DE102024128843A1

DE102024128843A1 - Printhead with removable fluid unit

Info

Publication number: DE102024128843A1
Application number: DE102024128843.4A
Authority: DE
Inventors: Maximilian Pospischil; Martin Kuchler; Omar ZUAITER
Original assignee: Highline Tech GmbH; Highline Technology GmbH
Current assignee: Highline Tech GmbH; Highline Technology GmbH
Priority date: 2024-10-07
Filing date: 2024-10-07
Publication date: 2026-04-09

Abstract

Beschrieben wird eine Vorrichtung (1) zum Beschichten eines Substrats (2) mit einem Beschichtungsmedium. Die Vorrichtung(1) weist auf:
eine Druckeinheit (5) mit einer Kartusche (15), die das Beschichtungsmedium enthält, mit einem Düsenkopf (16) mit einer Anzahl an Düsen, die zum Ausbringen des Beschichtungsmediums mittels eines vorzugsweise von extern an der Druckeinheit (5) bereitgestellten Ausbringdrucks (p) bestimmt sind und die mit der Kartusche (15) in Fluidverbindung stehen, und mit einer Dosiereinheit (20) für das Beschichtungsmedium, die zwischen die Kartusche (15) und den Düsenkopf (16) geschaltet ist; und
ein Montagesystem (3) einschließlich einer elektrisch betriebenen Aktuatoreinheit (4), vorzugsweise ein Linear-Aktuator, die zum Betätigen der Dosiereinheit (20) ausgebildet ist; wobei
die Druckeinheit (5) mitsamt der Kartusche (15), dem Düsenkopf (16) und der Dosiereinheit (20) von dem Montagesystem (3) entfernbar und separat an einem kühlen Ort (18) lagerbar ist. A device (1) for coating a substrate (2) with a coating medium is described. The device (1) comprises:
a pressure unit (5) with a cartridge (15) containing the coating medium, with a nozzle head (16) having a number of nozzles for dispensing the coating medium by means of a dispensing pressure (p) preferably provided externally to the pressure unit (5) and which are in fluid communication with the cartridge (15), and with a metering unit (20) for the coating medium, which is connected between the cartridge (15) and the nozzle head (16); and
a mounting system (3) including an electrically operated actuator unit (4), preferably a linear actuator, designed to actuate the metering unit (20); wherein
the pressure unit (5) together with the cartridge (15), the nozzle head (16) and the dosing unit (20) can be removed from the assembly system (3) and stored separately in a cool place (18).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beschichten eines Substrats mit einem Beschichtungsmedium gemäß Anspruch 1, insbesondere zum Beschichten von Solarzellen in bestimmten Bereichen mit einer elektrisch leitfähigen Paste. Eine solche Vorrichtung kann auch als Druckkopf bezeichnet werden.The invention relates to a device for coating a substrate with a coating medium according to claim 1, in particular for coating solar cells in specific areas with an electrically conductive paste. Such a device can also be referred to as a printhead.

Die Vorrichtung umfasst eine Druckeinheit mit einer Kartusche bzw. Patrone, die das Beschichtungsmedium enthält, das oft auch als Dosiermedium bezeichnet wird. Des Weiteren umfasst die Druckeinheit einen Düsenkopf mit einer Anzahl n, n ≥ 1, an Düsen oder Nadeln, die zum Ausbringen des Beschichtungsmediums mittels eines vorzugsweise von extern an der Druckeinheit bereitgestellten Ausbringdrucks (z.B. Druckluft) bestimmt sind und die mit der Kartusche in Fluidverbindung stehen. Außerdem umfasst die Druckeinheit eine Dosiereinheit für das Beschichtungsmedium, die zwischen die Kartusche und den Düsenkopf geschaltet ist. Die Vorrichtung umfasst auch ein Montagesystem einschließlich einer elektrisch betriebenen Aktuatoreinheit, vorzugsweise in Form eines Linear-Aktuators bzw. Spindelantriebs, die zum Betätigen der Dosiereinheit ausgebildet ist. Weil in der Druckeinheit das (fluide) Beschichtungsmedium geführt wird, kann sie entsprechend auch als Fluideinheit bezeichnet werden.The device comprises a pressure unit with a cartridge containing the coating medium, often also referred to as the metering medium. The pressure unit further comprises a nozzle head with a number n, n ≥ 1, of nozzles or needles designed to dispense the coating medium by means of an dispensing pressure (e.g., compressed air) preferably supplied externally to the pressure unit, and which are in fluid communication with the cartridge. The pressure unit also includes a metering unit for the coating medium, which is connected between the cartridge and the nozzle head. The device also includes a mounting system including an electrically operated actuator unit, preferably in the form of a linear actuator or spindle drive, designed to actuate the metering unit. Because the (fluid) coating medium is guided within the pressure unit, it can accordingly also be referred to as the fluid unit.

