DE69825834T2

DE69825834T2 - Abgabevorrichtung für Klebstoffe

Info

Publication number: DE69825834T2
Application number: DE69825834T
Authority: DE
Inventors: Christopher R. Bethlehem Chastine; Wesley C. Norcross Fort; William L. Amherst Hassler; Howard E. Dawsonville Ulrich
Original assignee: Nordson Corp
Current assignee: Nordson Corp
Priority date: 1997-10-10
Filing date: 1998-09-17
Publication date: 2005-09-01
Anticipated expiration: 2018-09-18
Also published as: TW390823B; EP0908240A3; KR100499738B1; DE69825834D1; JPH11188288A; DE29824854U1; EP1454676A2; EP0908240B1; DE29824826U1; EP0908240A2; AU741767B2; EP1454676A3; JP4372865B2; US5875922A; AU8840798A; CA2247628A1; KR19990036962A; ES2226047T3

Description

Die Erfindung betrifft ein Fluidabgabegerät, etwa für das Abgeben von Fluiden wie Klebstoffen, Dichtmassen, Wasser und Abdichtungen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein elektromagnetisch betätigtes Fluidabgabegerät zum Abgeben erwärmter, fluider Materialien, wie beispielsweise Heißschmelzklebstoffe.
Es ist bekannt, beim Auftragen von Klebstoffen, pneumatisch betätigte Abgabegeräte zu verwenden, wobei eine Luftversorgung verwendet wird, um einen Kolben in reziproke Bewegung zu versetzen, so dass eine) Verschlussnadel oder – ball, welcher) mit dem Kolben oder der Armatur verbunden ist, von oder zu einem Sitz bewegt wird, um das Abgeben eines unter Druck stehenden Fluid-Klebstoffs zu erlauben oder zu verhindern. Es sind elektromagnetische Abgabegerät entwickelt worden, bei denen der Kolben durch ein elektromagnetisches Feld geöffnet wird und durch Federspannmittel geschlossen wird.
Elektromagnetische Auftragsgeräte, auch bekannt als „Elektropistolen", sind regelmäßig größer als pneumatische Standardauftragsgeräte. Diese Größenerhöhung verleiht Elektropistolen oder -Abgabegeräten nicht die Eigenschaft, in vielfältigen Konfigurationen einsetzbar zu sein, wie bei der Montage einer Vielzahl von Abgabegeräten Seite an Seite, um eine Abgabegerätereihe auszubilden. In vielen Anwendungen, wie bei der Kartonverklebung, ist es wünschenswert, eine Vielzahl von parallelen Raupen in verhältnismäßig geringem Mittenabstand auf ein Substrat aufzubringen. Es ist jedoch aufgrund der größeren Abmessungen von elektromagnetischen Pistolen schwierig, gering beabstandete Materialraupen auf Substrate aufzubringen.
Es ist daher wünschenswert, ein kompaktes, elektromagnetisches Abgabegerät herzustellen, das in der Lage ist, bei schnellen Zyklusraten zu arbeiten und das weiterhin in der Lage ist, in einer Reihe von Abgabegeräten zu arbeiten, so dass gering voneinander beabstandete Raupen eines Materials auf ein Substrat verteilt werden können.
Die Mittellinienbeabstandung von einem Pistolenmodul zu dem Nächsten ist daher wichtig. Wenn die Pistolenmodule Seite an Seite montiert sind, kann es sehr wünschenswert sein, dass der Mittellinienabstand so klein wie möglich ist, um Raupen herstellen, welche kleine Mittellinienabstände haben. Daher ist es wünschenswert, dass die Breite der Pistolenmodule so klein wie möglich ist.
Die US 5,375,738 offenbart eine elektromagnetische Abgabevorrichtung zur Abgabe viskoser, erhitzter Fluide, wie beispielsweise Heißschmelzklebstoffes. Ein fester Pol erstreckt sich von einer Fluidkammer. Die Spule ist oberhalb eines Abschnitts des festen Pols angeordnet und von der Fluidkammer beabstandet, um die Spule gegen den Fluidflusspfad des Klebstoffs zu isolieren. Die Spule ist gegen die Hitze isoliert, die vom Klebstoff mitgeführt wird und umfasst eine Wärmesenke zur Abgabe von Wärme. Ein Kolben ist innerhalb der Fluidkammer angeordnet zum Ausführen einer Hin- und Herbewegung in der Fluidkammer, um eine Abgabeöffnung in Abhängigkeit vom von der Spule erzeugten Feld zu öffnen und zu schließen.
Die US 4,443,775 offenbart einen Magnetaktuator, der eine Spule umfasst, die von einem magnetischen Rahmen umgeben ist und einen darin vorgesehenen stationären Kern umfasst.
