DE10304836A1 - Vorrichtung zur Reinigung von Dosiernadeln - Google Patents

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Reinigung von Dosiernadeln, insbesondere zur Reinigung von in automatischen Fertigungsanlagen zur Klebstoffauftragung verwandten Dosiernadeln, vorgeschlagen, die ein Reinigungsteil mit einer Aufnahmeöffnung zur Einführung einer zu reinigenden Dosiernadel umfasst, in welchem Reinigungsteil wenigstens ein Strömungskanal für ein strömendes Medium, insbesondere Druckluft, derart ausgebildet ist, dass das aus einem offenen Ende des Strömungskanals austretende Medium den Außenmantel der Dosiernadel zu Reinigungszwecken direkt oder indirekt anströmt.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung von Dosiernadeln mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs 1.
• Für den Aufbau von mikromechanischen oder elektronischen Produkten in Großserienstückzahl stellen Klebeverfahren oft die geeignetste Verbindungstechnik dar; sie gestatten insbesondere die Verbindung von mechanischen Bauteilen durch elastische Klebstoffe. Elastische Klebstoff sind auch vorteilhaft, um Bauteile mit unterschiedlichem thermischen Ausdehnungsverhalten zu verbinden. Zusätzlich können die Klebeverbindungen meist als Abdichtungen genutzt werden. Dies trifft ganz allgemein für viele mikromechanische oder elektronische Produkte zu, insbesondere jedoch für die Fertigung von Sensoren.
• Die Klebstoffe müssen bei der Herstellung von Sensoren möglichst präzise in die dafür vorgesehenen Bereiche appliziert werden, was in vielen Fällen durch Dispensen geschieht. Hierbei wird eine Dosiernadel mittels einer mehrachsigen, numerisch gesteuerten Anlage auf den erforderlichen Bahnkurven geführt. Ein wichtiges Erfordernis ist darin zu sehen, dass die eingesetzten Dosiernadeln außen möglichst frei von Klebstoffablagerungen sein sollten, um benachbarte Bereiche nicht in unerwünschter Weise zu kontaminieren. Insbesondere die Genauigkeit der Dosierung des Klebstoffs zu Beginn eines Dispensvorganges hängt wesentlich von der Sauberkeit der Dosiernadel ab.
• Klebestationen zum Dispensen von Klebstoff verwenden oft automatische optische Nadelvermessungsstationen, um die Ausrichtung und Position der Dosiernadel zu erfassen und gegebenenfalls korrigieren zu können. Auch für diese optischen Vermessungsstationen darf die Nadel an ihrer Außenwandung nicht mit Klebstoff kontaminiert sein.
• Am Ende eines Dispensvorganges wird der Außenbereich der Dosiernadel oft durch Abreißen des Klebstofffadens mit Klebstoff kontaminiert. Auch beim Dosieren in engen Kanälen können vergleichbare Kontaminationen entstehen. Diese Kontaminationen müssen vor einem erneuten Dispensvorgang entfernt werden, um die erforderliche Genauigkeit der Dosierung des Klebstoffs erzielen zu können. Dafür sind verschiedene Verfahren gebräuchlich, wie z.B. Abstreifen von Klebstoffresten an dafür vorgesehenen Drähten, Kanten oder Schneiden. Auch Reinigungsverfahren mit rotierenden Walzen aus Schaumstoff oder Bürsten sind bekannt. Diese Verfahren haben den Nachteil, dass die Dosiernadel berührt wird und beim Abstreifen des Klebstoffs der Klebstoff auf der Außenwand der Nadel verteilt wird und so ein unzureichender Reinigungseffekt auftritt.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass beim Einsatz eines strömenden Mediums wie beispielsweise Druckluft zur Reinigung der Dosiernadel die Nadel nicht mit harten Gegenständen berührt wird, so dass ein versehentli ches Verbiegen der Nadel oder ein Materialabrieb an der Dosiernadel vermieden werden. Die Reinigungswirkung erstreckt sich gleichmäßig auf den ganzen Außenmantel der Dosiernadel. Vorteilhaft wird sowohl der zylindrische Außenwandbereich als auch die kreisförmige Stirnseite der Dosiernadel mit der Nadelöffnung gereinigt. Zum Zwecke der Reinigung wird die Dosiernadel in die Aufnahmeöffnung des Reinigungsteils eingeführt, was automatisiert und in sehr kurzer Zeit erfolgen kann. Der Einsatz der Vorrichtung ist nicht auf Dosiernadeln zur Auftragung von Klebstoffen begrenzt, sondern kann auch bei anderen Dosiernadeln eingesetzt werden, welche zur Auftragung von beispielsweise Dichtungsmasse oder Leitpaste oder ganz allgemein zur Auftragung von pastenartigen Materialien auf Substraten verwandt werden.