In der Praxis besteht bei derartigen Vorrichtungen das Problem, dass die verwendeten Beschichtungsmedien, die vorzugsweise in Form von dickflüssigen Fluiden bzw. Pasten vorliegen, eintrocknen und dadurch medienführende Bestandteile der Vorrichtung, wie z.B. den Düsenkopf, eine fluidleitende Verbindung zwischen Kartusche und Düsenkopf oder weitere fluidführende Bestandteile (wie z.B. Leitungen zu einem Drucksensor, einem Temperatursensor oder einem Heizelement), verstopfen können. Die Vorrichtung funktioniert dann nicht mehr ordnungsgemäß und muss (zeit-) aufwändig gereinigt werden. Möglicherweise müssen sogar Teile der Vorrichtung ausgetauscht und ersetzt werden, was weitere Kosten verursacht.In practice, a problem with such devices is that the coating media used, which are preferably in the form of viscous fluids or pastes, can dry out and thereby clog media-carrying components of the device, such as the nozzle head, a fluid-conducting connection between the cartridge and the nozzle head, or other fluid-carrying components (such as lines to a pressure sensor, a temperature sensor, or a heating element). The device then no longer functions properly and requires time-consuming cleaning. Parts of the device may even need to be replaced, incurring further costs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen und eine Vorrichtung der genannten Art anzugeben, die ohne die genannte Verstopfungsproblematik betrieben werden kann, um auf diese Weise die Standzeit zu verlängern und (zeit-) aufwändige Reparatur- und Reinigungsarbeiten zu vermeiden.The invention is based on the objective of providing a remedy for this problem and specifying a device of the aforementioned type that can be operated without the aforementioned clogging problem, in order to extend the service life and avoid (time-)consuming repair and cleaning work.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen definiert.This problem is solved according to the invention by a device having the features of claim 1. Advantageous embodiments of the device according to the invention are defined in the dependent claims.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Beschichten eines Substrats mit einem Beschichtungsmedium, weist auf: eine Druckeinheit mit einer Kartusche, die das Beschichtungsmedium enthält, mit einem Düsenkopf mit einer Anzahl an Düsen, die zum Ausbringen des Beschichtungsmediums mittels eines vorzugsweise von extern an der Druckeinheit bereitgestellten Ausbringdrucks bestimmt sind und die mit der Kartusche in Fluidverbindung stehen, und mit einer Dosiereinheit für das Beschichtungsmedium (vorliegend wegen seiner typischen Konsistenz auch als Paste bezeichnet), die zwischen die Kartusche und den Düsenkopf geschaltet ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst auch ein Montagesystem einschließlich einer elektrisch betriebenen Aktuatoreinheit, vorzugsweise ein Linear-Aktuator, die zum Betätigen der Dosiereinheit ausgebildet ist. Die Anzahl an Düsen beträgt n, n ∈ ℕ mit n ≥ 1. Die Druckeinheit mitsamt der Kartusche, dem Düsenkopf und der Dosiereinheit ist erfindungsgemäß von dem Montagesystem entfernbar und separat an einem kühlen (oder allgemein an einem temperierbaren) Ort lagerbar, vorzugsweise in einem Kühl- oder Gefrierschrank. Alternativ oder zusätzlich zu einer Kühlung oder Temperierung kann eine von dem Montagesystem entfernte Druckeinheit parallel gereinigt und/oder gegen ein bereits befülltes zweites System (zweite Druckeinheit) getauscht werden.An apparatus according to the invention for coating a substrate with a coating medium comprises: a pressure unit with a cartridge containing the coating medium, a nozzle head with a number of nozzles designed for dispensing the coating medium by means of an dispensing pressure preferably supplied externally to the pressure unit and which are in fluid communication with the cartridge, and a metering unit for the coating medium (here also referred to as a paste due to its typical consistency), which is connected between the cartridge and the nozzle head. The apparatus according to the invention also includes a mounting system including an electrically operated actuator unit, preferably a linear actuator, designed for actuating the metering unit. The number of nozzles is n, n ∈ ℕ with n ≥ 1. According to the invention, the pressure unit, including the cartridge, nozzle head, and metering unit, is removable from the mounting system and can be stored separately in a cool (or generally temperature-controlled) location, preferably in a refrigerator or freezer. Alternatively or additionally to cooling or temperature control, a pressure unit removed from the mounting system can be cleaned and/or replaced with a pre-filled second system (second pressure unit).

Vorzugsweise umfasst die abnehmbare Druckeinheit neben den vorstehend genannten Bestandteilen auch weitere fluid- bzw. medienführende Bestandteile der Vorrichtung (wie z.B. Leitungen zu einem Drucksensor, einem Temperatursensor oder einem Heizelement), um auch diese mit der restlichen Druckeinheit kühl lagern zu können.Preferably, in addition to the components mentioned above, the removable pressure unit also includes other fluid- or media-carrying components of the device (such as lines to a pressure sensor, a temperature sensor or a heating element) in order to be able to store these together with the rest of the pressure unit in a cool environment.