Die US-Patentschrift 3,329,347 beschreibt eine elektromagnetisch betätigte Vorrichtung zur Abgabe von Schmiermitteln. In einem Gehäuse ist eine Bohrung vorgesehen, in die ein Schmiermittel aus einer Versorgungsleitung zugeführt werden kann. Eine Ventilnadel mit einer konischen Spitze wirkt mit einem Ventilsitz zusammen. Ein stationärer Pol ist teilweise von einer elektromagnetischen Spule umgeben und wirkt mit einem beweglichen Kolben zusammen, um die Ventilnadel hin- und herzubewegen, die am Kolben angebracht ist. Ein Nachteil dieser Vorrichtung ist, dass die Ventilnadel durch eine dynamische Dichtung gedichtet werden muss, die O-Ringe umfasst, die während schneller, hochfrequenter Bewegung der Ventilnadel beträchtlichem Abrieb und Verschleiß ausgesetzt sind. Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtung ist, dass aufgrund der Abwesenheit eines Flussführungselements mit einem rechteckigen Querschnitt und einer Durchgangsbohrung einerseits die Kraft zum Bewegen des Kolbens durch elektromagnetische Mittel nicht effizient aufgebracht werden kann und anderer seits der Abstand zwischen einer Mehrzahl benachbarter Vorrichtungen deutlich größer ist, weil die gesamte Vorrichtung beträchtlich mehr Raum beansprucht. Die Abstände zwischen einer Mehrzahl von benachbarten Raupen wäre daher signifikant größer.
Die US 4,951,917 offenbart eine elektromagnetische Ventilanordnung für viskoses Fluidmaterial. Ein Polstück ist an einem stromaufwärts gelegenen Ende eines Magnetventilkörpers angebracht und steht in Fluidverbindung mit einer Quelle für viskoses Material, wie beispielsweise Heißschmelzklebstoff. Ein Anker ist zur Hin- und Herbewegung innerhalb des Flusskanals angeordnet.
Die US 5,192,936 offenbart ein Magnetventil mit einer Spule mit einem rechteckigen Kernloch, in dem ein Anker angebracht ist, der einen rechteckigen Querschnitt hat, und mit einem Polstück, das einen rechteckigen Querschnitt hat. Die Spule hat einen oberen Flansch und einen unteren Flansch, die die Enden der Spule umschließen. Eine röhrenförmige Dose ist um die Spule angeordnet. Das Magnetventil steht in keiner Verbindung zum technischen Gebiet der Klebstoffabgabevorrichtungen.
Die EP 0 719 592 zeigt eine Düsenvorrichtung zur Abgabe von Klebstoffmaterial. Eine Spülflüssigkeit, wie beispielsweise Wasser, kann in einen Düsenkanal eingebracht werden, um dadurch den Klebstoff aus dem Kanal zu spülen, bevor der Klebstoff erhärtet.
Es ist ein Ziel der Erfindung, entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung, ein elektromagnetisches Abgabegerät bereitzustellen, das keine dynamischen Dichtungen benötigt. Dies kann zum Beispiel erreicht werden, indem ein beweglicher Kolben bereit gestellt wird, der in einer Fluidkammer oder -bohrung angeordnet ist, in welcher die Bewegung des distalen Endes des Kolbens von dem Ventilsitz sich nicht über die Fluidkammer oder -bohrung hinaus erstreckt in der zurückgezogenen Position. Durch die Vermeidung der dynamischen Dichtung wird ein Verschleißteil vermieden, welches versagen kann.
Es ist auch ein Ziel der Erfindung, entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung, ein elektromagnetisches Abgabegerät bereitzustellen, das verbesserte Betriebseigenschaften aufweist.
Es ist weiterhin ein Ziel der Erfindung, eine Elektropistole bereitzustellen, welche geeignet ist, in einer Vielzahl von Seite an Seite nah zueinander angeordneten Pistolenmodulen montiert zu werden, um einen verbesserten Raupe-zu-Raupe-Abstand bereitzustellen.
Es ist ein Vorteil dieser Erfindung, dass der verbesserte Mittellinienabstand zwischen den Pistolenmodulen erreicht werden kann, indem die magnetischen Flusslinien mehr in Richtung der Vorder- und der Rückseite des äußeren Gehäuses des Moduls fokussiert oder geführt werden, was eine Reduktion der Breite des Moduls ermöglicht.
Einige von diesen und anderen Zielen und Vorteilen können gemäß einer Ausführungsform erzielt werden durch eine Vorrichtung zum Abgeben eines Klebstoffmaterials mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Weiterhin können einige dieser und anderer Ziele und Vorteile entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung erzielt werden durch ein Verfahren zum Abgeben eines Klebstoffes mit den Merkmalen des Anspruchs 10.
Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden erfolgt eine kurze Beschreibung der Zeichnungen, in denen gleiche Teile gleiche Bezugszeichen tragen können; es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Abgabegeräts oder einer Pistole, beinhaltend ein Pistolenmodul entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung;
2 eine perspektivische Ansicht eines Abgabegeräts oder einer Pistole, beinhaltend drei Pistolenmodule entsprechend einer anderen Ausführungsform der Erfindung;
3 eine Längsschnittdarstellung auf die Pistolenmodule der 1 und 2;
4 eine teilweise explodierte Ansicht der Pistolenmodule der 1 und 2;
5 eine Querschnittsdarstellung des Magnetkreises der 6 entlang im wesentlichen der Linie 5-5;
6 ein elementarer Magnetkreis des Pistolenmoduls;
7 eine Querschnittsdarstellung des Magnetkreises entlang im wesentlichen der Linie 7-7;
8 eine Querschnittsdarstellung einer alternativen Ausführungsform eines Gehäuses oder Flussführungselements;
9 eine Querschnittsdarstellung einer alternativen Ausführungsform eines Gehäuses oder Flussführungselements; und
10 eine Endansicht des Kolbens 50.
