WO1992007662A1 - Vorrichtung zum intermittierenden auftragen eines fluids auf ein substrat - Google Patents

Vorrichtung zum intermittierenden auftragen eines fluids auf ein substrat Download PDF

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WO1992007662A1
WO1992007662A1 PCT/EP1991/002015 EP9102015W WO9207662A1 WO 1992007662 A1 WO1992007662 A1 WO 1992007662A1 EP 9102015 W EP9102015 W EP 9102015W WO 9207662 A1 WO9207662 A1 WO 9207662A1
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valve needle
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central bore
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Benecke JÜRGEN
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Nordson Corp
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Nordson Corp
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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
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J1/00—Pistons; Trunk pistons; Plungers
    • F16J1/10—Connection to driving members
    • F16J1/12—Connection to driving members with piston-rods, e.g. rigid connections
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a device for the intermittent application of a fluid to a substrate, with a pressure-operated valve which opens a fluid channel leading from an inlet to an application nozzle or the like and which has a valve needle cooperating with a valve seat which carries in a coaxial arrangement a piston which can be moved back and forth in a cylinder of the device in the direction of the axis of the valve needle and which has a central bore through which the valve needle passes.
  • Devices of the described designs are widely known. For example, reference is made to DE-GM 88 02 562.4 or to US Pat. No. 4,185,996. The known devices serve to apply the smallest possible amount of hot-melt adhesive to the substrate for the intended use in such a way that the desired adhesive security is ensured.
  • the invention was based on the object of further increasing the service life of the devices to date, in order to increase the productivity of the machines working with these devices - for example in the packaging industry - by reducing downtimes.
  • the problem is solved very satisfactorily in a device of the type described above in that the piston is non-positively connected to the valve needle by means of a shrink connection and an additional shape is formed between the piston and the valve needle. provides final connection that is created after the shrink connection is established.
  • the cause of the success achieved is that the moving masses can be reduced by the teaching according to the invention or The fact that complex vibrations caused by canting are avoided or frictional losses reduced due to the elimination of the previously common screw connection between the piston and valve needle analogous to that of US Pat. No. 4,185,996 cannot be said with certainty at present.
  • the valve needle has two axially spaced ring grooves which are countersunk radially into the valve needle and which between them enclose the portion of the valve needle involved in the shrink connection that the piston starts out of its two end faces, each having an axially countersunk front groove or the like surrounding its central bore at a distance, and that the wall of the front groove located between the central bore and front groove is dimensioned and positioned in such a way that it forms the additional positive connection in the associated annular groove of the valve needle can be countersunk and lies with its free end face against a wall of the assigned annular groove.
  • the deformable walls of the end grooves of the piston consist of circumferentially spaced circular segments.
  • Fig. 1 is a perspective view of a device for
  • FIG. 3 shows a partially sectioned view of a valve needle with a piston
  • FIG. 4 shows a view of the piston-side end of the valve needle with an alternative embodiment of annular grooves for an additional positive connection
  • Fig. 5a the steps for pressing the and 5b valve needle into a piston in one
  • Fig. 6a the work sequence of the Cri pen and 6b a sectional view of the tools
  • Fig. 6c in an enlarged scale a section through the piston with valve needle in the final form.
  • FIG. 1 shows a device, designated as a whole by 10, for preparing and applying hot-melt adhesive. It has a melting and metering device 12 which has a melting device 14 and a control device 16 contains. A top opening of the melter 14 is closed during operation by means of a cover 18; the opening is used, for example, to fill in thermoplastic hot-melt adhesive granulate which is solid at room temperature and is heated to a temperature in the melting device and is kept thermostatically at the temperature at which the hot-melt adhesive can be processed.
  • a hose 20 leads from the melter 14 to an application head 22, which in turn has a nozzle 23.
  • Heating and control lines 24 connect the control unit 16 to the application head 22, so that the liquid hot-melt adhesive delivered by the device 12 reaches the application head 22 through the usually heated hose 20 and there under the influence of the control unit 16 in the desired manner the nozzle 23 can be dispensed onto a substrate, not shown.
  • insulating sleeves 26 are provided in addition to the heating device (not shown) supplied by the lines 24, which cover the screw connections 28 at the two ends of the hose 20.
  • FIG. 2 shows an application head 22 'in section, which has some deviations from the application head 22 of FIG. 1 - in the present case insignificant deviations.
  • the application head 22 * is provided with an inlet connection 30 for the liquid adhesive glue, which flows in the direction of the arrow through the hose 20, not shown, and through a channel 32 of the inlet connection 30 into a vestibule 34 of a section 35 of the application head 22 'came.
  • an inlet connection 30 for the liquid adhesive glue which flows in the direction of the arrow through the hose 20, not shown, and through a channel 32 of the inlet connection 30 into a vestibule 34 of a section 35 of the application head 22 'came.
  • a valve seat 36 Through which a nozzle bore 38 leads into the nozzle 23 ', which is only partially shown, and out of this nozzle into the surroundings.
  • a housing 40 Separated from the mentioned section 35 of the application head 22 'is a housing 40 which is axially pierced and serves the sealed guide of a valve needle 70 which passes through the entire housing 40, ends at its (in the drawing) lower end on the valve seat 36 and carries a piston 80 at its opposite end.
  • the piston 80 is a stepped piston, the largest diameter of which faces the valve seat 36 and which can be moved back and forth in a stepped cylinder 42.
