JP5256145B2

JP5256145B2 - プラズマ・ジェットにより部品表面の前処理および／または後処理をするためのデバイス

Info

Publication number: JP5256145B2
Application number: JP2009187232A
Authority: JP
Inventors: ミカエル・ミンコウ; オラフ・ホイヤー; ヘニング・グライヒ; マーティン・シューレンブルク
Priority date: 2008-10-20
Filing date: 2009-08-12
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2029-08-12
Also published as: JP2010097931A; DE102008052102B4; US20100096086A1; DE102008052102A1

Description

本発明は、プラズマ・ジェットによって、特に大気圧プラズマのジェットによって部品表面の前処理および／または後処理をするためのデバイスに関するものであり、プラズマヘッドが電圧およびキャリアガス供給部を備えるプラズマ発生装置を構成し、そのプラズマヘッドにプラズマ・ノズルのノズル管が連結され、そのプラズマ・ノズルはプラズマ発生装置のプラズマ電極を取り囲み、これは、プラズマ・ノズルに対して電気的に絶縁され、流れ技術の見地から作動ガス流路に接続され、プラズマヘッドの反対側のその端部のところでプラズマ・ジェット用の出口開口を備えるノズルヘッドを有し、プラズマ電極の先端が、ノズルヘッドの出口開口に対してプラズマ・ノズルの長手方向軸の方向にセットバックして配置される。

ＷＯ２００５／１１７５０７（ＰＣＴ／ＥＰ２００５／００５７９２）により知られているこのタイプのデバイスは、無機層の上へ方向付けられるプラズマ・ジェットによって、例えば自動車ヘッドライトなどの部品から無機層を除去するために使用され、そのプラズマ・ジェットは、反応性ガスを含む動作ガスの大気放出の助けを借りて発生されることになる。作動ガス流路は複数の別個の開口を有し、これらの開口は、排気流がないプラズマを発生させるためにノズル開口の周りに配置される。したがって、カバープレートを、自動車ヘッドライトの縁部領域での被覆が施されてされていない表面に接着剤で接合しようとする場合、その表面上に接着剤が次の動作時に独立の塗布装置で塗布されることになる表面は、例えば知られているデバイスの場合、この自動車ヘッドライトの縁部領域において被覆が施されない。

そのデバイスの周りに同時表面前処理のための複数のエレメントが環状に外部に配置される、少なくとも１つの部品のための塗布ユニットを有するデバイスが、部品表面上へ反応性プラスチックを塗布するためにさらに知られている（ＤＥ２０２００５００６２６６Ｕ１）。接着促進剤を塗布するために発炎ノズル、プラズマ発生装置、コロナ放電ヘッド、または噴射弁であってもよいこれらのエレメントは、表面前処理のための制御によって処理方向に従って切り換え可能であり、それによって、１つの動作時に塗布ユニットの周りの表面は継ぎ目のない前処理を行うことができ、プラスチックを、塗布ユニットの塗布ノズルによって前処理した表面の上へ続いて塗布することができる。表面処理のためのエレメントは、直線セグメントから成ることができ、塗布ユニットの周りに正方形や六角形の形状に形成することができる。

ＷＯ２００５／１１７５０７（ＰＣＴ／ＥＰ２００５／００５７９２）ＤＥ２０２００５００６２６６Ｕ１

本発明の目的は、プラズマ・ジェットによって部品表面の前処理および／または後処理をするための、初めに述べたタイプのデバイスを利用可能にすることであり、そのデバイスを用いて規定された表面処理、および部品表面上への少なくとも１つの接着剤成分の同時塗布を、空間節約的かつ時間節約的な手法で、および高度のプロセス信頼性と共に確保することができる。