Definitionen:
Die folgenden Definitionen sind für diese Beschreibung, einschließlich der Ansprüche, anwendbar, worin;
„Axial" hierin verwendet wird, um sich auf Linien oder Richtungen zu beziehen, die allgemein parallel zu der Achse der reziproken Bewegung des Kolbens des Abgabegeräts sind.
„Einwärts" oder „innere" bezeichnet Richtungen in Richtung der Achse der Bewegung des Kolbens und „Auswärts" oder „äußere" bedeutet weg von der Achse der Bewegung des Kolbens.
„Radial" wird verwendet, um Richtungen radial zu oder weg von der Achse der Bewegung des Kolbens zu bezeichnen.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Zum Zweck der vorliegenden Beschreibung wird das Verfahren und die Vorrichtung dieser Erfindung in Verbindung mit dem Verteilen eines Klebstoffes, beinhaltend polymerische Heißschmelzmaterialien, wie sie in Klebstoffanwendungen verwendet werden, beschrieben. Heißschmelzmaterialien sind solche Materialien, welche normalerweise fest bei Raum- oder Umgebungstemperatur sind, aber in einen flüssigen Zustand verändert werden, wenn sie erwärmt werden. Es sollte verstanden werden, dass die Verfahren und Vorrichtungen dieser Erfindung in gleicher Weise anwendbar zur Verwendung in Verbindung mit dem Verteilen von anderen erwärmten Fluidmaterialien gedacht sind, so wie Wachsen, ebenso wie solchen Klebstoffen, welche normalerweise flüssig bei Raum- oder Umgebungstemperatur sind und daher keine Erwärmung benötigen und manchmal als Kaltklebstoff bezeichnet werden.
Bezugnehmend zu 1 ist ein Abgabegerät oder eine Pistole dargestellt, allgemein gezeigt durch Bezugszeichen 10. Der Abgabegerät 10 beinhaltet einen Ausgabegerätkörper, auch bekannt als Pistolenmodul oder Ventil 12, entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung, befestigt an einem Serviceblock 14, auch bekannt als Verteiler. Der Serviceblock 14 hat einen Einlass 16, welcher ausgebildet ist um mit einer Klebstoffversorgungsquelle (nicht gezeigt) gekoppelt zu werden, ebenso wie innere Fluidkanäle und einen Auslass zum Bereitstellen des Klebstoffs zu dem Modul 12, und er enthält weiterhin Heizer und Temperatursensoren, gekoppelt mit einem Steuerungskreislauf über die Anschlüsse 18, um die Temperatur des Heißschmelzklebstoffs innerhalb des Abgabegeräts 10 aufrecht zu erhalten. Das Ausgabegerätmodul 12 kann an den Serviceblock 14 mittels Befestigungsschrauben 20 montiert werden. Das Modul 12 erhält den Klebstoff von dem Serviceblock und verteilt den Klebstoff 22 wiederum auf ein Substrat oder trägt ihn darauf auf.
Während das Abgabegerät oder die Pistole 10 der 1 nur ein Pistolenmodul 12 verwendet, kann eine Pistole mehrere Pistolenmodule verwenden. Zum Bei spiel ist, bezugnehmend zu 2, eine Pistole dargestellt, allgemein bezeichnet mit dem Bezugszeichen 10'. Die Pistole 10' beinhaltet drei Pistolenmodule 12a, 12b und 12c, jeweils identisch zum Pistolenmodul 12 der 1 und befestigt an einem Verteiler 14' in einem Verhältnis Seite-an-Seite zum Verteilen von drei Strömen oder Raupen von Klebstoff auf ein Substrat.
Mit Bezug zusätzlich zu den 3, 4 und 10 wird das Pistolenmodul 12 der 1 und 2 vollständiger beschrieben. Das Pistolenmodul 12 beinhaltet einen Einlassanschluss 24 zum Aufnehmen des flüssigen Materials von dem Verteiler oder Serviceblock 14, 14'. Ein O-Ring 26 ist innerhalb einer Vertiefung um den Einlassanschluss 24 montiert zum Abdichten und zum Verhindern einer Leckage von Material daraus. Der Einlassanschluss steht in Verbindung mit einem Kanal 28 zu einer Fluidkammer 30. Die Fluidkammer 30 ist mit einem Abgabeauslass 32 gekoppelt zum Abgeben des Klebstoffmaterials daraus. Einlass 24, Kanal 28 und Auslass 32 sind im Ventilsitzkörper 34 angeordnet. Der Ventilsitzkörper 34 beinhaltet eine gestufte Gewindebohrung 36. Der äußere Umfang des Ventilsitzkörpers 34 benachbart zu dem Abgabeauslass 32, kann Gewinde 38 beinhalten, passend zu einer Düse und zum Befestigen dieser (nicht gezeigt). Vorzugsweise besteht der Ventilsitzkörper 34 aus Messing für jene Anwendungen, welche ein erwärmtes Material, wie ein Heißschmelz- oder anderes thermoplastisches Material verwenden. Hierdurch wird eine gute Wärmeübertragung von dem erwärmten Abgabegerät 14, 14' bereitgestellt, um die gewünschte Temperatur des innerhalb des Pistolenkörpers 12 enthaltenen Fluids aufrecht zu erhalten vor dem Verteilen durch den Abgabeauslass 32. Beim Verteilen von anderen Materialien, wie Kaltklebstoff, kann der Ventilsitzkörper, aufgrund von Korrosion, aus anderen nicht-magnetischen Materialien hergestellt werden, welche korrosionsbeständiger sind.
