Title:
Führungssystem für Detektionsvorrichtungen
Kind Code:
A1


Abstract:

Die Erfindung betrifft ein Führungssystem (1) für eine Detektionsvorrichtung (3) zur Überwachung von aus einer Düsenöffnung (5) einer Dosiervorrichtung (2) austretendem Stoff (23), wobei dem Führungssystem (1) ein Düsenöffnungsbereich (6) zur Anordnung an der Düsenöffnung (5) zugeordnet ist und das Führungssystem (1) mindestens einen Materialkörper (15, 16) umfasst, in dem mindestens zwei Führungskanäle (7) ausgebildet sind, welche dazu ausgelegt sind, Signalleiter (8) zum Düsenöffnungsbereich (6) zu führen, wobei die dem Düsenöffnungsbereich (6) zugewandten Endbereiche (14) von zwei Führungskanälen (7) bezüglich ihrer Mittelachsen (9) im Wesentlichen auf einer gemeinsamen Geraden (G) zueinander und bezüglich des Düsenöffnungsbereichs (6) zueinander gegenüberliegend angeordnet sind. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Detektionsvorrichtung (3) und eine Dosiervorrichtung (2) mit einem solchen Führungssystem (1) und ein Verfahren zum Aufbau einer Detektionsvorrichtung (3) mit einem solchen Führungssystem (1). embedded image




Inventors:
Fließ, Mario (81549, München, DE)
Städtler, Jürgen (83620, Feldkirchen-Westerham, DE)
Application Number:
DE102017103876A
Publication Date:
08/30/2018
Filing Date:
02/24/2017
Assignee:
Vermes Microdispensing GmbH, 83624 (DE)



Foreign References:
44108951983-10-18
45771971986-03-18
EP19468432008-07-23
Attorney, Agent or Firm:
Beckord & Niedlich Patentanwälte PartG mbB, 83607, Holzkirchen, DE
Claims:
Führungssystem (1) für eine Detektionsvorrichtung (3) zur Überwachung von aus einer Düsenöffnung (5) einer Dosiervorrichtung (2) austretendem Dosierstoff (23), wobei dem Führungssystem (1) ein Düsenöffnungsbereich (6) zur Anordnung an der Düsenöffnung (5) zugeordnet ist und das Führungssystem (1) mindestens einen Materialkörper (15, 16) umfasst, in dem mindestens zwei Führungskanäle (7) ausgebildet sind, welche dazu ausgelegt sind, Signalleiter (8) zum Düsenöffnungsbereich (6) zu führen, wobei die dem Düsenöffnungsbereich (6) zugewandten Endbereiche (14) der beiden Führungskanäle (7)
- bezüglich ihrer Mittelachsen (9) im Wesentlichen auf einer gemeinsamen Geraden (G) zueinander und
- bezüglich des Düsenöffnungsbereichs (6) zueinander gegenüberliegend angeordnet sind.

Führungssystem (1) nach Anspruch 1, wobei die Führungskanäle (7) über ihre Länge zumindest bis zu den Endbereichen (14) einen konstanten Querschnitt haben, welcher bevorzugt die Form eines regelmäßigen Vielecks, einer Ellipse oder eines Kreises hat, und wobei die Führungskanäle (7) bevorzugt so gestaltet sind, dass sie als Hohlleiter dienen können.

Führungssystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
- wobei zumindest ein Teil eines Führungskanals (7) als Ausnehmung in einem Materialblock (15) ausgeformt ist
und/oder
- zumindest ein Teil eines Führungskanals (7) in einem Rohr (16) vorliegt,
und vorzugsweise dabei der Materialblock (15) und/oder das Rohr (16) an einer Wandung des Führungskanals (7) eine Beschichtung aufweist, bevorzugt eine Beschichtung mit einem geringeren Reibungswiderstand und/oder einer höheren Härte als das Grundmaterial des Materialblocks (15) oder Rohres (16).

Führungssystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Führungskanal (7) in sich und/oder mittels einer Anzahl von Stabilisierungselementen (22, 27) so stabilisiert ist, dass sich der Endbereich (14) des Führungskanals relativ zum Düsenöffnungsbereich (6) im Wesentlichen nicht bewegt und sich bevorzugt der Führungskanal (7) auch nicht verformt, wobei ein Führungskanal (7) besonders bevorzugt so unbeweglich ist, dass er, zumindest im Endbereich (14), bei einer seitlichen Kraft von 0,1 N nicht mehr als 1 mm ausgelenkt wird

Führungssystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die gemeinsame Gerade (G), auf der die Endbereiche (14) von zwei Führungskanälen (7) bezüglich ihrer Mittelachsen (9) zueinander liegen, im Wesentlichen orthogonal zu einer bestimmungsgemäßen Emissionsrichtung (R) von aus der Düse (4) austretendem Stoff (23) ausgerichtet ist.

Führungssystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit Signalleitern (8), die in den Führungskanälen (7) angeordnet sind,
wobei als Signalleiter (8) Lichtwellenleiter bevorzugt sind,
besonders bevorzugt mit einem oder mehreren der folgenden Eigenschaften:
- einem Außendurchmesser zwischen 0,2 bis 2,5 mm,
- einer zulässigen Betriebstemperatur zwischen -55°C und 105°C,
- einer maximalen Abschwächung von weniger als 400 dB/km bei einer Wellenlänge von 650 nm,
- einer numerischen Apertur zwischen 0,4 und 0,7.

Führungssystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Führungskanal (7), bevorzugt in seinem Endbereich (14), einen Innendurchmesser aufweist, der mehr als 0,01 mm größer als der Außendurchmesser des bestimmungsgemäß verwendeten Signalleiters (8) ist, wobei der bevorzugte Innendurchmesser der Führungskanäle (7) größer als 0,1 mm und/oder kleiner als 10 mm ist.

Führungssystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Führungskanal (7), bevorzugt an seinem Endbereich (14), einen Innendurchmesser aufweist, der weniger als 1 mm größer als der Außendurchmesser des bestimmungsgemäß verwendeten Signalleiters (8) ist, wobei der dem Düsenöffnungsbereich (6) zugewandte Endbereich (14) eines Führungskanals (7), bevorzugt innerhalb des letzten Zentimeters, an der Innenseite seiner Wandung eine elastische Schicht aufweist und der Innendurchmesser des Führungskanals (7) dort bevorzugt maximal dem Außendurchmesser des bestimmungsgemäßen Signalleiters (8) entspricht.

Führungssystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche mit Halteelementen (10) zur Befestigung einer Signalsendeeinheit (11) und einer Signalempfangseinheit (12), wobei die Halteelemente (10) bevorzugt relativ zu den Führungskanälen (7) dermaßen angeordnet sind, dass die Signalsendeeinheit (11) und die Signalempfangseinheit (12) mit den jeweiligen aus den Führungskanälen (7) austretenden Signalleitern (8) verbindbar sind.

Führungssystem (1) für eine Detektionsvorrichtung (3) zur Überwachung von aus einer Düsenöffnung (5) einer Dosiervorrichtung (2) austretendem Stoff (23), insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Führungssystem (1) einen Düsenöffnungsbereich (6) zur Anordnung an der Düsenöffnung (5) aufweist und mindestens einen Materialkörper (15, 16) umfasst, in dem mindestens zwei Führungskanäle (7) ausgebildet sind, welche dazu ausgelegt sind, Signalleiter (8) zum Düsenöffnungsbereich (6) zu führen, wobei mindestens ein Führungskanal (7) zumindest zwei benachbarte Kurven (21, 21a) in zwei zueinander verkippten Raumebenen (25, 26) aufweist, wobei die beiden Raumebenen (25, 26) zueinander bevorzugt in einem Winkel (γ) zwischen 45° und 135° geneigt sind.

Führungssystem (1) nach Anspruch 10,
wobei sich in den Kurven (21, 21a) jeweils der Verlauf der Mittelachse (9) des Führungskanals (7) in einem Winkel (α, β) zwischen 45° und 135° ändert und/oder
wobei die Kurven (21, 21a) in zwei Raumebenen (25, 26) liegen, die im Wesentlichen orthogonal zueinander stehen, und wobei bevorzugt diejenige Kurve (21), welche dem dem Düsenöffnungsbereich (6) zugewandten Endbereich (14) des Führungskanals (7) am nächsten liegt, in einer Ebene verläuft, die unter einem Winkel von bis zu 20°, bevorzugt bis zu 15°, um die gemeinsame Gerade (G) verkippt oder orthogonal zur Emissionsrichtung (R) von aus der Düse (4) austretendem Stoff (23) ausgerichtet ist, und die dazu benachbarte Kurve (21a) bevorzugt in einer Ebene parallel zu dieser Emissionsrichtung (R) verläuft.

Führungssystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend eine Zugentlastung (17) für einen in einem Führungskanal (7) angeordneten Signalleiter (8), vorzugsweise zum Festklemmen eines Mantels (M) des Signalleiters (8),
und/oder
eine, bevorzugt werkzeuglos betätigbare, Schnellkupplungseinrichtung (28) zur Montage des Führungssystems (1) an weiteren Komponenten (40) einer Dosiervorrichtung (2), vorzugsweise umfassend eine Klemmeinrichtung zum Anklemmen des Führungssystems (1) an den weiteren Komponenten (40) der Dosiervorrichtung (2).

Detektionsvorrichtung (3) zur Überwachung von aus einer Düsenöffnung (5) einer Dosiervorrichtung (2) austretendem Stoff (23), wobei die Detektionsvorrichtung (3) eine Signalsendeeinheit (11), eine Signalempfangseinheit (12) und eine Signalauswertungseinheit (13) sowie ein Führungssystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche aufweist.

Dosiervorrichtung (2), umfassend eine Düse (4) mit einer Düsenöffnung (5) und ein Führungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 oder eine Detektionsvorrichtung (3) nach Anspruch 13.