  • the cylinder 42 has the further function of a cap which is screwed to the housing 40 at the end opposite the section 35. With the aid of a series of O-rings, as shown in FIG. 2, it is ensured that hot-melt adhesive can only leave the application head through the nozzle bore 38 and cannot pass inside the application head through the bore of the housing 40 receiving the valve needle 70.
  • FIG. 2 further shows that the piston 80 is acted upon by compressed air or the like via connections 50, 60, which in turn is actuated to one or the other by means of a solenoid valve 100 in accordance with the commands coming from the control unit 16 via a control line 2 ' End face of the stepped piston 80 is given.
  • the piston 80 is biased into its lower rest position, not shown, by means of a compression spring 90, so that the application head does not have any in the event of energy failure Releases hot melt adhesive unintentionally.
  • the piston 80 is permanently connected to the valve needle 70 by means of a shrink connection.
  • the valve needle 70 (as also in the exemplary embodiment according to FIGS. 3 and 4) has an outer diameter of 3 mm tolerated with H6.
  • the piston has a central bore which has a diameter of 2.98 mm.
  • the valve needle is usually hardened as a whole.
  • the piston is first heated to a temperature of approximately 400 ° C. (in the case of an aluminum piston) or 330 ° C. (in the case of a brass piston) and then in one according to FIG. 5a Device 120 slid exactly positioned under the valve needle.
  • the device 120 can be heated and - as shown - carry a plurality of pistons 80 in preparation for further processing.
  • the pistons rest on a common surface 126 of the device 120. 5a and b show, the device 120 is L-shaped in vertical section and rests with its lower surface 128 on a support surface (not shown) of a machine which presses in the valve needle 70 as described below.
  • the lower surface 128 runs parallel to the surface 126 of the device 120, and both surfaces 126, 128 run in horizontal planes.
  • a leg 122 of the device 120 protrudes beyond the surface 126, on the vertical surface of which the surface 126 is adjacent the piston 80 which is provided for pressing with a valve needle 70.
  • the leg 122 thus forms a stop for the device 120 for each piston 80.
  • valve needle 70 is inserted above the device 120 in a receiving device of a conventional type in such a way that its end to be connected to the piston with the annular grooves 73, 74 pointing downwards centrally over the piston 80 stands.
  • the machine then pushes the valve needle 80 down in the direction of the arrow into the central bore of the heated piston 80 to the position shown in FIG. 5b.
  • a small force is required to insert the valve needle 70 into the piston 80.
  • the next of the already available and already heated pistons 80 can be pushed against the leg 122 and brought into position and the machine can be equipped with a new valve needle 70, whereupon the pressing process is repeated.
  • a pin 71 is shown, which complements the shrink connection between valve needle 70 and piston 80 by a positive connection. This pin penetrates both the piston 80 and the valve needle 70 in the manner and at the location shown. It provides additional security without additional mass if the connection is in operation for months at vibration frequencies of approximately 300 to 600 cycles per minute .
  • valve needle 70 in addition to the shrink connection and instead of the pin 71, a double positive connection is provided between the valve needle 70 and the piston 80.
  • the valve needle 70 is provided on the end section remote from its valve cone 72 with two axially spaced annular grooves 73, 74, which according to FIG. 3 have the shape of a U.
  • the side walls of the annular grooves therefore run parallel to one another and perpendicular to the bottom of the respective annular groove and to the circumference of the valve needle 70.
  • the distance between the annular grooves 73, 74 is only slightly smaller than the axial length of the piston 80, so that a sufficiently large axial section of the valve needle 70 and the piston 80 is available for the formation of the shrink connection.
  • end grooves 83, 84 are machined in the axial direction.
  • only the front groove 83 is shown below as well as their share in the additional positive connection between the piston and valve needle.
  • the end groove 83 is spaced radially to a small extent from the central bore of the piston 80, as can be clearly seen in FIG. 3. This distance is filled by an annular wall 85, which forms the outer wall of the end groove 83 with its radially outer boundary surface and the boundary of the central bore with its radially inner surface.
  • the thickness of the wall 85 is dimensioned such that it can be pressed with a comparatively low pressing pressure of approximately 30-35 bar into the shape shown in FIG. 3, in which the free axial end of the wall 85 into the annular groove 73 ⁇ has reached and abuts the boundary wall of the annular groove 73 facing the valve cone 72.
  • the width of the end grooves 83, 84 in the radial direction is dimensioned at least so large that the crimping tool described below can be used to exert the mentioned pressing pressure. It also makes sense that the primary shrink connection is first produced and the additional positive connection is then produced by deforming the walls 85 of the end grooves.
  • annular grooves 73, 74 not necessarily have a U-shaped view, but can also be conical in such a way that the circumference of the valve needle 70 is tapered from both ends of the area of the shrink connection and forms annular grooves 73 ', 74' which only each have a boundary wall as a stop for the walls 85 of the end grooves.
  • 6a to c show the sequence of the crimping process and its result.
  • a lower crimping tool 140 and an upper crimping tool 150 can be seen in FIG. 6a.
  • the lower crimping tool 140 is fixedly arranged on the work table (not shown) of a hydraulic press, also not shown, as is readily apparent to the person skilled in the art.
  • the lower crimping tool 140 has a base 142 and, above it, a working area 144 and is provided with a vertical central bore 146 which penetrates the entire crimping tool 140.