Befestigt innerhalb des Ventilsitzkörpers 34 ist ein Hülsenelement 40. Das Hülsenelement 40 beinhaltet eine Bohrung 41 darin und beinhaltet weiter ein Ende 40a, welches mittels eines Gewindes mit den Gewinden 38 der gestuften Bohrung 36 des Ventilsitzkörpers 34 zusammen wirkt. Das Ende 40a beinhaltet weiterhin eine Vertiefung zur Aufnahme eines O-Rings 42. Das Hülsenelement 40 sollte ein nicht-magnetisches Material sein und kann aus einem rostfreien Stahl vom Typ 303 gefertigt werden. Das Hülsenelement 40 nimmt an seinem distalen Ende von dem Ventilsitzkörper 34 ein Polstück 44 auf. Das Polstück 44 ist aus einem ferromagnetischen Material oder einem anderen weichmagnetischen Material gefertigt.
Der Pol 44 ist an dem Hülsenelement 40 befestigt. Dies kann durch Rändelung eines Abschnitts 46 des Pols 44, welcher durch oder innerhalb des Hülsenelements 40 als Presspassung zurück gehalten wird, erzielt werden. Die Befestigung des Polstücks an der Hülse wird weiterhin durch Löten oder Hartlöten erreicht, sowie durch Ausbilden eines (hart-)gelöteten Ringes 48. Das Polstück 44 ist, im Gegensatz zum Hülsenelement, aus einem magnetischen Material, wie einem hitzebehandelten, magnetischen, rostfreien Stahl, wie 430 FR rostfreier Stahl. Für bestimmte, weniger korrosive Fluide, ist es bevorzugt, einen rostfreien Stahl mit einem niedrigen Chromgehalt zu verwenden, wie solchen, bei dem der Chromgehalt etwa 12% ist.
Eine elektromagnetische Spulenanordnung 56 ist um die Hülse 40 angeordnet und ist von dem Gehäuse 58 umschlossen. Die Spulenanordnung sollte nicht an dem Hülsenelement befestigt werden, da die Hülse/das Polstück in der Lage sein muss, gedreht zu werden, wie im weiteren besprochen wird. Die elektromagnetische Spulenanordnung erzeugt ein elektromagnetisches Feld, wenn sie mit einer Quelle elektrischer Leistung (nicht gezeigt) verbunden wird. Die elektromagnetische Spulenanordnung 56 beinhaltet eine Spule 60, umfassend eine Vielzahl von Windungen, die um eine Haspel oder Spule 62 gewunden sind. Die Windungen der Spule 60 können in einer Einbettungsschicht von Epoxydharz eingehüllt werden. Die Spule 62 ist um die Hülse 40 angeordnet, so dass ein Abschnitt des Polstücks 44 innerhalb des Bohrungsbereichs der Spule angeordnet ist.
An jedem Ende des Gehäuses 58 sind Endkappen 64 angeordnet. Jede Endkappe 64 ist bündig in das Gehäuse 58 pressend eingepasst. Die Endkappen und das Gehäuse bestehen aus einem magnetischen Material, wie magnetischem Eisen, wie eine Silizium-Eisen-Legierung, mit einem Gehalt von 2½ Silizium, oder einige andere ferromagnetische Materialien oder weichmagnetische Materialien. Vorzugsweise wird das Gehäuse aus dem gleichen Material wie die Endkappen hergestellt. Die Spule 62 kann einen sich axial erstreckenden Abschnitt 66 beinhalten, um eine Beabstandung zwischen der Spule und den Endkappen 64 bereit zu stellen. Vorzugsweise wird der sich ergebende Raum zwischen der Spule und den Endkappen mit einem thermisch hoch leitfähigen Klebstoff zum Verbinden der Spulenanordnung mit den Endkappen und dem Gehäuse 58 gefüllt. Elektrische Leitungen 68 laufen durch eine Öffnung 70 in dem Gehäuse 58 durch und sind mit einer Quelle elektrischer Leistung verbunden, welche durch den Serviceverteiler 14 getragen sein kann.