Verfahren zum Aufbau einer Detektionsvorrichtung (3) zur Überwachung von aus einer Düsenöffnung (5) einer Dosiervorrichtung (2) austretendem Stoff (23), umfassend zumindest die Schritte:
- Bereitstellung eines Führungssystems (1), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei dem Führungssystem (1) ein Düsenöffnungsbereich (6) zur Anordnung an einer Düsenöffnung (5) der Dosiervorrichtung (2) zugeordnet ist und wobei das Führungssystem (1) mindestens einen Materialkörper (15, 16) umfasst, in dem mindestens zwei Führungskanäle (7) ausgebildet sind, welche dazu ausgelegt sind, Signalleiter (8) zum Düsenöffnungsbereich (6) zu führen,
- Einschieben von mindestens zwei Signalleitern (8) in die Führungskanäle (7) des Führungssystems,
- Verbinden des der Düse (4) abgewandten Endes eines der Signalleiter (8) mit einer Signalsendeeinheit (11),
- Verbinden des der Düse (4) abgewandten Endes eines anderen der Signalleiter (8) mit einer Signalempfangseinheit (12).

Description:

Die Erfindung betrifft ein Führungssystem für Detektionsvorrichtungen, insbesondere für Dosiervorrichtungen. Die Erfindung betrifft des Weiteren mit einem solchen Führungssystem versehene Detektionsvorrichtungen bzw. Dosiervorrichtungen und ein Verfahren zum Aufbau einer Detektionsvorrichtung mit einem solchen Führungssystem.

Bei einer Einbringung von Dosierstoffen, z. B. Fluiden oder Pulvern, mittels einer Dosiervorrichtung in einem Raum, oder einer Aufbringung von Dosierstoffen mittels einer solchen Vorrichtung auf ein Werkstück, beispielsweise bei der Aufbringung eines Klebstoffes, insbesondere zur Fixierung elektronischer Bauteile durch eine automatische Bestückungsanlage, ist es notwendig, dass der Dosierstoff (z. B. der Klebstoff) durch eine Düse aus der Dosiervorrichtung wohldosiert austritt. Beispielsweise ist es hier erwünscht, die Dosierung von Klebstofftropfen, die wohldefiniert längs einer Trajektorie auf eine Unterlage abgegeben werden, genau nachvollziehen zu können, um eine gleichbleibende Qualität zu gewährleisten, und insbesondere dafür zu sorgen, dass jeder Klebstofftropfen bzw. Klebepunkt gesetzt wird und eventuelle Fehlstellen sofort angezeigt werden.

Zur Überprüfung der Sicherstellung einer erfolgten Dosierung, vorzugsweise ggf. auch der Dosierungsmenge, kann elektromagnetische Strahlung verwendet werden, welche mittels Signalleitern bis an die Düsenöffnung geführt wird. Beispielsweise können mittels Lichtleitern Lichtsignale an diese Düsenöffnung und von dort wiederum Lichtsignale zu einer Detektionseinheit geführt werden und aus einer Änderung der Signale kann auf die abgegebenen Tropfen (unter Umständen sogar auch auf die Dosierstoffmenge) geschlossen werden. Die Führung der Strahlung bzw. der Signalleiter ist nicht trivial, da zumeist in den Apparaturen, in denen Dosiervorrichtungen verwendet werden, beispielsweise in Bestückungsanlagen, nur sehr wenig Platz ist. Zudem können sich die Dosiervorrichtungen in vielen Aufbauten in der Anlage bewegen und es können auch äußere Störsignale vorliegen. Bisher scheinen keine optimalen Lösungen bekannt zu sein.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Führungssystem sowie eine entsprechende Detektionsvorrichtung und eine Dosiervorrichtung sowie ein verbessertes Verfahren zum Aufbau einer Detektionsvorrichtung zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird durch ein Führungssystem gemäß Anspruch 1, eine Detektionsvorrichtung gemäß Anspruch 13, eine Dosiervorrichtung gemäß Anspruch 14 und ein Verfahren zum Aufbau einer Detektionsvorrichtung gemäß Anspruch 15 gelöst.

Das erfindungsgemäße Führungssystem ist für Detektionsvorrichtungen ausgelegt, welche wiederum zur Überwachung von aus einer Düsenöffnung einer Dosiervorrichtung austretendem Stoff geeignet ist, wie sie oben beschrieben ist. Dem Führungssystem ist dabei ein (virtueller) Düsenöffnungsbereich zur Anordnung an der Düsenöffnung zugeordnet bzw. das Führungssystem weist einen solchen (virtuellen) Düsenöffnungsbereich auf. Das Führungssystem umfasst dabei mindestens einen Materialkörper, in dem mindestens zwei Führungskanäle ausgebildet sind. Diese Führungskanäle sind dazu ausgelegt, Signalleiter der Detektionsvorrichtung zum Düsenöffnungsbereich zu führen. Die Endbereiche von zwei Führungskanälen sind dabei bezüglich ihrer Mittelachsen im Wesentlichen auf einer gemeinsamen Geraden zueinander und bezüglich des Düsenöffnungsbereichs zueinander gegenüberliegend angeordnet.

Durch die Führungskanäle wird dafür gesorgt, dass die Signale bzw. Signalleiter sicher korrekt zum Düsenöffnungsbereich und somit zur Düsenöffnung bzw. von dort weg geführt sind. Eine korrekte Positionierung bzw. Führung macht die Detektion von aus der Düse austretenden Tropfen mittels der Detektionsvorrichtung sicherer. Signalleiter können - wie später erläutert - auf einfache Weise an der Düsenöffnung positioniert und auch einfacher ausgetauscht werden.

Der bezüglich eines Führungskanals verwendete Begriff „Mittelachse“ bezieht sich dabei im Übrigen auf diejenige Achse, die stets dem Verlauf des Führungskanals folgt, an den Endbereichen gerade weiterverläuft und stets ähnlich der neutralen Faser (Nulllinie) eines Körpers mit symmetrischem Querschnitt in der Mitte des Querschnitts des Führungskanals verläuft.

Als „Düsenöffnungsbereich“ wird derjenige Bereich bezeichnet, welcher in einer direkten Beziehung zu derjenigen Position steht, an der sich bei bestimmungsgemäßer Anbringung des Führungssystems an einer Dosiervorrichtung die Düsenöffnung befindet. Man könnte diesen Bereich auch als „Düsenöffnungsanordnungsbereich“ bezeichnen. Der Düsenöffnungsbereich liegt damit auch an der Position, an der bei bestimmungsgemäßer Anbringung des entsprechenden Führungssystems an einer Dosiervorrichtung die Düsenöffnung liegt, also relativ zur Düse möglichst genau am Ort der Düsenöffnung selbst.

Bezüglich des Düsenöffnungsbereichs bedeutet „gegenüberliegend“, dass die Endbereiche bevorzugt im Wesentlichen diametral gegenüberliegend sind. Hier bedeutet „im Wesentlichen“ insbesondere, dass der maximale Abstand der Mittelachsen beider gegenüberliegender Führungskanäle von einer Emissionsrichtung, in der sich der Dosierstoff, z. B. die Tropfen, aus der Düse bewegen, nicht mehr als den Durchmesser, bevorzugt nicht mehr als den Radius, der bestimmungsgemäßen Düsenöffnung beträgt. Bevorzugt schneidet jedoch zumindest eine der Mittelachsen, bevorzugt beide Mittelachsen, die aus der Düsenöffnung entspringende Achse dieser Emissionsrichtung (die auch als „Eindüsungstrajektorie“ bezeichnet werden könnte).

Die Bezeichnung „im Wesentlichen“ bezüglich der Anordnung der Mittelachsen betrifft dabei insbesondere den Fall, dass eine ausreichende Signalleitung bzw. -übermittlung auch bei nicht exakt ausgerichteten Signalleitern stattfindet.

Bezüglich der maximalen Verschiebung der Endbereiche von zwei Führungskanälen im Hinblick auf ihre Mittelachsen bedeutet „im Wesentlichen auf einer gemeinsamen Geraden zueinander“ bevorzugt, dass die Querschnittsfläche des Endbereichs jedes der beiden Führungskanäle von der Mittelachse des jeweils anderen Führungskanals durchstoßen werden muss (die Mittelachse muss die Querschnittsfläche treffen) und besonders bevorzugt der Auftreffpunkt der betreffenden Mittelachse nicht mehr als ein Viertel des Durchmessers des Endbereichsquerschnitts vom Mittelpunkt der betreffenden Querschnittsfläche des gegenüberliegenden Führungskanals entfernt sein darf.

Bezüglich der maximalen Verkippung der Endbereiche von zwei Führungskanälen bezüglich ihrer Mittelachsen bedeutet „im Wesentlichen auf einer gemeinsamen Geraden zueinander“ bevorzugt, dass die Mittelachsen um einen Winkel nicht größer als 2° zueinander, bevorzugt nicht mehr als 1° zueinander, verkippt sein dürfen.

Die erfindungsgemäße Detektionsvorrichtung zur Überwachung von aus einer Düsenöffnung einer Dosiervorrichtung austretendem Stoff weist eine Signalsendeeinheit, eine Signalempfangseinheit und eine Signalauswertungseinheit sowie ein erfindungsgemäßes Führungssystem auf.

Durch die Führungskanäle des Führungssystems können dabei Signale oder Signalleiter verlaufen. Die Signalsendeeinheit kann so angeordnet werden, dass sie Signale durch die Führungskanäle oder die Signalleiter senden kann und die Signalempfangseinheit kann so angeordnet werden, dass sie diese Signale, die durch die Führungskanäle oder die Signalleiter verlaufen, empfangen kann.

Das erfindungsgemäße Führungssystem, wie auch die erfindungsgemäße Detektionsvorrichtung insgesamt, kann an oder auf einer Dosiervorrichtung angebracht werden oder zusammen mit dieser an einer gemeinsamen Halterung angeordnet werden, sodass die Düse der Dosiervorrichtung mit ihrer Düsenöffnung an der Position des Düsenöffnungsbereichs des Führungssystems angeordnet wird, um eine möglichst korrekte Messung durchführen zu können.

Die erfindungsgemäße Dosiervorrichtung umfasst ein erfindungsgemäßes Führungssystem bzw. eine erfindungsgemäße Detektionsvorrichtung. Das erfindungsgemäße Führungssystem kann damit auch ein integraler Teil der Dosiervorrichtung sein.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Aufbau einer entsprechenden Detektionsvorrichtung umfasst zumindest die folgenden Schritte:

Es wird ein Führungssystem bereitgestellt, welchem wie oben beschrieben ein Düsenöffnungsbereich zur Anordnung an einer Düsenöffnung der Dosiervorrichtung zugeordnet ist und welches mindestens einen Materialkörper umfasst, in dem mindestens zwei Führungskanäle ausgebildet sind, welche dazu ausgelegt sind, Signalleiter zum Düsenöffnungsbereich zu führen. Die Bereitstellung kann so erfolgen, dass beim Bau der Dosiervorrichtung bzw. einer Düse der Dosiervorrichtung dieses Führungssystem gleich mit angebaut oder integriert wird. Es ist aber auch möglich, bereits vorhandene Dosiervorrichtungen mit einem solchen Führungssystem nachzurüsten. Diese Anordnung des Führungssystems erfolgt so, dass der Düsenöffnungsbereich wie oben erläutert passend an der Düsenöffnung liegt.

