DE202004009389U1 - Dosing unit pressurises glue or lubricant to project through needle from piezoelectric valve for contactless application to substrate - Google Patents

Dosing unit pressurises glue or lubricant to project through needle from piezoelectric valve for contactless application to substrate Download PDF

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Abstract

A dosing unit pressurises glue (3) or other medium in a chamber (2) with a needle (6) extending the outlet (4) from the piezoelectric valve (5) so that the glue is ejected in single drops (7) with size determined by the valve opening time and chamber pressure.

Description

Dosiervorrichtungen werden verwendet, um ein flüssiges Medium, beispielsweise Klebstoff, Öl oder Schmiermittel, punktgenau und exakt dosiert auf ein Substrat aufzutragen. Solche Dosiervorrichtungen finden Anwendung in den unterschiedlichsten technischen Bereichen wie der Medizintechnik, der Mikroelektronik, der Optik und Optoelektronik. Durch die verschiedenen möglichen Anwendungen ergeben sich dementsprechend unterschiedlich gelagerte Anforderungen an die Dosiervorrichtung. Insbesondere besteht die Notwendigkeit, eine Dosiervorrichtung bereitzustellen, die effizient und universell einsetzbar ist.Dosing devices are used to be a liquid Medium, for example adhesive, oil or lubricant, precisely and apply precisely dosed to a substrate. Such dosing devices are used in a wide variety of technical areas such as medical technology, microelectronics, optics and optoelectronics. Through the different possible Applications therefore have different requirements to the dosing device. In particular, there is a need to provide a metering device that is efficient and universal can be used.

Bei den bekannten Dosiervorrichtungen befindet sich das Medium in einer Kammer, aus welcher es über eine Düse oder Kanüle austreten kann. Hierbei kann durch ein Ventil die Düse geöffnet und geschlossen werden, so daß die Menge des austretenden Mediums reguliert werden kann. Zum Auftragen des Mediums auf ein Substrat wird die Düse zunächst in Kontakt mit dem Substrat gebracht, so daß das flüssige Medium, welches bei geöffnetem Ventil aus der Düse ausläuft, auf das Substrat aufgebracht werden kann. Um nach Schließen des Ventils ein Ablösen des Mediums von der Düse zu gewährleisten, wird die Dosiervorrichtung von dem Substrat wieder entfernt.In the known metering devices the medium is in a chamber, from which it passes through a Nozzle or cannula can leak. The nozzle can be opened and closed by a valve be closed so that the Amount of the escaping medium can be regulated. To apply the Medium on a substrate, the nozzle is first in contact with the substrate brought so that the liquid Medium that is open when Valve out of the nozzle expires can be applied to the substrate. To close the Valve a peeling of the medium from the nozzle to ensure the dosing device removed from the substrate.

Nachteilig bei dieser Vorgehensweise ist der Zeitverlust, welcher dadurch auftritt, daß die Dosiervorrichtung zu Beginn des Auftragens des Mediums auf das Substrat zunächst in Kontakt mit dem Substrat gebracht und anschließend wieder von diesem wegbewegt werden muß. Hierdurch sind einer Verringerung der Taktzeit erhebliche Grenzen gesetzt.A disadvantage of this procedure is the loss of time caused by the metering device at the beginning of the application of the medium to the substrate first in Brought into contact with the substrate and then moved away from it again must become. This reduces the cycle time considerably set.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß in schwer zugänglichen Bereichen oder Bauteilen, d.h. in Bereichen, wo die Dosiervorrichtung nicht in Kontakt mit dem Substrat gebracht werden kann, ein Aufbringen des Mediums nicht möglich ist.Another disadvantage is that in difficult accessible Areas or components, i.e. in areas where the metering device cannot be brought into contact with the substrate of the medium is not possible is.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dosiervorrichtung bereitzustellen, durch welche die Taktzeit verkürzt und damit die Effizienz gesteigert werden kann.It is therefore the object of the present invention to provide a metering device by means of which the cycle time shortened and thus the efficiency can be increased.

Des weiteren ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dosiervorrichtung bereitzustellen, mit welcher das Medium auch auf schwer zugängliche Bereiche aufgebracht werden kann.Furthermore, it is the task of the present Invention to provide a metering device with which Medium even on hard to reach Areas can be applied.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Patentanspruch 1 gekennzeichnete Vorrichtung gelöst. Die Erfindung wird in ihren Unteransprüchen weitergebildet.The object is achieved by the characterized in claim 1 device solved. The Invention is developed in its subclaims.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Dosiervorrichtung beschrieben mit einer Kammer zur Aufbewahrung eines Mediums, einer Austrittsöffnung durch welche das Medium aus der Kammer austreten kann und einem Ventil an der Austrittsöffnung zum Verschließen und Öffnen der Austrittsöffnung. Hierbei steht das Medium innerhalb der Kammer unter Druck steht und eine Nadel ist in Verlängerung der Austrittsöffnung angebracht.According to the present invention describes a dosing device with a chamber for storage of a medium, an outlet opening which the medium can escape from the chamber and a valve at the outlet to lock and opening the outlet opening. The medium inside the chamber is under pressure and a needle is in extension the outlet opening appropriate.

