WO2006002758A1 - Needle valve for applying viscous material - Google Patents

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WO2006002758A1
WO2006002758A1 PCT/EP2005/006394 EP2005006394W WO2006002758A1 WO 2006002758 A1 WO2006002758 A1 WO 2006002758A1 EP 2005006394 W EP2005006394 W EP 2005006394W WO 2006002758 A1 WO2006002758 A1 WO 2006002758A1
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WO
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needle
valve
piston
compressed air
valve body
Prior art date
Application number
PCT/EP2005/006394
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German (de)
French (fr)
Inventor
Josef Schucker
Original Assignee
Sca Schucker Gmbh & Co. Kg
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/12—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
    • F16K31/122—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a piston
    • F16K31/1221—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a piston one side of the piston being spring-loaded
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/02—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work
    • B05C5/0225—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work characterised by flow controlling means, e.g. valves, located proximate the outlet
    • B05C5/0237—Fluid actuated valves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/001—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work incorporating means for heating or cooling the liquid or other fluent material

Definitions

  • the invention relates to a needle valve for applying viscous material according to the preamble of claim 1.
  • Known needle valves of this type have a spring which acts on the piston and pushes the needle onto the valve seat.
  • the piston is pressurized with compressed air so that the needle is lifted off the valve seat.
  • the compressed air supply is interrupted and the needle is returned by the spring force in a Sch Strukturbewe ⁇ supply to the valve seat.
  • the viscous material is heated.
  • the valve body of the needle valve generally heats up to temperatures of around 100 ° C.
  • the compressed air supply controlling control valve is not designed for such temperatures, so it must be arranged separately from the needle valve.
  • the Druck ⁇ air supply via a hose connection, which receives a multiple of Druck ⁇ air volume than is needed for the actual control of the needle valve.
  • the inventive solution according to claim 1 is based on the idea that to avoid delays in the switching operation, the control valve is arranged as close to the piston. As a result, delays are avoided which result from the large volume of the hitherto customary compressed air lines which produce the connection between the control valve and the piston.
  • the control valve which is preferably designed as a sensitive magnetic valve, from damage caused by temperature effects, it is fastened to the valve body by means of a spacer. This has a lower thermal conductivity than the valve body, so that it forms a thermal separation between the valve body and the control valve.
  • the spacer is a block of material having a smaller coefficient of thermal conductivity than the material of the valve body.
  • the latter is usually aluminum or an aluminum alloy.
  • Sufficient thermal separation is then often already made by using a stainless steel block as a spacer.
  • One more better thermal separation or isolation is obtained if the spacer is formed as a block of a poorly heat-conducting plastic aus ⁇ .
  • the spring acting on the piston is expediently received in a cover which serves as an abutment for the spring force and which is releasably attached to the valve body. This makes it easy to replace the spring.
  • mit ⁇ means of the control valve can be acted upon with compressed air.
  • the spacer expediently has two compressed air channels: one for supplying the compressed air for opening the needle valve and another for supplying the compressed air for closing the needle valve. If both the opening and closing movement of the needle valve is effected by compressed air acting on the piston, the closing movement is not dependent on the spring. The spring then merely serves to press the needle in the closed state of the needle valve onto the valve seat. Changes in the spring constant over time play a minor role here.
  • the control valve is expediently designed as a 5/2-way valve, preferably as a solenoid valve.
  • the inventive solution according to claim 12 is based on the idea that by means of the analog sensor, the piston position can preferably be measured as a function of time, so that a malfunction of the needle valve such as only partial opening / closing or Verzö ⁇ ments can be detected immediately during the switching process.
  • the piston expediently consists at least partially of metal and the sensor has an inductive proximity switch for measuring the distance to the piston.
  • the proximity switch advantageously has an oscillator with a magnetic coil arranged at a distance from the piston. A change of the Distance between the magnet coil and the piston leads to a change in the height of the oscillation amplitude of the oscillator. This is expediently evaluated by means of an evaluation time-dependent and determines the position of the piston from it.
  • the piston consists at least partially of a ferromagnetic or ferrimagnetic material. This results in a particularly strong change in the oscillation amplitude when the piston approaches the magnet coil.
  • the senor has a plastic housing.
  • This forms a thermal insulation and protects it from the high temperatures of the valve body caused by the heating of the viscous material.
  • the field lines of the coil are hardly affected by the plastic housing.
  • the valve body expediently consists of a non-ferromagnetic and non-ferrimagnetic material, preferably of aluminum or an aluminum alloy, so that this too hardly influences the field lines of the coil.
  • the sensor is expediently inserted into a cover which is releasably attached to the valve body. This allows a quick and easy replacement of the sensor.
  • Fig. 1 is a sectional view of a needle valve according to a first embodiment
  • Fig. 2 is a schematic sectional view of a needle valve according to a second embodiment.
  • the needle valve 10 shown in FIG. 1 has a valve body 12 made of an aluminum-containing material.
  • a valve seat 14 is disposed between a material inlet 16 and a material outlet 18. Via the material inlet 16, viscous adhesive or sealant is introduced from a storage container, which is applied to a workpiece via a nozzle connected to the material outlet 18.
  • a needle 20 acts on the valve seat 14, which is connected to a piston 22 at its end remote from the valve seat 14.