Es können dann mindestens zwei Signalleiter in die Führungskanäle des Führungssystems eingeschoben werden, so dass die Enden der Signalleiter in den Endbereichen der Führungskanäle positioniert werden. So können Signale des einen Signalleiters die Düsenöffnung durch die Luft passieren und es können daraufhin die Lichtsignale, gegebenenfalls in veränderter Form, in dem anderen Signalleiter erfasst werden. Hierzu sollten die Endbereiche der Führungskanäle passend zueinander liegen, so wie es bezüglich des erfindungsgemäßen Führungssystems gefordert ist. Es ist bevorzugt, dass im Falle einer Verwendung von Lichtleitern diese im Bereich ihres erwarteten Verlaufs in den Führungskanälen abisoliert werden und in diesem abisolierten Zustand in den Führungskanälen verlaufen.

Die Signalleiter werden an dem der Düse abgewandten Ende mit Elementen zur Messung verbunden. So wird ein solches Ende eines der Signalleiter mit einer Signalsendeeinheit verbunden und das der Düse abgewandte Ende eines anderen der Signalleiter mit einer Signalempfangseinheit. Die Signalsendeeinheit kann zur Messung Signale durch den einen Signalleiter senden. Diese durchqueren den Raum vor der Düsenöffnung wie vorangehend beschrieben, fallen - gegebenenfalls modifiziert bzw. moduliert - in den anderen Signalleiter ein und treffen auf die Signalempfangseinheit, welche die Signale detektiert und diese detektierten Signale dann zu einer weiteren Verarbeitung, insbesondere auf elektronische Weise, zur Verfügung stellt.

Die Anordnung des Führungssystems an den weiteren Komponenten der Dosiervorrichtung bzw. einer gemeinsamen Halterung kann dabei bevorzugt mit bereits eingeschobenen Lichtleitern, gegebenenfalls auch gemeinsam mit der Signalsendeeinheit und/oder der Signalempfangseinheit, erfolgen. Bevorzugt erfolgt dies mit einer Schnellkupplungseinrichtung.

Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, wobei die unabhängigen Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen und Beschreibungsteilen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein können und insbesondere auch einzelne Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele bzw. Varianten zu neuen Ausführungsbeispielen bzw. Varianten kombiniert werden können.

Die Dosiervorrichtungen, für die diese Erfindung ausgelegt ist oder die Teil der Erfindung sind, stoßen wie erwähnt gezielt einen Dosierstoff, z. B. ein Pulver oder ein Fluid, durch die Düsenöffnung aus, bevorzugt einen viskosen Stoff wie Kleber. Dieser Vorgang kann allgemein als „Emission“ bezeichnet werden und wird im Folgenden auch „Eindüsung“ oder ähnlich genannt. Da die Eindüsung sowohl auf einer Trajektorie (z. B. Tropfenstrahl) erfolgen kann, als auch als kegelförmige oder anders geformte Tropfenverteilung (z. B. ein Sprühnebel), bietet es sich an, den Begriff der „resultierenden Eindüsungsrichtung“ einzuführen, der die Emissionstrajektorie bzw. die mittlere Gerade bzw. den Mittelwert der Bewegungsvektoren der Tropfen einer kegelförmigen oder anders geformten Eindüsung beschreibt.

Es ist für das Verständnis auch praktisch, ein Koordinatensystem für die Dosiervorrichtung zu definieren, in dessen Ursprung die Düsenöffnung liegt und wobei die o. g. resultierende Eindüsungsrichtung entgegen der Z-Achse verläuft (die Eindüsungstrajektorie verläuft dann exakt entgegengesetzt auf der Z-Achse). Die X- und die Y-Achse liegen hierbei auf einer Ebene orthogonal zu der Z-Achse. In dem Falle, dass ein Querschnitt der Dosiervorrichtung in der X-Y-Ebene eine längere Seite aufweisen sollte, wird die X-Achse bevorzugt so definiert, dass sie längs dieser längeren Seite und die Y-Achse orthogonal dazu ausgerichtet ist. Die oben bereits definierte Position des Düsenöffnungsbereichs an der bestimmungsgemäßen Position der Düsenöffnung ist gemäß diesem Koordinatensystem dann so zu verstehen, dass sowohl die Düsenöffnung als auch der Düsenöffnungsbereich im Ursprung dieses Koordinatensystems liegen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Führungskanäle auf ihren Mantelflächen von der Wandung zumindest teilweise, bevorzugt jedoch vollflächig, umschlossen, damit die Signale oder Signalleiter komplett geschützt sind und z. B. Lichtleiter auch ohne eine zusätzliche Ummantelung verwendet werden können.

Ein Führungskanal ist dabei durchgängig hohl, um einen Signalleiter auch optimal aufnehmen zu können. Die Stirnseiten der Führungskanäle können verschlossen sein, wobei dieser Verschluss in diesem Falle für die Signale durchlässig sein muss. Beispielsweise können durchsichtige Fenster Lichtsignale durchlassen. Bevorzugt sind die Stirnseiten der Führungskanäle jedoch offen.

Vorzugsweise haben die Führungskanäle über ihre Länge zumindest bis zu den Endbereichen einen konstanten Querschnitt. Dies hat den Vorteil, dass Signalleiter einfach in die Führungskanäle geschoben und damit eine Bestückung des Führungssystems mit Signalleitern oder ein Auswechseln von Signalleitern einfach vorgenommen werden können.

Bevorzugt sind die Querschnittsflächen der einander zugewandten Stirnseiten zweier Führungskanäle orthogonal zu ihren jeweiligen Mittelachsen ausgerichtet.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform können die Führungskanäle so gestaltet sein, dass sie als Hohlleiter dienen können, also selber elektromagnetische Wellen nach dem Prinzip der Hohlleitung leiten können. Damit wären keine zusätzlichen Signalleiter notwendig.

Die Querschnittsfläche der Führungskanäle hat vorzugsweise die Form eines regelmäßigen Vielecks, einer Ellipse oder eines Kreises. Letztendlich ist es bevorzugt, dass die Querschnittsform der Führungskanäle derjenigen der bestimmungsgemäßen Signalleiter oder Signalleitungswegen entspricht. Dies würde eine Benutzung der gängigen Signalleiter, insbesondere üblicher Lichtwellenleiter, erlauben.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist zumindest ein Teil eines Führungskanals als Ausnehmung in einem Materialblock ausgeformt. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, welche mit der vorangehenden insbesondere kombiniert werden kann, ist zumindest ein Teil eines Führungskanals in einem Rohr ausgeformt. Bei einer bevorzugten Kombination der beiden Möglichkeiten ist ein Führungskanal teilweise in einem Rohr und teilweise in einem Materialblock ausgeformt. Das Rohr kann dabei zusätzlich den bei einem Lichtleiter oder anderen Signalleiter vorhandenen Mantel umgeben oder ersetzt diesen, ggf. auch nur abschnittsweise und ist nicht mit diesem gleichzusetzen

Bei einer bevorzugten Ausführung als Materialblock ist dieser in mindestens zwei Segmente (z. B. Materialblockteile) unterteilt, deren Schnitt- bzw. Passflächen der Linienführung der Führungskanäle folgen und diese bevorzugt entlang der Mittelachse trennen. Auf diese Weise ist beispielsweise ein einfaches Einfräsen der Führungskanäle möglich.

Bevorzugt kann der Materialblock mit den eingebrachten Führungskanälen auch in einem additiven Fertigungsprozess, z. B. mittels eines 3D-Druckers, hergestellt werden.

Bei einer bevorzugten Ausführung als Materialblock weist das Führungssystem im Bereich des Düsenöffnungsbereichs eine Öffnung auf, so dass eingedüste Tropfen störungsfrei das Führungssystem im Düsenöffnungsbereich passieren können oder bevorzugt eine Düse in dieser Öffnung angeordnet werden kann.

Vorzugsweise sind die Ränder der Öffnung so gestaltet, dass eingeschobene Signalleiter oder eine angeordnete Düse dort den niedrigsten Punkt bezüglich der oben definierten Z-Koordinate bilden. Vorzugsweise wird dies mit einer konischen Abschrägung der Ränder der Öffnung erreicht. Dies vereinfacht eine Reinigung der Düse, z. B. mittels Reinigungsbändern oder Reinigungstupfern.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist zumindest ein Führungskanal in sich (d. h. die Wandung des Führungskanals ist selber fest und steif ausgebildet) und/oder mittels einer Anzahl von Stabilisierungselementen so stabilisiert, dass sich der Endbereich des Führungskanals relativ zum Düsenöffnungsbereich im Wesentlichen nicht bewegt und sich bevorzugt der Führungskanal auch nicht verformt.

Seitliche Bewegungen können eine Dejustierung von in den Führungskanälen befindlichen Signaleitern oder Scherkräfte in den Signalleitern hervorrufen, was durch diese Ausführungsform unterdrückt wird.

Bevorzugt ist ein Führungskanal stets so unbeweglich, dass zumindest in dem dem Düsenöffnungsbereich zugewandten Endbereich, bevorzugt die letzten 2 cm bzw. der letzte cm des Führungskanals, bei einer seitlichen (d. h. quer zur Mittelachse des Führungskanals) Kraft von 1 N nicht mehr als 1 mm aus seiner ursprünglichen Form ausgelenkt wird, bevorzugt nicht mehr als 0,1 mm.

Bevorzugte Materialien für die Wandungen der Führungskanäle bzw. das Führungssystem, um eine gute Steifigkeit zu erreichen, sind Materialien der Gruppe Kunststoff, Metall, Keramik und Glas.

Bevorzugt ist die gemeinsame Gerade, auf der die Endbereiche von zwei Führungskanälen bezüglich ihrer Mittelachsen zueinander liegen, orthogonal zur bestimmungsgemäßen Emissionsrichtung der Düse ausgerichtet. Dadurch wird eine optimale Anordnung in einer Detektionsvorrichtung bzw. in einer Dosiervorrichtung erreicht.

