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Gebiet der
Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich auf den Arbeitsbereich des Dispensierens
flüssiger
Werkstoffe und insbesondere auf ein Verfahren und ein Gerät zum rapiden
Dispensieren exakter Mengen eines viskosen Materials, wie Klebern,
Lötflussmittel,
Lötpasten
oder anderer derartiger Materialien. Diese Materialien werden in der
Regel in kleinen Mengen während
der Anordnung von beispielsweise elektronischen Komponenten und Leiterplatten
dispensiert. Es ist erkennbar, dass die Erfindung eine breitere
Anwendung erlaubt und auch in anderen Branchen vorteilhaft Einsatz
finden kann.
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Allgemeiner
Stand der Technik
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Es
gibt drei Grundtypen von Leiterplatten. Eine Auflötplatte
nutzt Komponenten, die mit der Oberfläche der Leiterplatte durch
einem Klebstoff oder einer Lötpaste
verbunden werden können.
Leiterplatten mit klebstoffgesicherten Komponenten werden in der
Regel durch eine Schwall-Lötmaschine
zur Fertigstellung der elektrischen Verbindungen geführt. Wenn
eine Lötpaste
zur Sicherung der Komponenten auf der Platte Einsatz findet, wird
die Lötpaste
erhitzt, wieder zum Fließen
gebracht und ausgehärtet,
um zum einen die Komponenten auf der Platte zu fixieren und zum
anderen die elektrischen Verbindungen herzustellen. Ein zweiter
Typ von Leiterplatten verwendet Komponenten mit Durchgangsbohrungen.
Wie der Name schon sagt, weisen die elektrischen Komponenten Leitungen
auf, die sich durch Löcher
oder Öffnungen
in der Leiterplatte erstrecken. Die Leitungen werden gelötet, um
die elektrischen Verbindungen herzustellen. In einer Mischtechnologie-Leiterplatte
wird eine Kombination aus den oberflächenmontierten Komponenten
und den Durchgangsbohrungskomponenten verwendet und in der Regel
durch Kombination der obig beschriebenen Verfahren hergestellt.
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In
jedem der Herstellungsverfahren ist auf der Oberfläche der
Platte ein Lötarbeitsschritt
notwendig. Der gesamte Lötprozess
setzt sich aus drei allgemeinen Schritten zusammen, die in der Regel
mit einer einzigen Maschine ausgeführt werden können. Diese
Schritte umfassen (i) den Flussmittelauftrag, (ii) das Vorwärmen der
Platte und (iii) das Löten.
Unter Flussmittel wird im allgemeinen eine chemisch und physikalisch
aktive Zusammensetzung verstanden, die das Benetzen der Metalloberfläche mit
dem geschmolzenen Lötmittel
unterstützt,
und zwar durch Entzug der Oxide oder anderer Oberflächenfilme
des Grundmetalls und des Lötmittels.
Das Flussmittel schützt
weiterhin die Oberfläche
vor dem Wiederoxidieren während
des Lötens
und verändert
die Oberflächenspannung
des geschmolzenen Lötmittels
und des Grundmetalls. Eine Leiterplatte muss mit dem Flussmittel
gereinigt werden, um in wirksamer Weise die Platte für das Löten mit
einer bleihaltigen oder auf einem anderen Metall basierenden Lötpaste vorzubereiten.
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Bei
der Herstellung von Leiterplatten oder anderen Produkten ist es
häufig
notwendig exakte Mengen oder Tröpfchen
von flüssigen
Materialien, die Lötflussmittel
und Lötpasten
umfassen auf ein Substrat oder Werkstück aufzutragen. Diese Tröpfchen können im
Durchmesser bei einer Größenordnung
von 0,10 Inch (0,254 cm) und weniger liegen. Derartige Werkstoffe
können
in der Regel eine Viskosität
von größer als
25.000 Centipoise und in dem Fall von Lötpasten zum Beispiel eine Viskosität von 300.000
Centipoise oder mehr aufweisen. Diese flüssigen und viskosen Werkstoffe
umfassen neben den Lötflussmitteln
und Lötpasten,
Klebstoffe, Abdecklote, Fette, Öle,
Hüllstoffe,
Gießkomponente,
Tinten und Silikone.
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Verfahren
zur Auftragung exakter Tropfen an flüssigen oder viskosem Werkstoffen
basieren beispielsweise auf Spritzen oder anderen Formverdrängungsgeräten.
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Üblicherweise,
wie in dem US-Patent 5,320,250 dargestellt, setzen Spritzendispensierer
die Spritzenspitze des Dispensierers sehr nahe am Substrat an. Dies
kann beispielsweise ein Abstand von 0,005 Inch (0,0127 cm) für sehr kleine
Tropfen und ein Abstand von 0,060 Inch (0,1524 cm) für größere Tropfen
sein. Das viskose Material wird aus der Spritzenspitze herausgedrückt und berührt das
Substrat, während
er weiterhin mit der Spritzenspitze verbunden ist. Wenn das viskose
Material nicht mit dem Substrat in Kontakt tritt, würde er nicht
auf dem Substrat anhaften und damit würde kein Tropfen entstehen.
Das Kontaktieren des viskosen Materials mit dem Substrat wird Benetzen
genannt. Nachdem das viskose Material die Oberfläche des Substrats berührt, wird
die Spitze zurückgezogen
und der resultierende Faden reißt
unter Ausformung eines Tropfens.
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Ein
Problem bei dem Systemen des Standes der Technik ist das Aufreihen
oder Anhaften einer Perle des viskosen Materials an der Austrittsdüse. Dies
kann nachteilig die Fähigkeit
des Fördersystems
zum genauen Dispensieren quantitativer Mengen des flüssigen Materials
beeinflussen. Das Aufreihen tritt meistens bei niedrigerem Druck
auf, z. B. wenn der Druck in der Spritze ansteigt oder abfällt. Aus
diesem Grunde tritt das Aufreihen häufiger auf, wenn die Dispensierzeit
verkürzt
wird. Das Aufreihen des flüssigen
Materials an der Austrittsdüse
in der Schlussphase des Dispensierens kann in einem gewissen Umfang
durch Umkehr des inneren Drucks in der Spritze vermieden werden.
Allerdings tritt bei erneutem Einleiten des Dispensierens ausnahmslos
ein Anstieg der Flüssigkeit
an der Düsenspitze
auf, was nachteilig die Beständigkeit
der nachfolgenden Extrusion beeinflusst. Zudem muss zur Erleichterung
des Kontakts zwischen dem viskosen Material und dem Werkstück ein Roboter
permanent die Spritze zum und weg vom Werkstück bewegen, in der Regel in
Aufwärts-
und Abwärtsrichtung.
Dies kann zu einer signifikanten Verlangsamung des Herstellungsverfahrens
führen.