Das distale Ende 72 des Polstücks 44 beinhaltet die Vielzahl der Gewinde 74 über seinen Umfang, ebenso wie einen Schlitz 76. Die Gewinde 74 wirken mit einer Sicherungsscheibe 78 und einer Rückhaltemutter 80 zusammen, zum Halten des Gehäuses 58 in Beziehung mit dem Pol 44 und dem Ventilsitzkörper 34.
Das Polstück 44, die Hülse 40 und der Ventilsitzkörper 34 bilden zusammen die Fluidkammer 30. In der Fluidkammer 30 ist ein Kolben oder eine Armatur 50 angeordnet, welcher) verschiebbar für reziproke Bewegung montiert ist. Der Kolben ist auch aus einem ferromagnetischen Material oder anderen weichmagnetischen Material hergestellt. Der Kolben 50 hat eine Ventilnadel 52, wie einen Ball, angeordnet an einem Ende des Kolbens 50 zum Zusammenpassen mit einem Sitz 54, der in dem Ventilsitzkörper 34 angeordnet ist, in der geschlossenen Position. Der Sitz 54 kann ein Hartmetallsitz sein, welcher in dem Ventilsitzkörper 34 (hart) eingelötet ist. Der Kolben 50 ist gestuft und hat einen ersten Abschnitt 82 mit einem Durchmesser, der sich nahe dem Durchmesser der Bohrung 41 des Hülsenelements annähert. Dies hilft dabei, den Kolben ausreichend gerichtet zu halten, wenn er vor und zurück gleitet. Während eine enge Passung eine gute Führung des Kolbens bereit stellt, stellt sie nicht einen guten Flusspfad für das Material bereit. Daher beinhaltet der erste Abschnitt 82, um dem Fluidmaterial zu helfen, dahinter zu fließen, um die Umgehungskanäle 83, welche sich axial entlang des äußeren Umfanges erstrecken. Die Wirkung, das Fluid auf diese Weise hinter den Kolben fließen zu lassen, hilft, zu verhindern, dass Toträume im Fluss des Klebstoffs durch das Abgabegerät auftreten, ebenso wie es hilft, die Kraft zu verringern, die erforderlich ist, um den Kolben vor und zurück zu bewegen. Mit Toträumen kann das Fluid beginnen zu oxidieren, um ungewünschte Partikel oder Klumpen zu produzieren, allgemein bekannt als Verschmorungen. Vorzugsweise haben die Umgehungskanäle einen halbkreisförmigen Querschnitt.
Ein halbkreisförmiger Querschnitt stellt eine bessere magnetische Effizienz und einen verbesserten Fluidfluss gegenüber einem gradflächig begrenzten Schlitz.
Der erste Abschnitt 82 des Kolbens 50 beinhaltet weiter eine gestufte Bohrung 84, in der eine Feder 86 aufgenommen ist, zum Zusammenwirken mit dem Kolben 50 und dem Polstück 44. Die Feder 86 stellt eine Spannkraft bereit zum Drücken des Balls 52 in Berührung mit dem Sitz 54, um einen Materialfluss aus dem Abgabeauslass 32 zu verhindern.
Wenn abgegeben wird, wird die Fläche 88 des ersten Abschnitts 82 des Kolbens 50 benachbart zu und/oder in Kontakt mit dem Ende 90 des befestigten Pols 44 sein. Zwischen der Fläche 88 des Kolbens 50 und dem Ende 90 des Pols 44 eingeschlossenes Fluidmaterial wird zu einer Erhöhung der Kraft beitragen, welche benötigt wird, um die Bewegung des Kolbens zu der geschlossenen Position zu beginnen und/oder wird verursachen, dass die Schließzeit sich erhöht. Dieses Phänomen ist ähnlich zu der Erhöhung der Kraft, welche erforderlich ist, um zwei Glasstücke zu trennen, die einen Flüssigkeitstropfen zwischen sich platziert haben. Soweit hier verwendet, wird auf dieses Phänomen als „Druckfilmschmierung" Bezug genommen.
Es war zuvor bekannt, einen erhöhten Ring an der Fläche des Kolbens bereit zu stellen, um die Kontaktfläche zwischen dem Kolben und dem befestigten Pol zu minimieren mit dem Ziel, den Effekt der Druckfilmschmierung zu verringern. Siehe zum Beispiel U.S. Pat. Nr. 4,951,917 von Faulkner, U.S. Pat. Nr. 5,375,738 von Walsh, et. al.. Es ist in dieser Ausführungsform bevorzugt, vier Abschnitte 87 oder Segmente eines Ringes zu verwenden, im Gegensatz zu einem vollständigen Ring, wobei jedes Segment gleich beabstandet ist über die Polfläche des Kolbens. Dies reduziert nicht nur die Druckfilmschmierungskraft, sondern stellt auch ein Mittel bereit zum Reduzieren des verbleibenden Magnetismus innerhalb des Kolbens. Dies wird erreicht durch Reduzieren der Querschnittsfläche im Kontakt zwischen der Polfläche des Pols und der Fläche des Kolbens.