  • the diameter of this bore is slightly larger than the diameter of the valve rod 70.
  • the working area 144 of the lower crimping tool 140 is basically tubular and has an outer diameter that is slightly smaller than the largest diameter of the end grooves 83, 84 in the piston 80.
  • the free end of the tubular working area 144 is both on the inside and on the outside with inclined surfaces 148, 149 provided, which represent an annular wedge to effect the crimping process, the diameter of which extends from the free end of the tubular working area both inside and outside.
  • the Wedge on the inside of the work area begins with a diameter that is larger than the smaller diameter of the front grooves 83, 84 and that decreases to the diameter of the central bore 146.
  • the upper crimping tool 150 consists of a piece of round material 152 which is attached with its upper end to the movable die of the hydraulic press and is aligned with the lower crimping tool 140.
  • the lower end of part 152 forms a working area 154. This is identical to the working area 144 of the lower crimping tool 140 and therefore need not be described again here.
  • a central bore 156 extends from the working area 154 of the upper crimping tool 150 and extends through the part 152. This central bore 156 is longer than the longer part of the valve needle 70 protruding from the piston 80 after the shrink connection has been made, and it has a diameter corresponding to the diameter of the bore 146 of the lower crimping tool.
  • the upper crimping tool 150 is raised far enough up to make room for the insertion of the valve rod 70 and piston 80; the distance is therefore considerably larger than shown in Fig. 6a.
  • valve needle 70 with the shrunk-on piston 80 in the position shown in FIG. 6a is placed on the lower crimping tool 140 in such a way that the free lower end of the valve needle 70 enters the bore 146 and the annular wedge of the working area 144 moves away slightly moved outside into the annular groove 83 of the piston and from radial outside against the wall 85 of the piston.
  • the upper crimping tool 150 is then moved downward by the hydraulic press, so that the free end of the valve needle 70 penetrates into the central bore 156.
  • the working area 154 first moves into the annular groove 84 of the piston 80 analogously to the manner already described for the other piston side.
  • the central bore of the piston 80 is a blind hole into which the valve needle is inserted and the bottom of which forms part of the double-acting positive-locking connection. With only one end groove and only one annular groove, the positive connection can be completed.

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Abstract

Beschrieben wird eine Vorrichtung (10) zum intermittierenden Auftragen eines Fluids auf ein Substrat, mit einem druckmittelbetätigten Ventil, das einen von einem Einlass (30) zu einer Auftragsdüse (38) o. dgl. führenden Fluidkanal gesteuert öffnet und dass eine mit einem Ventilsitz (36) zusammenwirkende Ventilnadel (70) aufweist, die in koaxialer Anordnung einen in einem Zylinder (42) der Vorrichtung in Richtung der Achse der Ventilnadel (70) hin- und herbewegbaren und eine von der Ventilnadel (70) durchsetzte Zentralbohrung aufweisenden Kolben (80) trägt. Hierbei ist vorgesehen, dass der Kolben (80) mittels einer Schrumpfverbindung kraftschlüssig mit der Ventilnadel (70) verbunden und eine zusätzliche Formschlussverbindung zwischen Kolben (80) und Ventilnadel (70) vorgesehen ist, die nach dem Herstellen der Schrumpfverbinding erzeugt wird.

Description

Vorrichtung zum intermittierenden Auftragen eines Fluids auf ein Substrat
B e s c h r e i b u n g
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum intermittieren¬ den Auftragen eines Fluids auf ein Substrat, mit einem druckmittelbetätigten Ventil, das einen von einem Einlaß zu einer Auftragsdüse o. dgl. führenden Fluidkanal ge¬ steuert öffnet und das eine mit einem Ventilsitz zusammen¬ wirkende Ventilnadel aufweist, die in koaxialer Anordnung einen in einem Zylinder der Vorrichtung in Richtung der Achse der Ventilnadel hin- und herbewegbaren und eine von der Ventilnadel durchsetzte Zentralbohrung aufweisenden Kolben trägt. Vorrichtungen der geschilderten Ausführungen sind vielfach bekannt. Nur beispielhaft sei auf das DE-GM 88 02 562.4 oder auf die US-PS 4 185 996 verwiesen. Die bekannten Vor¬ richtungen dienen dazu, eine für den vorgesehenen Verwen¬ dungszweck möglichst geringe Menge an Schmelzkleber so auf das Substrat aufzubringen, daß die angestrebte Klebsicher¬ heit gewährleistet ist. Man erreicht dieses Ziel in vielen Fällen weitestgehend dadurch, daß man den Schmelzkleber in Form von kleinen Klebstoffpunkten oder kurzen Klebstoffrau¬ pen aufträgt. Die relativen Vorschubgeschwindigkeiten zwi¬ schen Substrat und den beteiligten Auftrags-Vorrichtungen der einleitend genannten Art sind außerordentlich hoch, so daß die Klebstoffmengen mit einer sehr hohen Frequenz abge¬ geben werden müssen. Mit gleicher Frequenz müssen die Ven¬ tilnadel und ihr Kolben gesteuert werden. Bemerkenswert ist noch, daß man heute Standzeiten von Ventilnadel und Kolben in der Größenordnung von 40 bis 100 Mio. Zyklen er¬ wartet.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die bisher erreich¬ ten Standzeiten der Vorrichtungen weiter zu erhöhen, um die Produktivität der mit diesen Vorrichtungen arbeitenden Maschinen - beispielsweise im Bereich der Verpackungsin¬ dustrie - durch Verringerung der Ausfallzeiten zu steigern.