• Vorteilhafte Ausführungsbeispiele und Weiterentwicklungen der Erfindung werden durch die in den abhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmale ermöglicht.
• Vorteilhaft weist die Aufnahmeöffnung des Reinigungsteils eine im wesentlichen zylindermantelförmige Innenwandung auf, wobei das offenen Ende des wenigstens einen Strömungskanals an der Innenwandung in die Aufnahmeöffnung einmündet. Hierdurch wird eine besonders gute Reinigung der Dosiernadel durch den aus dem Strömungskanal in die Aufnahmeöffnung austretenden Medienstrom erreicht.
• Dadurch, dass die Mittelachse eines sich zu dem offenen Ende hin erstreckenden Endabschnitts des wenigstens einen Strömungskanals schräg zu der Mittelachse der zylindrischen Aufnahmeöffnung in einem Winkel kleiner als 90° verläuft und/oder die Mittelachse des sich zu dem offenen Ende hin erstreckenden Endabschnitts die Mittelachse der zylindrischen Aufnahmeöffnung nicht schneidet, kann vorteilhaft eine Rotationsbewegung des Medienstroms in der Aufnahmeöffnung, verbunden mit einer verbesserten Reinigungswirkung erzielt werden.
• Um eine gleichmäßige Reinigungswirkung zu erzielen, ist es weiterhin vorteilhaft, dass das Reinigungsteil eine ringförmige Verteilerkammer aufweist, von der aus sich mehrere Strömungskanäle bis zur Aufnahmeöffnung hin erstrecken. So wird über den Umfang der Dosiernadel verteilt ein guter Reinigungseffekt erzielt.
• Die Vorrichtung kann ein mit dem Reinigungsteil verbindbares für das strömende Medium durchlässiges Filterteil aufweisen, welches zusammen mit dem Reinigungsteil ein Behältnis zum Auffangen von Verunreinigungen bildet. Das Reinigungsteil mit dem Filterteil für die entfernten Verunreinigungen ist vorteilhaft als kompakte Einheit in einer Fertigungsanlage installierbar. Weiterhin kann das Reinigungsteil einen Anschluss für eine Druckmessvorrichtung zur Messung des Innendrucks in dem Behältnis aufweisen, um den Zeitpunkt eines erforderlichen Filterwechsels bei angeschlossener Druckmessvorrichtung automatisch erkennen zu können.
• Eine einfache und preiswerte Herstellung des Reinigungsteils ist dadurch möglich, dass das Reinigungsteil mehrteilig aufgebaut ist und ein erstes Gehäuseteil, ein in das erste Gehäuseteil eingesetztes mit dem wenigstens einen Strömungskanal versehenes Formteil und ein auf das erste Gehäuseteil aufgesetztes zweites Gehäuseteil aufweist.
• Dadurch, dass sich der Querschnitt der in dem Reinigungsteil ausgebildeten Aufnahmeöffnung nach außen hin abgerundet erweitert, wird vorteilhaft erreicht, dass die Aufnahmeöffnung einen Düseneinlauf bildet und im Betrieb der Vorrichtung möglichst viel Luft aus dem Außenraum in den Ringspalt um die Dosiernadel gesaugt wird, um eine noch bessere Reinigungswirkung zu erzielen.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Reinigung von Dosiernadeln mit einer darin eingeführten Dosiernadel.
• Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
• Die einzige Figur zeigt einen Querschnitt durch eine Vorrichtung zur Reinigung von Dosiernadeln. Die Vorrichtung umfasst ein Reinigungsteil 10 und ein damit verbundenes Filterteil 30. Das Reinigungsteil 10 ist mehrteilig aufgebaut und weist ein etwa zylindermantelförmiges erstes Gehäuseteil 11 auf. In einen ringförmigen Absatz an der Oberseite des ersten Gehäuseteils 11 ist ein ringscheibenartiges Formteil 12 eingesetzt, das bündig mit der Oberkante des ersten Gehäuseteils 11 abschließt. In das Formteil 12 ist eine Kanalstruktur 15, 16, 17 eingearbeitet. Das Formteil 12 ist zwischen dem ersten Gehäuseteil 11 und einem auf das erste Gehäuseteil aufgesetzten zweiten Gehäuseteil 13 festgelegt. Eine Aufnahmeöffnung 20 ist mittig in das zweite Gehäuseteil 13 und das Formteil 12 eingebracht und bildet einen Durchlass von der Oberseite des zweiten Gehäuseteils 13 bis zur Unterseite des Formteils 12. Der Querschnitt der Aufnahmeöffnung 20 erweitert sich in dem zweiten Gehäuseteil 13 abgerundet, insbesondere trichterförmig abgerundet, zu dessen Oberseite hin. Diese Geometrie stellt einen Düseneinlauf dar, der dafür sorgt, dass möglichst viel Luft aus dem Außenraum in den Ringspalt um die Dosiernadel eingesaugt wird. Durch die erhöhte Strömungsmenge im Ringspalt wird die Reinigungswirkung verbessert.