Der Abstand der Mittelachse des dem Düsenöffnungsbereich zugewandten Endbereichs eines Führungskanals, insbesondere jeder entsprechende Endbereich eines gegenüberliegenden Führungskanalpaares von dem Düsenöffnungsbereich, ist bevorzugt bezüglich der Z-Koordinate so bemessen, dass er nicht mehr als den Innendurchmesser des Führungskanals, bevorzugt nicht mehr als 3/4 dieses Innendurchmessers oder sogar nicht mehr als die Hälfte des Innendurchmessers beträgt. In diesem Falle würde der Signalleiter bezüglich einer Projektion auf die Z-Achse mit einer Düsenöffnung überlappen oder zumindest mit einem Punkt berühren. Bevorzugt ist dieser Abstand nicht größer als 1 mm, bevorzugt nicht größer als 0,5 mm. Dies hat den Vorteil, dass ein Tropfen bis zur Messung vom Austritt aus der Düse keine große Wegstrecke zurücklegen muss, was die Messgenauigkeit und die Tropfenplatzierung erhöht.

Auch wenn für einige Anwendungen die Signalleiter nicht zwingend Teil der Vorrichtung sein müssen, kann es dennoch von Vorteil sein, wenn die Signalleiter Teil des Führungssystems sind und in den Führungskanälen angeordnet sind. Sie können am Düsenöffnungsbereich bündig mit den Führungskanälen abschließen, jedoch in einer anderen Ausführungsform auch etwas überstehen. Es kann auch vorteilhaft sein, dass sie bis zur Düsenöffnung heranreichen.

Bevorzugte Signalleiter sind Lichtwellenleiter, z. B. Glasfasern oder optische Fasern auf Polymerbasis, insbesondere mit einem oder mehreren der folgenden Eigenschaften:

  • - einem Außendurchmesser zwischen 0,2 bis 2,5 mm, bevorzugt zwischen 0,4 und 1,2 mm;
  • - einer zulässigen Betriebstemperatur zwischen -55°C und 70°C, bevorzugt bis hin zu 105°C;
  • - einer maximalen Abschwächung von weniger als 400 dB/km, bevorzugt weniger als 210 dB/km, bei einer Wellenlänge von 650 nm;
  • - einer numerischen Apertur zwischen 0,4 und 0,7.

Der Innendurchmesser (bzw. der Kanaldurchmesser) der Führungskanäle sollte größer als der Außendurchmesser der bestimmungsgemäß verwendeten Signalleiter sein. Bevorzugt ist dieser Innendurchmesser größer als 0,01 mm, besonders bevorzugt größer als 0,1 mm, als der Außendurchmesser des Signalleiters, um ein einfaches Durchschieben der Signalleiter durch die Führungskanäle zu ermöglichen. Bevorzugt ist die Differenz zwischen Innendurchmesser der Führungskanäle und Außendurchmesser der Signalleiter weniger als 0,5 mm, besonders bevorzugt weniger als 0,15 mm, um ein unkontrolliertes seitliches Verschieben eines eingeschobenen Signalleiters zu vermeiden. Bevorzugte Innendurchmesser liegen zwischen 0,1 mm und 10 mm.

Der Innendurchmesser eines Führungskanals in dem dem Düsenöffnungsbereich zugewandten Endbereich, bevorzugt maximal im Bereich der letzten 2 cm des Endbereichs, ist bevorzugt kleiner als der Innendurchmesser des übrigen Führungskanals, jedoch größer als der Außendurchmesser der bestimmungsgemäß verwendeten Signalleiter. Bevorzugt ist dieser Innendurchmesser mindestens 0,005 mm, besonders bevorzugt mindestens 0,05 mm, größer als der Außendurchmesser dieser Signalleiter, um ein Schieben zu ermöglichen, jedoch bevorzugt maximal 0,2 mm, besonders bevorzugt maximal 0,09 mm, größer als dieser Außendurchmesser, um eine genaue Positionierung eines eingeschobenen Signalleiters zu erreichen.

Der dem Düsenöffnungsbereich zugewandte Endbereich eines Führungskanals kann auch, vorzugsweise innerhalb des letzten cm, an der Innenseite seiner Wandung eine elastische Schicht aufweisen. Dabei kann dann der Innendurchmesser des Kanals dort bevorzugt maximal dem Außendurchmesser des bestimmungsgemäßen Signalleiters entsprechen oder gar bis zu 0,1 mm kleiner sein, wobei der Signalleiter selbstverständlich immer noch durchgeschoben werden kann. Dies hat den Vorteil, dass ein eingeschobener Signalleiter von der elastischen Wandung gehalten und stabilisiert wird.

Alle Signalleiter-Außendurchmesser beziehen sich jeweils auf den Zustand der Signalleiter, wie sie in die Führungskanäle eingeschoben werden, d. h. wenn sie mit einem Mantel eingeschoben werden, gilt dies für den Außendurchmesser des Mantels oder, wenn sie abgemantelt eingeschoben werden, für den Außendurchmesser der abgemantelten Signalleiter.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen das Führungssystem, die Detektionsvorrichtung oder die Dosiervorrichtung zusätzlich Halteelemente zur Befestigung einer Signalsendeeinheit und einer Signalempfangseinheit auf. Die Halteelemente sind bevorzugt relativ zu den Führungskanälen so angeordnet, dass die Signalsendeeinheit und die Signalempfangseinheit mit den jeweiligen aus den Führungskanälen austretenden Signalleitern verbindbar sind. Damit können beispielsweise LEDs/Laserdioden und Photodioden o.Ä. befestigt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfassen das Führungssystem, die Detektionsvorrichtung und/oder die Dosiervorrichtung zumindest im Bereich eines Führungskanals eine Beschichtung, bevorzugt eine Beschichtung mit einem geringeren Reibungswiderstand als das Grundmaterial der Wandung und/oder eine Beschichtung mit einer höheren Härte als das Grundmaterial der Wandung. Bevorzugt umfasst die Beschichtung Materialien der Gruppe Teflon, Graphit, Diamant, Nickel, Carbid, Aluminiumoxid, Keramik und Glas.

Vorzugsweise weist das Führungssystem eine Zugentlastung für einen in einem Führungskanal angeordneten Signalleiter auf. Eine solche Zugentlastung befindet sich bevorzugt in einem von der Düsenöffnung entfernten Endbereich des Führungskanals.

Die Zugentlastung kann dabei zumindest ein Arretierungselement zur Arretierung des Signalleiters in dem Führungskanal umfassen. Bevorzugt bewirkt das Arretierungselement ein Blockieren des Herausziehens und Hereinschiebens der Signalleiter bezüglich des Führungskanals. Bevorzugt kann die Zugentlastung mittels Arretierungselementen in Form von Schrauben und/oder Klemmelementen, besonders bevorzugt federnden und/oder federbelasteten Klemmelementen, erfolgen. Die Arretierungselemente können bevorzugt auch als Druckknöpfe ausgeformt sein, die beim Herunterdrücken ein Schieben von Signalleitern erlauben und beim Loslassen ein Verschieben blockieren. Vorzugsweise weist das Führungssystem dabei Elemente auf, die ein unbeabsichtigtes Lösen der Arretierungselemente vom Führungssystem verhindern.

Besonders bevorzugt kann diese Zugentlastung so ausgebildet sein, dass ein Signalleitermantel daran fixiert, insbesondere geklemmt, werden kann. Ein Zug auf den ummantelten Signalleiter außerhalb des Führungskanals hat dann in der Regel eine abgeschwächte, vorteilhafterweise gar keine Auswirkung auf die Lage des in den Führungskanal eingeschobenen abgemantelten Teils bzw. Kerns des Signalleiters.

Bevorzugt ist das Führungssystem so ausgestaltet, dass die Führungskanäle in einem an der Dosiervorrichtung montierten Zustand an derselben Seite an der Dosiervorrichtung verlaufen, an der auch die Signalsendeeinheit und die Signalempfangseinheit der Detektionsvorrichtung angeordnet sind. Damit kann eine bessere Zugänglichkeit, insbesondere im Falle von Reparaturen etc., realisiert werden.

Kurven in einem Führungskanal sind bevorzugt so gestaltet, dass sie den bestimmungsgemäßen Mindestbiegeradius des für diesen Führungskanal vorgesehenen Signalleiters nicht unterschreiten. Bevorzugte Biegeradien sind größer als 5 mm, bevorzugt größer als 15 mm. Aus Gründen der Platzersparnis sind bevorzugte Biegeradien kleiner als 120 mm, bevorzugt kleiner als 80 mm.

Vorzugsweise weist mindestens ein Führungskanal, besonders bevorzugt jeder von mindestens zwei Führungskanälen, dabei zwei benachbarte Kurven in zwei zueinander verkippten Raumebenen auf. Eine solche Anordnung ist an beliebigen Führungssystemen für eine Detektionsvorrichtung zur Überwachung von aus einer Düsenöffnung einer Dosiervorrichtung austretendem Stoff vorteilhaft, welche einen Düsenöffnungsbereich zur Anordnung an der Düsenöffnung aufweisen und mindestens einen Materialkörper umfassen, in dem mindestens zwei Führungskanäle ausgebildet sind, welche dazu ausgelegt sind, Signalleiter der Detektionsvorrichtung zum Düsenöffnungsbereich zu führen. Dies gilt also nicht nur bei der erfindungsgemäßen Anordnung, bei der die Endbereiche der zwei Führungskanäle bezüglich ihrer Mittelachsen im Wesentlichen auf einer gemeinsamen Geraden zueinander und bezüglich des Düsenöffnungsbereichs zueinander gegenüberliegend angeordnet sind, auch wenn diese Kombination besonders vorteilhaft ist. Insofern kann die spezielle Kurvenanordnung der Führungskanäle aber auch eigenständig vorteilhaft sein.

Die beiden Raumebenen sind dabei ganz besonders bevorzugt zueinander in einem Winkel zwischen 45° und 135° geneigt. Vorzugsweise stehen sie im Wesentlichen orthogonal (ggf. mit einer Abweichung von maximal +/- 20%) zueinander.

Bevorzugt sind Kurven, in denen sich der Verlauf der Mittelachse in einem Winkel zwischen 45° und 135°, bevorzugt um 90° (ggf. mit einer Abweichung von maximal +/- 20%) ändert.