Wie sich in vielen Versuchsreichen unerwartet heraus¬ stellte, wird die Aufgabe bei einer Vorrichtung der ein¬ gangs geschilderten Art sehr zufriedenstellend dadurch gelöst, daß man den Kolben mittels einer Schrumpfver¬ bindung kraftschlüssig mit der Ventilnadel verbindet und zwischen Kolben und Ventilnadel eine zusätzliche Form- schlußverbindung vorsieht, die nach dem Herstellen der Schrumpfverbindung erzeugt wird. Ob die Ursache für den erzielten Erfolg darin liegt, daß man durch die erfindungs¬ gemäße Lehre die bewegten Massen verringern kann oder darin, daß durch den Wegfall der bisher üblichen Schraub¬ verbindung zwischen Kolben und Ventilnadel analog der Aus¬ führungen der US-PS 4 185 996 durch Verkanten verursachte komplexe Schwingungen vermieden oder Reibungsverluste abge¬ baut werden, ist mit Sicherheit derzeit nicht zu sagen.
Nun sind zwar kraftschlüssige Verbindungen in der Technik vielfältig bekannt, und es ist aus der DE-Ul-G 90 03 598 auch ein Auftragskopf für SMD-Be- stückungsmaschinen bekannt, bei dem eine hohle Dosiernadel durch Preßsitz in einem Gewindeflansch und mittels dieses Flansches im Auftragskopf befestigt ist. Eine solche Do¬ siernadel macht aber weder die hochfrequenten Bewegungen der erfindungsgemäßen Ventilnadel noch ist dem Stand der Technik etwa zu entnehmen, daß man durch einen derartigen Preßsitz die Standzeiten eines ventilgesteuerten Auftrags¬ kopfes vergrößern kann.
In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorge¬ sehen, daß die Ventilnadel zwei axial beabstandete und ra¬ dial in die Ventilnadel eingesenkte Ringnuten aufweist, die zwischen sich den an der Schrumpfverbindung beteilig¬ ten Abschnitt der Ventilnadel einschließen, daß der Kol¬ ben, ausgehend von seinen beiden Stirnflächen, jeweils eine, seine Zentralbohrung mit Abstand umgebende, axial eingesenkte Stirnnut o. dgl. aufweist, und daß die zwi¬ schen Zentralbohrung und Stirnnut befindliche Wand der Stirnnut so dimensioniert und positioniert ist, daß sie zur Bildung der zusätzlichen Formschlußverbindung in die zugeordnete Ringnut der Ventilnadel einsenkbar ist und sich mit ihrer freien Stirnfläche gegen eine Wand der zu¬ geordneten Ringnut legt..
Um die Kräfte beim Crimpen der zusätzlichen Formschlußver¬ bindung klein zu halten, kann vorgesehen sein, daß die verformbaren Wände der Stirnnuten des Kolbens aus in Um fangsrichtung beabstandeten Kreissegmenten bestehen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten der er¬ findungsgemäßen Vorrichtung sind in den weiteren Unteran¬ sprüchen angegeben.
Die Erfindung ist nachstehend beispielhaft unter Bezug¬ nahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeich¬ nungen zeigen:
Fig. 1 eine Perspektivansicht eines Gerätes zum
Auftragen von Schmelzkleber mit einer Vor¬ richtung der erläuterten Art;
Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch den wesent¬ lichen Teil der Vorrichtung;
Fig. 3 eine teilgeschnittene Ansicht einer Ven¬ tilnadel mit Kolben;
Fig. 4 eine Ansicht des kolbenseitigen Endes der Ventilnadel mit einer alternativen Ausfüh¬ rung von Ringnuten für eine zusätzliche Formschlußverbindung;
Fig. 5a die Arbeitsschritte zum Einpressen der und 5b Ventilnadel in einen Kolben in einer
Schnittdarstellung des benutzten Werk¬ zeugs und
Fig. 6a die Arbeitsfolge des Cri pens anhand und 6b einer Schnittdarstellung der Werkzeuge und
Fig. 6c in vergrößertem Maßstab einen Schnitt durch den Kolben mit Ventilnadel in der endgültigen Form.
In Fig. 1 ist ein als Ganzes mit 10 bezeichnetes Gerät zum Aufbereiten und Auftragen von Schmelzkleber darge¬ stellt. Es weist eine Aufschmelz- und Dosiervorrichtung 12 auf, die ein Schmelzgerät 14 und ein Steuergerät 16 enthält. Eine oberseitige Öffnung des Schmelzgeräts 14 ist im Betrieb mittels eines Deckels 18 verschlossen; die Öffnung dient dem Einfüllen beispielsweise von thermoplastischem Schmelzkleber-Granulat, das bei Raum¬ temperatur fest ist und in dem Schmelzgerät auf eine Temperatur aufgeheizt und thermostatisch auf der Tem¬ peratur gehalten wird, bei der der Schmelzkleber ver¬ arbeitet werden kann.