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Ein
anderer Ansatz zum Dispensieren von Flüssigkeiten aus einer Spritze
ist in dem US-Patent 5,320,250 beschrieben. Das Dispensiergerät umfasst
einen Vorratsbehälter
oder eine Spritze mit einem viskosen Material, die mit einer Kammer
in Verbindung steht, welche kontinuierlich das viskose Material
empfängt. Ein
flexibles elastisches Diaphragma bildet eine äußere Wand der Kammer. Über einen
Druckmechanismus wird ein vorherbestimmter Impuls auf das Diaphragma
ausgeübt,
um eine exakte Menge des viskosen Materials von der Kammer mit einer
hohen Geschwindigkeit aus einer Düse zu fördern. Diese exakte Menge liegt in
Gestalt eines sehr schmalen Strahls des viskosen Materials vor.
Sobald die Stoßenergie
durch Abbruchmittel zurückgenommen wird,
beendet oder schnürt
der plötzliche
Abfall des Kammerdruckes und des Vorwärtsimpulses den Strahl ab.
Für viele
viskose Materialien wird die Kammer zur Regelung der Viskosität des Materials
aufgeheizt. Der Vorratsbehälter
steht vorzugsweise unter Gasdruck, um das viskose Material in die Kammer
zu drücken.
Ein Problem bei dieser Art der Ausführung liegt darin, dass die
hohe Geschwindigkeit, die die Ausbildung des Strahls aus viskosem
Material ermöglicht,
dazu führt,
dass das Strahlende in kleinere Tröpfchen unter Ausbildung von
Satelliten zerfällt.
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Besondere
Probleme treten auf, wenn Lötpasten
dispensiert werden. Lötpasten
umfassen üblicherweise
Blei, Zinn oder andere metallische Partikel, die in dem viskosen
Material enthalten sind. Ein Problem, das im Zusammenhang mit diesen
Pasten auftritt, besteht darin, dass diese dazu neigen an metallischen
Teilen des Dispensierers anzuhaften. Zum Beispiel kann das Anhaften
an metallischen Teilen am Auslass, wie der Auslassdüse, dazu
führen,
dass Verstopfungsprobleme auftreten. Zudem führt, wenn die Lötpasten
gemäß der vorangehenden
Beschreibung bei den obig eingeschlossenen Anwendungen dispensiert
wird, der permanente Stoß des
Ventilteils oder Ventilschaftes gegen den metallischen Ventilsitz
zu einer Verdichtung der Lötpaste und
hat zur Folge, dass sich diese verdichtet und ansammelt und damit
Verstopfungsprobleme entstehen.
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Um
einige der Probleme bei den Geräten
des Standes der Technik zu überwinden,
wurde ein zweiphasiges Fördersystem
eingesetzt, bei dem das viskose Material in einer Spritze unter
konstanten Luftdruck von etwa 4 Psi bis etwa 12 Psi (27,8–82,74 KN/m2) in Abhängigkeit
von der Viskosität
steht. Auf diese Weise kann ein stetiger Fluss an Material in eine
Kammer einer rotierenden Pumpe nach Verdrängerbauart sicher gestellt werden.
Die Pumpe dispensiert bis zu 25.000 Punkte der viskosen Flüssigkeit
pro Stunde auf eine hochdichte Leiterplatte. Da das viskose Material
aus der Spritzenspitze herausgedrückt wird und das Substrat berührt, während es
noch immer mit der Spitze verbunden ist, treten allerdings dieselben
Probleme auf, wie die zuvor obig beschriebenen, die bei der Förderung über eine
Spritze entstehen.
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Schon
aus diesen Gründen
wäre es
vorteilhaft einen Dispensierer bereitzustellen, der schneller und
in wirksamer Weise exakte Mengen des viskosen Materials auf ein
Substrat oder ein Werkstück
aufbringen kann.
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Der
nächstliegende
Stand der Technik, die WO 97/18054 beschreibt ein Gerät zum Dispensieren
von Tropfen oder viskosen Materials. Ein Ventil wird zum Dispensieren
eines Strahls des aufgeheizten Materials über eine längliche Ausflussöffnung einer
Düse geöffnet. Der
Strahl zerfällt
durch schnelles Schließen
des Ventils in Tröpfchen.
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Das
US-Patent 4,826,135 offenbart ein Gerät zur Zuführung einer Flüssigkeit
in einen Flüssigstrahldrucker.
Das Gerät
besitzt einen flexiblen Ventilsitz, der mit einem sich bewegendem
Ventilkörper
in Eingriff steht und sich ausdehnt, was zu einem Anstieg des Druckes
auf die Flüssigkeit
führt und
diese dazu veranlasst, als ausgeprägte Tropfen ohne damit verbundenes
Spray zu dispensieren.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Gerät für das Dispensieren kleiner
Mengen eines viskosen Materials zur Verfügung, wobei dasselbe Gerät eine Quelle
desselben viskosen Materials umfasst, welches über eine Viskosität von mindestens
25.000 Centipoise verfügt,
und wobei die Quelle das viskose Material unter einem Druck von
4–30 Psi
(27,58–206,48
KN/m2) liefert, und ein Dispensiergehäuse, welches
einen Einlass umfasst, wobei derselbe in Flüssigkeitsverbindung mit einer
Quelle steht um auf diese Weise das Material zu empfangen, und einen
Auslass für
das Entleeren des Materials, und ein Ventil, welches für das Bewegen
desselben innerhalb des Dispensierergehäuses zwischen geöffneten
und geschlossenen Positionen befestigt ist, und ein feststehendes
Ventilsitzteil und ein Ventilsitz, welcher auf dem feststehendem
Ventilsitzteil in der Nähe
des Auslasses positioniert ist, wobei derselbe Ventilsitz eine Auslassöffnung umfasst,
in welcher ein Ende des Ventils in der geschlossenen Position Kontakt
mit dem Ventilsitz aufnimmt, um auf diese Weise Material aus der Auslassöffnung zu
dispensieren, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz einen
elastischen Abschnitt umfasst, welche zusammen mit der Auslassöffnung geformt
ist und dass das Ende des Ventils den elastischen Abschnitt in der
geschlossenen Position zusammendrückt, wobei das Zusammendrücken dieses
elastischen Abschnitts ein Tropfen des viskosen Materials dispensiert.
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Die
vorliegende Erfindung stellt folglich allgemein gesagt ein Gerät zum serientauglichen
und schnellen Dispensieren exakter Mengen an viskosem Material,
wie Lötflussmittel,
Lötpaste
oder anderer obig angesprochener Materialien in einem berührungslosem
Verfahren zur Verfügung.
Das heißt,
das Gerät
braucht während
des Dispensierarbeitsvorganges nicht zum Werkstück vor und zurück bewegt
werden. Zahlreiche andere Nachteile vorbekannter Geräte aus dem
Umfeld werden durch die Bereitstellung eines Dispensiererkörpers mit
einem im allgemeinen beweglich im Bezug auf den Ventilsitz gelagerten
Ventilkörper überwunden. Das
Ventilteil ermöglicht
einen gezielten Austritt des viskosen Materials aus einer Auslassöffnung unterhalb des
Ventilsitzes. Vorzugsweise ist an der Steuerung operativ mit dem
Ventilteil verbunden, um das Ventilteil von der geschlossenen Position
in eine offene Position und dann schnell wieder zurück zur geschlossenen
Position zu bewegen. Die schnelle Abfolge von Bewegungen beschleunigt
das viskose Material an der Auslassöffnung zu einem dünnen Strahl
und beendet exakt den Fluss des Materials, so dass der Strahl sehr
schnell an dem Auslass unter Ausbildung exakter Tröpfchen aus
viskosem Material abreißt.