この目的は、
プラズマ・ノズルのノズルヘッドのプラズマ・ジェット用の出口開口が、その長手方向軸に対して半径方向にオフセットして配置され、
少なくとも１つの接着剤を塗布するために、少なくとも１つの送出開口を有する投与ノズルが設けられ、その投与ノズルが、プラズマヘッドに連結され、このプラズマ・ノズルの長手方向軸の方向に沿ってプラズマ・ノズルを通り抜けて延在し、少なくとも１つの接着剤を投与するためにプラズマヘッドの外側からアクセス可能な少なくとも１つのアタッチメントを有し、その投与ノズルの少なくとも１つの送出開口が、プラズマ・ノズルのノズルヘッドのプラズマ・ジェット用の出口開口を越えて、プラズマ・ノズルの長手方向軸の方向に沿って外向きにオフセットして配置され、また、ノズルヘッドのプラズマ・ジェット用の出口開口からプラズマ・ノズルの長手方向軸に向けて半径内方にオフセットして配置される、
と言う本発明により達成される。

投与ノズルの軸方向長さにわたって延在する隔壁が、好ましくは投与ノズル内に設けられ、その隔壁によって投与ノズルは分割されて、それぞれ送出開口を有する２つの長手方向チャンバになり、その長手方向チャンバそれぞれは、互いに異なる２つの接着剤成分を別個に投与するためのアタッチメントを有し、そのアタッチメントにはプラズマヘッドの外側からアクセスできることが好ましい。プラズマ・ジェット用のノズルヘッドの出口開口は、環状に形成することができる。

プラズマ・ノズルのノズル管は、ピボット軸受によってプラズマヘッドに連結され、モータによってその長手方向軸の周りに回転するように取り付けられ、ノズルヘッドの出口開口は、プラズマ・ジェットのための円形径路を描くことが好ましい。投与ノズルは、プラズマ・ノズルに同軸に配置されることが好ましい。

本発明によるデバイスは、ロボット制御し得る処理ヘッド内で接着剤塗布ができるように、プラズマ・ノズルと、このプラズマ・ノズルによって取り囲まれる投与ノズルとを位置決めすることによって異なる速度で硬化させる２つの接着剤系の可能な塗布と組み合わさって、部品表面の規定されたプラズマ前処理および／または後処理を高度のプロセス信頼性と共に確保するものである。高速の定着がプラズマ前処理した部品表面上で必要でない場合には、その後、処理された部品表面上に投与ノズルによりただ１つの接着剤を続いて塗布することが必要とされる。

少ない投資コストの場合には、本発明によるデバイスにより、処理時間の低減が可能になり、基板と接着剤の間の接着力の改善、したがってより大きな強度の実現が可能になり、各表面のプラズマ前処理を使って接着性の良好な再現性が成し遂げられる。

次いで、本発明によるデバイスの好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。

デバイスに関して概略的に示した第１の実施形態の長手方向断面図であり、プラズマ・ノズルのノズル管が、ピボット軸受によってプラズマヘッドに回転可能に取り付けられる図である。下方から見た、図１による第１の実施形態の図である。デバイスに関して概略的に示した第２の実施形態の長手方向断面図であり、プラズマ・ノズルのノズル管が、プラズマヘッドに固定的に連結され、ノズルヘッドの出口開口が環状に構成されている図である。下方から見た、図３による第２の実施形態の図である。

図１および図３からわかるように、デバイスは、プラズマ発生装置を構成するプラズマヘッド１を有し、そのプラズマヘッドは、ロボット（図示せず）によって案内することができ、その上側２に電圧およびキャリアガス供給管３が設けられる。プレート状の担持ユニット５が、プラズマヘッド１の対向する下側４に設けられる。プラズマ・ノズル７はノズル管８を有し、このノズル管８は、その下端部９のところでプラズマ・ジェット用のノズルヘッド１１に移行する。ノズルヘッド１１は、偏心して配置されたプラズマ・ジェット用の出口開口１２を有する。

デバイスの第１の実施形態の事例では、ノズル管８は、図１に示されるように、ピボット軸受６によってプラズマヘッド１の担持ユニット５の表面にその上端部１０のところで回転可能に取り付けられる。プラズマ・ノズル７は、図１の矢印１５で示されるように、ノズル管８に作用するモータ１４によってデバイスの長手方向軸１３を中心にして回転するように取り付けられる。図２に図示のように、プラズマ・ジェット用のノズルヘッド１１の出口開口１２は、プラズマ・ノズル７の長手方向軸１３に対して半径方向に移動されており、すなわち偏心して配置されている。したがって、プラズマ・ノズル７が回転すると、ノズルヘッド１１の出口開口１２は、図２の矢印１６で特徴づけられるようにプラズマ・ジェット用の円形径路を描く。