Vom Schmelzgerät 14 führt ein Schlauch 20 zu einem Auf¬ tragskopf 22, der seinerseits eine Düse 23 aufweist. Heiz- und Steuerleitungen 24 verbinden das Steuergerät 16 mit dem Auftragskopf 22, so daß der von der Vorrich¬ tung 12 abgegebene flüssige Schmelzkleber durch den üblicherweise beheizten Schlauch 20 zum Auftragskopf 22 gelangen und dort unter dem Einfluß des Steuergeräts 16 in der jeweils gewünschten Weise durch die Düse 23 auf ein nicht dargestelltes Substrat abgegeben werden kann. Um einen Temperaturverlust im Schmelzkleber auf dem Wege vom Schmelzgerät 14 zur Düse 23 gering zu halten, sind neben der durch die Leitungen 24 versorgten (nicht dargestellten) Heizeinrichtung Isolier-Manschetten 26 vorgesehen, die die Anschlußverschraubungen 28 an den beiden Enden des Schlauches 20 abdecken.
In Fig. 2 ist ein Auftragskopf 22' im Schnitt darge¬ stellt, der gegenüber dem Auftragskopf 22 der Fig. 1 einige - im vorliegenden Fall unbedeutende - Abwei¬ chungen aufweist.
Der Auftragskopf 22* ist mit einem Einlaßstutzen 30 für den flüssigen Sck elzkleber versehen, der durch den nicht gezeigten Schlauch 20 in Richtung des Pfeiles zu¬ strömt und durch einen Kanal 32 des Einlaßstutzens 30 in einen Vorraum 34 eines Abschnittes 35 des Auftrags¬ kopfes 22' gelangt. Am - in der Zeichnung - unteren Ende des Vorraums 34 befindet sich ein Ventilsitz 36, durch den eine Düsenbohrung 38 in die nur teilweise dar¬ gestellte Düse 23' hinein und aus dieser Düse in die Umgebung führt.
Abgesetzt von dem erwähnten Abschnitt 35 des Auftrags köpfes 22' ist ein Gehäuse 40, welches axial durchbohrt ist und der abgedichteten Führung einer Ventilnadel 70 dient, welche das gesamte Gehäuses 40 durchsetzt, an ihrem (in der Zeichnung) unteren Ende am Ventilsitz 36 endet und an ihrem entgegengesetzten Ende einen Kolben 80 trägt.
Der Kolben 80 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Stufenkolben, dessen größter Durchmesser dem Ventil¬ sitz 36 zugekehrt ist und der in einem abgestuften Zy¬ linder 42 hin- und herbewegbar ist. Der Zylinder 42 hat ausweislich Fig. 2 die weitere Funktion einer Kappe, die an dem dem Abschnitt 35 entgegengesetzten Ende des Gehäuses 40 mit diesem verschraubt ist. Mit Hilfe einer Reihe von O-Ringen ist ausweislich der Fig. 2 sicherge¬ stellt, daß Schmelzkleber den Auftragskopf nur durch die Düsenbohrung 38 verlassen und innerhalb des Auf¬ tragskopfes nicht durch die die Ventilnadel 70 auf¬ nehmende Bohrung des Gehäuses 40 hindurchgelangen kann.
Fig. 2 läßt weiterhin erkennen, daß der Kolben 80 über Anschlüsse 50, 60 mit Druckluft o. dgl. beaufschlagt wird, die ihrerseits mittels eines Magnetventils 100 entsprechend den vom Steuergerät 16 über eine Steuer¬ leitung 2 ' kommenden Befehlen auf die eine oder andere Stirnfläche des abgestuften Kolbens 80 gegeben wird. Mittels einer Druckfeder 90 wird der Kolben 80 in seine nicht dargestellte untere Ruhestellung vorgespannt, damit der Auftragskopf beim Ausfall von Energie keinen Schmelzkleber unbeabsichtigt abgibt.
Der Kolben 80 ist mittels einer Schrumpfverbindung dauerhaft mit der Ventilnadel 70 verbunden. Im Ausfüh¬ rungsbeispiel gemäß Fig. 2 hat die Ventilnadel 70 (wie auch im Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 3 und 4) einen mit H6 tolerierten Außendurchmesser von 3 mm. Der Kolben weist eine Zentralbohrung auf, die einen Durch¬ messer von 2,98 mm hat. Die Ventilnadel ist üblicher¬ weise als Ganzes gehärtet.
Zum Herstellen der Verbindung zwischen Kolben und Ven¬ tilnadel wird der Kolben zunächst auf eine Temperatur von etwa 400°C (bei einem Aluminium-Kolben) bzw. 330°C (bei einem Messing-Kolben) aufgeheizt und dann gemäß Fig. 5a in einer Vorrichtung 120 exakt positioniert unter die Ventilnadel geschoben. Die Vorrichtung 120 kann beheizbar sein und - wie dargestellt - mehrere Kolben 80 zur Vorbereitung der weiteren Verarbeitung tragen. Die Kolben liegen dabei auf einer gemeinsamen Oberfläche 126 der Vorrichtung 120 auf. Wie die Fig. 5a und b zeigen, ist die Vorrichtung 120 im Vertikal¬ schnitt L-förmig ausgestaltet und ruht mit ihrer Unter¬ fläche 128 auf einer nicht dargestellten Stützfläche einer Maschine, die das anschließend beschriebene Ein¬ pressen der Ventilnadel 70 vornimmt. Die Unterfläche 128 verläuft parallel zur Oberfläche 126 der Vorrich¬ tung 120, und beide Fläche 126, 128 verlaufen in Hori¬ zontalebenen. Über die Oberfläche 126 hinaus ragt ein Schenkel 122 der Vorrichtung 120, an dessen der Ober¬ fläche 126 benachbarter vertikalen Außenseite der je¬ weils zum Verpressen mit einer Ventilnadel 70 vorge¬ sehene Kolben 80 anliegt. Der Schenkel 122 bildet somit einen Anschlag der Vorrichtung 120 für jeweils einen Kolben 80. Eine dargestellte Seitenführung, die vor und hinter der Zeichnungsebene liegt, positioniert den ver¬ arbeitungsbereiten und in der Zeichnung schraffiert dar¬ gestellten Kolben 80 zentrisch über einer die Vorrich¬ tung 120 durchsetzenden Bohrung 124. Diese Bohrung hat einen Durchmesser, der etwa größer ist als der Außen¬ durchmesser der Ventilnadel 70.