Indem das Medium in der Kammer durch Druckluft unter Druck steht, ist es möglich, durch schnelles Öffnen und Schließen des Ventils eine bestimmte Menge des Mediums austreten zu lassen, das sich durch den hohen Druck automatisch von der Dosiervorrichtung ablöst. Somit ist es nicht mehr nötig, die Dosiervorrichtung in Kontakt mit dem Substrat zu bringen, da das Medium auf das Substrat gejettet werden kann. Dies ermöglichst eine Verringerung der Taktzeit und damit einen effizienteren Ablauf.By the medium in the chamber by compressed air is under pressure, it is possible by quick opening and closing of the valve to let out a certain amount of the medium that automatically from the dosing device due to the high pressure replaces. So it is no longer necessary to bring the dosing device into contact with the substrate since the medium can be jetted onto the substrate. This enables a reduction in the cycle time and thus a more efficient process.

Des weiteren, indem eine Nadel an die Austrittsöffnung angebracht ist, kann das durch die Nadel austretende Medium auch auf Substrate in schwer zugänglichen Bereichen aufgebracht werden.Furthermore, by putting a needle on the exit opening attached, the medium escaping through the needle can also on substrates in hard to reach Areas are applied.

Vorzugsweise ist das Ventil ein Piezoventil.The valve is preferably a piezo valve.

Vorteilhafterweise tritt das Medium (3) in einzelnen Tropfen (7) aus.The medium advantageously occurs ( 3 ) in single drops ( 7 ) out.

Des weiteren handelt es sich bei dem Medium vorzugsweise um Klebstoff.Furthermore, it is about the medium preferably around glue.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird die Größe der Tropfen durch die Ventilöffnungszeit und/oder den Kammerdruck reguliert.According to an advantageous embodiment the size of the drops through the valve opening time and / or regulates the chamber pressure.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher erläutert. Dabei zeigenThe invention is illustrated below of figures closer explained. Show

1 ein schematisches Blockdiagramm der erfindungsgemäßgen Dosiervorrichtung und 1 a schematic block diagram of the inventive metering device and

2 eine schematische Abbildung der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung. 2 is a schematic illustration of the metering device according to the invention.

1 zeigt die Dosiervorrichtung 1 und ein Substrat 8, auf welches durch die Dosiervorrichtung 1 ein Medium 3 aufgetragen werden soll. Die Dosiervorrichtung 1 umfaßt dabei eine Kammer 2, in welcher sich ein flüssiges Medium 3 befindet, das auf das Substrat 8 aufgetragen werden soll. Über eine Druckluftleitung (nicht dargestellt) wird entweder kontinuierlich Druckluft in die Kammer 2 eingelassen, so daß das Medium 3 in der Kammer 2 unter Druck steht. Über eine Zuführleitung (nicht dargestellt) kann das flüssige Medium 3 der Kammer 2 zugeführt werden oder die Kammer 2 kann einmalig mit dem Medium 3 befüllt und nach Gebrauch durch eine neue Kammer 2 ersetzt werden. 1 shows the dosing device 1 and a substrate 8th on which by the dosing device 1 a medium 3 should be applied. The dosing device 1 includes a chamber 2 in which there is a liquid medium 3 located on the substrate 8th should be applied. Compressed air is either continuously fed into the chamber via a compressed air line (not shown) 2 let in so that the medium 3 in the chamber 2 is under pressure. The liquid medium can be supplied via a feed line (not shown) 3 the chamber 2 be fed or the chamber 2 can be done once with the medium 3 filled and after use by a new chamber 2 be replaced.

Es ist möglich, die Druckluft entweder direkt der Kammer 2 mit dem Medium 3 zuzuführen oder die Druckluft in einen von dem Medium 3 abgetrennten Bereich der Kammer 2 einzulassen. Um dennoch zu gewährleisten, daß das Medium 3 unter Druck steht, kann der Druckluftbereich mit dem Medium 3 über mechanische Vorrichtungen, beispielsweise einen Kolben oder eine Membran, verbunden sein, so daß der Druck auf das Medium 3 übertragen werden kann.It is possible to either direct the compressed air to the chamber 2 with the medium 3 supply or the compressed air into one of the medium 3 separate area of the chamber 2 involved. However, to ensure that the medium 3 is under pressure, the compressed air area with the medium 3 be connected via mechanical devices, for example a piston or a membrane, so that the pressure on the medium 3 can be transferred.