Weiterhin wurde mit dem Ziel, den Effekt der Druckfilmschmierung weiter zu reduzieren, gefunden, dass es vorteilhaft ist, ein Mittel zum Einführen eines Fluidflusses zwischen dem Pol 44 und dem Kolben 50 bereit zu stellen, um einen Vakuumausgleich bereit zu stellen. Dies kann erreicht werden, indem angewinkelte Flusskanäle 92, die sich mit der gestuften Bohrung 84 überschneiden und in die Fluidkammer 30 öffnen, bereit gestellt werden.
Wenn der Kolben 50 beginnt, sich vorwärts in die geschlossene Position zu bewegen, wird Fluid in die Öffnungen des Fluidkanals 92, in die gestufte Bohrung 84 und eventuell in den Bereich, der zwischen dem feststehenden Pol 44 und der Fläche 88 des Kolbens 50 ausgebildet ist, geleitet. Die Einführung von Fluid in diesen Bereich von der Bohrung 84 reduziert die Vakuum ähnliche Anziehungskraft zwischen dem Pol und dem Kolben, wenn der Kolben in die geschlossene Position gefahren wird.
Als weitere Maßnahme kann die Fläche 88 mit einem radialen Kanal 58 versehen werden, welcher durch die Bohrung 84 kreuzt. Vorzugsweise hat der radiale Kanal 85 einen halbkreisförmigen Querschnitt.
Weiterhin hilft der Flusspfad 84, 92 dabei, die Antwortzeit zu verringern, welche erforderlich ist, um den Kolben in die offene Position zu bewegen. Wenn der Kolben sich von der geschlossenen in die offene Position bewegt, befindet sich Fluid zwischen der Fläche 88 des Kolbens und dem Polstück 44, welches entfernt werden muss. Der Kopf, welcher in sehr ähnlicher Weise wie ein Druckkolben wirkt, wird das Fluid durch die Umgehungskanäle 83 entfernen, ebenso wie durch die Flusskanäle 84 und 92 und in die Fluidkammer 30.
Soweit es wünschenswert ist, die durch die Spulen erzeugte Wärme auf einem Minimum zu halten, wird die Verringerung der Höhe des Stroms, welcher durch die Spule läuft, daher helfen, die durch die Spule erzeugte Wärmemenge zu reduzieren. Wenn der Kolben sich in seine vollständig offene Position bewegt hat, kann die Höhe des Stroms, der durch die Spule läuft, zu einem geringeren Haltestrom reduziert werden. Mit anderen Worten, der Strom kann zu der Spule geschickt werden, um ein elektromagnetisches Feld zu erzeugen, das den Kolben schnell von der geschlossenen in die offene Position treibt. Jedoch ist die Strommenge, die benötigt ist, um den Kolben an der Position zu halten, wenn die voll offene Position erreicht ist, geringer als diejenige, die erforderlich ist, um ihn von der geschlossenen in die offene Position zu bewegen. Es gibt mehrere ver schiedene Antriebsmethoden, welche dieses Ergebnis erzielen können. Zum Beispiel beschreibt U.S. Pat. Nr. 4,453,652 (gesteuerter elektromagnetischer Antriebskreislauf), ein Verfahren zum Reduzieren des Stroms durch eine Spule, sobald der Kolben sich in seine voll erstreckte Position bewegt hat. Andere Stromantriebsschemata können auch verwendet werden, welche beitragen, die Leistungsanforderungen der Spule zu reduzieren.
Betrieb des Pistolenmoduls
Bei Erregung der Spule 60 induziert das erzeugte Magnetfeld ein elektromagnetisches Feld, welches den Kolben oder die Armatur 50 veranlassen wird, an das Polstück 44 gezogen zu werden. Diese Kraft wird ausreichend sein, um die Kraft der Feder 86 zu überwinden, wodurch die Fläche 88 des Kolbens 44 in Richtung des Endes 90 des Pols 44 gezogen wird. Dies wiederum veranlasst den Ball 52, von dem Sitz 54 beabstandet zu werden, wodurch ein Fluidflusspfad von der Fluidkammer 3Q zu dem Abgabeauslass 32 bewirkt wird. Dies ermöglicht, dass der Klebstoff aus dem Auslass 32 abgegeben wird. Wenn die Spule entladen wird, bricht das Feld zusammen und der Kolben 50 wird durch die Feder 86 zurück in die geschlossene Position bewegt.
Das erzeugte elektromagnetische Feld jedoch ist nicht symmetrisch über die axiale Länge des Pistolenmoduls. Zum Beispiel, mit Bezug zu den 5 bis 7, ist der Magnetkreis des Pistolenmoduls schematisch dargestellt. Wenn die Spule erregt wird, läuft das elektromagnetische Feld oder die Flusslinien, welche allgemein durch das Bezugszeichen EM bezeichnet sind, durch das Polstück 44, den Kolben 50, die Endkappen 64 und die Ecken 58a, b, c, d des Gehäuses 58. In den Endkappenbereichen sind die Flusslinien, eher als dass das Feld von dem Polstück 44 oder der Armatur 50 symmetrisch abstrahlt, gebogen oder in die Eckbereiche des Gehäuses konzentriert. Es ist bevorzugt, dass geringer oder kein Fluss durch die Bereiche zwischen den Ecken des Gehäuses 58 läuft. Daher sind die Linien im Querschnitt nicht gleichmäßig über das Gehäuse 58 verteilt sondern sind vielmehr ungleichmäßig und in bestimmten Bereichen konzentriert. Das Gehäuse 58 stellt ein Element zum Leiten der Flusslinien des elektromagnetischen Feldes zwischen den Endkappen dar. Allgemein werden die Flusslinien in den Ecken des Gehäuses oder Führungselements 58 axial von einem Ende des Gehäuses zu dem Anderen laufen und werden parallel zu jenen sein, die durch den Pol und den Kolben laufen.