In die bereits erwähnte, die Vorrichtung 120 tragende Maschine wird oberhalb der Vorrichtung 120 in einer Aufnahmevorrichtung herkömmlicher Art die Ventilnadel 70 so eingesetzt, daß ihr mit dem Kolben zu verbinden¬ des Ende mit den Ringnuten 73, 74 nach unten weisend zentrisch über dem Kolben 80 steht. Die Maschine schiebt die Ventilnadel 80 dann in Richtung des Pfeiles nach unten in die Zentralbohrung des erhitzten Kolbens 80 hinein bis zu der in Fig. 5b dargestellten Position. Für die Einführung der Ventilnadel 70 in den Kolben 80 ist eine geringe Kraft erforderlich. Sie reicht aber aus, den Kolben mitsamt der Ventilnadel 70 unmittelbar nach der soeben geschilderten Prozedur von der Vorrich¬ tung 120 abzunehmen und zum Abkühlen zur Seite zu stellen. Anschließend kann der nächste der bereitstehen¬ den und bereits aufgeheizten Kolben 80 gegen den Schen¬ kel 122 geschoben und in Position gebracht und die Maschine mit einer neuen Ventilnadel 70 ausgestattet werden, worauf sich der Vorgang des Verpressens wieder¬ holt.
Nach dem Einpessen der Ventilnadel 70 kühlt sich der Kolben schnell ab, wodurch die angestrebte Schrumpfver¬ bindung zwischen den beiden Teilen gebildet wird. Ver¬ suche haben bestätigt, daß die Standzeit der Verbindung trotz der erheblichen Massenkräfte des vergleichsweise schweren Kolbens 80, die die Schrumpfverbindung gegen¬ über der Ventilnadel 70 übertragen muß, größer ist als die Standzeit des Absperrbereiches am unteren freien Ende der Ventilnadel.
In Fig. 2 ist im übrigen ein Stift 71 gezeigt, der die Schrumpfverbindung zwischen Ventilnadel 70 und Kolben 80 durch eine Formschlußverbindung ergänzt. Dieser Stift durchsetzt in der dargestellten Weise und an der dargestellten Stelle sowohl den Kolben 80 als auch die Ventilnadel 70. Er sorgt ohne zusätzliche Masse für eine ergänzende Sicherheit der Verbindung, wenn diese bei Schwingungsfrequenzen von etwa 300 bis 600 Zyklen pro Minute monatelang im Betrieb ist.
In der bevorzugten Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist zusätzlich zu der Schrumpfverbindung und anstelle des Stiftes 71 eine doppelte Formschlußverbindung zwischen der Ventilnadel 70 und dem Kolben 80 vorgesehen. Zu diesem Zweck ist die Ventilnadel 70 an dem ihrem Ven¬ tilkegel 72 entfernten Endabschnitt mit zwei in axialer Richtung beabstandeten Ringnuten 73, 74 versehen, die gemäß Fig. 3 in der Ansicht die Form eines U haben. Die Seitenwände der Ringnuten verlaufen deshalb parallel zueinander sowie senkrecht zum Boden der jeweiligen Ringnut und zum Umfang der Ventilnadel 70.
Der Abstand zwischen den Ringnuten 73, 74 ist nur etwas kleiner als die axiale Länge des Kolbens 80, damit ein ausreichend großer axialer Abschnitt der Ventilnadel 70 und des Kolbens 80 für die Bildung der Schrumpfverbin¬ dung zur Verfügung steht.
In beide Stirnflächen 81, 82 des Kolbens 80 sind in Axialrichtung Stirnnuten 83, 84 eingearbeitet. Der Ein¬ fachheit halber ist nachfolgend nur die Stirnnut 83 sowie ihr Anteil an der zusätzlichen Formschlußverbin¬ dung zwischen Kolben und Ventilnadel beschrieben. Sinn¬ gemäß dasselbe gilt für den Bereich der Stirnnut 84 an der anderen Stirnfläche 82 des Kolbens 80.