Die Kammer 2 besitzt eine Austrittsöffnung 4, durch welche das Medium 3 aus der Kammer 2 austreten kann. Hierfür ist ein Ventil 5 an der Austrittsöffnung angebracht, welches durch eine Steuerung (nicht dargestellt) geöffnet und geschlossen werden kann, so daß das Austreten des Mediums 3 durch Öffnen des Ventils 5 gestartet und durch Schließen des Ventils 5 gestoppt werden kann.The chamber 2 has an outlet opening 4 through which the medium 3 out of the chamber 2 can leak. There is a valve for this 5 attached to the outlet opening, which can be opened and closed by a controller (not shown) so that the medium can escape 3 by Opening the valve 5 started and by closing the valve 5 can be stopped.

Indem das Medium 3 in der Kammer 2 unter Druck steht, fließt es bei Öffnen des Ventil 5 nicht aus der Kammer 2 aus, sondern wird mit einer hohen Geschwindigkeit aus der Austrittsöffnung 4 der Kammer 2 gejettet. Nach Schließen des Ventils 5 bleibt damit das ausgetretene Medium 3 nicht an der Austrittsöffnung 4 haften, sondern löst sich von dieser ab.By the medium 3 in the chamber 2 is under pressure, it flows when the valve is opened 5 not out of the chamber 2 but is exiting the outlet at a high speed 4 the chamber 2 jetted. After closing the valve 5 remains the leaked medium 3 not at the outlet opening 4 stick, but detaches from this.

Dadurch ist eine Bewegung der Dosiervorrichtung 1 zum Substrat 8 hin oder vom Substrat 8 weg nicht mehr nötig. Insbesondere bei sich beispielsweise an einem Fließband wiederholenden Vorgängen kann die Dosiervorrichtung 1 an konstanter oder annähernd konstanter Position gehalten werden, was zum einen die Ansteuerung der Dosiervorrichtung 1 vereinfacht und zum anderen durch eine Verringerung der Verfahrensschritte kürzere Taktzeiten erlaubt.This causes the metering device to move 1 to the substrate 8th towards or from the substrate 8th away no longer necessary. The metering device can be used, in particular, for repetitive processes on a conveyor belt 1 are held at a constant or approximately constant position, which on the one hand controls the metering device 1 simplified and, on the other hand, shorter cycle times are made possible by reducing the number of process steps.

Darüber hinaus wird durch die hohe Geschwindigkeit, mit welcher das Medium 3 austritt, die effektive Dosierzeit verringert.In addition, the high speed at which the medium 3 emerges, the effective dosing time is reduced.

Abhängig von der Art des Medium 3 und dem verwendeten Druck können besonders geringe Dosiermengen erreicht werden, d.h. bis zu ca. 0,002 μLiter. Das austretende Medium 3 hat bei besonders geringen Mengen eine tropfenähnliche Form.Depending on the type of medium 3 and the pressure used, particularly small dosing quantities can be achieved, ie up to approx. 0.002 μl. The emerging medium 3 has a drop-like shape with particularly small quantities.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird für das Ventil 5 ein Piezoventil verwendet, bei welchem das Öffnen und Schließen durch ein Piezoelement durchgeführt wird. Das Piezoelement wird hierbei über Anlegen von Spannung gesteuert.In a preferred embodiment of the invention is for the valve 5 uses a piezo valve in which the opening and closing is carried out by a piezo element. The piezo element is controlled by applying voltage.

Durch die Verwendung eines solchen Piezoventils, das eine schnelle Ansteuerung ermöglicht, kann die Taktzeit bei den Arbeitsschritten nochmals erheblich reduziert werden.By using one Piezo valve, which enables fast control, can reduce the cycle time the work steps are significantly reduced again.

Es ist anzumerken, daß das Piezoventil und die Kammer 2 mit dem Medium 3 nicht auf die hier dargestellte Ausführungsform beschränkt sind, sondern auch in unterschiedlicher Art und Weise ausgebildet sein können.It should be noted that the piezo valve and the chamber 2 with the medium 3 are not limited to the embodiment shown here, but can also be designed in different ways.

Die Kammer 2 kann in mehrere Unterkammern und/oder Kanäle unterteilt sein, die durch Öffnungen, mechanisch oder anderweitig miteinander in Verbindung stehen. Des weiteren kann das Ventil 5 je nach Form und Einteilung der Kammer 2 auch an anderer Stelle, beispielsweise innerhalb der Kammer 2 und/oder an bestimmten Austrittsöffnungen, angeordnet sein. Die Regulierung sowohl der Druckluft als auch des Ventil 5 kann manuell oder automatisch erfolgen.The chamber 2 can be divided into several subchambers and / or channels which are connected to one another by openings, mechanically or otherwise. Furthermore, the valve 5 depending on the shape and division of the chamber 2 elsewhere, for example within the chamber 2 and / or at certain outlet openings. The regulation of both the compressed air and the valve 5 can be done manually or automatically.

