DE19727260A1

DE19727260A1 - Dosierdüseneinrichtung für viskose Stoffe

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Publication number: DE19727260A1
Application number: DE19727260A
Authority: DE
Original assignee: Martin GmbH fuer Umwelt und Energietechnik
Current assignee: Martin GmbH fuer Umwelt und Energietechnik
Priority date: 1997-06-26
Filing date: 1997-06-26
Publication date: 1999-01-07

Description

Die Erfindung betrifft eine Dosierdüseneinrichtung für vis kose Stoffe nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Üblicherweise werden Leiterplatten beispielsweise mit SMD- Bausteinen für die Oberflächenmontage bestückt, wobei aus mit Druckluft beaufschlagbaren Kartuschen über eine in die Kartusche eingesetzte Dosierdüse oder Dosiernadel Kleb stofftropfen auf die Leiterplatte aufgebracht werden, wobei die aufdosierte Klebstoffmenge jeweils von der Dosierzeit, von dem Druck, mit dem die Klebstoff-Kartusche beaufschlagt wird, von der Düsengeometrie und der Viskosität des Kleb stoffes abhängt.

Zur gleichmäßigen und fehlerfreien Dosierung von viskosen Stoffen ist es von größter Bedeutung, daß in dem zu dosie renden Stoff und in den entsprechenden Stoffleitungen keine Luft- bzw. Gaseinschlüsse vorhanden sind. Aus diesem Grunde wird in der Praxis bei der Handhabung von Dosiereinrichtun gen so vorgegangen, daß zunächst auf die blasenfrei mit dem viskosen Stoff gefüllte Kartusche die Dosierdüse oder Dosi ernadel aufgesetzt wird und dann versucht wird, vorhandene Luft- oder Gaseinschlüsse durch Herausdrücken des viskosen Stoffes auszuspülen. Untersuchungen bei der Dosierung von Klebstoff haben jedoch gezeigt, daß eine Verfälschung des Dosierergebnisses durch Luft- oder Gaseinschlüsse nicht vermieden werden konnte. Außerdem wurde bei weitergehenden Untersuchungen in einer Klebstoff-Kartusche vorhandener Klebstoff ausgehärtet und wurden anschließend Schliffbilder angefertigt, die einem Längsschnitt durch die Kartusche entsprachen. Diese Schliffbilder ließen deutlich erkennen, daß insbesondere im Austrittsbereich der Kartusche und im Bereich der Dosierdüse Luft- oder Gaseinschlüsse auch dann nicht vermieden werden konnten, wenn bereits dreiviertel des Kartuscheninhaltes abgegeben waren.

Aus der DE 195 32 912.0 A1 ist eine Vorrichtung zum Entga sen von Dosiereinheiten für viskose Stoffe bekannt, bei der zum Entgasen eine Kartusche in einen gasdicht verschließba ren Behälter gebracht wird und in einer ersten Phase der Druckluftanschluß der Kartusche und der Innenraum des Be hälters evakuiert werden und in einer zweiten Phase nur noch der Innenraum des Behälters evakuiert wird. Dadurch ist es möglich, den in der Kartusche befindlichen Klebstoff weitgehendst zu entgasen. Es hat sich jedoch herausge stellt, daß diese Vorgehensweise einen relativ großen Gerä teaufwand erfordert.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Dosierdüseneinrichtung zu schaffen, durch die uner wünschte Luft- bzw. Gaseinschlüsse in dem aus einer Kartu sche, abgegebenen viskosen Stoff bzw. pastösen Material mit einem relativ geringem Geräteaufwand weitgehendst vermeid bar sind.

Diese Aufgabe wird durch eine Düseneinrichtung mit den im Patentanspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.

Der wesentliche Vorteil besteht darin, daß die erfindungs gemäße Dosierdüseneinrichtung so beschaffen ist, daß bei ihrem Ansetzen an einer den abzugebenden viskosen Stoff enthaltenden Kartusche und beim anschließenden Ausgeben des Stoffes aus der Kartusche keine störenden Lufteinschlüsse entstehen. Die vorliegende Dosierdüseneinrichtung wird so an der Kartusche befestigt, daß im Übergangsbereich Kartu sche/Dosiereinrichtung keine schädlichen Lufträume entste hen, aus denen beim Dispensen Luft in den viskosen Stoff gelangen könnte.