プラズマ・ノズル７に対して電気的に絶縁されるプラズマ発生装置のプラズマ電極１７は、プラズマ電極１７の先端１８が、プラズマ・ジェット用のノズルヘッド１１の出口開口１２からプラズマ・ノズル７の長手方向軸１３の方向に沿ってセットバックした配置で、プラズマヘッド１の担持ユニット５からノズル管８の中へデバイスの長手方向軸１３の方向に延在する。

プラズマ・ノズル７のノズル管８は、流れ技術の見地から、プラズマヘッド１の担持ユニット５に構成される作動ガス流路１９に接続される。図１および図３からわかるように、プラズマヘッド１の担持ユニット５に連結される接着剤ビード用の投与ノズル２０は、担持ユニット５からノズル管８およびノズルヘッド１１を通り抜けてプラズマ・ノズル７の長手方向軸１３の方向に延在する。隔壁２１が、投与ノズル２０内に設けられ、その隔壁は、投与ノズル２０の軸方向長さにわたって延在し、投与ノズル２０を分割して、プラズマヘッド１の担持ユニット５の反対側の投与ノズル２０の端部のところでそれぞれ、送出開口２４，送出開口２５を有する２つの長手方向チャンバ２２，長手方向チャンバ２３になる。投与ノズル２０における長手方向チャンバ２２および長手方向チャンバ２３の送出開口２４および送出開口２５は、プラズマ・ジェット用のノズルヘッド１１の出口開口１２を越えて、プラズマ・ノズル７の長手方向軸１３の方向に沿って外側に向かってオフセット配置される。図２および図４に見られるように、投与ノズル２０における長手方向チャンバ２２および長手方向チャンバ２３は、異なる幅を有する。プラズマ・ヘッド１の担持ユニット５に連結されるこれらの上端部のところで、投与ノズル２０の長手方向チャンバ２２および長手方向チャンバ２３は、異なる接着剤（接着剤Ａ、接着剤Ｂ）、圧縮空気、ならびにリンス液等を投与するために、流れ技術の見地からそれぞれの場合にアタッチメント（図示せず）に接続され、そのアタッチメントは、外側からアクセス可能である。

図３および図４から生まれるデバイスの第２の実施形態は、基本的に、第１の実施形態に対応する方法で構成されるが、プラズマ・ノズル７のノズル管８は、図３が示すように、プラズマヘッド１の担持ユニット５に固定して連結される。プラズマ・ジェット用のノズルヘッド１１の出口開口１２は、環状に構成され、図４が示すようにその長手方向軸１３の方向にプラズマ・ノズル７を通して延在する投与ノズル２０を取り囲む。

デバイスの使用時には、プラズマ発生装置により発生される大気プラズマのジェットは、部品表面のプラズマ前処理および／または後処理のために第１の実施形態のノズルヘッド１１の出口開口１２を通り抜けて方向付けられ、その出口開口は、円形径路になって回転しており、あるいは、第２の実施形態のノズルヘッド１１の円形の出口開口１２のおかげで、その出口開口は、部品表面上に固定され、この部品表面はプラズマ・ジェットで処理される。次いで、それぞれの場合に急速に硬化する１つの接着剤系または２つの接着剤系のビード状の塗布が、要求に応じてプラズマ・ノズル７内に配置される投与ノズル２０によって１つの動作時に効率のよい方法で可能である。