Durch die gekühlte Lagerung der Druckeinheit und ggf. der genannten weiteren fluidführenden Bestandteile lässt sich die angesprochene Verstopfungsproblematik umgehen. Dabei kann ein großer Teil der Vorrichtung am Einsatzort verbleiben, während gezielt nur die Druckeinheit (alternativ auch als „Fluideinheit“ bezeichnet) entfernt und speziell gelagert wird, was schnell und mit wenig Aufwand geschehen kann. Insbesondere empfindliche (Elektronik-) Komponenten der Vorrichtung können so vor schädlichen Temperatur- oder Feuchtigkeitseinflüssen geschützt werden.By storing the pressure unit and any other fluid-carrying components under refrigeration, the aforementioned clogging problem can be avoided. This allows a large part of the device to remain at the point of use, while only the pressure unit (also referred to as the "fluid unit") is selectively removed and stored under special conditions. This can be done quickly and easily. In particular, sensitive (electronic) components of the device can thus be protected from harmful temperature or humidity influences.

Diese Separierbarkeit der Vorrichtung in eine Druckeinheit (oder Fluideinheit) und ein Montagesystem ermöglicht in vorteilhafter Weise auch einen sog. „Hot Swap“ der Fluideinheit während des laufenden Beschichtungsbetriebs, wenn z.B. die Kartusche leer ist oder wenn ein anderes Medium eingesetzt werden soll. Durch einen entsprechenden schnellen Austausch der Druckeinheit gegen eine geeignet bestückte andere Druckeinheit kann ein quasi unterbrechungsfreier Beschichtungsbetrieb erreicht werden.This separability of the device into a pressure unit (or fluid unit) and a mounting system advantageously allows for a so-called "hot swap" of the fluid unit during ongoing coating operations, for example, if the cartridge is empty or if a different medium is to be used. By quickly replacing the pressure unit with a suitably equipped alternative pressure unit, a virtually uninterrupted process can be achieved. Fracture-free coating operation can be achieved.

Folgende Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung haben sich in der Praxis als besonders vorteilhaft erwiesen:

Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass die Dosiereinheit für das Beschichtungsmedium ein Schieberventil mit einer Steuer- oder Kolbenstange umfasst, wobei vorzugsweise das Schieberventil beim Schließen einen Rückzug (engl. „Suck-Back“) erzeugt und damit einen sauberen Pastenabriss an den Düsen gewährleistet. Außerdem weist das Schieberventilbevorzugt zusätzlich eine Spüleinrichtung auf, um die Reinigungswirkung zu verbessern.

The following embodiments of the device according to the invention have proven to be particularly advantageous in practice:

A further development of the device according to the invention provides that the metering unit for the coating medium comprises a slide valve with a control or piston rod, wherein the slide valve preferably generates a retraction (“suck-back”) when closing, thus ensuring a clean paste cut-off at the nozzles. Furthermore, the slide valve preferably also includes a flushing device to improve the cleaning effect.

Das Schieberventil dient vorzugsweise zum Dosieren eines Flusses des Beschichtungsmediums von der Kartusche zum Düsenkopf unter der Wirkung des Ausbringdrucks. Derartige Ventile haben sich aus Sicht der Anmelderin für die beabsichtigte Anwendung als besonders gut geeignet erwiesen. Das Schieberventil wird über die Kolbenstange (Steuerstange bzw. Dosierschieber) gesteuert, die ihrerseits in einfacher Weise direkt von einer bevorzugt als Linear-Aktuator ausgebildeten Aktuatoreinheit betätigt werden kann. Der Schieber des Schieberventils verdrängt beim Öffnen zunächst ein bestimmtes Pastenvolumen, bevor das Pastenreservoir fluidleitend mit einer zum Durchleiten dienenden Kanalstruktur des Schieberventils verbunden ist. Beim Schließen wird dieses Pastenvolumen wieder verkleinert, wodurch der genannte Suck-Back entsteht, also ein Unterdruck, der die Paste an den Düsen zurückzieht. Die optionale Spüleinrichtung ermöglicht eine einfache Reinigung der Vorrichtung bzw. von deren fluidführenden Bestandteilen.The slide valve is preferably used to meter the flow of the coating medium from the cartridge to the nozzle head under the influence of the dispensing pressure. In the applicant's view, such valves have proven particularly well-suited for the intended application. The slide valve is controlled via the piston rod (control rod or metering slide), which in turn can be easily actuated directly by an actuator unit, preferably designed as a linear actuator. When opening, the slide of the valve initially displaces a certain volume of paste before the paste reservoir is connected to a fluid-conducting channel structure in the slide valve. When closing, this paste volume is reduced again, creating the aforementioned suck-back, i.e., a negative pressure that draws the paste back towards the nozzles. The optional flushing device allows for easy cleaning of the apparatus and its fluid-conducting components.

Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht darauf aufbauend vor, dass die Aktuatoreinheit zum Betätigen der Dosiereinheit mit der Kolbenstange in (mechanischer) Wirkverbindung steht. Auf diese Weise kann die Aktuatoreinheit über die Kolbenstange die Dosiereinheit in der gewünschten Weise betätigen.Another embodiment of the device according to the invention provides that the actuator unit for actuating the metering unit is in (mechanical) operative connection with the piston rod. In this way, the actuator unit can actuate the metering unit in the desired manner via the piston rod.