Insbesondere wenn die Kurven in zwei im Wesentlichen zueinander orthogonalen Raumebenen liegen, verläuft diejenige Kurve, welche dem Endbereich des Führungskanals am nächsten liegt, bevorzugt in einer Ebene, die orthogonal zur Emissionsrichtung von aus der Düse austretendem Stoff ausgerichtet ist und die dazu benachbarte Kurve bevorzugt in einer Ebene parallel zu dieser Emissionsrichtung verläuft. Betrachtet man das oben beschriebene Koordinatensystem, so verläuft dann diejenige Kurve, welche dem dem Düsenöffnungsbereich zugewandten Endbereich am nächsten liegt, bevorzugt in einer Ebene, die um bis zu 20°, bevorzugt bis zu 15°, besonders bevorzugt ca. 11° zur X-Y-Ebene verkippt ist. Diese Verkippung erfolgt dabei bevorzugt um die gemeinsame Gerade (der Mittelachsen der Endbereiche der Führungskanäle), in Richtung auf die düsenfernen Enden der Führungskanäle. Der Aufbau kann so besonders platzsparend sein. Es ist aber auch theoretisch möglich, dass die Ebene dieser düsennahen Kurve in der X-Y-Ebene verläuft. Die dazu benachbarte Kurve verläuft dann bevorzugt in einer Ebene parallel zur Z-Achse. Dies hat insbesondere den Vorteil einer Verminderung von Spannungen im Signalleiter und einer besseren Signalübermittlung.

Bevorzugt weist das Führungssystem bzw. eine dieses Führungssystem umfassende Detektionsvorrichtung eine Schnellkupplungseinrichtung zur Montage des Führungssystems bzw. der Detektionsvorrichtung an einer weiteren Komponente (beispielsweise einem Düsenblock oder dergleichen) einer Dosiervorrichtung auf. Diese Schnellkupplungseinrichtung ist besonders bevorzugt so ausgebildet, dass sie werkzeuglos betätigbar ist, d. h. dass ein Bediener schnell und ohne Werkzeug das Führungssystem bzw. die Detektionsvorrichtung an der weiteren Komponente der Dosiervorrichtung montieren und wieder entfernen kann. Im Falle eines Fehlers kann so eine besonders schnelle Wiederherstellung der Funktionsfähigkeit der Detektionsvorrichtung bzw. Dosiervorrichtung erreicht werden.

Dies kann zum Beispiel mittels einer Klemmeinrichtung realisiert werden, mit der das Führungssystem an der Komponente der Dosiervorrichtung angeklemmt werden kann, beispielsweise nach Art eines Schraubstocks.

Bevorzugt ist, dass die Schnellkupplungseinrichtung Elemente der Gruppe Führungslöcher, Führungszapfen, Schraubengewinde und Schrauben aufweist. Bevorzugt sind insbesondere Rändelschrauben, da diese eine leichte Lösung der Schraubverbindung und/oder Klemmverbindung ohne Werkzeug ermöglichen. Die Zapfen und Arretierungslöcher sind dabei vorzugsweise so angeordnet, dass sie bei einer korrekten Positionierung des Düsenöffnungsbereichs an der Düsenöffnung formschlüssig ineinandergreifen bzw. die Gewinde und Schrauben sind vorzugsweise entsprechend angeordnet, dass bei einer korrekten Positionierung des (virtuellen) Düsenöffnungsbereichs des Führungssystems an der Düsenöffnung eine Schraubverbindung oder Klemmung hergestellt werden kann.

Bevorzugt kann die Schnellkupplungseinrichtung für eine Realisierung in Form einer Klemmeinrichtung mindestens ein Halteelement umfassen, z. B. eine Klemmbacke, einen Haltefinger oder dergleichen. Zusätzlich kann auch das Führungssystem eine besondere Ausformung mindestens eines Rohrabschnitts oder eines Teils eines Materialblocks, z. B. zur Bildung einer Klemmbacke oder dergleichen, umfassen. Das Führungssystem könnte dann durch Anziehen einer Schraube oder eines anderen Befestigungselements mit der besagten Komponente der Dosiervorrichtung verklemmt werden. Besonders bevorzugt ist hierzu ein Teil des Führungssystems mit der Schnellkupplungseinrichtung so ausgebildet, dass eine Struktur des Dosiersystems bzw. deren Komponente zumindest teilweise umfasst werden kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Detektionsvorrichtung als eine Tropfendetektionseinrichtung zur Detektion von aus einer Düse austretenden Tropfen ausgestaltet. Zusätzlich weist die Detektionsvorrichtung die folgenden Merkmale auf:

  • - eine Signalsendeeinheit, welche dazu eingerichtet ist, ein Trägersignal mit einer definierten Pulsfrequenz zu erzeugen,
  • - eine Modulationseinheit, welche dazu eingerichtet ist, durch eine physikalische Wechselwirkung des Trägersignals mit einem zu detektierenden Tropfen ein moduliertes Messsignal zu erzeugen,
  • - eine Auswertungseinheit, welche dazu eingerichtet ist, unter Berücksichtigung der definierten Pulsfrequenz auf Basis des Messsignals zu ermitteln, ob ein Tropfen von der Düse abgegeben wurde.

Die Tropfendetektionseinrichtung ist bevorzugt so ausgebildet, dass eine Abgabe eines Tropfens in einem definierten Zeitfenster überprüft wird, welches mit einer Tropfenabgabesteuerung der Düse synchronisiert ist. Sie weist bevorzugt eine Demodulationseinheit auf, die dazu eingerichtet ist, eine Amplitudendemodulation des Messsignals und/oder eine Quadraturdemodulation des Messsignals durchzuführen, um eine In-Phase-Komponente und eine Quadratur-Komponente zu ermitteln.

Die Auswertungseinheit umfasst bevorzugt eine Modulationswertermittlungseinheit, welche dazu eingerichtet ist, vorzugsweise auf Basis der In-Phase-Komponente und der Quadratur-Komponente, den Betrag der Amplitude und/oder die Phase eines auf dem modulierten Messsignal basierenden Modulationssignals zu ermitteln.

Bevorzugt ist die Modulationswertermittlungseinheit dazu eingerichtet, Amplituden-Ableitungswerte (dA/dt), umfassend die zeitliche Ableitung des Betrags der Amplitude, und/oder Phasen-Ableitungswerte (dφ/dt), umfassend die zeitliche Ableitung der Phase des Modulationssignals, zu ermitteln, wobei bevorzugt in einem festen Zeit-Intervall eine vorbestimmte Anzahl der Amplituden-Ableitungswerte (dA/dt) zu Amplituden-Vergleichswerten und/ oder eine vorbestimmte Anzahl der Phasen-Ableitungswerte (dφ/dt) zu Phasen-Vergleichswerten kombiniert werden, oder in einem festen Zeit-Intervall eine vorbestimmte Anzahl von Maximalwerten der Amplituden-Ableitungswerte (dA/dt) zu Amplituden-Vergleichswerten und/ oder eine vorbestimmte Anzahl der Maximalwerte der Phasen-Ableitungswerte (dφ/dt) zu Phasen-Vergleichswerten kombiniert werden. Dabei umfasst die Auswertungseinrichtung bevorzugt eine Detektionsfiltereinheit, die dazu eingerichtet ist, auf Basis der Amplituden-Vergleichswerte und/oder der Phasen-Vergleichswerte zu ermitteln, ob das Modulationssignal einen Tropfen indiziert, wobei die Detektionsfiltereinheit bevorzugt dazu eingerichtet ist, eine relative Abweichung eines von der Modulationswertermittlungseinheit ermittelten Amplituden-Vergleichswerts von einem Amplituden-Referenzwert zu ermitteln und/oder eine relative Abweichung eines von der Modulationswertermittlungseinheit ermittelten Phasen-Vergleichswerts von einem Phasen-Referenzwert zu ermitteln.

Bevorzugt weist die Tropfendetektionseinrichtung eine Referenzwert-Speichereinrichtung auf, in der ein Amplituden-Referenzwert, welcher aus einer Mehrzahl von Amplituden-Vergleichswerten von vorher erfassten Modulationssignalen gebildet ist, und/oder ein Phasen-Referenzwert, welcher aus einer Mehrzahl von Phasen-Vergleichswerten von vorher erfassten Modulationssignalen gebildet ist, als variable Referenzwerte gespeichert sind.

Bevorzugt ist die Detektionsfiltereinheit dazu eingerichtet, zu ermitteln, ob die ermittelte relative Abweichung des Amplituden-Vergleichswerts vom Amplituden-Referenzwert und/oder die ermittelte relative Abweichung des Phasen-Vergleichswerts vom Phasen-Referenzwert einen relativen unteren und oberen Grenzwert nicht überschreiten, bzw. die Detektionsfiltereinheit ist bevorzugt dazu eingerichtet, zu ermitteln, ob der für die Ermittlung der Abweichung des Amplituden-Vergleichswerts verwendete absolute Amplituden-Referenzwert in einem vorbestimmten absoluten Amplituden-Referenzwertintervall liegt und/oder ob der für die Ermittlung der Abweichung des Phasen-Vergleichswerts verwendete absolute Phasen-Referenzwert in einem vorbestimmten absoluten Phasen-Referenzwertintervall liegt.

Besonders bevorzugt umfasst die Modulationseinheit eine Lichtemissionseinheit und eine Lichtsensoreinheit und/oder eine kapazitive Sensoreinheit. Die Signalsendeeinheit ist bevorzugt dazu eingerichtet, als Trägersignal ein Rechtecksignal zu erzeugen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Detektionsvorrichtung zur Detektion von aus einer Düse austretenden, sich entlang einer Trajektorie bewegenden Tropfen die folgenden Elemente auf:

  • - eine Lichtwellenleiteranordnung als Signalleiter mit einem ersten Lichtwellenleiter und einem zweiten Lichtwellenleiter, welche einander gegenüberliegend an einem Zwischenraum, durch den die Trajektorie des Tropfens verläuft, derart angeordnet sind, dass ein von dem ersten Lichtwellenleiter ausgesandter Lichtstrahl die Trajektorie des Tropfens kreuzt und anschließend in den zweiten Lichtwellenleiter eingekoppelt wird,
  • - eine Lichtsignalsendeeinheit, um einen mit einer Trägerfrequenz gepulsten Lichtstrahl in den ersten Lichtwellenleiter einzukoppeln,
  • - eine Lichtauswertungseinrichtung, um den in den zweiten Lichtwellenleiter eingekoppelten Lichtstrahl auszuwerten, um zu ermitteln, ob ein Tropfen von der Düse abgegeben wurde.