  • the piston 22 can be acted upon with compressed air on both sides, with a pressurization of air on its underside 24 causing an opening movement of the needle 20 and a pressurization of air on its upper side 26 causing a closing movement of the needle 20.
  • the compressed air supply is controlled by a 5/2-way solenoid valve 28 which is externally mounted on the valve body 12.
  • the valve body 12 has a Walkerein ⁇ direction, not shown in the drawing, which serves to hold the valve body 12 at a temperature which ensures a sufficient flow property of the adhesive or sealant fürzu meetingden. Such temperatures are typically 100 ° C.
  • a spacer 30 in the form of a stainless steel block is arranged between the two.
  • the stainless steel block 30 has two compressed air channels 32, 34, wherein the first compressed air channel 32 of the supply of compressed air to the bottom 24 of the piston 22, the second compressed air duct 34 of the supply of compressed air to the top 26 of the piston 22 is used.
  • the Kol ⁇ benraum is bounded at the top by a lösig on the valve body 12 Befest Trentsig th cover 36, in which a spring 38 is inserted.
  • the spring 38 acts on the piston 22 and serves to press the needle 20 onto the valve seat 14 and to keep the needle valve 10 closed in the absence of pressurized air of the piston 22.
  • the opening and the closing operation are each controlled by supply of compressed air through the compressed air channels 32, 34 by means of the solenoid valve 28.
  • the needle valve 110 according to the second exemplary embodiment differs from the needle valve 10 according to the first exemplary embodiment in that an analog distance sensor 140 is inserted into the cover 136. Components that are not relevant to the representation of the operation of the sensor 140, such as the spring, the solenoid valve, the spacer or the valve seat are not shown in Fig. 2.
  • the distance sensor 140 has a plastic housing 142 for protection against the high temperature of the valve body 112. Furthermore, it has an oscillator with a magnetic coil arranged at a distance from the piston 122. The oscillator is connected via a cable 144 to an evaluation device with which the height of the oscillation amplitude of the oscillator is measured and evaluated over time. The oscillation amplitude of the oscillator is dependent on the distance of the magnetic coil to the needle 120 carrying the piston 122. This consists of a ferromagnetic metal in which are induced by the alternating field of the magnetic coil eddy currents, which withdraw energy from the oscillator and thereby the Hö ⁇ Hehe influence the vibration amplitude.
  • the reaction time of the piston 122 varying under variable conditions can be monitored for pressurization and adapted to optimize the application process.
  • the valve body 112 made of an aluminum alloy hardly influences the field lines of the coil.
  • the lid 136 which is detachably mounted on the valve body 112, is made of a ferromagnetic material for shielding the coil from external magnetic fields.
  • the invention relates to a needle valve for applying viscous material, such as adhesive or sealant, to a workpiece, with a valve body 12; 112 and with a valve in the body 12; 112 mounted, acting on a valve seat 14 to close Needle 20; 120, which with a piston 22; 122 is connected, the federbe ⁇ aufschlagt the needle 20; 120 presses on the valve seat 14 and by means of ei ⁇ nes control valve 28 for lifting the needle 20; 120 is acted upon by the valve seat 14 with compressed air.
  • viscous material such as adhesive or sealant
  • control valve 28 by means of at least one compressed air channel 32, 34 for supplying the compressed air to the piston 22; 122 having spacer 30 on the valve body 12; 112 is attached, which has a lower thermal conductivity than the valve body 12; 112 has.

Abstract

The invention relates to a needle valve for applying viscous material such as an adhesive or sealant to a workpiece, comprising a valve body (12; 112) and a needle (20; 120), which is mounted inside the valve body (12; 112), acts upon a valve seat (14) in order to effect a closing, and which is connected to a piston (22; 122). This piston presses the needle (20; 120) against the valve seat (14) while subjecting it to the action of a spring, and can be subjected to the action of compressed air by means of a control valve (28) in order to lift the needle (20; 120) from the valve seat (14). The invention provides that the control valve (28) is fastened to the valve body (12; 112) by means of a spacer (30). Said spacer comprises at least one compressed air channel (32, 34) for supplying compressed air to the piston (22; 122) and has a lower thermal conductivity than that of the valve body (12; 112).

Description

Nadelventil zum Auftragen von viskosem MaterialNeedle valve for applying viscous material
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft ein Nadelventil zum Auftragen von viskosem Material gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a needle valve for applying viscous material according to the preamble of claim 1.