Eine wieder andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass die Druckeinheit eine Druckverstärkungseinheit aufweist, die mit einer vorzugsweise externen Druckquelle zum Bereitstellen des Ausbringdrucks verbunden oder verbindbar ist und die der Kartusche vorgeschaltet ist.Yet another embodiment of the device according to the invention provides that the pressure unit has a pressure intensification unit which is connected or connectable to a preferably external pressure source for providing the dispensing pressure and which is positioned upstream of the cartridge.

Die Druckverstärkungseinheit sorgt dafür, dass auch dicke, hochviskose Medien (Pasten) sicher und gleichmäßig ausgebracht werden können, indem ein vorzugsweise von extern bereitgestellter Druck (z.B. mittels Druckluft) verstärkt und homogenisiert wird, um bessere Beschichtungsergebnisse zu erreichen.The pressure intensification unit ensures that even thick, highly viscous media (pastes) can be applied safely and evenly by intensifying and homogenizing pressure, preferably provided externally (e.g., by means of compressed air), in order to achieve better coating results.

Eine noch wieder andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass die Druckverstärkungseinheit vor der Lagerung von der restlichen Druckeinheit abnehmbar ist, insbesondere durch einfaches, bevorzugt werkzeugloses Abschrauben.Yet another embodiment of the device according to the invention provides that the pressure intensification unit can be removed from the rest of the pressure unit before storage, in particular by simple, preferably tool-free, unscrewing.

Auf diese Weise kann der Tatsache Rechnung getragen werden, dass die Druckverstärkungseinheit nicht medienführend ist, um insbesondere Lagerplatz an dem gekühlten Ort einzusparen und die erforderliche Kühlleistung zu reduzieren.In this way, the fact that the pressure boosting unit is not media-carrying can be taken into account, in particular to save storage space at the cooled location and to reduce the required cooling capacity.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass die Druckeinheit an/auf einer Montageplatte angeordnet ist, die lösbar mit dem Montagesystem verbunden oder verbindbar ist.A particularly advantageous further development of the device according to the invention provides that the pressure unit is arranged on/at a mounting plate which is detachably connected or connectable to the mounting system.

Die Montageplatte schafft eine gut handhabbare, stabile Konstruktionseinheit, was die Montage/Demontage und Lagerung der Druckeinheit sehr vereinfacht.The mounting plate creates an easy-to-handle, stable construction unit, which greatly simplifies the assembly/disassembly and storage of the printing unit.

Eine ganz besonders vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass die Montageplatte mit entsprechenden Ausnehmungen seitlich und vorzugsweise quer zu einer Ausbringrichtung des Beschichtungsmediums aus den Düsen auf eine Anzahl von Montagestiften des Montagesystems aufgesteckt oder aufsteckbar ist, oder umgekehrt.A particularly advantageous further development of the device according to the invention provides that the mounting plate with corresponding recesses is attached or can be attached laterally and preferably transversely to an application direction of the coating medium from the nozzles to a number of mounting pins of the mounting system, or vice versa.

Eine solche Ausgestaltung vereinfacht die Montage/Demontage der Druckeinheit. Dabei können die Montagestifte des Montagesystems als Montagehilfen dienen und zugleich die Verbindung von Montagesystem und Druckeinheit stabilisieren. Die bevorzugte Ausrichtung quer zu einer Ausbringrichtung des Beschichtungsmediums aus den Düsen ist besonders bevorzugt, weil dann ein regelmäßig nur kleiner Abstand zwischen Düsenkopf und Substrat bei der Demontage/Montage nicht weiter störend ist.This design simplifies the assembly/disassembly of the printing unit. The mounting pins of the mounting system can serve as assembly aids and simultaneously stabilize the connection between the mounting system and the printing unit. The preferred orientation perpendicular to the application direction of the coating medium from the nozzles is particularly advantageous because a consistently small gap between the nozzle head and the substrate is then not a problem during assembly/disassembly.

Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass die Montageplatte nach Lösen einer Verbindung, vorzugsweise einer Schraubverbindung, zwischen der Aktuatoreinheit und der Druckeinheit, insbesondere speziell zwischen der Aktuatoreinheit und der Kolbenstange der Dosiereinheit bzw. des Schieberventils, von dem Montagesystem abnehmbar ist.Another embodiment of the device according to the invention provides that the mounting plate can be removed from the mounting system after loosening a connection, preferably a screw connection, between the actuator unit and the pressure unit, in particular specifically between the actuator unit and the piston rod of the metering unit or the slide valve.