In bekannten Elektropistolen ist der äußere Kern oder das Gehäuse zylindrisch. Jedoch wird, bei Verwendung des gleichen Querschnittsbereichs aber dessen Rückkonfiguration in eine rechtwinklige oder andere geometrische Form, wie zum Beispiel ein Trapezform, eine kleinere Mittellinienbeabstandung zwischen den Modulen ermöglicht. Dies ermöglicht einen kleineren Abstand zwischen den Strömen von Material, welche auf das Substrat aufgebracht werden.
Während das Gehäuse mit einem rechtwinkligen Querschnitt abgebildet ist, ist vorhersehbar, dass Formen verwendet werden, die im wesentlichen rechtwinklig sind und noch die Vorteile der reduzierten Beabstandung erzielen. Zum Beispiel, mit Bezug zu 8, können die Eckbereiche 58a-d des Gehäuses gerundet sein, während im wesentlichen flache Seiten 100a-d dazwischen noch erhalten bleiben. Alternativ können die flachen Seiten jeweils etwas gebogen sein. Zum Beispiel, mit Bezug zu 9, können der äußere Umfang 102 des Gehäuses eine Konfiguration haben, die im wesentlichen die einer Ellipse oder im wesentlichen länglich ist.
Die dicke X einer Endkappe 64 ist eine Funktion des inneren Oberflächenbereichs der Bohrung 94 der Endkappe. Der innere Oberflächenbereich der Bohrung 94 einer Endkappe sollte gleich dem Querschnittsbereich des Gehäuses 58 sein.
Die Passung des Spaltes G zwischen dem Pol 46 und der Armatur 50 ist vorzugsweise im Bereich 0,254 mm +/- 0,0254 mm (0,01'' +/- 0,001). Jedoch kann der Hub des Kolbens 50 durch Einführen eines Schraubenziehers in den Spalt 76 des Polstücks 46 eingestellt werden. Drehen des Polstücks 46 veranlasst das Hülsenelement 40, durch Rotation auf den Schrauben des Ventilsitzkörpers 34 eingestellt zu werden. Bei der Einpassung des Spaltes G ist es bevorzugt, die Pol/Hülsenanordnung 44/40 fest zu ziehen, bis sie den unteren Totpunkt in dem Ventilsitzkörper 34 erreicht hat. Das Gehäuse 58, beinhaltend die Spulenanordnung 56, wird dann über die Hülse angeordnet. Vorzugsweise hat der Körper 58 einen Passstift, welcher mit einem entsprechenden Loch des Ventilsitzkörpers 34 zusammen passt. Einmal am Platz, werden die Verriegelungsscheibe und – Schraube dann angezogen. Vorzugsweise wird dann ein Düsenmaß an dem Ventilsitzkörper befestigt durch Aufschrauben auf die Gewinde 38. Mit der Hülse/dem Pol am unteren Totpunkt sollte der Kolben 58 sich nicht bewegen. Bei Verwendung des Schraubenziehers im Schlitz 76 des Polstücks, kann das Polstück rotiert werden, bis das Düsenmaß anzeigt, dass eine passende Spalteinstellung erreicht worden ist. Zu welchem Zeitpunkt die Mutter 80 vollständig angezogen wird und der Spalt, das heisst die Bewegung des Balls von dem Sitz, wie durch das Düsenmaß erfasst, eine Federkraft gegen den Ball bereitstellt, kann ermittelt werden.