１プラズマヘッド；２プラズマヘッドの上側；
３電圧およびキャリアガス供給管；４プラズマヘッドの下側；
５プラズマヘッドの担持ユニット；６ピボット軸受；
７プラズマ・ノズル；８ノズル管；９ノズル管の下端部；
１０ノズル管の上端部；１１ノズルヘッド；
１２プラズマ・ジェット用の出口開口；１３プラズマ・ノズルの長手方向軸；
１４回転駆動用のモータ；１５回転を特徴づける矢印；
１６円形径路を特徴づける矢印；１７プラズマ電極；
１８プラズマ電極の先端；１９作動ガス流路；
２０投与ノズル；２１投与ノズルの隔壁；
２２，２３投与ノズルの長手方向チャンバ；
２４，２５送出開口。

Claims

プラズマ・ジェットによって、特に大気プラズマのジェットによって部品表面の前処理および／または後処理をするためのデバイスであって、プラズマヘッド（１）が電圧およびキャリアガス供給部を備えるプラズマ発生装置を構成し、このプラズマヘッドにプラズマ・ノズル（７）のノズル管（８）が連結され、このプラズマ・ノズルが、前記プラズマ発生装置の電気的に絶縁されたプラズマ電極（１７）を囲み、且つ、作動ガス流路（１９）に接続されるとともに、前記プラズマヘッド（１）の反対側の端部（９）で前記プラズマ・ジェット用の出口開口（１２）を持つノズルヘッド（１１）を備え、前記プラズマ電極（１７）の先端（１８）が、前記ノズルヘッド（１１）の前記出口開口（１２）から前記プラズマ・ノズル（７）の長手方向軸（１３）方向に沿ってセットバックして配置されている、デバイスにおいて、
前記プラズマ・ノズル（７）の前記プラズマ・ジェット用の前記ノズルヘッド（１１）の前記出口開口（１２）が、前記長手方向軸（１３）から半径方向にオフセットして設けられ、
少なくとも１つの送出開口（２４；２５）を持つ投与ノズル（２０）が、少なくとも１つの接着剤を塗布するために設けられ、
この投与ノズルが、前記プラズマヘッド（１）に連結され、前記プラズマ・ノズル（７）の前記長手方向軸（１３）方向に沿って前記プラズマ・ノズル内を通り抜けて延在し、前記少なくとも１つの接着剤を投与するために前記プラズマヘッド（１）の外側からアクセス可能な少なくとも１つのアタッチメントを有し、この投与ノズルの前記少なくとも１つの送出開口（２４；２５）が、前記プラズマ・ジェット用の前記ノズルヘッド（１１）の前記出口開口（１２）を越えるように、ノズルヘッドを貫通して前記プラズマ・ノズル（７）の前記長手方向軸（１３）方向に突出して配置されていることを特徴とする、部品表面の前処理および／または後処理をするデバイス。
前記投与ノズルの軸方向長さにわたって延在する隔壁（２１）が、前記投与ノズル（２０）内に設けられ、この隔壁によって前記投与ノズル（２０）が、分割されて、送出開口（２４；２５）をそれぞれ有する２つの長手方向チャンバ（２２，２３）になり、この長手方向チャンバがそれぞれ、互いに異なる２つの接着剤成分を別個に投与するためのアタッチメントを有し、このアタッチメントには前記プラズマヘッド（１）の外側からアクセスできることを特徴とする、請求項１に記載のデバイス。
前記プラズマ・ノズル（７）の前記ノズルヘッド（１１）の前記プラズマ・ジェット用の前記出口開口（１２）が環状であることを特徴とする、請求項１または２に記載のデバイス。
前記プラズマ・ノズル（７）の前記ノズル管（８）が、ピボット軸受（６）によって前記プラズマヘッド（１）に連結され、モータ（１４）によって前記プラズマ・ノズル（７）の前記長手方向軸（１３）を中心に回転するように取り付けられ、前記プラズマ・ノズル（７）の前記ノズルヘッド（１１）の前記プラズマ・ジェット用の前記出口開口（１２）が、前記プラズマ・ノズル（７）の回転中に前記プラズマ・ジェットのための円形径路を描くことを特徴とする、請求項１または２に記載のデバイス。
前記投与ノズル（２０）が、前記プラズマ・ノズル（７）に同軸に配置されることを特徴とする、請求項１から４の何れか１項に記載のデバイス。