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Der
Dispensierer ist vorzugsweise ein luftbetriebener Dispensierer,
bei dem das Ventilteil mit einem Kolben verbunden ist. Der Kolben
und das verbundene Ventilteil werden durch die Kraft des bereitgestellten Luftdruckes,
vorzugsweise über
ein Kontrollventil, das unmittelbar am Dispensierer angebracht ist,
schnell bewegt. Dieses direktes Befestigen minimiert den Abstand
zwischen dem Luftauslass des Kontrollventils und dem Kolben. Auf
diese Weise kann die Druckluft den Kolben und das verbundene Ventilteil
sehr schnell vom Ventilsitz wegbewegen und optional auch sehr schnell
das Ventilteil gegen den Ventilsitz bewegen. Nach einer bevorzugten
Ausführungsform
wird ein Federrückführmechanismus
auch dazu verwendet, um das Ventilteil gegen den Ventilsitz zu drücken. Vorzugsweise
um gemäß der Erfindung
viskoses Material in exakten Tröpfchen
zu dispensieren, wird Druckluft derart für den Dispensierer bereitgestellt,
dass das Ventilteil für
ein Zeitfenster für
weniger 25 ms geöffnet
wird. Zum Dispensieren von Lötpasten
gemäß der Erfindung
beträgt
z. B. das Zeitfenster etwa 20 ms. Dieses Zeitfenster wird in Abhängigkeit
von der Viskosität
und den Druckeigenschaften des viskosen Materials und den Auslassöffnungsdimensionen
des Dispensierers variiert. Weiterhin ist vorzugsweise ein Heizelement
benachbart zum Auslass mit dem Dispensierer verbunden. Da lediglich
ein örtliches
Aufheizen des Dispensierers durch dieses Heizelement erfolgt, kann
das Kontrollventil direkt mit einem anderen Bereich des Dispensierers
verbunden werden, ohne dass dieses nachteilig durch die Hitze beeinflusst
wird.
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Signifikante
Verbesserungen werden durch die Bereitstellung eines Ventilsitzes
mit einem Bereich aus einem elastischem Material erzielt, insbesondere
wenn Lötpasten
dispensiert werden. Lötpasten
enthalten Blei, Zinn oder andere Metallpartikel, die dazu führen können, dass
die Paste kompaktiert wird, Flocken bildet und möglicherweise den Dispensierer
in der Umgebung des Ventilsitzes verstopft. Dies ist durch den permanenten
Anstoß des
Materials vom Ventilteil gegen den festen Ventilsitz bedingt. Der
elastische Ventilsitz dieser Erfindung hilft diese Probleme zu vermeiden
und mag auch zu einem Saugeffekt am Ende jedes Dispensionszyklus
beitragen. Dieser Beitrag oder Rücksaugeffekt
kann das Zusammenballen von überschüssigem viskosen
Material am Dispensiererauslass verhindern.
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Ein
elastischer Ventilsitz dieser Erfindung umfasst einen im wesentlichen
flachen, aus natürlichem oder
synthetischem Gummi bestehenden Ventilsitzteil mit einer Auslassbohrung,
die sich koaxial zum Ventilteil erstreckt. Als Material für den Ventilsitz
ist am meisten ein Polyisoprengummi bevorzugt, obgleich viele andere Arten
von elastischem Materialien tauglich sein dürften. Für das Dispensieren von Lötpasten
mit einer Viskosität
im Bereich von 300.000–450.000
Centipoise soll zum Beispiel die Auslassbohrung einen Durchmesser von
etwa 10–30
Mils (0,25–0,75
mm) aufweisen.
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Eine
weitere Ausführungsform
des elastischen Ventilsitzes dieser Erfindung umfasst eine Auslassbohrung
mit einem sich verjüngendem
Querschnitt ausgehend von einer größeren Abmessung nahe zum Ventilteil hin
zu einer ge ringeren Abmessung nahe zum Dispensiererauslass. Eine
weitere Ausführungsform
des elastischen Ventilsitzes umfasst eine Vielzahl von Auslassbohrungen,
die sich entlang eines Winkels durch den elastischen Ventilsitz
hin zum Auslass erstrecken. In dieser Ausführungsform wird der Ventilsitz
verformt, wenn sich das Ventilteil in der geschlossenen Position
befindet, und drückt
oder schneidet jeden Fluss des viskosen Materials durch die Vielzahl
von Austrittsbohrungen ab. Schließlich umfasst eine weitere
Ausführungsform
des elastischen Ventilsitzes eine Auslassbohrung, die versetzt zur
Achse des Ventilteils angeordnet ist. Auch bei dieser Ausführungsform
drückt
oder schneidet das Ventilteil den Fluss des viskosen Materials durch
die Apparatur ab. In jeder der elastischen Ventilsitzausführungsformen
drückt
folglich das Ventilteil vorzugsweise das Ventilsitzmaterial zusammen
und blockiert die Auslassbohrung, wenn ein exakter Tropfen dispensiert
wurde.
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Wenn
z. B. exakte Tropfen einer Lötpaste über einen
elastischen Ventilsitz der Erfindung dispensiert werden, tritt das
viskose Material in die Auslassbohrung ein, sobald das Ventilteil
geöffnet
ist. Anschließend wird
das Ventilteil, vorzugsweise in z. B. weniger als etwa 25 ms, geschlossen,
wobei der plötzliche
Stoß und die
Kompression des Ventilsitzes zu einem Ausstoß eines Tropfens an viskosem
Material führt.
Durch Anheben des Ventilteils vom elastischen Ventilsitz und Entspannen
des Ventilsitz kann ein vorteilhafter Ansaugeffekt am Dispensiererauslass
eintreten.
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Für den Fall
des Dispensierens bestimmter viskoser Materialien, insbesondere
von Lötpasten,
hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen Polymermaterial mit
einer niedrigen Reibung für
die Dispensiererkomponenten, die sich in der Regel am Dispensiererauslass
befinden, einzusetzen. Lötpasten
können
an den metallischen Ventilschaften, Sitzstrukturen und den Düsenkomponenten
anhaften und sich ansammeln. Dies beruht vermutlich auf Eigenschaften
des Bleis, Zinn oder der anderen Metallpartikel, die in der Paste
enthalten sind. Der Einsatz eines reibungsarmen Plastiks oder Polymers
für derartige
Komponenten, wie das Ende des Ventilteils oder Schaftes und die
Dispensiererauslassdüse
hat insbesondere dazu beigetragen ein signifikantes Anhaften der
Lötpaste
und die daraus resultierenden Verstopfungsprobleme zu unterbinden.