Bekannte Nadelventile dieser Art weisen eine Feder auf, die auf den Kolben wirkt und die Nadel auf den Ventilsitz drückt. Zum Öffnen des Nadelventils wird der Kolben mit Druckluft beaufschlagt, so dass die Nadel vom Ventilsitz abgehoben wird. Zum Schließen des Nadelventils wird die Druckluftzufuhr unterbrochen und die Nadel wird durch die Federkraft in einer Schließbewe¬ gung zum Ventilsitz zurückgeführt. Zur Verringerung der Viskosität wird das viskose Material beheizt. Hierdurch heizt sich der Ventilkörper des Nadel- ventils in der Regel auf Temperaturen um 100° C auf. Das die Druckluft¬ zufuhr steuernde Steuerventil ist für solche Temperaturen nicht ausgelegt, so dass es vom Nadelventil getrennt angeordnet werden muss. Die Druck¬ luftzufuhr erfolgt über eine Schlauchverbindung, die ein Vielfaches an Druck¬ luftvolumen aufnimmt, als für die eigentliche Steuerung des Nadelventils be- nötigt wird. Hieraus ergeben sich Verzögerungen und Ungenauigkeiten im Schaltvorgang des Nadelventils. Auch die durch die Federkraft durchgeführte Schließbewegung der Nadel führt zu Ungenauigkeiten im Schaltvorgang. Die Schließgeschwindigkeit und die Dauer des Schließvorgangs sind allein ab¬ hängig von der Federkonstanten der Feder. Diese kann im Lauf der Zeit oder durch Temperaturschwankungen variieren.Known needle valves of this type have a spring which acts on the piston and pushes the needle onto the valve seat. To open the needle valve, the piston is pressurized with compressed air so that the needle is lifted off the valve seat. To close the needle valve, the compressed air supply is interrupted and the needle is returned by the spring force in a Schließbewe¬ supply to the valve seat. To reduce the viscosity, the viscous material is heated. As a result, the valve body of the needle valve generally heats up to temperatures of around 100 ° C. The compressed air supply controlling control valve is not designed for such temperatures, so it must be arranged separately from the needle valve. The Druck¬ air supply via a hose connection, which receives a multiple of Druck¬ air volume than is needed for the actual control of the needle valve. This results in delays and inaccuracies in the switching operation of the needle valve. Also performed by the spring force closing movement of the needle leads to inaccuracies in the switching process. The closing speed and the duration of the closing operation are solely dependent on the spring constant of the spring. This can vary over time or due to temperature fluctuations.
Beim Einsatz des Nadelventils in einem Roboter, beispielsweise in der Au¬ tomobilindustrie, ist eine genaue Dosierung des viskosen Materials beson¬ ders wichtig. Bei geschlossenem Nadelventil wird das viskose Material unter Druck gesetzt, so dass nach Ansteuerung des Nadelventils mit einem den Befehl "Ventil öffnen" charakterisierenden Signal mit möglichst geringer Ver¬ zögerungszeit ein Materialauftrag erfolgen kann. Dieser Vordruck muss auf die Reaktionszeit des Nadelventils auf das Signal "Ventil öffnen" gut abge¬ stimmt sein, so dass einerseits sofort ein Materialauftrag erfolgt, andererseits aber unmittelbar nach dem Öffnen des Nadelventils nicht zu viel Material aufgetragen wird, so dass ein Klecks entsteht. Mit den bekannten Nadelven- tilen der eingangs genannten Art ist aber eine Überwachung der Reaktions¬ zeit, die sich im Betrieb ändern kann, nicht möglich.When using the needle valve in a robot, for example in the automotive industry, precise metering of the viscous material is particularly important. When the needle valve is closed, the viscous material is pressurized, so that after activation of the needle valve with a command "open valve" characterizing signal with the least possible Ver¬ delay time can be carried out a material application. This form must be on the reaction time of the needle valve to the signal "open valve" be well abge¬ so that on the one hand immediately a material application, but on the other hand immediately after opening the needle valve is not applied too much material, so that a blob is formed. With the known needle valves of the type mentioned above, however, it is not possible to monitor the reaction time, which may change during operation.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Nadelventil der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass es zum Materialauftrag präziser angesteuert werden kann.It is therefore an object of the invention to develop a needle valve of the type mentioned in such a way that it can be controlled more precisely for material application.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Nadelventil mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 , 9 und 12 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildun¬ gen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The object is achieved by a needle valve with the features of the independent claims 1, 9 and 12. Advantageous further developments are the subject matter of the dependent claims.
Der erfindungsgemäßen Lösung gemäß Anspruch 1 liegt der Gedanke zugrunde, dass zur Vermeidung von Verzögerungen im Schaltvorgang das Steuerventil möglichst nahe am Kolben angeordnet ist. Hierdurch werden Verzögerungen vermieden, die aus dem großen Volumen der bisher übli- chen, die Verbindung zwischen dem Steuerventil und dem Kolben herstel¬ lenden Druckluftleitungen resultieren. Um das Steuerventil, das vorzugswei¬ se als empfindliches Magnetventil ausgebildet ist, vor Schäden durch Tem¬ peratureinwirkung zu bewahren, ist es mittels eines Abstandshalters am Ventilkörper befestigt. Dieser weist eine geringere Wärmeleitfähigkeit als der Ventilkörper auf, so dass er eine thermische Trennung zwischen dem Ventil¬ körper und dem Steuerventil bildet.The inventive solution according to claim 1 is based on the idea that to avoid delays in the switching operation, the control valve is arranged as close to the piston. As a result, delays are avoided which result from the large volume of the hitherto customary compressed air lines which produce the connection between the control valve and the piston. In order to protect the control valve, which is preferably designed as a sensitive magnetic valve, from damage caused by temperature effects, it is fastened to the valve body by means of a spacer. This has a lower thermal conductivity than the valve body, so that it forms a thermal separation between the valve body and the control valve.