Die Stirnnut 83 ist um ein geringes Maß radial beabstan¬ det von der Zentralbohrung des Kolbens 80, wie man in Fig. 3 gut erkennen kann. Dieser Abstand wird ausge¬ füllt von einer ringförmigen Wand 85, die mit ihrer ra¬ dial außen liegenden Begrenzungsfläche die eine Wand der Stirnnut 83 und mit ihrer radial inneren Fläche die Begrenzung der Zentralbohrung bildet. Die Dicke der Wand 85 ist so bemessen, daß sie mit einem vergleichs¬ weise geringen Preßdruck von etwa 30 - 35 bar in die in Fig. 3 gezeigte Form gepreßt werden kann, in der das freie axiale Ende der Wand 85 in die Ringnut 73 hinein¬ gelangt ist und an der dem Ventilkegel 72 zugekehrten Begrenzungswand der Ringnut 73 anliegt. Sinngemäß dasselbe gilt - wie gesagt - für die Formschlußverbin¬ dung im Bereich der Stirnnut 84; das freie axiale Ende der Wand weist dort aber auf das freie (obere) Ende der Ventilnadel.
Es versteht sich, daß die Breite der Stirnnuten 83, 84 in radialer Richtung mindestens so groß bemessen wird, daß das nachstehend beschriebene Crimpwerkzeug zum Aus¬ üben des erwähnten Preßdruckes angesetzt werden kann. Auch leuchtet ein, daß zunächst die primäre Schrumpfver¬ bindung hergestellt und die zusätzliche Formschlußver¬ bindung durch Verformung der Wände 85 der Stirnnuten anschließend erzeugt wird.
Bei der in Fig. 4 gezeigten Abwandlung der Ventilnadel 70 ist nur deren kolbenseitiges Ende dargestellt. Ge¬ zeigt ist in Fig. 4 primär, daß die Ringnuten 73, 74 nicht notwendigerweise eine U-förmige Ansicht aufwei¬ sen, sondern auch kegelförmig derart ausgebildet sein können, daß sich der Umfang der Ventilnadel 70 von bei¬ den Enden des Bereiches der Schrumpfverbindung kegelför¬ mig absenkt und Ringnuten 73', 74' bildet, die nur je¬ weils eine Begrenzungswand als Anschlag für die Wände 85 der Stirnnuten haben.
In den Fig. 6a bis c sind der Ablauf des Crimpvorganges und dessen Ergebnis dargestellt.
In Fig. 6a ist ein unteres Crimpwerkzeug 140 und ein oberes Crimpwerkzeug 150 zu sehen.
Das untere Crimpwerkzeug 140 ist fest auf dem nicht dar¬ gestellten Arbeitstisch einer ebenfalls nicht gezeigten hydraulischen Presse angeordnet, wie es für den ein¬ schlägigen Fachmann ohne weiteres klar ist. Das untere Crimpwerkzeug 140 weist eine Basis 142 sowie darüber einen Arbeitsbereich 144 auf und ist mit einer vertikal¬ verlaufenden Zentralbohrung 146 versehen, die das ge¬ samte Crimpwerkzeug 140 durchsetzt. Der Durchmesser dieser Bohrung ist etwas größer als der Durchmesser der Ventilstange 70.
Der Arbeitsbereich 144 des unteren Crimpwerkzeugs 140 ist im Grundsatz rohrförmig gestaltet und hat einen Außendurchmesser, der geringfügig kleiner ist als der größte Durchmesser der Stirnnuten 83, 84 im Kolben 80. Das freie Ende des rohrförmigen Arbeitsbereiches 144 ist sowohl innen wie auch außen mit geneigten Flächen 148, 149 versehen, die zur Bewirkung des Crimpvorganges einen ringförmigen Keil darstellen, der sich vom freien Ende des rohrförmigen Arbeitsbereiches in seinem Durchmesser sowohl innen als auch außen erweitert. Der Keil auf der Innenseite des Arbeitsbereiches beginnt mit einem Durchmesser, der größer ist als der kleinere Durchmesser der Stirnnuten 83, 84 und der sich bis auf den Durchmesser der Zentralbohrung 146 verringert.
Das obere Crimpwerkzeug 150 besteht in der Ausführungs¬ form aus einem Stück Rundmaterial 152, das mit seinem oberen Ende an dem beweglichen Stempel der hydrauli¬ schen Presse befestigt und gegenüber dem unteren Crimp¬ werkzeug 140 ausgerichtet ist. Das untere Ende des Teils 152 bildet einen Arbeitsbereich 154. Dieser ist identisch mit dem Arbeitsbereich 144 des unteren Crimp- werkzeugs 140 und braucht deshalb hier nicht erneut be¬ schrieben zu werden. Vom Arbeitsbereich 154 des oberen Crimpwerkzeugs 150 geht eine Zentralbohrung 156 aus, die sich durch das Teil 152 hindurcherstreckt. Diese zentrale Bohrung 156 ist länger als der vom Kolben 80 abstehende längere Teil der Ventilnadel 70 nach Herstel¬ lung der Schrumpfverbindung, und sie hat einen Durch¬ messer entsprechend dem Durchmesser der Bohrung 146 des unteren Crimpwerkzeuges.
Vor Beginn des Crimpvorganges wird das obere Crimpwerk¬ zeug 150 genügend weit nach oben angehoben, um Platz für das Einsetzen von Ventilstange 70 und Kolben 80 zu schaffen; der Abstand ist also erheblich größer als in Fig. 6a dargestellt.