Claims

Vorrichtung zum Abgeben eines Klebstoffes, umfassend: ein Gehäuse (58) mit einer darin ausgebildeten Bohrung (84), welche ein erstes und ein zweites Ende aufweist; einen Einlass (24) zum Koppeln der Bohrung (84) an eine Klebstoffquelle; einen Pol (44), der sich vom ersten Ende der Bohrung (84) so erstreckt, dass ein Abschnitt einer äußeren Oberfläche (88) des Pols (44) in Fluidverbindung mit dem Klebstoff ist, eine Spule (60) zum Erzeugen eines elektromagnetischen Felds, die um einen Abschnitt des Pols (44) und der Bohrung angeordnet ist; eine Abgabeöffnung (32), welche mit dem zweiten Ende der Bohrung gekoppelt ist; einen ein erstes und ein zweites Ende aufweisenden Kolben (50), welcher innerhalb der Bohrung (84) angeordnet ist und für eine Hin- und Herbewegung zwischen einer geschlossenen Position und einer offenen Position montiert ist, wobei in der offenen Position Klebstoff aus der Abgabeöffnung (32) abgegeben wird und in der geschlossenen Position der Klebstoff daran gehindert wird, aus der Abgabeöffnung (32) abgegeben zu werden; einem Paar an jedem der Enden des Gehäuses (58) angeordneter magnetischer Endkappen (64), wobei eine an jedem Ende der Spule (60) angeordnet ist; wobei die Endkappen kreisförmig sind und eine Durchgangsbohrung (94) durch sie hindurch aufweisen; ein im Gehäuse (58) angeordnetes Flussführungselement, das einen rechteckigen Querschnitt und eine Durchgangsbohrung (84) aufweist und das zwischen den Endkappen zum nichtgleichförmigen Führen der Flusslinien des elektromagnetischen Felds zwischen den Endkappen angeordnet ist, und wobei eine Endkappe den Fluss zwischen dem Polstück und dem Flussführungselement verteilt, während die andere den Fluss zwischen dem Kolben (50) und dem Flussführungselement so verteilt, dass der Kolben (50) in die offene Position bewegt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Pol (44) einstellbar ist zum Einstellen eines Spalts zwischen dem Pol (44) und dem Kolben (50).
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der der Kolben (50) einen gestuften äußeren Durchmesser aufweist, mit einem ersten Abschnitt (82) mit einem ersten Durchmesser und einem zweiten Abschnitt mit einem reduzierten Durchmesser, der erste Abschnitt (82) eine Durchgangsbohrung (84) und abgewinkelte Kanäle (92) beinhaltet, die die Bohrung (84) schneiden und die sich in eine Flüssigkeitskammer (30) öffnen.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Durchgangsbohrung (84) des Kolbens (50) einen im Wesentlichen Y-förmigen Querschnitt aufweist und sich die Bohrung (84) von einem Ende des ersten Abschnitts erstreckt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste Abschnitt (82) zusätzlich eine Mehrzahl von sich axial über den äußeren Umfang erstreckender Kanäle aufweist und wobei der erste Abschnitt (82) des Kolbens (50) zusätzlich einen radialen Kanal (85) auf einer dem Pol (44) gegenüber liegenden Fläche (88) trägt und der radiale Kanal (85) die Durchgangsbohrung (85) des Kolbens (50) schneidet.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die sich axial erstreckenden Kanäle und die radialen Kanäle (85) jeweils einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, wobei das Flussführungselement rechteckig ist und eine Durchgangsbohrung (84) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Pol (44) massiv ist, wodurch Fluss von Klebstoff durch ihn hindurch verhindert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste Abschnitt (82) des Kolbens (50) zusätzlich einen radialen Kanal (85) auf einer dem Pol (44) gegenüberliegende Fläche (88) trägt und der Kanal (85) die Durchgangsbohrung (84) des Kolbens (50) schneidet.
Verfahren zum Abgeben flüssigen Materials, umfassend die Schritte: Leiten eines Stroms des Materials durch eine Bohrung (84), die einen in dieser gleitfähig montierten und in dieser eingeschlossenen Kolben (50) umfasst; Leiten des Stroms des Materials um einen Abschnitt eines elektromagnetischen Pols (44), der sich aus der Bohrung erstreckt; Erzeugen eines elektromagnetischen Feldes; Veranlassen des elektromagnetischen Feldes, durch den Pol (44) und den Kolben (50) zu verlaufen; und des Weiteren Leiten des Feldes in konzentrierte axiale Bereiche die parallel durch den Pol (44) und den Kolben (50) verlaufen; wobei das Feld in Ecken eines Gehäuses (58), das eine geometrische Gestalt mit einem rechteckigen Querschnitt und eine Durchgangsbohrung (84) aufweist, konzentriert ist; wobei das elektromagnetische Feld eine Bewegung des Kolbens (50) von einer geschlossenen in eine geöffnete Position bewirkt, so dass das flüssige Material am Kolben (50) vorbei geleitet und aus der Abgabeöffnung abgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei ein Paar magnetischer Endkappen (64) an jedem der Enden des Gehäuses (58) angeordnet ist, und wobei eine an jedem Ende der Spule (60) angeordnet ist; wobei die Endkappen kreisförmig sind und eine Durchgangsbohrung (84) durch sie hindurch aufweisen; ein Flussführungselement, welches durch das Gehäuse (58) bereitgestellt ist, welches einen rechteckigen Querschnitt und eine Durchgangsbohrung (84) aufweist, und welches zwischen den Endkappen angeordnet ist, um Flusslinien des elektromagnetischen Feldes nicht gleichförmig zwischen den Endkappen zu leiten, und wobei eine Endkappe den Fluss zwischen den Polstücken und dem Flussführungselement verteilt, während die andere den Fluss zwischen dem Kolben (50) und dem Flussführungselement verteilt, so dass der Kolben (50) in die offene Stellung bewegt wird; so dass die Flusslinien nicht gleichförmig über den Quer schnitt verteilt sind und sich in diskreten Bereichen des Gehäuses (58) konzentrieren.