Bevorzugt weist dabei der erste Lichtwellenleiter ein erstes und ein zweites Ende auf, wobei das erste Ende des ersten Lichtwellenleiters mit einer Lichtemissionseinrichtung der Lichtsignalsendeeinheit gekoppelt ist, und das zweite Ende des ersten Lichtwellenleiters ein Emissionsfenster zu dem zu überwachenden Zwischenraum bildet. Ebenso weist der zweite Lichtwellenleiter ein erstes und ein zweites Ende auf und das erste Ende des zweiten Lichtwellenleiters bildet dann ein Detektionsfenster zu dem zu überwachenden Zwischenraum und das zweite Ende des zweiten Lichtwellenleiters ist mit einer Sensoreinrichtung der Lichtauswertungseinrichtung gekoppelt.

Die Lichtwellenleiter sind bevorzugt derart an der Düse angeordnet, dass der gepulste Lichtstrahl aus dem ersten Lichtwellenleiter direkt auf den Tropfen trifft, von dem Tropfen moduliert wird und direkt in den zweiten Lichtwellenleiter eingekoppelt wird. Der erste Lichtwellenleiter und der zweite Lichtwellenleiter umfassen bevorzugt Kunststoff-Fasern.

Bevorzugt sind die Lichtwellenleiter und damit die Führungskanäle derart relativ zu der Düse (bzw. dem Düsenöffnungsbereich) positioniert, dass eine definierte effektive Querschnittsfläche des ersten und/oder zweiten Lichtwellenleiters in Abhängigkeit vom jeweiligen Dosierprozess, insbesondere in Abhängigkeit von einer zu erwartenden Tropfengröße, gegeben ist.

Bevorzugt ist die Lichtauswertungseinrichtung dazu eingerichtet, unter Berücksichtigung einer definierten Trägerfrequenz des gepulsten Lichtstrahls zu ermitteln, ob ein Tropfen von der Düse abgegeben wurde.

Die Tropfendetektionseinrichtung umfasst bevorzugt eine Demodulationseinheit, die dazu eingerichtet ist, eine Amplitudendemodulation oder eine Quadraturdemodulation eines auf Basis des gepulsten Lichtstrahls erfassten modulierten Messsignals durchzuführen.

Die Lichtauswertungseinrichtung umfasst bevorzugt eine Modulationswertermittlungseinheit, welche dazu eingerichtet ist, vorzugsweise auf Basis einer In-Phase-Komponente und einer Quadratur-Komponente den Betrag der Amplitude und/oder die Phase eines auf dem modulierten Messsignal basierenden Modulationssignals zu ermitteln.

Bevorzugt ist die Lichtemissionseinrichtung dazu eingerichtet, ein gepulstes elektrisches Signal in eine Lichtwelle zu wandeln, ohne die Trägerfrequenz und Phase des gepulsten Signals in relevantem Ausmaß zu ändern (siehe oben).

Die Lichtsignalsendeeinheit ist bevorzugt so ausgebildet, dass die Helligkeit des gepulsten Lichtstrahls über die Wahl einer Pulsweite von Lichtpulsen des gepulsten Lichtstrahls eingestellt wird.

Derartige bevorzugte Detektionseinrichtungen werden detailliert in der DE 10 2015 117 246 und der DE 10 2015 117 248 beschrieben, deren Inhalt hiermit insoweit inkorporiert wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden hier jedoch die Signale bzw. Signalleiter (z. B. die Lichtleiter) durch die erfindungsgemäßen Führungskanäle des Führungssystems zur Düsenöffnung geführt.

In einer Anordnung ohne eingeführte Signalleiter sind die Führungskanäle so gestaltet, dass sich diese wie oben beschrieben einbringen lassen.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Dabei sind in den verschiedenen Figuren gleiche Komponenten mit identischen Bezugsziffern versehen. Die Figuren sind in der Regel nicht maßstäblich. Es zeigen jeweils:

  • 1 eine schematische Darstellung eines bevorzugten Führungssystems in einer bevorzugten Detektionsvorrichtung,
  • 2 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Dosiervorrichtung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eines Führungssystems,
  • 3 das Führungssystem gemäß 2 in Form einer Sprengzeichnung,
  • 4 Details des Führungssystems gemäß den 2 und 3,
  • 5 weitere Details des Führungssystems gemäß den 2 und 3, zur Erläuterung einer Schnellkupplungseinrichtung zur Anbringung des Führungssystems an einer Dosiervorrichtung,
  • 6 weitere Details zu einer Klemmbacke der Schnellkupplungseinrichtung des Führungssystems gemäß 5,
  • 7 eine schematische Darstellung einer bevorzugte Anordnung von Kurven in einem Führungskanal des Führungssystems gemäß den 2 und 3,
  • 8 eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines Führungssystems an einer Dosiervorrichtung.

1 zeigt grob schematisch eine Anordnung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Führungssystems 1 in einer bevorzugten Detektionsvorrichtung 3. In Aufsicht ist eine Düse 4 dargestellt, die Teil einer Dosiervorrichtung 2 ist. Diese kann zum Beispiel so aufgebaut sein, wie sie später noch anhand der 2 und 8 erläutert wird. Mittels der Düse 4 können beispielsweise Tropfen eines Dosierstoffs 23 (siehe 2) oder Mediums, z. B. Klebstoff, eingedüst bzw. dosiert werden.

In 1 ist der Blick von unten auf die Düse 4 gerichtet, so dass eingedüste Tropfen sich aus der Zeichnungsebene heraus bewegen würden, d.h. die Emissionsrichtung R weist aus der Zeichnungsebene heraus. Diese Ansicht soll lediglich die Funktion und Anordnung der wichtigsten Komponenten in Relation zueinander verdeutlichen. Längen und Formen von einzelnen Komponenten sind in dieser Darstellung nicht realistisch.

Die Düse 4 weist eine Düsenöffnung 5 auf, aus der das Medium die Düse verlässt. An der Position der Düsenöffnung 5 ist der (nur virtuelle) „Düsenöffnungsbereich“ 6 des Führungssystems 1 angeordnet, der in Abwesenheit der Düse 4, also z.B. bei einem nicht an einer Dosiervorrichtung 2 angebrachten Führungssystem 1, den Bezugsbereich für die Führungskanäle 7 darstellt. Auf zwei Seiten gegenüberliegend zueinander sind die Führungskanäle 7 angeordnet, die insbesondere in Rohren vorliegen oder Ausfräsungen in einem Materialblock sein können, wie dies später noch gezeigt wird. Mittig in jedem Führungskanal 7 liegt dessen Mittelachse 9.

In 1 ist ein Arrangement zu sehen, bei dem sich die beiden Führungskanäle 7 exakt diametral bezüglich der Düsenöffnung 5 bzw. des Düsenöffnungsbereichs 6 gegenüberliegen. Die beiden Mittelachsen 9 verlaufen hier zwischen den Enden der Führungskanäle 7 auf einer gemeinsamen Geraden G und würden den jeweils gegenüberliegenden Führungskanal 7 zentral treffen. Diese Gerade G verläuft senkrecht durch die Emissionsrichtung R.

In den Führungskanälen 7 sind Signalleiter 8 eingebracht, die bis zur Düse 4 reichen. Sie können an der Düse 4 bündig mit den Führungskanälen 7 abschließen, jedoch auch - wie hier gezeigt - etwas überstehen. Theoretisch können sie auch bis zur Düsenöffnung 5 heranreichen. Die Signalleiter 8 stellen zusammen mit dem Führungssystem 1 (bzw. als Teil desselben), ggf. mit Halteelementen 10, mit einer Signalsendeeinheit 11, mit einer Signalempfangseinheit 12 und einer Signalauswertungseinheit 13 eine bevorzugte Detektionsvorrichtung 3 (bzw. ein Detektionssystem 3) dar. Es sollte beachtet werden, dass die 1 die Detektionsvorrichtung 3 lediglich sehr grob skizziert. In der Praxis wäre es von großem Vorteil, die elektronischen Elemente weiter von der Düsenöffnung 5 entfernt anzuordnen und die Führungskanäle 7 und die Signalleiter 8 länger zu gestalten.

2 zeigt eine bevorzugte Dosiervorrichtung 2 mit einer Düse 4, die eine Düsenöffnung 5 aufweist. Die Düse 4 befindet sich in einem Düsenblock 40, in dem sich der eigentliche Düsenmechanismus befindet, um die Düse 4 bzw. die Düsenöffnung 5 z. B. in der gewünschten Weise zu öffnen und zu schließen bzw. den Dosierstoff in der gewünschten Weise in Form von kleinen Tropfen auszustoßen. Dieser Düsenblock ist an einen Steuerblock 41 angeflanscht, in dem der Steuermechanismus zur Betätigung des Schließmechanismus im Düsenblock 40 angeordnet ist. Die Betätigung des Steuermechanismus kann beispielsweise hydraulisch, pneumatisch, durch Piezolemente oder dergleichen erfolgen. Über eine Leitung 42 (in 2 nicht erkennbar, siehe aber 8) wird der Dosierstoff zur Düse 4 zugeführt. Entsprechende Dosiervorrichtungen 2 mit einer Düse 4, welche im Rahmen der Erfindung genutzt werden können, sind dem Fachmann jedoch bekannt und brauchen daher hier nicht im Einzelnen erläutert zu werden. Um lediglich ein Beispiel für eine geeignete Dosiervorrichtung zu nennen, kann auf die DE 10 2011 108 799 A1 verwiesen werden. Die Erfindung ist aber auch an anderen Dosiervorrichtungen nützlich.

An der in 2 dargestellten Dosiervorrichtung 2 ist ein Führungssystem 1 angebracht, so dass sich der Düsenöffnungsbereich 6 des Führungssystems 1 genau an der Position der Düsenöffnung 5 befindet. Ganz in der Nähe der Düse 4 befinden sich die Endbereiche 14 der Führungskanäle 7, welche gleichzeitig auch den Endbereichen der Signalleiter 8, hier Lichtleiter 8, entsprechen. Sie liegen hier bezüglich des Düsenöffnungsbereichs 6 wieder einander gegenüber.