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Weitere
Gegenstände
und Vorteile der zahlreichen Erfindungsaspekte ergeben sich für den Fachmann durch
das Studium der vorliegenden Beschreibung.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
Struktur, Funktionsweise und Vorteile einer derzeit bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung werden in Zusammenschau mit der folgenden Beschreibung
und den dazugehörigen
Zeichnungen näher
verdeutlicht, wobei:
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1 eine seitliche Schnittansicht
einer bevorzugten Ausführungsform
eines flüssiges
oder viskoses Material dispensierenden Geräts ist, das oberhalb eines
Werkstückes
angeordnet ist;
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2 ein vergrößerter Ausschnitt
eines Ventilssitzbereichs aus 1 ist,
der das Ventilteil in einer geöffneten
Position zeigt;
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2a ein vergrößerter Ausschnitt
einer alternativen Düse
ist;
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3–5 sind
Ansichten ähnlich
der in 2, die aber die
schrittweise Bewegung des Ventilteils hin zu einer vollständig geschlossenen
Position zur Dispensierung eines exakten Tropfens an viskosem Material
darstellen;
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6 ist eine Ansicht ähnlich der
in 2, die aber das Ventilteil
in einer geöffneten
Position zeigt und zur Darstellung eines Rücksaugeffektes einer Düse dient;
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7 ist eine Draufsicht auf
einen weiteren alternativen elastischen Ventilsitz mit einer Vielzahl
von angewinkelten Auslassbohrungen;
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8 ist ein seitlicher Aufriss
der in der 7 dargestellten
Ausführungsform;
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9 zeigt die Unterseite der
in der 7 dargestellten
Ausführungsform;
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10 verdeutlicht eine alternative
Ventilsitzausführungsform ähnlich der
in 2, bei der auf die Düse verzichtet
wurde und die eine kegelförmige
Auslassbohrung im Ventilsitzteil zeigt;
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11–14 veranschaulichen
einen weiteren elastischen Ventilsitz mit einer alternativen Ventilteilanordnung
und die Bewegung während
des Dispensierens eines exakten Tropfens an viskosem Material; und
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15 veranschaulicht eine
weitere Ausführungsform
eines elastischen Ventilsitzes und einer Ventilbedienstruktur.
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Ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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In
der nachfolgenden Beschreibung beziehen sich gleiche Bezugszeichen
auf die gleichen Strukturen, die dargestellt sind und die durch
die zuvor einbezogenen Anmeldungen beschrieben sind. Gleiche Bezugszeichen
mit einem einfachen Strich (')
oder einem doppelten Strich ('') beziehen sich auf
analoge Strukturen der einbezogenen Anmeldungen, die etwa modifiziert
wurden, was aus den Vergleichen deutlich wird. Zudem ist erkennbar,
dass das Erfindungsprinzip auch mit jedem alternativen Dispensierer
umsetzbar ist, der in den einbezogenen Anmeldungen beschrieben ist
oder mit jedwedem anderen Dispensierer.
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1 beschreibt ein Ausgabegerät 10' zum Dispensieren
geringer Mengen eines flüssigen
oder viskosen Materials, das zunächst
in einer Spritze enthalten ist. Die Spritze 12 kann eine
standardisierte, kommerziell erwerbliche Spritze sein, die z. B.
mit einem Lötflussmittel
oder einer Lötpaste 13 befüllt ist.
Das viskose Material kann in exakten Tröpfchen auf ein Substrat oder
Werkstück 14,
wie z. B. einer Leiterbahn, aufgegeben werden. Ein Dispensierergehäuse 20' des Gerätes 10' weist einen
Einlass 18 auf, in welchem ein Auslass 16 der
Spritze 12 festgelegt wird. Es ist nicht beabsichtigt,
den Begriff „Gehäuse" irgendeiner bestimmten
integralen oder montierten Struktur zuzuordnen, sondern es soll
vielmehr hierdurch eine viel breitere unterstützende und aufnehmende Struktur
des Gerätes 10' definiert werden.
Der Einlass 18 ist unter Ausbildung eines Fließkanals 25 über eine
Bohrung 22 mit einer Ein lassöffnung 23 einer Durchflussbohrung 24 verbunden.
Ein Einlass 26 der Durchflussbohrung 24 ist mit
einem ersten Ende 28, einer Bohrung 35 verbunden,
die sich über
ein Auslassrohr 30 erstreckt und einen Fließkanal 31 ausbildet,
von dem aus das unter Druck stehende flüssige oder viskose Material
dispensiert wird. Eine Ventilsitzanordnung 32' ist an einem
zweiten freien Ende 34 des Auslassrohres 30 angebracht.
Die Ventilsitzanordnung 32' weist
einen Fließkanal 36 auf,
der sich durch diese erstreckt und einen dort angeordneten Ventilsitz 38' beinhaltet.
Das Einlassende des Fließkanals 36 steht
in fluider Verbindung mit dem Fließkanal 31 des Auslassrohres 30 und
am gegenüberliegenden
Ende des Kanals 36 ist eine Düse 40' angebracht. Die Düse 40' wird vorzugsweise
aus einem polymeren Material mit niedriger Reibungscharakteristik
hergestellt, wie Polyetheretherketon (PEEK) Schlauchmaterial, das
bei Small Parts, Inc. erhältlich
ist.
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2a veranschaulicht eine
alternative Düse 40'', die ebenfalls aus PEEK Schlauchmaterial
geformt ist. Allerdings umfasst die Düse 40'' eine
sich vom Einlassende bis zum Auslassende derselben verjüngende Bohrung 10''. Diese Bohrung kann sich zum Beispiel
bei einer Länge
von 0,206 Inch (0,523 cm) von einem Durchmesser von 0,0625 Inch
(0,159 cm) am Einlassende auf zwischen 0,06–0,30 Inch (0,015–0,076 cm)
am Auslassende verjüngen.
Der Einsatz von PEEK-Werkstoffen oder einem anderen vergleichbaren
Kunststoff stellt eine nichthaftende Oberfläche bereit, die insbesondere
nützlich
ist, wenn Lötpasten 13 dispensiert
werden, wohingegen die Verjüngung
der Bohrung 100'' ein Zusammenballen
der Partikel am Düseneinlass
verhindert und allgemein einen weicheren Flussstrom ermöglicht.
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Ein
Ventilschaft oder Ventil 42' erstreckt
sich durch eine Durchflussbohrung 24 der Gehäuseanordnung 20', über eine
Bohrung 35 des Auslassrohres 30 und bis in einen
Fließkanal 36 der
Ventilsitzanordnung 32'.
Das Ventil 42' hat
ein unteres Ende 44',
das angepasst ist zum Dichtsitz mit dem Ventilsitz 38', um den Kanal 36 zu
verschließen.