• Das Formteil 12 bildet zusammen mit dem ersten Gehäuseteil 11 eine ringförmige Verteilerkammer 15, in die ein strömendes Medium über einen seitlichen Anschluss 24 des ersten Gehäuseteils eingeleitet werden kann. Als Medium ist in diesem Ausführungsbeispiel ein gasförmiges Medium und insbesondere Druckluft vorgesehen, also Luft die gegenüber Atmosphärendruck unter Überdruck steht. Die Luft kann gegenüber der Umgebungstemperatur erhitzt sein, um eine bessere Reinigungswirkung zu erzielen. Es ist aber auch denkbar ein spezielles Reinigungsgas oder eine Flüssigkeit als reinigendes Medium einzusetzen. Auch ist es möglich, flüssige und gasförmige Medien abwechselnd einzusetzen. Hierzu kann z.B. zuerst eine Mischung aus flüssigen, leicht flüchtigen Lösungsmitteln als Reinigungsmedium in dem Strömungskanal eingesetzt werden, um die Kontaminationen zunächst einzuweichen und durch die Wandschubspannung der Flüssigkeitsströmung wegzuschwemmen, und anschließend das Verdunsten der Reinigungsflüssigkeit in einer zweiten Phase durch ein in den Strömungskanal eingeleitetes gasförmiges Medium wie z.B. (erhitzte) Luft zu beschleunigen. Um Lösungsmittelreste in dem im Inneren der Dosiernadel befindlichen pastenartigen Medium zu vermeiden ist es vorteilhaft, währen der zweiten Phase eine geringe Menge des Dosiergutes zu dispensen. Das Dosiergut wird dabei vom Gasstrom mitgerissen ohne dass der Außenbereich der Dosiernadel kontaminiert wird. Nach Abschluss der zweiten Reinigungsphase steht am Ausgang der Dosiernadel wieder Dosiergut an, das keinerlei Reste der Reinigungsflüssigkeit enthält. Zur Einleitung des Lösungsmittels oder des gasförmigen Mediums kann ein weiterer seitlicher Anschluss an dem ersten Gehäuseteil vorgesehen sein.
• Die Verteilerkammer 15 hat die Aufgabe, das strömende Medium gleichmäßig mehreren Kanälen 17 zuzuführen, die alle in die Aufnahmeöffnung 20 einmünden. Im gezeigten Beispiel handelt es sich um sechs Kanäle 17. Die Kanäle 17 sind durch die Unterseite des zweiten Gehäuseteils abgedeckt und stehen über einen Durchlass 16 mit der Verteilerkammer in Verbindung. Die Mittelachse 22 eines sich zu dem offenen Ende 19 hin erstreckenden Endabschnitts 18 der Strömungskanäle 17 ist jeweils schräg zu der Mittelachse 21 der zylindrischen Aufnahmeöffnung 20 in einem Winkel kleiner als 90° angeordnet, so dass die austretende Luft nicht senkrecht auf den Außenmantel 2 der Dosiernadel auftrifft, sondern schräg zur Mittelachse 21 in Richtung des Filterteils 30. Zusätzlich kann die Mittelachse 22 des sich zu dem offenen Ende 19 hin erstreckenden Abschnitts 18 zur Zeichenebene geneigt angeordnet sein, so dass die Mittelachse 22 die Mittelachse 21 nicht schneidet. Hierdurch wird eine starke rotierende Komponente der Strömung in der Aufnahmeöffnung erreicht, wodurch eine gleichmäßigere Reinigungswirkung erzielbar ist. Der aus dem Strömungskanal 17 austretende Medienstrom kann den Außenmantel 2 der Dosiernadel 1 direkt oder auch nur indirekt nach einer Reflexion an der Innenwandung 23 der Aufnahmeöffnung oder einer Richtungsänderung des Medienstroms anströmen.
• Die durch die Kanäle 17 eingeleitete Luft und die aus dem freien Raum um die Dosiernadel angesaugte Luft strömen durch die Aufnahmeöffnung 20 und entfernen Verunreinigungen und Kontaminationen wie Kleberfäden und Klebertröpfchen zum größten Teil von der Dosiernadel. Die Verunreinigungen werden bis auf einen dünnen Kleberfilm, welcher den Außenmantel bedeckt, von der Dosiernadel abgeblasen. Die Luft strömt zusammen mit den von der Dosiernadel entfernten Verschmutzungen in den Innenraum des porösen, im Querschnitt U-förmigen Filterteils 30. Die Luft durchdringt den porösen Filter und entweicht gereinigt in den Außenraum. Die transportierten Verschmutzungen sammeln sich im Filterteil 30, das von Zeit zu Zeit ausgetauscht werden muss. Um den Zeitpunkt eines erforderlichen Filterwechsels automatisch zu erkennen, kann der Innendruck in dem durch das Reinigungsteil 10 und das Filterteil 30 gebildeten Behältnis relativ zum Umgebungsdruck während des Reinigungsvorganges am Anschluss 25 gemessen werden. Der Dif ferenzdruck steigt bei zunehmender Verschmutzung immer weiter an, bis ein erforderlicher Filterwechsel angezeigt wird.