Vorzugsweise ist der Abstandshalter ein Block aus einem Material, das einen kleineren Wärmeleitkoeffizienten als das Material des Ventilkörpers aufweist. Letzteres ist in der Regel Aluminium oder eine Aluminiumlegierung. Eine ausreichende thermische Trennung wird dann oft schon dadurch hergestellt, wenn als Abstandshalter ein Block aus Edelstahl verwendet wird. Eine noch bessere thermische Trennung oder Isolierung erhält man, wenn der Ab¬ standshalter als Block aus einem schlecht Wärme leitenden Kunststoff aus¬ gebildet ist.Preferably, the spacer is a block of material having a smaller coefficient of thermal conductivity than the material of the valve body. The latter is usually aluminum or an aluminum alloy. Sufficient thermal separation is then often already made by using a stainless steel block as a spacer. One more better thermal separation or isolation is obtained if the spacer is formed as a block of a poorly heat-conducting plastic aus¬.
Die den Kolben beaufschlagende Feder ist zweckmäßig in einem Deckel aufgenommen, der als Widerlager für die Federkraft dient, und der lösbar am Ventilkörper angebracht ist. Dadurch lässt sich die Feder leicht austauschen.The spring acting on the piston is expediently received in a cover which serves as an abutment for the spring force and which is releasably attached to the valve body. This makes it easy to replace the spring.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung gemäß Anspruch 9 ist der Kolben zum Erzeugen einer Schließbewegung der Nadel in Richtung zum Ventilsitz mit¬ tels des Steuerventils mit Druckluft beaufschlagbar. Diese Lösung kann auch mit der oben genannten Lösung kombiniert werden, wobei der Abstandshal¬ ter zweckmäßig zwei Druckluftkanäle aufweist: einen zum Zuleiten der Druckluft zum Öffnen des Nadelventils und einen weiteren zum Zuleiten der Druckluft zum Schließen des Nadelventils. Wenn sowohl die Öffnungs- als auch die Schließbewegung des Nadelventils durch auf den Kolben wirkende Druckluft bewirkt wird, ist die Schließbewegung nicht abhängig von der Fe¬ der. Die Feder dient dann lediglich dazu, die Nadel im geschlossenen Zu¬ stand des Nadelventils auf den Ventilsitz zu drücken. Im Laufe der Zeit auf- tretende Veränderungen der Federkonstante spielen hierbei eine unterge¬ ordnete Rolle. Das Steuerventil ist dabei zweckmäßig als 5/2-Wegeventil, vorzugsweise als Magnetventil ausgebildet.In the solution according to the invention according to claim 9 of the piston for generating a closing movement of the needle in the direction of the valve seat mit¬ means of the control valve can be acted upon with compressed air. This solution can also be combined with the abovementioned solution, wherein the spacer expediently has two compressed air channels: one for supplying the compressed air for opening the needle valve and another for supplying the compressed air for closing the needle valve. If both the opening and closing movement of the needle valve is effected by compressed air acting on the piston, the closing movement is not dependent on the spring. The spring then merely serves to press the needle in the closed state of the needle valve onto the valve seat. Changes in the spring constant over time play a minor role here. The control valve is expediently designed as a 5/2-way valve, preferably as a solenoid valve.
Der erfindungsgemäßen Lösung gemäß Anspruch 12 liegt der Gedanke zugrunde, dass mittels des analogen Sensors die Kolbenstellung vorzugs¬ weise zeitabhängig gemessen werden kann, so dass eine Fehlfunktion des Nadelventils wie beispielsweise nur teilweises Öffnen/Schließen oder Verzö¬ gerungen beim Schaltvorgang sofort festgestellt werden kann. Dabei besteht der Kolben zweckmäßig zumindest teilweise aus Metall und der Sensor weist einen induktiven Näherungsschalter zur Messung des Abstands zum Kolben auf. Der Näherungsschalter weist vorteilhafterweise einen Oszillator mit einer im Abstand zum Kolben angeordneten Magnetspule auf. Eine Änderung des Abstands zwischen der Magnetspule und dem Kolben führt zu einer Ände¬ rung der Höhe der Schwingungsamplitude des Oszillators. Diese wird zweckmäßig mittels einer Auswerteeinrichtung zeitabhängig ausgewertet und aus ihr die Stellung des Kolbens bestimmt. Durch Verschleiß oder Tempera- turänderungen bewirkte Änderungen in der Reaktionszeit beim Öffnen und Schließen des Nadelventils werden detektiert, so dass die Ansteuerung des Nadelventils ständig an die sich ändernden Bedingungen angepasst werden kann. Es wird besonders bevorzugt, dass der Kolben zumindest teilweise aus einem ferromag netischen oder ferrimagnetischen Material besteht. Hier- durch erhält man eine besonders starke Änderung der Schwingungsamplitu¬ de bei Annäherung des Kolbens an die Magnetspule.The inventive solution according to claim 12 is based on the idea that by means of the analog sensor, the piston position can preferably be measured as a function of time, so that a malfunction of the needle valve such as only partial opening / closing or Verzö¬ ments can be detected immediately during the switching process. The piston expediently consists at least partially of metal and the sensor has an inductive proximity switch for measuring the distance to the piston. The proximity switch advantageously has an oscillator with a magnetic coil arranged at a distance from the piston. A change of the Distance between the magnet coil and the piston leads to a change in the height of the oscillation amplitude of the oscillator. This is expediently evaluated by means of an evaluation time-dependent and determines the position of the piston from it. Changes in the reaction time caused by wear or temperature changes during opening and closing of the needle valve are detected, so that the control of the needle valve can be constantly adapted to the changing conditions. It is particularly preferred that the piston consists at least partially of a ferromagnetic or ferrimagnetic material. This results in a particularly strong change in the oscillation amplitude when the piston approaches the magnet coil.