Auf diese Weise ist eine einfache Demontage der Druckeinheit möglich, weil hierfür grundsätzlich nur die genannte (Schraub-) Verbindung zu lösen ist. Allerdings können zur Absicherung der Verbindung insbesondere auch im Bereich der genannten Montagestifte noch weitere (Schraub-) Verbindungen vorgesehen sein.This allows for easy disassembly of the pressure unit, because basically only the aforementioned (screw) connection needs to be loosened. However, to secure the connection, additional (screw) connections may be provided, particularly in the area of the aforementioned mounting pins.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst eine vorzugsweise Software oder Firmware gestützte Steuereinheit, die bevorzugt an dem Montagesystem oder zumindest in signaltechnischer Wirkverbindung mit dem Montagesystem angebracht ist. Die Steuereinheit ist mittels der genannten Software bzw. Firmware dazu ausgebildet, insbesondere nach Betätigung durch eine Bedienperson, z.B. über eine grafische Benutzeroberfläche (GUI), die Aktuatoreinheit mitsamt einer an der Aktuatoreinheit vorhandenen Kopplungseinheit (zum Verbinden mit Bestandteilen der Druckeinheit, insbesondere der Dosiereinheit/Kolbenstange) zwischen einer ersten, offenen Stellung und einer zweiten, geschlossenen Stellung zu verfahren. Dabei ist vorgesehen, dass in der ersten Stellung die Kopplungseinheit von der Druckeinheit entfernt ist, während in der ersten Stellung die Kopplungseinheit mit der Druckeinheit (mechanisch) zusammenwirkt, insbesondere mit der oben genannten Kolbenstange des Schieberventils.A particularly advantageous embodiment of the device according to the invention comprises a control unit, preferably software- or firmware-based, which is preferably attached to the mounting system or at least in signal communication with the mounting system. The control unit is configured, by means of the aforementioned software or firmware, to move the actuator unit, together with a coupling unit located on the actuator unit (for connecting to components of the pressure unit, in particular the metering unit/piston rod), between a first, open position and a second, closed position, particularly after actuation by an operator, e.g., via a graphical user interface (GUI). It is provided that in the first position the coupling unit is removed from the pressure unit, while in the second position the coupling unit interacts (mechanically) with the pressure unit, in particular with the aforementioned piston rod of the slide valve.

Auf diese Weise kann die Bedienperson in einfacher Weise das Montagesystem bzw. die Aktuatoreinheit einerseits und die Druckeinheit andererseits trennen, nachdem vorzugsweise zunächst die genannte (Schraub-) Verbindung gelöst wurde. Bevorzugt ist in der Steuereinheit hierfür ein eigenes vordefiniertes Bedienelement oder Bedienfeld vorgesehen, um zwischen den genannten Stellungen zu verfahren.In this way, the operator can easily separate the mounting system or actuator unit on the one hand and the pressure unit on the other, preferably after first loosening the aforementioned (screw) connection. Preferably, the control unit includes a separate, predefined operating element or control panel for switching between these positions.

Eine wieder andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht noch vor, dass an dem Montagesystem ein Höhensensor angeordnet ist zum Bestimmen eines Abstandes zwischen Düsenkopf und Substrat. Dieser Höhensensor steht vorzugsweise mit der genannten Steuereinheit in signaltechnischer Wirkverbindung.Yet another embodiment of the device according to the invention provides that a height sensor is arranged on the mounting system to determine the distance between the nozzle head and the substrate. This height sensor is preferably in signal communication with the aforementioned control unit.

Im Rahmen der Erfindung verbleibt der Höhensensor bei Demontage der Druckeinheit am Montagesystem, was das Risiko von Beschädigungen reduziert und eine vorgenommene Einstellung (Kalibrierung) beständiger macht.According to the invention, the height sensor remains on the mounting system when the pressure unit is disassembled, which reduces the risk of damage and makes any setting (calibration) more stable.

Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht noch vor, dass in der Druckeinheit mindestens ein Drucksensor in einem Fluidkanal insbesondere zwischen der Kartusche und dem Düsenkopf angeordnet ist, der über eine trennbare Verbindung, insbesondere eine leicht trennbare Steckverbindung, mit der Steuereinheit in signaltechnischer Wirkverbindung steht.Another embodiment of the device according to the invention provides that at least one pressure sensor is arranged in a fluid channel in the pressure unit, in particular between the cartridge and the nozzle head, which is in signal communication with the control unit via a separable connection, in particular an easily separable plug connection.

Der Drucksensor bzw. seine an die Steuereinheit übertragenen Mess-/Sensordaten lassen sich durch die Steuereinheit zur gezielten Steuerung des Betriebs der Vorrichtung nutzen. Wegen der leicht trennbaren Steckverbindung kann der Sensor nebst Leitung an der Druckeinheit verbleiben, wenn diese abgenommen wird.The pressure sensor, or rather the measurement/sensor data transmitted to the control unit, can be used by the control unit for targeted control of the device's operation. Thanks to the easily detachable plug connection, the sensor and its cable can remain attached to the pressure unit even when the unit is removed.

Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht noch vor, dass in der Druckeinheit mindestens ein erster Drucksensor in dem Fluidkanal vor dem Schieberventil und mindestens ein zweiter Drucksensor in dem Fluidkanal hinter dem Schieberventil angeordnet sind. Beide stehen über eine trennbare Verbindung, insbesondere eine Steckverbindung, mit der Steuereinheit in signaltechnischer Wirkverbindung.Another embodiment of the device according to the invention provides that at least one first pressure sensor is arranged in the fluid channel upstream of the slide valve and at least one second pressure sensor is arranged in the fluid channel downstream of the slide valve in the pressure unit. Both are connected to the control unit via a separable connection, in particular a plug connection, for signal transmission.