• In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel dient die Reinigungsvorrichtung zur Entfernung von Klebstoffen wie Silikonklebstoff oder Silberleitklebstoff von Dosiernadeln, wie sie in Dispens-Vorrichtungen eingesetzt werden, aber auch andere Verwendungen zur Entfernung von anderen pastenartigen Verunreinigungen von Dosiernadeln sind denkbar.
• In einem andere Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, die Kanäle 17 durch einen einzigen als Ringspalt ausgebildeten Strömungskanal zu ersetzen, der durch einen umlaufenden sich zur Innenwandung 23 der Aufnahmeöffnung hin öffnenden Spalt gebildet wird. Hierdurch kann die Rotationsbewegung der einströmenden Luft sich gut bis in die Aufnahmeöffnung fortsetzt und durch den größeren freien Durchströmungsquerschnitt ein sehr gutes Reinigungsergebnis bewirken.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Reinigung von Dosiernadeln, insbesondere zur Reinigung von in automatischen Fertigungsanlagen zur Klebstoffauftragung verwandten Dosiernadeln, dadurch gekennzeichnet, dass ein Reinigungsteil (10) mit einer Aufnahmeöffnung (20) zur Einführung einer zu reinigenden Dosiernadel (1) vorgesehen ist, in welchem Reinigungsteil wenigstens ein Strömungskanal (17) für ein strömendes Medium, insbesondere Druckluft, derart ausgebildet ist, dass das aus einem offenen Ende (19) des Strömungskanals austretende Medium den Außenmantel (2) der Dosiernadel (1) zu Reinigungszwecken direkt oder indirekt anströmt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeöffnung (20) des Reinigungsteils (10) eine im wesentlichen zylindermantelförmige Innenwandung (23) aufweist und das offenen Ende (19) des wenigstens einen Strömungskanals (17) an der Innenwandung (23) in die Aufnahmeöffnung (20) einmündet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelachse (22) eines sich zu dem offenen Ende (19) hin erstreckenden Endabschnitts (18) des wenigstens einen Strömungskanals (17) schräg zu der Mittelachse (21) der zylindrischen Aufnahmeöffnung (20) in einem Winkel kleiner als 90° verläuft.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelachse (22) des sich zu dem offenen Ende (19) hin erstreckenden Endabschnitts (18) die Mittelachse (21) der zylindrischen Aufnahmeöffnung (20) nicht schneidet.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungsteil (10) eine ringförmige Verteilerkammer (15) aufweist, von der aus sich mehrer Strömungskanäle (17) bis zur Aufnahmeöffnung (20) hin erstrecken.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (17) durch einen umlaufenden sich zur Innenwandung (23) der Aufnahmeöffnung hin öffnenden Spalt gebildet wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein mit dem Reinigungsteil (10) verbindbares für das strömende Medium durchlässiges Filterteil (30) aufweist, welches zusammen mit dem Reinigungsteil ein Behältnis zum Auffangen von Verunreinigungen bildet.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungsteil (10) einen Anschluss (25) für eine Druckmessvorrichtung zur Messung des Innendrucks in dem Behältnis (10, 30) aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungsteil (10) mehrteilig aufgebaut ist und ein erstes Gehäuseteil (11), ein in das erste Gehäuseteil (11) eingesetztes mit dem wenigstens einen Strömungskanal (17) versehenes Formteil (12) und ein auf das erste Gehäuseteil aufgesetztes zweites Gehäuseteil (14) aufweist.
10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Querschnitt der in dem Reinigungsteils (10) ausgebildeten Aufnahmeöffnung (20) nach außen hin abgerundet erweitert und insbesondere einen Düseneinlauf für ein aus den Außenraum in den Spalt (20) einströmendes Medium bildet.
11. Verfahren zur Reinigung von Dosiernadeln, insbesondere zur Reinigung von in automatischen Fertigungsanlagen zur Klebstoffauftragung verwandten Dosiernadeln mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Reinigungsphase ein flüssiges Lösungsmittel und insbesondere ein leicht flüchtiges Lösungsmittel als strömendes Medium in den wenigsten einen Strömungskanal eingeleitet wird und in einer zweiten Reinigungsphase ein gasförmiges Medium in den wenigstens einen Strömungskanal eingeleitet wird.