Wie obig allgemein angesprochen, kann dies vorteilhaft ein rundes
Ventilendteil 44a umfassen, das aus einem polymeren Material
mit einer niedrigen Reibungscharakteristik, wie VESPELTM oder PEEK
geformt ist. VESPELTM wird derzeit bevorzugt
und ist erhältlich über E.I.
du Pont de Nemours and Company, Wilmington, Delaware und ist ein
polyimi der Werkstoff. Dieser Werkstoff verhindert das Anhaften und
Ansammeln von Materialien wie Lötpasten
und kann aus diesem Grunde ein Verstopfen oder andere Dispensierprobleme
verhindern. Ein gegenüberliegendes
Ende 46 des Ventils 42' steht in Eingriff mit einem Betätigungsgetriebe 48 des
Dispensiergerätes 10'. Das Betätigungsgetriebe 48 bewegt
das Ventil 42' zum
Dichtsitz mit dem Ventilsitz 38' hin und her.
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Der
Ventilsitz 38' kann
aus einem festen Werkstoff wie Wolframcarbid geformt sein, wie es
in den mit einbezogenen Anmeldungen offenbart wird, oder kann aus
einem elastischen Material, wie natürlichem oder syntetischem Gummi,
geformt sein. Polyisoprengummi hat ohne feststellbare Abnutzung
oder Abbau des Gummis eine signifikant größere Anzahl von Dispensierzyklen
ermöglicht.
In der Regel ist es am besten, Gummi einzusetzen, das nur eine geringe
Hitzeentwicklung während
des wiederholten Zusammenpressens durch das Ventil 42' zeigt, eine
geringe Umwandlung zeigt und hohe Festigkeits- und Moduleigenschaften
besitzt. Das bevorzugte Polyisopren hat die folgende Zusammensetzung,
wobei alle Komponenten in Anteilen pro 100 Gummianteilen ausgedrückt werden
(PHR):
- A) Eine nicht-produktive Hauptcharge
wird zuerst hergestellt aus den folgenden Komponenten:
| Polyisopren
Gummi | 100.00 |
| Pentachlordiphenol | 0.20 |
| hydratgefällte Kieselsäure | 0.50 |
| Stearinsäure | 2.00 |
| Zinkoxid | 6.00 |
| Antioxidationsmittel | 1.00 |
| Phthalsäureanhydrid | 0.50 |
| hochabrasiver
Ofenruß (HAF) | 35.90 |
| Hauptcharge | 146.10 |
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Ein
bevorzugtes Antioxidationsmittel umfasst Goodrite Stalite (0,75
PHR) und N,N'-Diphenyl-p-phenylendiamin
(DPPD) (0,25 PHR).
- B) Anschließend wird
die Hauptcharge erneut durchmischt, bevor die Härtemittel zur Ausbildung einer
Gesamtzusammensetzung der nachfolgenden Rezeptur zugegeben werden:
| Hautpcharge | 146.10 |
| SantagardTM Nachvulkanisationsinhibitor | 0.20 |
| Cobaltstearat | 2.00 |
| 2,2'-Dithiobis[benzothiazol]
(MBTS) | 0.20 |
| Schwefel | 3.75 |
| Hexamethylentetraamin
50%/Styrol-Butadien-Gummi 50% | 1.20 |
| Gesamtmischung | 153.45 |
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Weiterhin
wird gemäß der Erfindung
benachbart zur Ventilanordnung 32' ein Heizelement 50 angeordnet,
um ein sehr kleines Volumen des flüssigen oder viskosen Materials
in der Ventilsitzanordnung zu beheizen, wie es weiter unten näher erläutert wird.
Ein Dichtring 52 wird in dichtender Verbindung mit dem
Ventil 42' angeordnet
und befindet sich oberhalb des Einlasses 23 des Fließkanals 24,
um sicherzustellen, dass das viskose Fluid, das durch die Bohrung 22 in
den Fließkanal 24 fließt, nicht
durch das Ventil 42' ausströmt und in das
Betätigungsgetriebe 48 gelangt.
Der Dichtring 52 wird mit einem Ring 54 an seinem
Platz gesichert, der wiederum durch die Bodenfläche der Gehäuseauflage 56 des
Betätigungsgetriebes 48 an
seinem Platz gehalten wird.
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Wie
weiterhin in 1 dargestellt,
besitzt das Auslassrohr 30 ein erstes Ende, das am Dispensierergehäuse 20' durch herkömmliche
Mittel festgelegt ist, wie beispielsweise einer Halteplatte 58,
so dass der Auslass 26 des Fließkanals 24 mit einer
Einlassöffnung 60 einer
Bohrung 35 fluchtet, die sich durch das Auslassrohr 30 erstreckt.
Das Auslassrohr 30 besitzt ein zweites Ende 34,
an dem die Ventilsitzanordnung 32' mit herkömmlichen Mitteln, wie einer
Verschraubung (nicht dargestellt) festgelegt ist. Ein Ventilsitzbestandteil 78' wird innerhalb
der Ventilsitzanordnung 32' angeordnet
und trägt
den Ventilsitz 38'.
Weiterhin ist ein Temperaturregler 102 über Leitungen 104, 106 mit
dem Heizelement 50 verbunden, um selektiv und örtlich begrenzt
die Ventilsitzanordnung 32' zu
beheizen.
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Wie
aus 1 ersichtlich, umfasst
das Betätigungsgetriebe 48 eine
Gehäuseauflage 56.
Eine mittig angeordnete Längsbohrung 110 erstreckt
sich durch die Gehäuseauflage 56 und
ist koaxial zur Ventilachse 87 ausgerichtet. Das Ventil 42' erstreckt sich
durch die Bohrung 110 und ragt von dem oberen Ende der
Bohrung 110 in eine abgestufte Bohrkammer 112 eines
Luftkammerblocks 113 mit einer Tiefenbohrung 114,
die eine obere Bohrung 116 mit einem größerem Durchmesser als die untere
Bohrung 114 unterteilt. Zwei Dichtscheiben 118, 118a aus
glasgefüllten
Polytetrafluorethylen (PTFE) werden auf einer Tragstruktur 120 angebracht, die
wiederum eine Mittelbohrung 122 aufweist, durch die sich
das Ventil 42' erstreckt,
und die starr an diesem festgelegt ist. Einzelne Lufteinlässe 124, 124a sind
mit einer Quelle vorverdichteter Luft (nicht dargestellt) über ein
Rohr 126 verbunden. Ein magnetisches Luftwegeventil 128', das über einen
herkömmlichen
Regler 129 betätigt
wird und zwischen dem Rohr 126 und den Einlässen 124, 124a angeordnet
ist, regelt die unter Druck stehende Luft, die zum Betrieb des Dispensierers 10' genutzt wird.
Wie in 1 dargestellt,
ist das Ventil 128' direkt
mit der Gehäuseanordnung 20' verbunden,
die benachbart zu den Kammern 112, 115 liegt.