Durch das Vorsehen von zwei Drucksensoren, wie beschrieben, lässt sich der Betrieb der Vorrichtung noch genauer steuern. Wegen der leicht trennbaren Steckverbindung kann jeder Sensor nebst Leitung an der Druckeinheit verbleiben, wenn diese abgenommen wird.By using two pressure sensors, as described, the operation of the device can be controlled even more precisely. Thanks to the easily detachable plug connection, each sensor and its cable can remain attached to the pressure unit when the unit is removed.

Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht noch vor, dass in der Druckeinheit mindestens ein Temperatursensor in einem Fluidkanal insbesondere zwischen der Kartusche und dem Düsenkopf angeordnet ist, der über eine trennbare Verbindung, insbesondere Steckverbindung, mit der Steuereinheit in signaltechnischer Wirkverbindung steht.Another embodiment of the device according to the invention provides that at least one temperature sensor is arranged in a fluid channel in the pressure unit, in particular between the cartridge and the nozzle head, which is in signal communication with the control unit via a separable connection, in particular a plug connection.

Der Temperatursensor bzw. seine an die Steuereinheit übertragenen Mess-/Sensordaten lassen sich durch die Steuereinheit zur gezielten Steuerung des Betriebs der Vorrichtung nutzen, um beispielsweise einen Ausbringdruck bei temperaturinduzierten Viskositätsschwankungen des Beschichtungsmediums geeignet anzupassen. Wegen der leicht trennbaren Steckverbindung kann der Sensor nebst Leitung an der Druckeinheit verbleiben, wenn diese abgenommen wird.The temperature sensor, or rather the measurement/sensor data transmitted to the control unit, can be used by the control unit for targeted control of the device's operation, for example, to appropriately adjust the application pressure in response to temperature-induced viscosity fluctuations of the coating medium. Thanks to the easily detachable plug connection, the sensor and its cable can remain attached to the pressure unit when the unit is removed.

Eine wieder andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass in einem Fluidkanal zwischen Schieberventil und Düsenaustrittsöffnung des Düsenkopfes ein Filter angeordnet ist.Yet another embodiment of the device according to the invention provides that a filter is arranged in a fluid channel between the slide valve and the nozzle outlet opening of the nozzle head.

Auf diese Weise kann dafür gesorgt werden, dass Verunreinigungen oder Klumpen in dem Beschichtungsmedium nicht zu einem Verstopfen der Düsenaustrittsöffnung führen.This ensures that impurities or lumps in the coating medium do not clog the nozzle outlet.

Eine bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass sich der Filter in einer von der Druckeinheit separat und nach Möglichkeit ohne Werkzeug abnehmbaren Düsenfiltereinheit befindet.A preferred embodiment of the device according to the invention provides that the filter is located in a separate unit from the pressure unit and according to The nozzle filter unit can be removed without tools.

Dadurch wird ein Austausch des Filters erleichtert, und es kommt nicht zu längeren Unterbrechungen des Betriebs der Vorrichtung.This makes it easier to replace the filter and prevents longer interruptions in the operation of the device.

Eine andere bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass der Filter eine Maschenweite von höchstens einem Düsendurchmesser einer Düsenaustrittsöffnung des Düsenkopfes besitzt, vorzugsweise höchstens 2/3 des Düsendurchmessers und höchst vorzugsweise höchstens die Hälfte des Düsendurchmessers.Another preferred embodiment of the device according to the invention provides that the filter has a mesh size of at most one nozzle diameter of a nozzle outlet opening of the nozzle head, preferably at most 2/3 of the nozzle diameter and most preferably at most half of the nozzle diameter.

Die Anmelderin hat herausgefunden, dass solche Parameter einen guten Kompromiss zwischen der erreichbaren Filterwirkung und einem damit verbundenen Druckverlust bzw. Ausbringwiderstand darstellen.The applicant has found that such parameters represent a good compromise between the achievable filter effect and the associated pressure loss or application resistance.

Eine wieder andere bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass der Filter in eine Dichtung, bevorzugt eine Kunststoffdichtung, eingeschweißt ist, sodass der Filter samt Dichtung austauschbar ist, was die Handhabung erleichtern und Totzeiten reduzieren kann.Yet another preferred embodiment of the device according to the invention provides that the filter is welded into a seal, preferably a plastic seal, so that the filter together with the seal is replaceable, which can facilitate handling and reduce dead times.

Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, das Ausbringen des Beschichtungsmedium (bzw. ein „Druckrezept“) aufgrund von Bilddaten vorheriger Druckergebnisse sowie in Kenntnis eines Systemzustands der Vorrichtung, z.B. in Abhängigkeit von Sensordaten der vorstehend genannten Sensoren und/oder Encoderdaten von Bewegungsachsen der Vorrichtung oder der Druckeinheit, zu optimieren, vorzugsweise in Kombination mit einem in der Steuereinheit implementierten KI-Algorithmus.A particularly preferred embodiment of the device according to the invention provides that the control unit is configured to optimize the application of the coating medium (or a “printing recipe”) based on image data of previous printing results and with knowledge of a system state of the device, e.g. depending on sensor data of the aforementioned sensors and/or encoder data of movement axes of the device or the printing unit, preferably in combination with an AI algorithm implemented in the control unit.