In Verlängerung der Austrittsöffnung 4 ist eine Nadel 6 angebracht, durch welche das Medium 3 ebenfalls hindurchbefördert wird. Auch von der Nadel 6 löst sich das Medium 3 durch den hohen Druck, mit welchem es gejettet wird, von selbst ab.In the extension of the outlet opening 4 is a needle 6 attached through which the medium 3 is also carried through. Even from the needle 6 the medium dissolves 3 due to the high pressure with which it is jetted.

Die Nadel 6 dient hierbei zur punktgenauen Positionierung des ausgetretenen Medium 3 auf einem Substrat 8.The needle 6 is used for precise positioning of the leaked medium 3 on a substrate 8th ,

Zum einen können durch die Nadel 6 die Tropfen 7 an schwer zugänglichen Bereichen plaziert werden, da die Nadel 6 im Vergleich zur übrigen Dosiervorrichtung 1 sehr klein ist.For one, through the needle 6 the drops 7 be placed in hard-to-reach areas because the needle 6 compared to the rest of the dosing device 1 is very small.

Zum anderen kann durch die Nadel 6, welche als Verlängerung der Austrittsöffnung 4 fungiert, ein sehr kleiner Abstand zwischen der Nadelspitze und dem Substrat 8 erreicht werden. Hierdurch wird vermieden, daß der Tropfen 7, welcher auf Grund des hohen Drucks eine sehr hohe kinetische Energie hat, an der Klebestelle unerwünschte Spritzer verursacht. Andererseits ist eine Berührung zwischen Nadel und Substrat nicht notwendig, um den Tropfen abzulösen und auf das Substrat zu übertragen.Second, through the needle 6 , which is an extension of the outlet opening 4 acts, a very small distance between the needle tip and the substrate 8th can be achieved. This prevents the drop 7 , which has a very high kinetic energy due to the high pressure, causing unwanted splashes at the glue point. On the other hand, contact between the needle and the substrate is not necessary in order to detach the drop and transfer it to the substrate.

2 zeigt eine schematisch Abbildung der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung 1, welche einzeln ausgebildet oder in ein anderes Gerät integriert sein kann. Dabei kann die Dosiervorrichtung 1 oder das Gerät, in welches die Dosiervorrichtung 1 integriert ist, manuell oder automatisch betätigbar sein und als tragbare oder fest installierte Vorrichtung ausgebildet sein. 2 zeigt die an der Dosiervorrichtung 1 angebrachte Nadel 6, durch welche ein Tropfen 7 punktgenau auf ein Substrat 8 aufgebracht wird. 2 shows a schematic illustration of the metering device according to the invention 1 , which can be individually designed or integrated into another device. The metering device can 1 or the device into which the dosing device 1 is integrated, can be operated manually or automatically and can be designed as a portable or permanently installed device. 2 shows the on the dosing device 1 attached needle 6 through which a drop 7 precisely on a substrate 8th is applied.

Claims (5)

Dosiervorrichtung mit einer Kammer (2) zur Aufbewahrung eines Mediums (3), einer Austrittsöffnung (4) durch welche das Medium (3) aus der Kammer (2) austreten kann und einem Ventil (5) an der Austrittsöffnung (4) zum Verschließen und Öffnen der Austrittsöffnung (4), dadurch gekennzeichnet, daß das Medium (3) innerhalb der Kammer (2) unter Druck steht und daß eine Nadel (6) in Verlängerung der Austrittsöffnung (4) angebracht ist.Dosing device with one chamber ( 2 ) for storing a medium ( 3 ), an outlet opening ( 4 ) through which the medium ( 3 ) from the chamber ( 2 ) can escape and a valve ( 5 ) at the outlet opening ( 4 ) for closing and opening the outlet opening ( 4 ), characterized in that the medium ( 3 ) inside the chamber ( 2 ) is under pressure and that a needle ( 6 ) in the extension of the outlet opening ( 4 ) is attached. Dosiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (5) ein Piezoventil ist.Dosing device according to claim 1, characterized in that the valve ( 5 ) is a piezo valve. Dosiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium (3) in einzelnen Tropfen (7) austritt.Dosing device according to claim 1 or 2, characterized in that the medium ( 3 ) in single drops ( 7 ) exit. Dosiervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Tropfen (7) durch die Ventilöffnungszeit und/oder den Kammerdruck reguliert wird.Dosing device according to claim 3, characterized in that the size of the drops ( 7 ) is regulated by the valve opening time and / or the chamber pressure. Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Medium (3) um Klebstoff handelt.Dosing device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the medium ( 3 ) is adhesive.
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