Vorteilhafterweise ist die vorliegende Dosierdüseneinrich tung so beschaffen, daß sie keinen konstruktiv aufwendigen Gewindeanteil zur Befestigung an der Kartusche aufweist. Statt dessen erfolgt die Befestigung der vorliegenden Do sierdüseneinrichtung mit einem Befestigungsteil in der Form einer Überwurfschraube.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die vorliegende Dosierdüseneinrichtung einen Ab standshalter aufweist, mit dem wesentlich bessere Dosierge nauigkeiten erzielbar sind. Vorteilhafterweise sind daher mit der vorliegenden Dosierdüseneinrichtung auch sehr viel kleinere Materialmengen genau dosierbar. In diesem Zusam menhang wird darauf hingewiesen, daß mit den derzeit übli chen und bekannten Abstandshaltern wegen der auftretenden Fertigungstoleranzen Abstände bis nur etwa 0,1 mm erreich bar sind. Dagegen sind dann, wenn der Abstandshalter direkt an der Dosierdüseneinrichtung integriert ist, kleine Ab stände erzielbar, die in der Größenordnung von 0,03 mm lie gen.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die im Zusammenhang mit der Erfindung verwendete Überwurfschraube, die an übli che Kartuschen angepaßt ist, aus Metall bestehen kann, so daß insbesondere im Übergangsbereich zwischen Kartusche und Dosierdüseneinrichtung ein guter Wärmeübergang für ein tem peraturkonstantes Dosieren gewährleistet wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Im folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungs form der erfindungsgemäßen Dosierdüsenein richtung;

Fig. 2 und 3 eine zweite Ausführungsform der erfindungs gemäßen Dosierdüseneinrichtung und

Fig. 4 eine dritte Ausführungsform der erfindungs gemäßen Dosierdüseneinrichtung.

In der Fig. 1 ist das untere Ende einer üblichen, auf dem Markt verfügbaren Kartusche 1 dargestellt. Im unteren End bereich 2, der die Form eines kreisförmigen Ringteiles auf weist, befindet sich innenseitig ein Innengewinde 3. Kon zentrisch in dem kreisförmigen Ringteil 2 befindet sich ein kreiszylindrischer Ausgabestutzen 4, der ebenfalls Bestand teil der Kartusche 1 ist und aus dem der in der Kartusche 1 enthaltene viskose Stoff über die noch näher zu beschrei bende vorliegende Dosierdüseneinrichtung 5 zu einer Leiter platte 6 ausgegeben wird.

Üblicherweise sind die Kartuschen 1 durch eine nicht darge stellte Verschlußkappe bis zum Dispensen verschlossen, die in dem Innengewinde 3 verschraubt wird.

Die Dosierdüseneinrichtung besteht im wesentlichen aus ei nem Düsenteil 7 und einem Befestigungsteil 8 zur Befesti gung des Düsenteiles 7 an der Kartusche 1.

Das Düsenteil 7 weist die Form eines vorzugsweise außen kreiszylindrischen Rohrteiles auf, dessen dem Abgabestutzen 4 zugewandte Endfläche 9 plan auf der Endfläche 10 des Ab gabestutzens 4 aufliegt, wobei im Übergangsbereich zwischen dem Innenraum 11 des Abgabestutzens 4 und dem Innenraum 12 des Düsenteiles 7 im wesentlichen keine Toträume oder von der Seite der Düse 1 her gesehen vorstehende Bereiche vor handen sind, aus denen bei den Dosieroperationen Luftrest mengen in den abgegebenen Klebstoff gelangen könnten. Vor zugsweise ist der Übergangsbereich so gestaltet, daß sich der größere Innendurchmesser des Hohlraumes 11 in den an die Kartusche 1 angesetzten Endbereich des Düsenteiles 7, der die plane Fläche 9 aufweist, auf den dort vorliegenden kleineren Durchmesser des Hohlraumes 12 des Düsenteiles 7 in einem schrägen bzw. konischen Bereich 13 verjüngt.