Auf diese Weise lassen sich stark verbesserte Beschichtungsergebnisse erzielen, weil bislang erreichte Ergebnisse gezielt angepasst werden.In this way, significantly improved coating results can be achieved because previously achieved results are specifically adapted.

Die Erfindung betrifft auch eine Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die sich dadurch auszeichnet, dass die Druckeinheit mitsamt der Kartusche, dem Düsenkopf und der Dosiereinheit von dem Montagesystem entfernt und

a) separat an einem kühlen oder allgemein an einem temperierten Ort gelagert wird; und/oder
b) gegen eine vorab vorbereitete weitere Druckeinheit getauscht wird; und/oder
c) während einer Verwendung der Vorrichtung mit der vorab vorbereiteten weiteren Druckeinheit gereinigt und ihrerseits für einen anschließenden weiteren Einsatz vorbereitet wird.

The invention also relates to a use of the device according to the invention, which is characterized in that the pressure unit together with the cartridge, the nozzle head and the metering unit is removed from the assembly system and

a) is stored separately in a cool or generally temperate location; and/or
b) is exchanged for a pre-prepared additional printing unit; and/or
c) is cleaned during use of the device with the pre-prepared additional pressure unit and is itself prepared for subsequent further use.

Auf diese Weise wird die beschriebene Verstopfungsproblematik vermieden, und es lässt sich durch fliegenden Wechsel der Druckeinheit ein insbesondere zeitlich optimierter Betrieb der Vorrichtung erreichen.In this way, the described blockage problem is avoided, and the device can be operated in a particularly time-optimized manner by changing the pressure unit on the fly.

Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments with reference to the drawing.

In allen Figuren stehen gleiche Bezugszeichen für gleiche oder zumindest gleichwirkende Elemente.

1 zeigt eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem separierten Zustand;
2 zeigt eine Detaildarstellung der Druckeinheit bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
3 zeigt eine Detaildarstellung der Druckeinheit bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Bereich des Düsenkopfes;
4 zeigt eine Detaildarstellung der Druckeinheit bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Bereich der Druckverstärkungseinheit;
5 zeigt eine Detaildarstellung der Verbindung von Druckeinheit und Montagesystem bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
6 zeigt eine weitere Detaildarstellung der Druckeinheit bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In all figures, the same reference symbols stand for identical or at least similarly effective elements.

1 shows an embodiment of the device according to the invention in a separated state;
2 shows a detailed representation of the pressure unit in a device according to the invention;
3 shows a detailed representation of the pressure unit in a device according to the invention in the area of the nozzle head;
4 shows a detailed representation of the pressure unit in a device according to the invention in the area of the pressure intensification unit;
5 shows a detailed representation of the connection between the pressure unit and the mounting system in a device according to the invention; and
6 shows a further detailed representation of the pressure unit in a device according to the invention.

Die 1 zeigt eine Ausgestaltung der vollständigen erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Beschichten eines Substrats 2 in einem separierten Zustand, d.h. in einem Zustand, in dem das Montagesystem 3 einschließlich einer Aktuatoreinheit 4 einerseits und die Druckeinheit 5 andererseits voneinander getrennt sind.The 1 Figure 1 shows an embodiment of the complete device 1 according to the invention for coating a substrate 2 in a separated state, i.e. in a state in which the assembly system 3 including an actuator unit 4 on the one hand and the pressure unit 5 on the other hand are separated from each other.

Das Montagesystem 3 ist links in der 1 gezeigt und vorzugsweise ortsfest oder als Teil in einer größeren Beschichtungsmaschine installiert, was nicht weiter gezeigt ist. Die Druckeinheit 5 ist in der 1 rechts gezeigt und entsprechend der Doppelpfeile P1 und P2 von dem Montagesystem 3 trennbar bzw. wieder mit diesem vereinigbar. Das Montagesystem 3 umfasst neben der Aktuatoreinheit 4 noch einen stabilen Montagerahmen 6, an dem die Aktuatoreinheit 4 und weitere Bestandteile der Vorrichtung 1 montiert sind, z.B. ein Höhensensor 7 nebst Einstellschrauben 8 und zugehöriger (Versorgungs-/Daten-) Leitung 9. Der Montagerahmen 6 kann an einem Maschinenteil, Ständer, Stativ oder dgl. montiert sein, was in der 1 nicht weiter gezeigt ist. An dem Montagerahmen 6 sind außerdem noch (vier) Montagestifte 10 vorhanden, die paarweise auf einem gemeinsamen Höhenniveau angeordnet sind und die sich parallel zu einer Ebene des Substrats 2 erstrecken.Mounting system 3 is on the left in the 1 shown and preferably installed in a fixed location or as part of a larger coating machine, which is not shown further. The printing unit 5 is in the 1 shown on the right and detachable from or reattached to the mounting system 3 according to the double arrows P1 and P2. The mounting system 3 comprises, in addition to the actuator unit 4, a stable mounting frame 6 on which the actuator unit 4 and other components of the device 1 are mounted, e.g., a height sensor 7 with adjusting screws 8 and associated (supply/data) cable 9. The mounting frame 6 can be mounted on a machine part, stand, tripod, or the like, which is shown in the 1 not shown further. The mounting frame 6 also has (four) mounting pins 10, which are arranged in pairs at a common height level and extend parallel to a plane of substrate 2.