Zweckmäßig weist der Sensor ein Kunststoffgehäuse auf. Dieses bildet eine thermische Isolierung und schützt ihn vor den durch die Beheizung des vis- kosen Materials bedingten hohen Temperaturen des Ventilkörpers. Gleich¬ zeitig werden die Feldlinien der Spule durch das Kunststoffgehäuse kaum beeinträchtigt. Der Ventilkörper besteht zweckmäßig aus einem nicht ferro- magnetischen und nicht ferrimagnetischen Material, vorzugsweise aus Alu¬ minium oder einer Aluminiumlegierung, so dass auch dieser die Feldlinien der Spule kaum beeinflusst. Der Sensor ist zweckmäßig in einen Deckel ein¬ gesetzt, der lösbar am Ventilkörper angebracht ist. Dies ermöglicht einen raschen und einfachen Austausch des Sensors.Suitably, the sensor has a plastic housing. This forms a thermal insulation and protects it from the high temperatures of the valve body caused by the heating of the viscous material. At the same time the field lines of the coil are hardly affected by the plastic housing. The valve body expediently consists of a non-ferromagnetic and non-ferrimagnetic material, preferably of aluminum or an aluminum alloy, so that this too hardly influences the field lines of the coil. The sensor is expediently inserted into a cover which is releasably attached to the valve body. This allows a quick and easy replacement of the sensor.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand zweier in der Zeichnung schema- tisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigenIn the following the invention will be explained in more detail with reference to two schematically illustrated in the drawing embodiments. Show it
Fig. 1 Eine Schnittdarstellung eines Nadelventils gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels undFig. 1 is a sectional view of a needle valve according to a first embodiment and
Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung eines Nadelventils gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels. Das in Fig. 1 dargestellte Nadelventil 10 weist einen Ventilkörper 12 aus ei¬ nem aluminiumhaltigen Werkstoff auf. Ein Ventilsitz 14 ist zwischen einem Materialeinlass 16 und einem Materialauslass 18 angeordnet. Über den Ma- terialeinlass 16 wird viskoser Kleb- oder Dichtstoff von einem Vorratsbehälter eingeleitet, der über eine an den Materialauslass 18 angeschlossene Düse auf ein Werkstück aufgebracht wird. Zum Verschließen der Durchtrittsöff¬ nung zwischen dem Materialeinlass 16 und dem Materialauslass 18 wirkt eine Nadel 20 auf den Ventilsitz 14, die an ihrem dem Ventilsitz 14 abge¬ wandten Ende mit einem Kolben 22 verbunden ist. Der Kolben 22 ist beidsei- tig mit Druckluft beaufschlagbar, wobei eine Druckluftbeaufschlagung an seiner Unterseite 24 eine Öffnungsbewegung der Nadel 20 und eine Druck¬ luftbeaufschlagung an seiner Oberseite 26 eine Schließbewegung der Nadel 20 bewirkt. Die Druckluftzufuhr wird durch ein 5/2-Wege-Magnetventil 28 gesteuert, das außen am Ventilkörper 12 angebracht ist.Fig. 2 is a schematic sectional view of a needle valve according to a second embodiment. The needle valve 10 shown in FIG. 1 has a valve body 12 made of an aluminum-containing material. A valve seat 14 is disposed between a material inlet 16 and a material outlet 18. Via the material inlet 16, viscous adhesive or sealant is introduced from a storage container, which is applied to a workpiece via a nozzle connected to the material outlet 18. To close the passage opening between the material inlet 16 and the material outlet 18, a needle 20 acts on the valve seat 14, which is connected to a piston 22 at its end remote from the valve seat 14. The piston 22 can be acted upon with compressed air on both sides, with a pressurization of air on its underside 24 causing an opening movement of the needle 20 and a pressurization of air on its upper side 26 causing a closing movement of the needle 20. The compressed air supply is controlled by a 5/2-way solenoid valve 28 which is externally mounted on the valve body 12.