Am unteren Teil der Dosiervorrichtung 2 sind die Führungskanäle 7 als Ausfräsungen oder anders erzeugte Ausnehmungen in einem Materialblock 15 ausgeführt, welcher - wie später noch anhand von 3 gezeigt wird - aus zwei Materialblocksegmenten 15u, 15o bzw. Materialblockteilen gebildet sein kann.

Die Führungskanäle 7 verlaufen hier in einer Kurvenlinie nach oben, in Richtung der Z-Koordinate, bzw. entgegen der Emissionsrichtung R, hin bis zu einer Koppelstelle 24. Von dieser Koppelstelle 24 aus können die Lichtleiter 8, nachdem sie zuvor an ihren unteren Endabschnitten, welche in den Führungskanälen verlaufen, vom üblichen Mantel M abisoliert bzw. entmantelt wurden, eingeführt werden. Die Abisolierung erfolgt dabei so weit, dass in einen vom Düsenöffnungsbereich 6 weg weisenden Abschnitt der Führungskanäle 7, in welchem der Durchmesser etwas größer als im restlichen Abschnitt der Führungskanäle 7 ist, gerade noch ein Abschnitt des Lichtleitermantels M hineingeschoben werden kann. Mittels Klemmen 17K können die Lichtleiter 8 dann dort mit ihrem Lichtleitermantel M zur Bildung einer Zugentlastung 17 fixiert werden. Mittels dieser Klemmen 17K lassen sich die Lichtleitermäntel M in der dargestellten Ausführungsform auch leicht wieder vom Materialblock 15 trennen und zusammen mit den Lichtleitern 8 aus dem Führungssystem herausziehen, z. B. zum Auswechseln der Lichtleiter 8 oder zur Reinigung. Diese Klemmen 17K, die hier als federgelagerte Druckknöpfe 17K ausgeführt sind, können einfach durch einen Druck auf sie gelöst werden. Gegen Herausfallen sind diese Druckknöpfe 17K mittels einer Sperre 18 gesichert. Diese Sperre besteht hier jeweils aus einem Stift 18, der in eine im Bereich der Klemmen 17K parallel zum Führungskanal 7 verlaufende Bohrung eingeschoben ist.

Das Führungssystem 1 ist durch eine noch später anhand der 5 und 6 detaillierter erläuterten Schnellkupplungseinrichtung 28 in Form einer Klemmung mit einer Komponente 40, 41 der Dosiervorrichtung 2, zum Beispiel dem Düsenblock 40 und/oder dem Steuerblock 41, verbunden. Die Schnellkupplungseinrichtung 28 kann ohne Werkzeug mittels einer Rändelschraube 19 betätigt werden.

3 zeigt wie oben erwähnt das Führungssystem 1 gemäß 2 mit einem segmentierten Materialblock 15. Im in der 3 unteren Teil des Materialblocks 15 (das untere Materialblocksegment 15u) sind die Führungskanäle 7 erkennbar, die in dieser zweiteiligen Form der Materialblöcke 15 leicht als Ausfräsungen hergestellt werden können. Sowohl das untere Materialblocksegment 15u als auch das obere Materialblocksegment 15o sind im Wesentlichen L-förmig ausgebildet, mit einem unteren L-Schenkel 15L, der jeweils in einem an die Dosiervorrichtung 2 montierten Zustand an einer unteren Seite der Dosiervorrichtung 2 anliegt, an der sich die Düsenöffnung 5 befindet, und einem oberen L-Schenkel, der parallel zu einer Vorderseite der Dosiervorrichtung 2 verläuft, an der das Führungssystem 1 montiert wird. Das obere Materialblocksegment 15o ist so geformt, dass die Außenkontur des „L“ an die Innenkontur des „L“ des unteren Materialblocksegments 15u angepasst ist, so dass das obere Materialblocksegment 15o in das untere Materialblocksegment 15u eingepasst werden kann.

Im unteren, vorderen Teil bzw. unteren L-Schenkel 15L des in der 3 unteren Materialblocksegments 15u ist eine kreisrunde Ausnehmung erkennbar, in deren Mitte der Düsenöffnungsbereich 6 eingezeichnet ist. Dort wird die Düse der Dosiervorrichtung 2 positioniert. Im oberen Bereich bzw. nach oben gerichteten L-Schenkel des unteren Materialblocksegments 15u sind in zwei seitlichen Abschnitten, an denen von oben auch die Lichtleiter 8 zugeführt werden, zwei große Löcher erkennbar, in denen die Klemmen 17K (siehe 2 und 4) der Zugentlastung 17 eingebracht werden können und im unteren Teil drei Löcher 20G, 20F, welche zur Realisierung einer noch später erläuterten Schnellkupplungseinrichtung 28 dienen. Es sind noch weitere Löcher in den Segmenten erkennbar, die der Montage der Materialblocksegmente 15u, 15o aneinander, z. B. mittels Schrauben, dienen und die nicht weiter im Einzelnen erläutert werden müssen.

Auch in dem in 3 oberen Materialblocksegment 15o sind der in einer Ausnehmung liegende Düsenöffnungsbereich 6 im unteren L-Schenkel 15L sowie die eingefrästen Führungskanäle 7 erkennbar, in denen die Lichtleiter 8 verlaufen. Diese Lichtleiter 8 müssen nicht unbedingt, können aber durchaus Teil des Führungssystems 1 sein. Ferner sind auch hier Löcher für die Klemmen 17K erkennbar, an denen jeweils der Mantel M eines eingeschobenen Lichtleiters 8 endet. In diesem oberen Materialblocksegment 15 sieht man auch die Endbereiche 14 der Führungskanäle 7, die sich in Bezug zum Düsenöffnungsbereich 6 gegenüberliegen.

4 zeigt weitere einzelne Details dieses in den 2 und 3 gezeigten Führungssystems 1, nämlich die zwei in die Führungskanäle 7 im Materialblock 15 angeordneten Lichtleiter 8, diverse einzelne Elemente 17K, 17F, 18 der Zugentlastung 17 sowie eine bewegliche Klemmbacke 29 der bereits erwähnten Schnellkupplungseinrichtung 28 mit der Rändelschraube 19.

Die Lichtleiter 8 sind, wie hier zu sehen ist, im oberen Bereich noch mit ihrem Mantel M versehen und im unteren Bereich, mit dem die Lichtleiter 8 durch die Führungskanäle 7 geschoben werden sollen, bereits entmantelt. Die Endbereiche 14 der Signalleiter 8 sollten, wenn sie in den Materialblock von 3 eingeschoben sind, den Endbereichen der Führungskanäle 7 in dem Materialblock 15 entsprechen.

Gut zu erkennen sind hier auch die Klemmen 17K der Zugentlastung 17 und eine der Sperren 18, die sich in den zusammengefügten Materialblocksegmenten der 3 befinden sollten. Die Klemmen 17K bestehen hier im Wesentlichen jeweils aus einem Druckknopf 17K in Form eines Stifts, der unterhalb einer Druckoberfläche, auf die ein Bediener zum Lösen der Klemmung drücken kann, zwei umlaufende Nuten 17S, 17L aufweist. Die Druckknöpfe 17K sind jeweils in eine entsprechende Ausnehmung im Materialblock 15 gegen eine Feder 17F vorgespannt eingelegt. Mittels dieser Feder 17F würden die Druckknöpfe 17K wieder aus der Ausnehmung im Materialblock 15 herausgedrückt werden. Durch einen in die obere Sicherungsnut 17S (direkt unterhalb der Druckoberfläche) eingreifenden, als Sperre 18 dienenden Stift 18, welcher in eine entsprechende Bohrung parallel zum Führungskanal 7 eingeschoben ist, werden sie jedoch innerhalb der Ausnehmung im Materialblock 15 gesichert. Die zu dieser oberen Sicherungsnut 17S verlaufende zweite Signalleiternut 17L ist im Bereich des Führungskanals 7 so angeordnet, dass ein in den Führungskanal 7 eingeschobener Lichtleiter 8 mit seinem Mantel M in der Signalleiternut 17N festgeklemmt wird, wenn der Druckknopf 17K durch die Feder 17F gegen den in der oberen Sicherungsnut 17S angeordneten Stift 18 gedrückt wird. Zum Lösen des Lichtleiters 8 muss der Druckknopf 17K nur durch den Bediener ein wenig gegen die Federkraft heruntergedrückt werden. Dieser Mechanismus ist besonders bequem, um eine ausreichende Zugentlastung des Lichtleiters 8 im Materialblock 15 zu erreichen.

Das Führungssystem 1 ist wie erwähnt vorteilhaft mit einer Schnellkupplungseinrichtung 28 ausgestattet, um es ohne Werkzeug mit der Dosiervorrichtung 2 zu koppeln, hier konkret am Düsenblock 40 festzuklemmen. Diese Schnellkupplungseinrichtung 28 lässt sich am besten anhand der 5 und 6 erläutern.

5 zeigt hierzu den Materialblock 15 mit den Führungskanälen 7 aus einer ähnlichen Perspektive wie 3, nämlich von der (hier nicht gezeigten) Dosiervorrichtung 1 aus gesehen, jedoch im zusammenmontierten Zustand der beiden Materialblocksegmente 15u, 15o sowie mit einer beweglichen, in einer Klemmrichtung K verschiebbar in einem Führungskanal 31 im Materialblock 15 angeordneten Klemmbacke 29. Dieser Führungskanal 31 wird durch eine an einen senkrecht zur Klemmrichtung K liegenden Querschnitt der Klemmbacke 29 angepasste Kavität gebildet, die sich in der oberen Seite des Materialblocks 15 befindet, welche zu den ankommenden Signalleitern 8 weist (die in den 3 und 5 oben angeordnete Seite). Diese Kavität wird auf der zur Dosiervorrichtung 2 weisenden Seite von einer am Ende des oberen L-Schenkels des oberen Materialblocksegments 15o angeordneten Vorderwand 32 und zu der von der Dosiervorrichtung 2 weg weisenden Seite durch eine Rückwand 33 begrenzt, welche durch einen zu den ankommenden Signalleitern 8 weisenden oberen L-Schenkel des unteren Materialblocksegments 15u gebildet wird (siehe hierzu auch 3). Zwischen der Vorderwand 32 und den zwei seitlichen Abschnitten zur Zuführung der Lichtleiter 8 im oberen L-Schenkel des oberen Materialblocksegments 15o befinden sich zwei Führungsschlitze 34 für zwei Haltefinger 29a, 29b bzw. Halteklauen der Klemmbacke 29, die nachfolgend noch erläutert werden.

