen zumindest eines Ventilsitzes (2; 2x), zumindest einen vorzugsweise schwenkbaren Betätigungsarm (3; 3x) zum Betätigen des zumindest einen Ventilkörpers (1; lx) und einen Piezo-Aktor (4; 4x), der ausgebildet ist, um den zumindest einen Ventilkörper (1; lx) zum Schließen und/oder Öffnen des zumindest einen Ventilsitzes (2; 2x) zu bewegen.
2. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach Anspruch 1, mit einer Funktionseinheit (Al), die folgendes umfasst, und/oder zumindest zwei Funktionseinheiten (Al, Ax), die jeweils folgendes umfassen: den zumindest einen bewegbaren Ventilkörper (1; lx) zum Öffnen und Schließen des zumindest einen Ventilsitzes (2; 2x), den zumindest einen Betätigungsarm zum Betätigen des zumindest einen Ventilkörpers (1; lx) und den Piezo-Aktor (4; 4x), der ausgebildet ist, um den zumindest einen Ventilkörper (1; lx) zum Schließen und/oder Öffnen des zumindest einen Ventilsitzes (2; 2x) zu bewegen.
3. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Piezo-Aktor (4; 4x) ausgebildet ist, um den zumindest einen Ventilkörper (1; lx) bis in eine vollständig geschlossene Ventilsitz-Stellung zu bewegen, und/oder um den zumindest einen Ventilkörper (1; lx) bis in eine vollständig geöffnete Ventilsitz-Stellung zu bewegen.
4. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein einziger Piezo-Aktor (4; 4x) zum Bewegen des zumindest einen Ventilkörpers (1; lx) zur Verfügung gestellt ist.
5. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Piezo-Aktor (4; 4x) zum Betätigen des zumindest einen Betätigungsarms (3; 3x) dient und/oder der Piezo-Aktor (4; 4x) ausgebildet ist, um mittels des zumindest einen Betätigungsarms (3; 3x) den zumindest einen Ventilkörper (1; lx) zum Schließen und/oder Öffnen des zumindest einen Ventilsitzes (2; 2x) zu bewegen.
6. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zumindest eine Betätigungsarm (3; 3x) Teil eines Dreigelenk-Hebelmechanismus ist.
7. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zumindest eine Betätigungsarm (3; 3x) um ein erstes Gelenk (Gl; Glx) schwenkbar ist, und/oder der Piezo-Aktor (4; 4x) über ein zweites Gelenk (G2; G2x) an den zumindest einen Betätigungsarm (3; 3x) gekoppelt ist, und/oder der zumindest eine Betätigungsarm (3; 3x) über ein drittes Gelenk (G3; G3x) an den zumindest einen Ventilkörper (1; lx) gekoppelt ist.
8. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eines der Gelenke (Gl, G2, G3; Glx, G2x, G3x) durch eine Materialschwächung ausgebildet ist, einstückig-integral mit dem zumindest einen Betätigungsarm (3; 3x) verbunden ist, und/oder als Festkörpergelenk ausgebildet ist.
9. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zumindest eine Betätigungsarm (3; 3x) Teil eines Rahmens (20; 20x) ist und der Piezo-Aktor (4; 4x) innerhalb des Rahmens (20; 20x) angeordnet ist.
10. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Piezo-Aktor (4; 4x) in seiner Querrichtung (C) auf der einen Seite fest am Rahmen (20; 20x) gelagert ist und auf der anderen Seite an den zumindest einen Betätigungsarm (3; 3x) gekoppelt ist und/oder der Piezo-Aktor (4; 4x) in seiner Längsrichtung (L) verformbar ist.
11. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Piezo- Aktor (4; 4x) eine elastisch verformbare Rahmenkonstruktion (4.1; 4.1x) aufweist, wobei vorzugsweise die Rahmenkonstruktion (4.1; 4.1x) als Biegespannrahmen und/oder zur Verstärkung einer Betätigungskraft auf den zumindest einen Betätigungsarm (3; 3x) ausgebildet ist.
12. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach Anspruch 11, wobei in der Rahmenkonstruktion (4.1; 4.1x) zumindest ein piezoaktives Element (4.2; 4.2x) zur längsorientierten Verformung der Rahmenkonstruktion (4.2; 4.2x) untergebracht ist, vorzugsweise um eine querorientierte Verformung der Rahmenkonstruktion (4.1; 4.1x) zur Erzeugung einer Betätigungskraft auf den zumindest einen Betätigungsarm (3; 3x) zu bewirken.
13. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Rahmenkonstruktion (4.1; 4.1x) in ihrer Umfangsrichtung umlaufend ist und/oder länglich ausgebildet ist und quer zu ihrer Längsrichtung (L) den zumindest einen Betätigungsarm (3; 3x) betätigt.
14. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei in der Rahmenkonstruktion (4.1; 4.1x) mehrere piezoaktive Elemente (4.2; 4.2x) in Längsrichtung (L) der Rahmenkonstruktion (4.1; 4.1x) untereinander und mit der Rahmenkonstruktion (4.2; 4.2x) verkoppelt sind.
15. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Piezo- Aktor (4; 4x) den zumindest einen Betätigungsarm (3; 3x) in einer Betätigungsrichtung betätigt und die Betätigungsrichtung im Wesentlichen parallel oder quer zur Verschieberichtung des zumindest einen Ventilkörpers (1; lx) ist.
16. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Piezo- Aktor (4; 4x) ausgebildet ist, um einen Hub des zumindest einen Ventilkörpers (1; lx) einzustellen, vorzugsweise auf zumindest eine Zwischenstellung, vorzugsweise eine oder mehrere beliebige Zwischenstellungen, zwischen einer geschlossenen Ventilsitz-Stellung und einer vollständig geöffneten Ventilsitz-Stellung, wodurch vorzugsweise eine Drosselfunktion ermöglicht wird, eine Erzeugung von Tropfenstrahlen oder Applikationsmittel-Strahlen ermöglicht wird und/oder eine Applikationsmittel-Tropfengröße veränderbar ist.
17. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach Anspruch 16, wobei der Hub in Abhängigkeit der Erregungsenergie für den Piezo-Aktor (4; 4x) einstellbar ist und/oder der Hub nur bis zur zumindest einen Zwischenstellung reicht.
18. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Piezo-Aktor (4; 4x) ausgebildet ist, um den zumindest einen Ventilkörper (1; lx) abzubremsen, vorzugsweise so, dass der zumindest eine Ventilkörper (1; lx) mit reduzierter Geschwindigkeit auf den zumindest einen Ventilsitz (2; 2x) trifft.
19. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach Anspruch 18, wobei das Abbremsen des zumindest einen Ventilkörpers (1; lx) in Abhängigkeit der Erregungsenergie für den Piezo-Aktor (4; 4x) einstellbar ist.
20. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zumindest eine Ventilkörper (1; lx) mit einem Vorspannelement (9; 9x) zur Erzeugung einer Vorspannung wirkverbunden ist, um mittels der Vorspannung den zumindest einen Ventilkörper (1; lx) zum Schließen des zumindest einen Ventilsitzes (2; 2x) zu betätigen.
21. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach Anspruch 20, wobei der zumindest eine Ventilkörper (1; lx) mittels eines Befestigungselements (10; lOx) an den zumindest einen Betätigungsarm (4; 4x) befestigt ist und das Befestigungselement (10; lOx) zur Aufnahme und/oder Führung des Vorspannelementes (9; 9x) dient.
22. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach Anspruch 20 oder 21, wobei der zumindest eine Ventilkörper (1; lx), das Vorspannelement (9; 9x) und/oder das Befestigungselement (10; lOx) im Wesentlichen koaxial angeordnet sind.
23. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Piezo- Aktorvorrichtung (100) zumindest eine Ausgleichsunterlage (7) zur Positions- und/oder Vorspannungseinstellung des zumindest einen Ventilkörpers (1; lx) umfasst oder zumindest eine Ausgleichsunterlage (7) zur gemeinsamen Positions- und/oder Vorspannungseinstellung von zumindest zwei Ventilkörpern (1; lx) umfasst.
24. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach Anspruch 23, wobei der Rahmen (20) oder zumindest zwei Rahmen (20; 20x) auf zumindest einer Ausgleichsunterlage (7) gelagert sind.
25. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Piezo-Aktorvorrichtung (100) eine außenseitige Düsenplatte (5) aufweist, in der zumindest zwei Ventilsitze (2; 2X) und zumindest zwei Ausgabeöffnungen zum Ausgeben von Applikationsmittel ausgebildet sind.
26. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Piezo-Aktorvorrichtung (100) ein Kopfstück (6) aufweist, an dessen Ausgangsseite die Düsenplatte (5) angeordnet ist und durch das zumindest zwei Ventilkörper (1; lx) hindurchgeführt sind.
27. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach Anspruch 25 oder 26, wobei das Kopfstück (6) und/oder die Düsenplatte (5) demontierbar ist, vorzugsweise zur Ventilkörper-Entfernung aus der Piezo-Aktorvorrichtung (100.
28. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Piezo-Aktorvorrichtung (100) ein Dichtungssystem (8) zum Abdichten der zumindest zwei Ventilkörper (1; lx) umfasst und das Dichtungssystems (8) aus mehreren Metall-Platten ausgebildet ist und/oder eine Labyrinthdichtung bildet.
29. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach Anspruch 28, wobei das Dichtungssystem (8) an oder im Kopfstück (6) angeordnet ist.
30. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die einzelnen Piezo-Aktoren (4; 4x) unabhängig voneinander steuerbar sind und/oder unabhängig voneinander mit verschiedenen Betätigungsfrequenzen betätigbar sind.
31. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest zwei Ventilsitze (2; 2x) und zumindest zwei Ausgabeöffnungen zum Ausgeben von Applikationsmittel in ein und derselben Düsenplatte (5) ausgebildet sind.
32. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Piezo-Aktorvorrichtung (100) zumindest zwei winklig zueinander angeordnete Betätigungsarme (3; 3x) und/oder zumindest zwei winklig zueinander angeordnete Piezo-Aktoren (4; 4x) und/oder zumindest zwei winklig zueinander angeordnete Rahmen (20; 20x) umfasst.
33. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Piezo-Aktorvorrichtung (100) zumindest zwei Betätigungsarme (3; 3x) umfasst, deren Längsachsen sich in Richtung Ventilkörper (1; lx) einander annähern.
34. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Piezo-Aktorvorrichtung (100) zumindest zwei Betätigungsarme (3; 3x) umfasst, deren Querschnitte sich in Richtung Ventilkörper (1; lx) verjüngen.
35. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Piezo- Aktorvorrichtung (100) zumindest zwei Piezo-Aktoren (4; 4x) umfasst, die vorzugsweise relativ zur Längsrichtung von zumindest zwei Ventilkörpern (1; lx) versetzt zueinander angeordnet sind und zumindest zwei unterschiedlich lange Ventilkörper (1; lx) betätigen.
36. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Piezo-Aktorvorrichtung (100) eine vorzugsweise schlitzförmige Verbindung (11) umfasst, um zumindest zwei Ventilkörpern (1; lx) Applikationsmittel zuzuführen, wobei die Verbindung (11) unterschiedliche Durchlassquerschnitte zur im Wesentlichen gleichmäßigen Verteilung des Applikationsmittels auf die zumindest zwei Ventilkörper (1; lx) aufweist.
37. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach Anspruch 36, wobei die Verbindung (11) in der Düsenplatte (5) und/oder im Kopfstück (6) ausgebildet ist.
38. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Piezo-Aktorvorrichtung (100) ein einzelnes Führungsbauteil (13) umfasst, mittels dessen zumindest zwei Ventilkörper (1; lx) an zumindest zwei voneinander beabstandeten Führungspositionen (13.1, 13.2) axial geführt sind und vorzugsweise die zumindest zwei Ventilkörper (1; lx) zwischen den zumindest zwei Führungspositionen (13.1, 13.2) lagerungsfrei verlaufen.
39. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Piezo-Aktorvorrichtung (100) einen Lanzenkörper (30) umfasst, an dessen Frontseite das Kopfstück (6) und/oder die Düsenplatte (5) angeordnet ist und in dem sich die zumindest zwei Ventilkörper (1; IX) erstrecken.
40. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach Anspruch 39, wobei die Piezo-Aktorvorrichtung (100) ein Gehäuse (21) umfasst, das seitlich außen an dem Lanzenkörper (30) angeordnet ist und in dem zumindest zwei Piezo-Aktoren (4; 4x), zumindest zwei Betätigungsarme (3; 3x) und vorzugsweise zumindest zwei Rahmen (20; 20x) angeordnet sind.
41. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach Anspruch 39 oder 40, wobei der Lanzenkörper (30) um seine Längsachse drehbar ist und mit einer Drehdurchführung (31) verbunden ist, über die das Applikationsmittel zuführbar und/oder rückführbar ist.
42. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Piezo-Aktorvorrichtung (100) mit einer Applikationsmittel-Zuführung (25) und einer Applikationsmittel-Rückführung (26) zur Applikationsmittelzirkulation verbunden ist oder mit zumindest zwei Applikationsmittel-Zuführungen verbunden ist, über die unterschiedliche Applikationsmittel zuführbar sind.
43. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Piezo-Aktorvorrichtung (100) mit einer Heizeinrichtung verbunden ist, mittels der das Applikationsmittel beheizbar ist.
44. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Piezo-Aktorvorrichtung (100) zumindest zwei Ventilkörper (1; lx) umfasst, die durch einen, vorzugsweise einen einzigen, Piezo-Aktor (4; 4x) gemeinsam bewegt werden.
45. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Piezo-Aktorvorrichtung (100) gleich viele Ventilkörper (1; lx) wie Piezo-Aktoren (4; 4x) umfasst oder mehr Ventilkörper (1; lx) als Piezo-Aktoren (4; 4x) umfasst und/oder mehr Ausgabeöffnungen als Ventilkörper (1; lx) umfasst.
46. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Piezo-Aktorvorrichtung (100) zur Erzeugung von Applikationsmittel-Tropfen ausgebildet ist, zur Erzeugung von Applikationsmittel-Strahlen ausgebildet ist, zur wahlweisen Erzeugung von Applikationsmittel-Tropfen und Applikationsmittel- Strahlen ausgebildet ist, und/oder ausgebildet ist, um den zumindest einen Ventilkörper (1; lx) mit einer insbesondere variierbaren Betätigungsfrequenz zu beaufschlagen, die vorzugsweise zwischen 0 Hz bis zumindest 400 Hz, bis zumindest 450 Hz, bis zumindest 550 Hz, bis zumindest 650 Hz oder bis zumindest 700 Hz variierbar ist.
47. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Steuereinrichtung (40) zur Verfügung gestellt ist.
48. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach Anspruch 47, wobei mittels der Steuereinrichtung (40) die Erregungsenergie für den Piezo-Aktor (4; 4x) und/oder mehrere Piezo-Aktoren (4; 4x) steuerbar ist.
49. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Generatoreinrichtung (50) zur Erzeugung der Erregungsenergie für den Piezo-Aktor (4; 4x) und/oder mehrere Piezo-Aktoren (4; 4x) zur Verfügung gestellt ist.
50. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach Anspruch 49, wobei eine Verstärkungseinrichtung (60) zur Verstärkung der durch die Generatoreinrichtung (50) erzeugten Erregungsenergie zur Verfügung gestellt ist.
51. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 47 bis 50, wobei die
Steuereinrichtung (40) zur Steuerung der Generatoreinrichtung (50) und/oder der Verstärkungseinrichtung (60) ausgebildet ist.
52. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 47 bis 51, wobei die
Steuereinrichtung (40) zum Steuern der Erregungsenergie für den Piezo-Aktor (4; 4x) und/oder mehrere Piezo-Aktoren (4; 4x) ausgebildet ist, um den Hub und/oder das Abbremsen des zumindest einen Ventilkörpers (1; lx) zu steuern.
53. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 47 bis 52, wobei die
Steuereinrichtung (40) ausgebildet ist, um zumindest zwei Piezo-Aktoren (4; 4x) phasenversetzt anzusteuern, vorzugsweise zur aktiven Geräuschreduzierung und/oder Gegenschallerzeugung, insbesondere so, dass zumindest zwei Ventilkörper (1; lx) phasenversetzt und/oder zeitversetzt auf ihren Ventilsitz (2; 2x) treffen.
54. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach Anspruch 53, wobei die Steuereinrichtung (40) ausgebildet ist, um die zumindest zwei Piezo-Aktoren (4; 4x) um im Wesentlichen 180° phasenversetzt und/oder mittels im Wesentlichen destruktiver Interferenz anzusteuern.
55. Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Piezo-Aktor (4; 4x) eine Vorspannung aufweist, um mittels der Vorspannung den zumindest einen Betätigungsarm (3; 3x) zum Schließen des zumindest einen Ventilsitzes (2; 2x) zu betätigen, und/oder zum Öffnen des zumindest einen Ventilsitzes (2; 2x) mit Erregungsenergie versorgt wird.
56. Applikationsvorrichtung (200) zur Applikation eines Applikationsmittels, mit einer Piezo- Aktorvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
57. Applikationsvorrichtung (200) nach Anspruch 56, wobei die Applikationsvorrichtung (200) einen ein- oder mehrachsigen Manipulator zum Führen der Piezo-Aktorvorrichtung (100) aufweist oder die Piezo-Aktorvorrichtung (100) stationär montiert ist.
58. Verfahren für eine Piezo-Aktorvorrichtung (100), vorzugsweise zum Steuern einer Ausgabe eines Applikationsmittels auf ein Bauteil, vorzugsweise für eine Piezo-Aktorvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 55 oder einer Applikationsvorrichtung (200) nach Anspruch 56 oder 57, wobei: zumindest ein bewegbarer Ventilkörper (1; lx) zumindest einen Ventilsitz (2; 2x) öffnet und schließt, zumindest ein vorzugsweise schwenkbarer Betätigungsarm (3; 3x) den zumindest einen Ventilkörper (1; lx) betätigt, und ein Piezo-Aktor (4; 4x) den zumindest einen Ventilkörper (1; lx) zum Schließen und/oder Öffnen des zumindest einen Ventilsitzes (2; 2x) bewegt.
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