Der Innenraum 12 verjüngt sich dann weiter bis zu dem der Kartusche 1 abgewandten Ende des Düsenteiles 7, an das die eigentliche Düse 14 angeformt ist, aus der der viskose Stoff, beispielsweise der Klebstoff, abgegeben wird.

An das der Kartusche 1 abgewandte Ende des Düsenteiles 7 ist vorzugsweise wenigstens ein Abstandshalter 15 in der Form eines über das Ende der Düse 14 in Richtung auf die Leiterplatte 6 vorstehenden Stabteiles angeformt, das sich in der Längsrichtung des Düsenteiles 7 neben der Düse 14 erstreckt.

Das Befestigungsteil 8 weist die Form eines vorzugsweise kreiszylinderischen Rohrteiles auf, dessen eines Ende, das der Kartusche 1 zugewandt ist, ein Außengewinde 16 auf weist, das in dem Innengewinde 3 des Ringteiles 2 ver schraubbar ist. An seiner der Kartusche 1 abgewandten Seite besitzt das Befestigungsteil 8 einen nach innen ragenden vorzugsweise ringförmigen Halteflansch 17, der an einer Schulter 18 anliegt, die in der Außenwandung des Rohrteiles 7 ausgebildet ist, wenn das Außengewinde 16 des Befesti gungsteiles 8 in dem Innengewinde 3 des Ringteiles 2 ver schraubt wird. Bei dieser Schrauboperation wird das Düsen teil 7 fest gegen den Abgabestutzen 4 gezogen, so daß die planaren Flächen 9 und 10 dicht aufeinander aufliegen. All gemein ausgedrückt handelt es sich bei dem Befestigungsteil 8 um eine sogenannte Überwurfschraube.

Um eine seitliche Verschiebung des Rohrteiles 7 in Bezug auf den Abgabestutzen 11 zu vermeiden, bei der unerwünschte Toträume entstehen könnten, die zu schädlichen Luftein schlüssen führen könnten, ist der Innendurchmesser des Be festigungsteiles 8 genau auf den Außendurchmesser des Dü senteiles 7 und den Außendurchmesser des Abgabestutzens 4 abgestimmt, so daß keine seitlichen Verschiebungen möglich sind, die Teile 4 und 7 jedoch in dem Befestigungsteil 8 gleiten können.

Mit der beschriebenen Dosierdüseneinrichtung wird wie folgt gearbeitet. Es wird ein für die entsprechenden Dosieropera tionen geeignetes Düsenteil 7 mit der passenden Düse 14 ausgewählt. Dieses Düsenteil 7 wird in das Befestigungsteil 8 eingeschoben, wobei die Schulter 18 an dem Halteflansch 17 zur Anlage gelangt. Anschließend wird, nach Entfernen der oben genannten Verschlußkappe von der Kartusche, das Befestigungsteil 8 mit seinem Außengewinde 16 im Innenge winde 3 des Ringteiles 2 der Kartusche 1 verschraubt. Ein Vorteil besteht dabei darin, daß für unterschiedliche Do sieroperationen verwendete unterschiedliche Düsenteile 7 stets dasselbe Befestigungsteil 8 verwendet werden kann, da sich die Düsenteile 7 im wesentlichen nur im Hinblick auf die Düsen 14 unterscheiden. Das Befestigungsteil 8 besteht vorzugsweise aus einem Metall, beispielsweise Aluminium, so daß dafür Sorge getragen wird, daß insbesondere im Über gangsbereich zwischen der Kartusche 1 und dem Düsenteil 7 ein guter Wärmeübergang für ein temperaturkonstantes Dosie ren sichergestellt ist.

Das Düsenteil 7 besteht vorzugsweise aus Kunststoff, Me tall, insbesondere V₂A oder Aluminium oder Keramik, insbe sondere Aluminiumoxid oder Zirkonoxid. Die Herstellung des Düsenteiles 7 aus Keramik ist besonders einfach. Ein aus Keramik bestehendes Düsenteil 7 ist sehr hart und daher häufig verwendbar.