Der Ventilkörper 12 weist eine in der Zeichnung nicht dargestellte Heizein¬ richtung auf, die dazu dient, den Ventilkörper 12 auf einer Temperatur zu halten, die eine ausreichende Fließeigenschaft des durchzuleitenden Kleb¬ oder Dichtstoffs gewährleistet. Solche Temperaturen betragen typischerwei- se 100° C. Um das empfindliche Magnetventil 28 vor der hohen Temperatur des Ventilkörpers 12 zu schützen, ist zwischen beiden ein Abstandshalter 30 in Form eines Edelstahlblocks angeordnet. Der Edelstahlblock 30 weist zwei Druckluftkanäle 32, 34 auf, wobei der erste Druckluftkanal 32 der Zuleitung von Druckluft zur Unterseite 24 des Kolbens 22, der zweite Druckluftkanal 34 der Zuleitung von Druckluft zur Oberseite 26 des Kolbens 22 dient. Der Kol¬ benraum wird nach oben hin durch einen lösbar am Ventilkörper 12 befestig¬ ten Deckel 36 begrenzt, in den eine Feder 38 eingesetzt ist. Die Feder 38 beaufschlagt den Kolben 22 und dient dazu, die Nadel 20 auf den Ventilsitz 14 zu drücken und das Nadelventil 10 bei fehlender Druckluftbeaufschlagung des Kolbens 22 geschlossen zu halten. Der Öffnungs- und der Schließvor¬ gang werden jeweils durch Zuleitung von Druckluft durch die Druckluftkanäle 32, 34 mittels des Magnetventils 28 gesteuert. Das Nadelventil 110 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel (Fig. 2) unter¬ scheidet sich vom Nadelventil 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass in den Deckel 136 ein analoger Abstandssensor 140 einge- setzt ist. Bauteile, die für die Darstellung der Wirkungsweise des Sensors 140 nicht relevant sind, wie die Feder, das Magnetventil, der Abstandshalter oder der Ventilsitz, sind in Fig. 2 nicht dargestellt.The valve body 12 has a Heizein¬ direction, not shown in the drawing, which serves to hold the valve body 12 at a temperature which ensures a sufficient flow property of the adhesive or sealant durchzuleitenden. Such temperatures are typically 100 ° C. In order to protect the sensitive solenoid valve 28 from the high temperature of the valve body 12, a spacer 30 in the form of a stainless steel block is arranged between the two. The stainless steel block 30 has two compressed air channels 32, 34, wherein the first compressed air channel 32 of the supply of compressed air to the bottom 24 of the piston 22, the second compressed air duct 34 of the supply of compressed air to the top 26 of the piston 22 is used. The Kol¬ benraum is bounded at the top by a lösig on the valve body 12 Befestigungsig th cover 36, in which a spring 38 is inserted. The spring 38 acts on the piston 22 and serves to press the needle 20 onto the valve seat 14 and to keep the needle valve 10 closed in the absence of pressurized air of the piston 22. The opening and the closing operation are each controlled by supply of compressed air through the compressed air channels 32, 34 by means of the solenoid valve 28. The needle valve 110 according to the second exemplary embodiment (FIG. 2) differs from the needle valve 10 according to the first exemplary embodiment in that an analog distance sensor 140 is inserted into the cover 136. Components that are not relevant to the representation of the operation of the sensor 140, such as the spring, the solenoid valve, the spacer or the valve seat are not shown in Fig. 2.
Der Abstandssensor 140 weist ein Kunststoffgehäuse 142 zum Schutz ge- gen die hohe Temperatur des Ventilkörpers 112 auf. Desweiteren weist er einen Oszillator mit einer im Abstand zum Kolben 122 angeordneten Mag¬ netspule auf. Der Oszillator ist über ein Kabel 144 mit einer Auswerteeinrich¬ tung verbunden, mit der zeitabhängig die Höhe der Schwingungsamplitude des Oszillators gemessen und ausgewertet wird. Die Schwingungsamplitude des Oszillators ist abhängig von der Entfernung der Magnetspule zu dem die Nadel 120 tragenden Kolben 122. Dieser besteht aus einem ferromagneti- schen Metall, in dem durch das Wechselfeld der Magnetspule Wirbelströme induziert werden, die dem Oszillator Energie entziehen und dadurch die Hö¬ he der Schwingungsamplitude beeinflussen. Mittels der zeitabhängigen Messung des Abstands zwischen der Magnetspule und dem Kolben 122 kann die unter veränderbaren Bedingungen variierende Reaktionszeit des Kolbens 122 auf Druckbeaufschlagung überwacht und zur Optimierung des Auftragsprozesses angepasst werden. Der aus einer Aluminiumlegierung gefertigte Ventilkörper 112 beeinflusst dabei die Feldlinien der Spule kaum. Dagegen ist der auf dem Ventilkörper 112 lösbar befestigte Deckel 136 zur Abschirmung der Spule vor äußeren Magnetfeldern aus einem ferromagneti- schen Material gefertigt.The distance sensor 140 has a plastic housing 142 for protection against the high temperature of the valve body 112. Furthermore, it has an oscillator with a magnetic coil arranged at a distance from the piston 122. The oscillator is connected via a cable 144 to an evaluation device with which the height of the oscillation amplitude of the oscillator is measured and evaluated over time. The oscillation amplitude of the oscillator is dependent on the distance of the magnetic coil to the needle 120 carrying the piston 122. This consists of a ferromagnetic metal in which are induced by the alternating field of the magnetic coil eddy currents, which withdraw energy from the oscillator and thereby the Hö¬ Hehe influence the vibration amplitude. By means of the time-dependent measurement of the distance between the magnetic coil and the piston 122, the reaction time of the piston 122 varying under variable conditions can be monitored for pressurization and adapted to optimize the application process. The valve body 112 made of an aluminum alloy hardly influences the field lines of the coil. In contrast, the lid 136, which is detachably mounted on the valve body 112, is made of a ferromagnetic material for shielding the coil from external magnetic fields.
Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung betrifft ein Na- delventil zum Auftragen von viskosem Material, wie Klebstoff oder Dichtstoff, auf ein Werkstück, mit einem Ventilkörper 12; 112 und mit einer im Ventil¬ körper 12; 112 gelagerten, zum Schließen auf einen Ventilsitz 14 wirkenden Nadel 20; 120, welche mit einem Kolben 22; 122 verbunden ist, der federbe¬ aufschlagt die Nadel 20; 120 auf den Ventilsitz 14 drückt und der mittels ei¬ nes Steuerventils 28 zum Abheben der Nadel 20; 120 vom Ventilsitz 14 mit Druckluft beaufschlagbar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Steuerventil 28 mittels eines mindestens einen Druckluftkanal 32, 34 zum Zuleiten der Druckluft zum Kolben 22; 122 aufweisenden Abstandshalters 30 am Ventilkörper 12; 112 befestigt ist, der eine geringere Wärmeleitfähigkeit als der Ventilkörper 12; 112 aufweist. In summary, the following should be noted: The invention relates to a needle valve for applying viscous material, such as adhesive or sealant, to a workpiece, with a valve body 12; 112 and with a valve in the body 12; 112 mounted, acting on a valve seat 14 to close Needle 20; 120, which with a piston 22; 122 is connected, the federbe¬ aufschlagt the needle 20; 120 presses on the valve seat 14 and by means of ei¬ nes control valve 28 for lifting the needle 20; 120 is acted upon by the valve seat 14 with compressed air. According to the invention it is provided that the control valve 28 by means of at least one compressed air channel 32, 34 for supplying the compressed air to the piston 22; 122 having spacer 30 on the valve body 12; 112 is attached, which has a lower thermal conductivity than the valve body 12; 112 has.

Claims

Patentansprüche claims
1. Nadelventil zum Auftragen von viskosem Material wie Klebstoff oder Dichtstoff auf ein Werkstück, mit einem Ventilkörper (12; 112) und mit einer im Ventilkörper (12;112) gelagerten, zum Schließen auf einenA needle valve for applying a viscous material such as adhesive or sealant to a workpiece, having a valve body (12, 112) and a valve body (12, 112) mounted, for closing on a
Ventilsitz (14) wirkenden Nadel (20;120), welche mit einem Kolben (22; 122) verbunden ist, der federbeaufschlagt die Nadel (20; 120) auf den Ventilsitz (14) drückt, und der mittels eines Steuerventils (28) zum Abheben der Nadel (20; 120) vom Ventilsitz (14) mit Druckluft beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das SteuerventilA valve seat (14) acting needle (20; 120) which is connected to a piston (22; 122), the spring loaded the needle (20; 120) presses on the valve seat (14), and by means of a control valve (28) for Lifting the needle (20; 120) from the valve seat (14) can be acted upon with compressed air, characterized in that the control valve
(28) mittels eines mindestens einen Druckluftkanal (32,34) zum Zulei¬ ten der Druckluft zum Kolben (22; 122) aufweisenden Abstandshalters (30) am Ventilkörper (12; 112) befestigt ist, der eine geringere Wärme¬ leitfähigkeit als der Ventilkörper (12;112) aufweist.(28) by means of a at least one compressed air channel (32,34) for Zulei¬ th the compressed air to the piston (22; 122) having spacer (30) on the valve body (12; 112) is attached, which has a lower Wärme¬ conductivity than the valve body (12; 112).
2. Nadelventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Ab¬ standshalter (30) ein Block aus einem Material ist, das einen kleineren Wärmeleitkoeffizienten als das Material des Ventilkörpers (12; 112) auf¬ weist.2. needle valve according to claim 1, characterized in that the Ab¬ spacers (30) is a block of a material which has a smaller coefficient of thermal conductivity than the material of the valve body (12; 112) auf¬.
3. Nadelventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ven¬ tilkörper (12;112) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung be¬ steht und der Abstandshalter (30) ein Edelstahlblock ist.3. needle valve according to claim 2, characterized in that the Ven¬ tilkörper (12; 112) made of aluminum or an aluminum alloy be¬ stands and the spacer (30) is a stainless steel block.
4. Nadelventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ab¬ standshalter (30) ein Kunststoffblock ist.4. needle valve according to claim 2, characterized in that the Ab¬ spacers (30) is a plastic block.
5. Nadelventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass das Steuerventil (28) ein Magnetventil ist.5. needle valve according to one of the preceding claims, characterized ge indicates that the control valve (28) is a solenoid valve.
6. Nadelventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die den Kolben (22; 122) beaufschlagende Feder (38) in einem Deckel (36; 136) als Widerlager aufgenommen ist, der lösbar am Ventilkörper (12;112) angebracht ist.6. Needle valve according to one of the preceding claims, characterized ge indicates that the piston (22; 122) acted upon spring (38) is received in a cover (36; 136) as an abutment releasably attached to the valve body (12; 112).
7. Nadelventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Kolben (22; 122) zum Erzeugen einer Schlie߬ bewegung der Nadel (20; 120) in Richtung zum Ventilsitz (14) mittels des Steuerventils (28) mit Druckluft beaufschlagbar ist.7. Needle valve according to one of the preceding claims, characterized in that the piston (22; 122) for generating a Schlie߬ movement of the needle (20; 120) in the direction of the valve seat (14) by means of the control valve (28) with compressed air can be acted upon.
8. Nadelventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ab- standshalter (30) zwei Druckluftkanäle (32,34) aufweist.8. needle valve according to claim 7, characterized in that the spacer (30) has two compressed air channels (32,34).