Aus dieser Ausgangssituation wird die Ventilnadel 70 mit dem aufgeschrumpften Kolben 80 in der in Fig. 6a gezeigten Lage so auf das untere Crimpwerkzeug 140 aufgesetzt, daß das freie untere Ende der Ventilnadel 70 in die Bohrung 146 eintritt und der ringförmige Keil des Arbeitsbereiches 144 sich von außen in die Ringnut 83 des Kolbens etwas hineinbewegt und sich von radial außen gegen die Wand 85 des Kolbens legt. Anschließend wird das obere Crimpwerkzeug 150 von der hydraulischen Presse nach unten verfahren, so daß das freie Ende der Ventilnadel 70 in die zentrale Bohrung 156 eindringt. Beim weiteren Absenken des oberen Crimpwerkzeugs 150 bewegt sich zunächst der Arbeitsbereich 154 analog zu der schon für die andere Kolbenseite beschriebenen Weise in die Ringnut 84 des Kolbens 80. Erhöht man jetzt den Hydraulikdruck bis auf einen Wert, der in der Praxis bei etwa 30 bis 35 bar liegt, so bewirken die beiden ringförmigen Keile der beiden Arbeitsbereiche der Crimpwerkzeuge, daß die Ringwände 85 des Kolbens in die Ringnuten 73, 74 der Ventilnadel hineingepreßt wer¬ den.
Am Ende des Crimpvorgangs haben die Werkzeuge 140, 150 und der Kolben 80 nebst Ventilnadel 70 die in Fig. 6b gezeigte relative Position zueinander. Das Ergebnis der Operation, nämlich die fertige doppelte Formschlußver¬ bindung zwischen Kolben 80 und Ventilnadel 70 zusätz¬ lich zu deren Kraftschlußverbindung ist in vergrößertem Maßstab aus Fig. 6c entnehmbar.
In einer anderen Alternative ist die Zentralbohrung des Kolbens 80 ein Sackloch, in das die Ventilnadel einge¬ schoben wird und dessen Boden den einen Teil der doppeltwirkenden Formschlußverbindung bildet. Mittels nur einer Stirnnut und nur einer Ringnut läßt sich da¬ bei die Formschlußverbindung komplettieren.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Vorrichtung zum intermittierenden Auftragen eines Fluids auf ein Substrat, mit einem druckmittelbetätigten Ventil, das einen von einem Einlaß (30) zu einer Auftragsdüse (23, 23") o.dgl. führenden Fluidkanal (32, 34, 38) gesteuert öffnet und das eine mit einem Ventilsitz (36) zusammen¬ wirkende Ventilnadel (70) aufweist, die in koaxialer An¬ ordnung einen in einem Zylinder (42) der Vorrichtung in Richtung der Achse der Ventilnadel hin- und herbeweg¬ baren und eine von der Ventilnadel durchsetzte Zentral¬ bohrung aufweisenden Kolben (80) trägt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben mittels einer Schrumpfverbindung kraftschlüssig mit der Ventilnadel verbunden und daß eine zusätzliche Formschlußverbindung zwischen Kolben und Ventilnadel vorgesehen ist, die nach dem Herstellen der Schrumpfverbindung erzeugt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, daß die Formschlußverbindung von mindestens einem Stift gebildet ist, der den Kolben und die Ventilnadel ungefähr radial durchsetzt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilnadel (70) zwei axial beabstandete und radial in die Ventilnadel einge¬ senkte Ringnuten (73, 74) aufweist, die zwischen sich den an der Schrumpfverbindung beteiligten Abschnitt der Ventilnadel einschließen, daß der Kolben (80), ausgehend von seinen beiden Stirn¬ flächen (81, 82), jeweils eine, seine Zentralbohrung mit Abstand umgebende, axial eingesenkte Stirnnut (83, 84) o. dgl. aufweist, und daß die zwischen Zentralbohrung und Stirnnut befind liehe Wand (85) der Stirnnut so dimensioniert und posi¬ tioniert ist, daß sie zur Bildung der zusätzlichen Form¬ schlußverbindung in die zugeordnete Ringnut der Ventil¬ nadel einsenkbar ist und sich mit ihrer freien Stirn¬ fläche gegen eine Wand der zugeordneten Ringnut legt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die verformbaren Wände (85) der Stirnnuten (83, 84) des Kolbens (80) aus in Umfangs- richtung beabstandeten Kreissegmenten bestehen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnuten (73', 74') der Ventilnadel (70) kegelförmig angeordnete Böden auf¬ weisen und daß der tiefste Bereich jeder Ringnut der nächstgelegenen Stirnfläche des Kolbens zugekehrt ist (Fig. 4).
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (80) beidseitig in axialer Richtung über die Radial-Ebenen hinausragt, in der die freien Stirnflächen der Wände (85) der Stirn¬ nuten (83, 84) des Kolbens liegen.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (80) ein Stufen¬ kolben ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schrumpfverbindung über den größeren Teil der axialen Länge des Kolbens (80) erstreckt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilnadel (70) im Be¬ reich der Schrumpfverbindung einen Außendurchmesser von 3 mm sowie eine Passung von H6 aufweist und die Zentral¬ bohrung des Kolbens (80) einen Durchmesser von 2,98 mm hat.
10. Vorrichtung nach mindestens einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (80) als Zentralbohrung ein Sackloch aufweist, das sich in Richtung des Ventilsitzes (36) öffnet, daß der Kolben mit nur einer, das Sackloch umgebenden Stirnnut (83) versehen ist und daß die Ventilnadel (70) bis zum Anschlag in das Sackloch einschiebbar ist und im Bereich der Stirnnut eine Ringnut (73) aufweist.
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