Dies ermöglicht
eine schnellere Bewegung des Ventils 42' beim Einspeisen der unter Druck
stehenden Luft in die Kammern 112 oder 115, als
es möglich
wäre mit
einem Magnetventil 128',
welches weiter weg vom Gehäuse 20' angebracht
ist. Derartige Abstandsaufbauten werden beispielsweise bei Schmelzdispensierern
aufgrund des Umstands eingesetzt, dass die gesamte Schmelzdispensierspritze
auf eine Temperatur aufgeheizt ist, die nachteilig ein unmittelbar
daneben angebrachtes Magnetventil beeinflussen würde. Insbesondere das Ventil 128' regelt die
Luftzufuhr in die Kammer 112, die unterhalb der Scheibe 118 in
der Tiefbohrung 114 ausgebildet ist, und einer Kammer 115,
die durch die obere Bohrung 116 oberhalb der Dichtung 118a ausgebildet
wird. Ein Luftdichtring 119 des Elements 42 ist
in einer Senkung 121 zwischen der Bohrung und der Bohrkammer 112 angeordnet,
um ein Einströmen
von Luft in die Bohrung 110 zu verhindern. Das Magnetventil 128' ist vorteilhafterweise
unmittelbar am Dispensierergehäuse 20' angebracht.
Typische Schmelzkleberspritzen nutzen z. B. wegen der etwas extremeren
Hitzebedingungen, die nachteilig den Magnet beeinflussen würden, weiter weg
vom Spritzenkörper
montierte Magnetventile. Dadurch dass das Magnetventil 128' unmittelbar
am Spritzenkörper 20' angebracht
ist, sind die Taktzeiten der Dispensiererspritze oder des Dispensierergerätes 10' schneller als
bei den Magnetventilen, die in einem bestimmten Abstand angeordnet
sind. Ein spezielles, für diese
Erfindung nutzbares Magnetventil 128', ist das Modell 35A-B00-DDFA-1BA, Variante
M599 der MAC Valve Co. in Wixsom, Michigan.
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An
der Oberseite des Luftkammerblocks 113 ist ein Federgehäuse 130 angebracht
und mit einer Zentralbohrung 132 versehen. Ein Federteller 134 ist
am oberen Ende des Ventils 42' gesichert angebracht und liegt
an der Stützstruktur 120 an.
Eine topfförmige
Federeinstellkomponente 136 ist über ein Gewinde mit dem Federgehäuse 130 gesichert
und besitzt eine langgestreckte Bohrung 138, die am einen
Ende offen und am anderen Ende durch einen Sockel 139 mit
einer Bohrung 141 verschlossen ist, die sich quer durch
diesen und eine innere Bodenfläche 140 entlang
der Bohrung 141 erstreckt. Eine Druckfeder 142 erstreckt
sich zwischen dem Federteller 134 und der Bodenfläche 140 der
Federeinstellkomponente 136. Eine Stellmutter 144 ist über ein
Gewinde mit der Federeinstellkomponente 136 gesichert verbunden,
so dass die Komponente 136 in eine Position, die etwas
näher oder
weiter von dem Federteller 134 liegt, festgelegt werden
kann. Das Zusammendrücken
der Feder 142 wird verstärkt, wenn die Federkomponente 136 in
Richtung des Federtellers 134 bewegt wird und vermindert,
wenn die Federkomponente 136 von dem Federteller 134 wegbewegt
wird.
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Einer
der Erfindungsaspekte bezieht sich auf die Schließkraft,
die durch die Druckfeder 142 auf den Federteller 134 und
letztendlich über
das Ventilende 44a auf den Ventilsitz 38' ausgeübt wird.
Vorzugsweise weist die Druckfeder 142 eine freie Länge von
1,15 inches (2,921 cm) auf und stellt eine Schließkraft zwischen etwa
17 Pfund und etwa 28½ Pfund
(7,71 und 12,93 kg) bereit. Das Zusammendrücken der Feder 142 kann, wie
zuvor beschrieben, durch die Positionierung der Federeinstellkomponente 136 abgestimmt
werden. Um die Schnelligkeit der Federrückstellung beim Schließen zu erhöhen, kann,
wie nachfolgend noch näher
erläutert,
unter Druck stehende Luft direkt in die Kammer 115 eingebracht
werden.
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Ein
weiteres Merkmal des Betätigungsgetriebes 48 ist
ein Knauf 146, der mit einem Stab 148 verbunden
ist, der über
ein Gewinde gesichert in der Bohrung 141 liegt und der
durch die Druckfeder 142 durchgeführt wird, um am oberen Ende
des Ventils 42' anzuliegen,
das sich oberhalb des Federtellers 134 erstreckt. Durch Auf-
und Abbewegen des Stabes 148 kann der Hub des Ventils 42' in Bezug auf
den Ventilsitz 38' eingestellt werden.
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Zur
weiteren Darstellung der Vorteile der vorliegenden Erfindung erfolgt
nunmehr eine Beschreibung des Arbeitsablaufes. Zunächst wird
eine Spritze 12 mit flüssigen
oder viskosen Material, üblicherweise
mit einer Viskosität
zwischen etwa 25.000 und etwa 500.000 Centipoise an der Einlassöffnung 18 des
Dispensierergehäuses 20' angebracht.
Ein Luftrohr 150, das mit einem Druckregulator 152 und
einer Quelle niedriger Druckluft (nicht dargestellt) verbunden ist,
wird mit dem Einlass der Spritze 12 gekoppelt, um das flüssige oder viskose
Material in die Bohrung 22 und den Fließkanal 24 des Ventils 42' mit einem konstanten
Druck von 4 Psi bis etwa 30 Psi (27,58 bis 206,84 kN/m2)
zu drücken.
In der standardmäßigen Schließposition,
wie sie in 1 dargestellt
ist, ist die Ventilsitzkomponente 78' oberhalb des Ventilsitzes 38' mit einer kleinen
Menge des flüssigen
oder viskosen Materials befüllt,
wobei das Ventilende 44a an dem Ventilsitz 38' sitzt. Der
Trägerkörper 70 wird
aus einem hitzeleitenden Werkstoff geformt, wie beispielsweise Messing,
um die Hitze von dem Heizelement 50 örtlich zu übertragen. Das Heizelement 50 wird
um den Trägerkörper 70 angeordnet
und an diesem gesichert und überträgt demzufolge
die Hitze über
den Körper 70 in
das Ventilsitzteil 78',
das aus Wolframcarbid hergestellt werden kann, um das flüssige oder
viskose Material im Ventilsitzteil 78', der das Ventil 42' umgibt, zu
beheizen.
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Während dieses
Stadiums des Arbeitsganges wird das flüssige oder viskose Material,
wie ein Klebstoff, ein Lötflussmittel
oder eine Lötpaste,
auf eine Temperatur im Bereich zwischen etwa 22°C bis etwa 90°C erhitzt
(in Abhängigkeit
von dem Material). Beispielsweise werden Lötpasten mit einer Viskosität zwischen 300.000
Centipoise und 450.000 Centipoise vorzugsweise auf 160°F (88°C) erhitzt.
Lötflussmittel
können
auf etwa 40°C
bis etwa 65°C
erhitzt werden. Da sich das viskose Material unmittelbar im Bereich
des Ventilsitzteiles 78' befindet,
wird das Material erst kurz vor dem Dispensieren erhitzt.
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Obgleich
die vorliegende Beschreibung des Arbeitsablaufes sich auf alle Ausführungsformen
dieser Erfindung lesen lässt,
die zahlreiche Arten von Ventilen und Ventilsitzen umfasst, wird
die Beschreibung nunmehr vertieft auf die 2 bis 6 eingehen.