Die Ausführungsform der Fig. 2 und 3 ähnelt im wesentli chen derjenigen der Fig. 1. Einzelheiten die bereits im Zusammenhang mit der Fig. 1 erläutert wurden, sind daher in den Fig. 2 und 3 entsprechend bezeichnet. Ein Unter schied zwischen den beiden Ausführungsformen besteht darin, daß das Düsenteil 7 bei der Ausführungsform der Fig. 2 und 3 in seiner der Kartusche 1 zugewandten Fläche 9 ausge hend vom Innenraum 12 bzw. vom konischen Bereich 13 nach außen, vorzugsweise radial verlaufende Nuten 20 aufweist, in die bei der Vornahme der ersten Setzoperationen mit ei ner neuen Kartusche Luft aus dem Übergangsbereich zwischen Kartusche 1 und Düsenteil 7 eintreten kann, wenn die vorde re Front des Klebstoffes zu diesem Übergangsbereich ge langt. Nachfolgend werden die Nuten dann durch eindringen den Klebstoff verschlossen, so daß aus ihnen keine Luft in den abgegebenen Klebstoff zurückströmen kann. Dies wird auch dann verhindert, wenn in der Kartusche 1 und dem Do sierteil 7 fortwährend Atmosphärendruck oder ein Überdruck herrscht.

Vorzugsweise verlaufen die Nuten 20 in der aus der Fig. 2 ersichtlichen Weise radial nach außen und sind die Nuten beispielsweise um jeweils 90° voneinander beabstandet.

In dem Befestigungsteil 8 kann eine Entlüftungsbohrung 21 vorgesehen sein, die eine Verbindung zwischen einer Nut 20 und der Außenseite des Befestigungsteiles 8 herstellt. Auf grund der vergleichsweise hohen Viskosität des abgegebenen Klebstoffes ist sichergestellt, daß über die Nut 20 und die Entlüftungsbohrung 21 kein Klebstoff nach außen austritt.

Die Düse 14 kann sich, wie dies in den Figuren gezeigt ist, so verjüngen, insbesondere kegelförmig verjüngen, daß ihr Durchmesser insbesondere durch Abschleifen zur Abgabe grö ßerer Stoffmengen verändert werden kann. Dabei kann die Verjüngung so gestaltet sein, daß beim Kürzen der Düse 14 automatisch eine Vergrößerung des Austrittsquerschnittes erreicht wird, die an den dabei jeweils entstehenden Ab stand zwischen der Düsenspitze und dem freien Ende des Ab standshalters angepaßt ist. Anders ausgedrückt, wird bei der Kürzung stets der richtige Abstand für den gerade vor liegenden Austrittsquerschnitt erreicht.

Gemäß Fig. 4 kann das Düsenteil 7' außenseitig sich ko nisch verjüngen oder kegelförmig ausgestaltet sein. In die sem Fall ist das Befestigungsteil 8' zumindest innenseitig an die Konizität bzw. Kegelform des Düsenteiles 7' ange paßt, so daß das Düsenteil 7' in das Befestigungsteil 8' eingesetzt werden kann und in diesem festgehalten wird, oh ne daß ein Anschlag und eine Schulter erforderlich sind.

Claims

1. Dosierdüseneinrichtung mit einem an eine einen Ausgabe stutzen (4) für einen viskosen Stoff aufweisende Kartu sche (1) ansetzbaren Düsenteil (7) , dadurch gekenn zeichnet, daß das Düsenteil (7) in ein die Form eines Rohrteiles aufweisendes Befestigungsteil (8) zur Befe stigung des Düsenteiles (7) an der Kartusche (1) so einsetzbar ist, daß das eine Düse (14) aufweisende Ende des Düsenteiles (7) an der der Kartusche (1) abgewand ten Seite aus dem Befestigungsteil (8) heraustritt und daß das Düsenteil (7) eine der Kartusche (1) zugewandte plane Fläche (9) an seinem Ende aufweist, die an einer planen Fläche des Ausgabestutzens (4) der Kartusche (1) anliegt, wenn das Düsenteil (7) mit dem Befestigungs teil (8) an der Kartusche (1) befestigt ist, wobei sich der innere Hohlraum (11) des Ausgabestutzens (4) zum inneren Hohlraum (12) des Düsenteiles (7) aus verjüngt, ohne daß Luft beinhaltende Räume bestehen.

2. Dosierdüseneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Düsenteil (7) an seiner Außenwandung eine Schulter (18) aufweist, die an einem Flansch (17) anliegt, der an dem der Kartusche (1) abgewandten End bereich des Befestigungsteiles (8) ausgebildet ist, wenn das Befestigungsteil (8) an der Kartusche (1) be festigt ist.

3. Dosierdüseneinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das Düsenteil (7) außenseitig und das Be festigungsteil (8) innenseitig kreiszylindrisch ausge bildet sind.

4. Dosierdüseneinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß der Innendurchmesser des inneren Hohlrau mes des Befestigungsteiles (8) in Bezug auf den Außen durchmesser des Ausgabestutzens (4) und des Düsenteiles (7) so bemessen ist, daß der Ausgabestutzen (4) und das Düsenteil (7) in dem Befestigungsteil (8) axial ver schiebbar sind, Relativbewegungen zwischen dem Ausgabe stutzen (4) und dem Düsenteil (7) in radialer Richtung jedoch ausgeschlossen sind.

5. Dosierdüseneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Befestigungsteil (8') an seiner dem Ausgabestutzen (4) abgewandten Seite eine sich verjün gende Innenwandung besitzt, in die das eine entspre chende sich verjüngende Außenwandung aufweisende Düsen teil (7') einsetzbar ist.

6. Dosierdüseneinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß sich die Innenwandung des Befestigungs teiles (8') und die Außenwandung des Düsenteiles (7') kegelförmig verjüngen.

7. Dosierdüseneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsteil (8) an seinem der Kartusche (1) zugewandten Endbereich ein Außengewinde (16) aufweist, das in einem Innengewinde (3) eines den Ausgabestutzen (11) der Kartusche (1) ringförmig umgebenden Ringteiles (2) verschraubbar ist.

8. Dosierdüseneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsteil (8) aus einem Material einer guten Wärmeleitfähigkeit be steht.

9. Dosierdüseneinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß das Befestigungsteil aus Metall, insbe sondere Aluminium besteht.

10. Dosierdüseneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenteil (7) seit lich neben der Düse (14) wenigstens einen Abstandshal ter (15) zur Bestimmung des Abstandes zwischen einer Leiterplatte (6) und der Düse (14) aufweist.

11. Dosierdüseneinrichtung nach Anspruch 10, dadurch ge kennzeichnet, daß der Abstandshalter (15) die Form ei nes Stabteiles aufweist, das einteilig an das Düsenteil (7) angesetzt ist und sich seitlich neben der Düse (14) in axialer Richtung über das Düsenende hinaus er streckt.

12. Dosierdüseneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der planen Fläche (9) des Düsenteiles (7) wenigstens eine Nut (20) ange ordnet ist, die von dem Hohlraum des Düsenteiles (7) aus nach außen verläuft.

13. Dosierdüseneinrichtung nach Anspruch 12, dadurch ge kennzeichnet, daß die Nut (20) radial nach außen ver läuft.

14. Dosierdüseneinrichtung nach Anspruch 12 oder 13, da durch gekennzeichnet, daß mehrere gleichmäßig voneinan der beabstandete Nuten (20) vorgesehen sind.

15. Dosierdüseneinrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wandung des Be festigungsteiles (8) eine Entlüftungsöffnung (21) vor gesehen ist, über die im Montagezustand des Düsenteiles (7) an der Kartusche (1) eine Verbindung zwischen einer Nut (20) zur Außenseite des Befestigungsteiles (8) be steht.

16. Dosierdüseneinrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (20) eine Tiefe in der Größenordnung von 1/100 bis 5/100 mm aufweist.

17. Dosierdüseneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenteil (7) aus Kunstoff, Keramik oder Metall besteht.

18. Dosierdüseneinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (14) sich der art verjüngt, daß sich bei einer Kürzung der Düse (14) der Austrittsquerschnitt für den viskosen Stoff der Dü se (14) vergrößert und gleichzeitig der für den vergrö ßerten Austrittsquerschnitt passende Abstand zwischen dem freien Abstand des Abstandshalters (15) und dem freien Ende der Düse (14) entsteht.

19. Dosierdüseneinrichtung nach Anspruch 18, dadurch ge kennzeichnet, daß sich die Düse (14) kegelförmig ver jüngt.