6 zeigt noch einmal die freigestellte Klemmbacke 29 mit der Rändelschraube 19, die (hier parallel zum oberen Abschnitt der Lichtleiter 8) von oben nach unten durch die Klemmbacke 29, frei in dieser drehbar, hindurchverläuft, so dass ein Gewindeabschnitt der Rändelschraube 19 nach unten aus der Klemmbacke 29 hinausragt und sich obenseitig (am oberen Ende) ein Rändelrad zum Betätigen der Rändelschraube 19 befindet. Parallel zum Gewindeabschnitt der Rändelschraube 19 erstecken sich hier von der Unterseite der Klemmbacke 29 zwei Führungszapfen 20a.

Im Boden der den Führungskanal 31 bildenden Kavität im Materialblock 15 sind in etwa mittig ein Gewindeloch 20G (bzw. Gewindebohrung) für das Gewinde der Rändelschraube 19 und passend dazu daneben zwei Führungslöcher 20F (bzw. Führungsbohrungen) für die Führungszapfen 20F eingebracht. Sowohl das Gewindeloch 20G als auch die Führungslöcher 20F verlaufen durch das obere Materialblocksegment 15o hindurch und verlaufen in das untere Materialblocksegment 15u hinein, hier vorzugsweise sogar durch dieses hindurch. Jedoch befindet sich das Gewinde des Gewindelochs 20G vorzugsweise nur im unteren Materialblocksegment 15u, so dass der Gewindeabschnitt der Rändelschraube 19 durch den oberen Teil des Gewindelochs 20G im oberen Materialblocksegment 15o frei hindurchgleiten kann.

Durch Verdrehen der Rändelschraube 19 kann somit die Klemmbacke 29 im Führungskanal 31 des Materialblocks 15 parallel zum oberen L-Schenkel in der Klemmrichtung K, d. h. in Richtung auf den unteren L-Schenkel 15L des Materialblocks 15 hin und zurück sehr genau und fein verstellt werden, wobei durch die Übersetzung der Drehkraft mittels der Rändelschraube 19 eine relativ große Kraft in die Klemmrichtung K ausgeübt werden kann. Die mit den Führungszapfen 20F zusammenwirkenden Führungslöcher 20F sorgen dabei für eine exakte parallele Führung der Klemmbacke 29 im Führungskanal 31 des Materialblocks 15.

Die bewegliche Klemmbacke 29 weist wie erwähnt Haltefinger 29a, 29b auf, die durch Führungsschlitze 34 im unteren Materialblock 15 aus dem Führungskanal 31 des Materialblocks 15 im Wesentlichen parallel zum endseitigen Verlauf des unteren L-Schenkels 15L des Materialblocks 15 herausragen. Zwischen den Haltefingern 29a, 29b der beweglichen Klemmbacke 29 und dem unteren L-Schenkel 15L des Materialblocks 15, welcher eine unbewegliche Klemmbacke (bzw. relativ zum Materialblock 15 feststehende Gegenklemmbacke) bildet, wird so ein Klemmmechanismus nach Art eines Schraubstocks gebildet, so dass durch Anziehen der Rändelschraube 19 ein Teil der Dosiervorrichtung 2, hier der Düsenblock 40 der Dosiervorrichtung 2, dazwischen festgeklemmt und somit das gesamte Führungssystem 1 an der Dosiervorrichtung 2 fixiert werden kann.

In dem hier dargestellten Fall greifen die zwei Haltefinger 29b von oben auf den Düsenblock 40, wobei einer der Haltefinger 29a in einen Schlitz 43 (der in den 2 oder 8 zu sehen ist) zwischen dem Düsenblock 40 und dem Steuerblock 41 hineingeschoben wird. Der untere L-Schenkel 15L drückt dabei als Gegenklemmbacke von unten gegen den Düsenblock 40, wobei automatisch der Düsenöffnungsbereich 6 passend an der Düsenöffnung 5 liegt.

Der eine Haltefinger 29a ist relativ dünn ausgeführt, um in den oben genannten Schlitz 43 zwischen dem Düsenblock 40 und dem Steuerblock 41 zu passen, und der andere Haltefinger 29b ist ausgeformt, um auf einer anderen Position des Düsenblocks 40 formschlüssig anzuliegen. Neben dem dünnen Haltefinger 29a ist das Material der beweglichen Klemmbacke 29 abgeschrägt. Die Schräge 30 trägt der gegebenen Form des Steuerblockes Rechnung.

Mittels dieser Schnellkupplungseinrichtung 28 ist sowohl ein fester Halt des Führungssystems 1 an der Dosiervorrichtung 2 gewährleistet als auch eine leichte Auswechselung des Führungssystems 1 möglich, da durch ein einfaches Verdrehen der Rändelschaube 19 die Verklemmung festgezogen oder gelöst und somit das Führungssystem 1 schnell angekoppelt oder entkoppelt werden kann.

7 zeigt schematisch eine bevorzugte Anordnung von Kurven 21, 21a in einem Führungskanal 7. Diese Kurvenführung entspricht der Kurvenführung in dem anhand der 2 bis 4 gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel. Dargestellt ist ein Führungskanal 7, dessen Endbereich 14 im Bild unten zu sehen ist und dessen oberes Ende zur Einführung eines Signalleiters offen ist. Mittig im Führungskanal ist die Mittelachse 9 gezeigt. Unten im Bild verläuft der Führungskanal 7 nach dem Endbereich 14 zunächst in einer Kurve 21 in einer ersten Raumebene 25, die bei einer Anordnung des Führungskanals in einer Dosiervorrichtung orthogonal zur Emissionsrichtung von Tropfen stehen würde. Der Verlauf des Führungskanals 7 und damit auch der Verlauf dessen Mittelachse 9 ändert sich mit dieser Kurve um den Winkel α, der hier 90° entspricht. Im weiteren Verlauf wird der Führungskanal 7 in einer weiteren Kurve 21a in einer weiteren Raumebene 26 gebogen, wobei diese weitere Raumebene 26 in einem Winkel γ zu der ersten Raumebene 25 steht, der hier 90° entspricht. Die beiden Raumebenen 25, 26 stehen somit orthogonal zueinander. Der Verlauf des Führungskanals 7 und damit auch der Verlauf dessen Mittelachse 9 ändert sich mit dieser weiteren Kurve 21a um den Winkel β, der hier wieder 90° entspricht.

Auf diese Weise ändert sich die Ausrichtung des Führungskanals 7 aus einer waagerechten Orientierung im Endbereich 14 mittels zweier Kurven 21, 21a in eine senkrechte Ausrichtung.

8 zeigt perspektivisch eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines Führungssystems 1 an einer Dosiervorrichtung 2, wobei es sich hier um dieselbe Dosiervorrichtung 2 wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 2 bis 4 handeln kann. Im Unterschied zu diesem anderen Ausführungsbeispiel werden hier die Führungskanäle von Rohren 16 ohne Verwendung eines Materialblocks gebildet. Diese Rohre 16 können mittels Stabilisierungselementen 22 und einer Stabilisierungsplatte 27 zusätzlich stabilisiert werden. Im unteren Teil ist die resultierende Eindüsungsrichtung R entgegen der Z-Achse dargestellt, auf der sich eingedüste Tropfen 23 bewegen würden.

Die Stabilisierungselemente 22 können gleichzeitig als eine Art Zugentlastung ausgebildet sein. Z. B. könnte hier wieder der Mantel M des Lichtleiters verklemmt werden.

Die Rohre 16 enden an der Düse 4 auch hier wieder so, dass sich die Endbereiche 14 dieser Führungskanäle an der Düsenöffnung 5 der Düse 4 der Dosiervorrichtung 2 gegenüberliegen. Am oberen Teil der Rohre sind Halteelemente 10 dargestellt, mittels derer Messeinheiten einer Detektionsvorrichtung mit dem Aufbau verbunden werden können. Die Rohre könnten auch zumindest teilweise als Bowdenzug ausgeführt sein und damit flexibel verlegbar sein, wobei bevorzugt der Anfang und das Ende fixiert wären.

Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorhergehend detailliert beschriebenen Vorrichtungen lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise könnte eine Schnellkupplungseinrichtung auch ohne Klemmung realisiert sein, mit z. B. einer Rändelschraube oder dergleichen, die direkt zur Verschraubung des Führungssystems mit der Dosiervorrichtung genutzt wird, oder eine Klemmung kann mit einem anderen Mechanismus erfolgen. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließt der Begriff „Einheit“ nicht aus, dass diese auch aus mehreren, gegebenenfalls auch räumlich getrennten, Untereinheiten besteht.

Bezugszeichenliste

1
Führungssystem
2
Dosiervorrichtung
3
Detektionsvorrichtung
4
Düse
5
Düsenöffnung
6
Düsenöffnungsbereich
7
Führungskanal
8
Signalleiter / Lichtleiter
9
Mittelachse
10
Halteelement
11
Signalsendeeinheit
12
Signalempfangseinheit
13
Signalauswertungseinheit
14
Endbereich
15
Materialblock
15L
unterer L-Schenkel
15u
unteres Materialblocksegment
15o
oberes Materialblocksegment
16
Rohr
17
Zugentlastung
17K
Klemme / Druckknopf
17F
Feder
17L
Signalleiternut
17S
Sicherungsnut
18
Sperre / Stift
19
Rändelschraube
20a
Führungszapfen
20G
Gewindeloch
20F
Führungsloch
21, 21a
Kurve
22
Stabilisierungselemente
23
Dosierstoff
24
Koppelstelle
25
Raumebene
26
Raumebene
27
Stabilisierungsplatte
28
Schnellkupplungseinrichtung
29
bewegliche Klemmbacke
29, 29a
Haltefinger
30
Schräge
31
Führungskanal
32
Vorderwand
33
Rückwand
34
Führungsschlitz
40
Düsenblock
41
Steuerblock
42
Leitung
43
Schlitz
G
Gerade
M
Signalleitermantel
K
Klemmrichtung
R
Emissionsrichtung
α, β, γ
Winkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

Zitierte Patentliteratur

  • DE 102015117246 [0080]
  • DE 102015117248 [0080]
  • DE 102011108799 A1 [0089]