Die gleiche nachfolgende Beschreibung lässt sich auch auf die 2a lesen. Sobald das Ventilende 44a sich,
wie in 2 dargestellt,
von der Fläche 38' abhebt, wird
das viskose Material 13, wie die Lötpaste, sehr schnell durch
den Auslass 38a der Sitzes 38' und den Auslass 100 der
Düse 40' als dünner Strahl
(3) herausgedrückt. Nachdem
das Ventilende 44, wie in den 4 und 5 stufenweise
dargestellt, gegen den Ventilsitz 38' stößt und diesen verschließt, überwindet
die plötzliche
Verzögerung
des fließenden
Materials 13 die Materialfließspannung und trennt den Strahl
in einen exakten Tropfen 200A' ab. Dies führt dazu, dass das viskose
Material von der Düse 40' eher abgetrennt
wird, als in einem Faden weiterzufließen. Unter Bezugnahme auf die 4 und 5 und sofern der Ventilsitz 38' aus einem elastischen
Material besteht, wie dem obig beschriebenen Polyisopren, wird dieser
wie dargestellt zusammengedrückt.
In einer bevorzugten Ausführungsform
beträgt
die gesamte Stoßlänge des
Ventils 42' etwa
0,100 Inch (0,254 cm), wenn eine Lötpaste 13 dispensiert
wird. Die Eindringtiefe in den Ventilsitz 38' beträgt etwa 0,025 Inch (0,065 cm).
Allerdings können
diese Abstände
variiert werden, um zum Beispiel die Tropfengröße zu verändern. Wichtig ist es, das
Material in dem vorgegebenen Temperaturbereich nur für eine kurze
Zeit zu belassen und nicht die Temperatur zu überschreiten, bei der der Katalysator
oder feste Partikel schmelzen und/oder aushärten. Aus diesem Grund wird
nur das Ventilsitzteil 78' beheizt,
und nicht der Rest des Dispensiergerätes 10'. Wie ebenfalls bereits oben angesprochen,
hat das lokale Heizen den Vorteil, dass aufgrund der unmittelbareren
Anbringung des Magnetventils 128' kürzere Taktzeiten möglich sind.
Wie in 6 dargestellt,
führt die einleitende
Bewegung des Ventilendes 44a vom Ventilsitz 38' weg zu einer
Entspannung des elastischen Materials, sofern ein elastischer Ventilsitz 38' eingesetzt
wird, und kann dadurch zu einem Materialansaugeffekt zur Verhinderung
von Ablagerungen, Aufreihungen oder Anlagerungen des Materials 13 an
dem äußeren Ende
der Düse 40' beitragen.
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Besonders
zum Öffnen
des Dispensierers 10' wird
das Ventil 42' zurückgezogen,
um das Ventilende 44a von dem Ventilsitz 38' abzuheben.
Dieser Schritt wird, unter besonderer Bezugnahme auf 1, durch Einspeisung von
unter Druck stehender Luft vom Magnetluftventil 128' über den
Lufteinlass 124 in die Luftkammer 112, die unterhalb
der Diaphragmadichtung 118 angeordnet ist, unterstützt. Die
Druckluft, die an der Dichtung 118 anliegt, bewegt das
Ventil 42' in
eine Richtung weg von dem Ventilsitz 38' und hin zur Druckfeder 142. Während dieser
Phase des Arbeitsgangs fließt
das beheizte viskose Material wie nachfolgend dargestellt.
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Um
ein nahezu schlagartiges Abbrechen des Flusses an flüssigem oder
viskosem Material zu erreichen, wird das Luftmagnetventil 128' durch den Regler 129 aktiviert,
um den Luftfluss von dem Kanal 124 auf den Kanal 124a zu
wechseln. Die unter Druck stehende Luft, die an der Dichtung 118a anliegt,
als auch die Kraft der Feder 142 wird das Ventilende 44a gegen
den Ventilsitz 38' bewegen.
Das Wegschalten der Druckluft vom Kanal 124 sollte innerhalb
sehr kurzer Zeitspannen erfolgen, d. h. mit weniger als etwa 25
Millisekunden zwischen dem jeweiligen von dem Regler 129 zum
Magnetventil 128 gesendeten „An-" und „Aus"-Signal. In dem obigen Beispiel mit
der Lötpaste
hat sich eine Zeitspanne von etwa 20 Millisekunden als gut umsetzbar erwiesen.
Es wird angenommen, dass diese Zeitspanne in einem Bereich von etwa
5 Millisekunden bis etwa 50 Millisekunden in Abhängigkeit von Faktoren wie der
Materialviskosität,
dem Materialdruck und der Ausgangsöffnungsabmessungen liegen wird.
In der in 1 dargestellten
Ausführungsform
ist das Magnetventil 128 ein sogenanntes elektromagnetisch
betriebenes Vier-Wege-Ventil,
was es ermöglicht,
die Luft aus der Kammer 112 auszustoßen und unter Druck stehende
Luft aus der Leitung 126 sofort in die Kammer 115 umzuleiten.
Auch wenn dies weniger bevorzugt ist, insbesondere wenn Lötpasten
dispensiert werden, kann auch ein Drei-Wege-Ventil in der Art und
Weise, wie sie in den miteinbezogenen Anmeldungen beschrieben ist,
eingesetzt werden. Wenn entweder ein Drei-Wege-Ventil oder ein Vier-Wege-Ventil
Einsatz findet, bewegt die Druckfeder 142 das Ventilende 44a schnell
in eine dichtende Position gegenüber
dem Ventilsitz 38',
sobald die unter Druck stehende Luft aus der Kammer 112 abgelassen
wird. Dies entspricht einem aktiven Verdrängungsschritt, der das erhitzte
flüssige
oder viskose Material aus dem Auslassende der Düse 40' herausdrückt.
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Ein
Aspekt der Erfindung besteht darin, das viskose Material mit einer
hohen Frequenz zu verformen, so dass das Material sich für eine sehr
kurze Zeitspanne wie ein Feststoff verhält und um dann wieder in den überwiegend
flüssigen
Zustand zurückzukehren,
sobald es von dem Auslassende 101' der Auslassöffnung 100' abreißt. Mit
Auslassöffnungen 38a und 100', die einen
Durchmesser zwischen etwa 0,010 Inch und etwa 0,030 Inch (0,0294
und 0,0762 cm) besitzen, können
einzelne Lötpastentropfen
mit einem Durchmesser von etwa 0,025 Inch bis etwa 0,09 Inch (0,0635
bis 0,229 cm) erzeugt werden. In solchen Fällen liegt der Spritzendruck
im Bereich von etwa 10 bis 25 Psi (68,95 bis 172,37 kN/m2). Natürlich
können
auch größere Tropfen
erzeugt werden, und zwar gemäß den Verfahren,
die in den oben mit einbezogenen Anmeldungen beschrieben werden.