9. Nadelventil zum Auftragen von viskosem Material wie Klebstoff oder Dichtstoff auf ein Werkstück, mit einem Ventilkörper (12; 112) und mit einer im Ventilkörper (12;112) gelagerten, zum Schließen auf einen Ventilsitz (14) wirkenden Nadel (20;120), welche mit einem KolbenNeedle valve for applying viscous material such as adhesive or sealant to a workpiece, comprising a valve body (12; 112) and a needle (20; 120) mounted in the valve body (12; 112) for closing on a valve seat (14) ), which with a piston
(22; 122) verbunden ist, der federbeaufschlagt die Nadel (20; 120) auf den Ventilsitz (14) drückt, und der mittels eines Steuerventils (28) zum Abheben der Nadel (20; 120) vom Ventilsitz (14) mit Druckluft beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (28) zum Erzeugen einer Schließbewegung der Nadel (20; 120) in Richtung zum Ventilsitz (14) mittels des Steuerventils (28) mit Druckluft beaufschlagbar ist.(22; 122), the spring-loaded pushes the needle (20; 120) on the valve seat (14), and by means of a control valve (28) for lifting the needle (20; 120) from the valve seat (14) acted upon with compressed air characterized in that the piston (28) for generating a closing movement of the needle (20; 120) in the direction of the valve seat (14) by means of the control valve (28) can be acted upon with compressed air.
10. Nadelventil nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Steuerventil (28) ein 5/2-Wegeventil, vorzugsweise ein Magnetventil ist.10. needle valve according to one of claims 7 to 9, characterized in that the control valve (28) is a 5/2-way valve, preferably a solenoid valve.
11. Nadelventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeich¬ net durch einen analogen Sensor (140) zur Bestimmung der Kolben- Stellung. 11. Needle valve according to one of the preceding claims gekennzeich¬ net by an analog sensor (140) for determining the piston position.
12. Nadelventil zum Auftragen von viskosem Material wie Klebstoff oder Dichtstoff auf ein Werkstück, mit einem Ventilkörper (12; 112) und mit einer im Ventilkörper (12;112) gelagerten, zum Schließen auf einen Ventilsitz (14) wirkenden Nadel (20;120), welche mit einem Kolben (22; 122) verbunden ist, der federbeaufschlagt die Nadel (20; 120) auf den Ventilsitz (14) drückt, und der mittels eines Steuerventils (28) zum Abheben der Nadel (20; 120) vom Ventilsitz (14) mit Druckluft beaufschlagbar ist, gekennzeichnet durch einen analogen Sensor (140) zur Bestimmung der Kolbenstellung.Needle valve for applying viscous material such as adhesive or sealant to a workpiece, comprising a valve body (12; 112) and a needle (20; 120) mounted in the valve body (12; 112) for closing on a valve seat (14) ) which is connected to a piston (22; 122) which presses the needle (20; 120) against the valve seat (14) by means of a control valve (28) for lifting the needle (20; 120) from the valve seat (14) can be acted upon with compressed air, characterized by an analog sensor (140) for determining the piston position.
13. Nadelventil nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (22; 122) zumindest teilweise aus Metall besteht und dass der Sensor (140) einen induktiven Näherungsschalter zur Mes¬ sung des Abstands zum Kolben (22; 122) aufweist.13. Needle valve according to claim 11 or 12, characterized in that the piston (22; 122) consists at least partially of metal and that the sensor (140) has an inductive proximity switch for measuring the distance to the piston (22; 122).
14. Nadelventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Näherungsschalter einen Oszillator mit einer im Abstand zum Kolben (22; 122) angeordneten Magnetspule aufweist.14. Needle valve according to claim 13, characterized in that the proximity switch has an oscillator with a spaced apart from the piston (22, 122) arranged magnetic coil.
15. Nadelventil nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine Auswerte¬ einrichtung zur zeitabhängigen Auswertung der Schwingungsamplitude des Oszillators.15. Needle valve according to claim 14, characterized by an evaluation device for the time-dependent evaluation of the oscillation amplitude of the oscillator.
16. Nadelventil nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Kolben (22; 122) zumindest teilweise aus einem fer- romagnetischen oder einem ferrimag netischen Material besteht.16. Needle valve according to one of claims 11 to 15, characterized in that the piston (22; 122) at least partially consists of a ferromagnetic or a ferrimagic material.
17. Nadelventil nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass der Sensor (140) ein Kunststoffgehäuse aufweist. 17. Needle valve according to one of claims 11 to 16, characterized gekenn¬ characterized in that the sensor (140) has a plastic housing.
18. Nadelventil nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass der Sensor (140) in einen Deckel (36; 136) eingesetzt ist, der lösbar am Ventilkörper (12;112) angebracht ist.18. Needle valve according to one of claims 11 to 17, characterized gekenn¬ characterized in that the sensor (140) in a lid (36; 136) is inserted, which is releasably attached to the valve body (12; 112).
19. Nadelventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass der Ventilkörper (12;112) aus einem nicht ferro- magnetischen und nicht ferrimagnetischen Material besteht. 19. Needle valve according to one of the preceding claims, characterized ge indicates that the valve body (12; 112) consists of a non-ferromagnetic and non-ferrimagnetic material.
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