Die Auslassöffnungsdurchmesser
können,
wie in den oben miteinbezogenen Anmeldungen beschrieben, ebenso
verringert werden oder sie können
hauptsächlich
aufgrund der erhöhten
Viskosität
größer sein, wenn
Lötpasten
dispensiert werden. Das Zuordnen der Bereiche der Materialien und
Tropfengrößen ist
ein Hauptaspekt dieser Erfindung, die Auslassöffnungsdurchmesser, wie die
von den Auslassöffnungen 38a und 100', liegen im
Bereich von etwa 0,005 Inch bis etwa 0,050 Inch.
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Die 7 bis 9 veranschaulichen eine weitere Ausführungsform
eines elastischen Ventilsitzes 700. Der Ventilsitz 700 kann,
wie obig beschrieben für
den Ventilsitz 38',
ebenfalls aus einem natürlichen
oder synthetischen Gummi, wie Polyisopren, hergestellt werden. Ebenso
kann, wie allgemein obig hinsichtlich der 1 bis 6 beschrieben,
der Ventilsitz 700 in der gleichen Weise auf das Ventilende 44a einwirken.
Jedoch umfasst der Ventilsitz 700 anstelle dessen eine
Vielzahl von angewinkelten Auslassöffnungen 702, 704, 706. Die
Auslassöffnungen 702, 704, 706 sind,
wie es am günstigsten
der 8 zu entnehmen ist,
ausgehend von einer Oberseite 700a des Ventilsitzes 700 hin
zu einer Unterseite 700b desselben untereinander ausgerichtet. Die
Auslassöffnungen 702, 704, 706 treffen
sich vorzugsweise an einem einzigen Auslass 708 an der
Unterseite 700b des Ventilsitzes 700. In allen
weiteren Punkten wird die Ausführungsform
der 7 bis 9 in der Regel wie oben bezüglich der 2 bis 6 beschrieben arbeiten.
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10 veranschaulicht einen
alternativen Ventilsitz 710, der wie die in den 1 bis 6 dargestellten Ausführungsformen aus einem elastischen
Material, wie einem synthetischen oder natürlichen Gummi, wie obig beschrieben
geformt werden kann. Zum Beispiel kann der Ventilsitz 710 auch,
wie es obig unter Bezugnahme auf den Ventilsitz 38' beschrieben
ist, aus Polyisopren geformt sein. Der Hauptunterschied zwischen der
Ausführungsform,
die in 10 dargestellt
ist, und der Ausführungsform
der 1 bis 6 besteht darin, dass auf
die Düse 40' verzichtet
wurde und die Ventilsitzkomponente 78'' modifiziert
zum Halten des Ventilsitzes 710 wurde. Optional kann eine
Düse, wie
sie oben beschrieben oder mit einbezogen wurde, mit dem Ventilsitz 710 verwendet
werden. Der Ventilsitz 710 umfasst eine Auslassöffnung 712,
die sich im Durchmesser von einem oberen Ende 712a hin
zu einem unteren Ende 712b verjüngt. Ansonsten arbeitet der
Ventilsitz 710 in derselben allgemeinen Weise, wie obig
unter Bezugnahme auf den Ventilsitz 38' beschrieben, um einen exakten
Tropfen 714 eines viskosen Materials 13 zu dispensieren.
Vorzugsweise zeigen das untere Ende 712b der Auslassöffnung 712 einen
Größendurchmesser,
der der Größe der Auslassöffnung oder
Auslassbohrungen, die oben erwähnt
wurden, angeglichen ist. Die Verjüngung wir derart durchgeführt, dass
das obere Ende 712a einen Durchmesser von annähernd dem
zwei- bis dreifachen des Durchmessers des unteren Endes 712b entspricht.
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Die 11 bis 14 veranschaulichen einen weiteren Ventilsitz
und eine Ventilbetätigungsausführungsart.
Nach dieser Ausführungsart
wird wiederum ein Ventilsitz 720 vorzugsweise aus einem
natürlichen
oder synthetischen Gummi wie Polyisopren geformt und umfasst eine
Auslassöffnung 722,
die an einer weiteren Auslassöffnung 723 der
Düse 724 fluchtet.
Jedoch ist in diesem Falle die Ventilachse 87 parallel
zu einer Achse 725 versetzt, was generell die Auslassöffnungen 722, 723 definiert.
Das Ventilende 44a wird unter Einsatz einer Regelung, eines
Gerätes
und eines Verfahrens, wie es allgemein obig unter Bezugnahme auf
die 1 bis 6 beschrieben ist, zu einer
Bewegung gegen den Ventilsitz 720 veranlasst. Da jedoch
das Ventilende 44a zur Auslassöffnung 722 versetzt
ist, wird das Ventilsitzmaterial in die Auslassöffnung 722 hineinverformt
werden, um dabei die Auslassöffnung 722,
wie in 12 dargestellt,
abzudrücken
und zu schließen
und gleichzeitig einen dünnen Strahl
des viskosen Materials 726 herauszudrücken. In der gleichen schlagartigen
Weise, wie obig beschrieben, wird dieser dünne Strahl 726 in
einen exakten Tropfen 728, wie in 13 dargestellt, abreißen, sobald das Ventilende 44a vollständig gegen
den Ventilsitz 720 stößt. Wie
ferner in 14 dargestellt,
stellt sich ein Rücksaugeffekt
in der Düse 724 ein,
wenn das Ventilende 44a zurückgenommen wird und der elastische
Ventilsitz 720 sich wieder hin zu seinem Normalzustand
entspannt, was dazu führt,
dass ein Zusammenballen des viskosen Materials 13 und/oder
eine Tropfenbildung oder eine Aufreihung an dem Düsenauslass 724a verhindert
wird.
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15 veranschaulicht einen
alternativen Ventilsitz 730 und einen Ventilbetätigungsaufbau 732,
die in gleicher Weise wie die in den 11 bis 14 beschriebenen Ausführungsformen
arbeitet. Ein Hauptunterschied besteht darin, dass das Ventil oder
der Ventilschaft 734 innerhalb eines beweglichen Betätigungsglieds 736 abgedichtet
oder isoliert von dem viskosen Material 13, wie einer Lötpaste,
angeordnet ist. Hierdurch wird verhindert, dass jedwede Lötpaste 13 zwischen
dem Ventilsitz 730 und dem Ventilschaft oder Ventil 734 zusammengepresst
wird. Das Ventilsitz-Betätigungsglied 736 kann
insbesondere einfach nur ein Zylinderteil sein, welches unter dem
Einfluss des Ventils oder Ventilschafts 734 hin und her
bewegt wird. Das Ventilsitz-Betätigungsglied 736 ist
zur Hin- und Herbewegung im Inneren einer Dichtung 738 angebracht.
Wenn das Ventil oder der Ventilschaft 734 sich am unteren
Totpunkt befindet, dann wird der Ventilsitz 730 wie in 14 dargestellt verformt
und ein Tropfen 740 der Lötpaste 13 kann in
der gleichen Weise, wie obig beschrieben, dispensiert werden. Nach
dieser Ausführungsform
besteht jedoch kein Kontakt zwischen dem Ventil 734 und
der Lötpaste 13,
so dass ein Verschleiß des
Ventilsitzes 730 durch die Lötpaste vermieden werden kann.