Bezugszeichen 11 bezeichnet eine Software oder Firmware gestützte Steuereinheit, bei der es sich um die Steuereinheit der Beschichtungsmaschine handeln kann und die vorzugsweise Teil des Montagesystems 3 bzw. mit diesem verbunden und entsprechend ebenfalls ortsfest installiert ist. Die Steuereinheit 11 ist insbesondere mit der Aktuatoreinheit 4 und dem Höhensensor 7 wirkverbunden, um letztere zu steuern bzw. entsprechende Messdaten zu empfangen. Weitere (Steuer-) Verbindungen der Steuereinheit 11 sind im Folgenden beschrieben und in der 1 gestrichelt eingezeichnet. Die Steuereinheit 11 weist ein GUI 12 auf, über das eine Bedienperson die Vorrichtung 1 steuern kann.Reference numeral 11 denotes a software or firmware-based control unit, which may be the control unit of the coating machine and which is preferably part of the assembly system 3 or connected to it and accordingly also permanently installed. The control unit 11 is operatively connected in particular to the actuator unit 4 and the height sensor 7 in order to control the latter and/or receive corresponding measurement data. Further (control) connections of the control unit 11 are described below and in the 1 The area is shown with a dashed line. The control unit 11 has a GUI 12, which an operator can use to control the device 1.

In der Steuereinheit 11 ist ein Kl-Algorithmus 11a implementiert. Auf diese Weise ist die Steuereinheit 11 dazu ausgebildet, das Ausbringen des Beschichtungsmedium (bzw. ein entsprechendes „Druckrezept“, das die relevanten Betriebsparameter der Vorrichtung 1 beinhaltet, wie Druck, Temperatur, Medienart, Druckgeschwindigkeit, etc.) insbesondere aufgrund von Bilddaten vorheriger Druckergebnisse sowie in Kenntnis eines Systemzustands der Vorrichtung 1 zu optimieren. Dies kann z.B. in Abhängigkeit von Sensordaten des vorstehend genannten Höhensensors 7 und/oder weiterer Sensoren (vgl. 6 nebst Beschreibung) und/oder von Encoderdaten (Positionsdaten) der Bewegungsachsen der Vorrichtung 1 oder der Druckeinheit 5 geschehen. Die genannten Bewegungsachsen sind die Achsen einer Bewegung der Vorrichtung 1 relativ zu dem Substrat 2 während der Beschichtung, was dem Fachmann an sich geläufig und deshalb hier nicht weiter gezeigt ist. Zur Bereitstellung der genannten Bilddaten kann die Vorrichtung über eine (ebenfalls nicht zeichnerisch dargestellte) Kameraeinheit verfügen, welche die Bilddaten liefert. Alternativ können diese auch von extern an der Steuereinheit 11 bereitgestellt werden, was in 1 für beide Fälle durch einen mit BD bezeichneten Pfeil symbolisch dargestellt ist.A computer algorithm 11a is implemented in the control unit 11. In this way, the control unit 11 is configured to optimize the application of the coating medium (or a corresponding "print recipe" that includes the relevant operating parameters of the device 1, such as pressure, temperature, type of medium, printing speed, etc.), particularly based on image data of previous printing results and with knowledge of the system state of the device 1. This can be done, for example, depending on sensor data from the aforementioned height sensor 7 and/or other sensors (see Figure 7). 6 (including description) and/or encoder data (position data) of the movement axes of the device 1 or the printing unit 5. The aforementioned movement axes are the axes of movement of the device 1 relative to the substrate 2 during coating, which is familiar to those skilled in the art and therefore not shown further here. To provide the aforementioned image data, the device can have a camera unit (also not shown in the drawing) which supplies the image data. Alternatively, this data can also be provided externally at the control unit 11, which is shown in 1 Both cases are symbolically represented by an arrow labeled BD.

Außerdem verfügt das Montagesystem 3 noch über eine Kopplungseinheit 13, über die eine trennbare (Wirk-) Verbindung zwischen der Aktuatoreinheit 4 und einem Bestandteil der Druckeinheit 5 hergestellt werden kann, worauf weiter unten noch eingegangen wird.Furthermore, the assembly system 3 also has a coupling unit 13, via which a separable (functional) connection can be established between the actuator unit 4 and a component of the pressure unit 5, which will be discussed further below.

Die Druckeinheit 5 steht mit einer externen Druckquelle 14 in Wirkverbindung, bei der es sich z.B. um eine Druckluftquelle (Kompressor) handeln kann, die ihrerseits Teil der oben genannten Beschichtungsmaschine ist oder mit dieser in Wirkverbindung steht. Auch die Druckquelle 14 kann mittels der Steuereinheit 11 steuerbar sein, wie dargestellt. Die Druckquelle 14 stellt einen Druck p an der Druckeinheit 5 zur Verfügung, der vorliegend auch als Ausbringdruck bezeichnet wird, weil der zum Ausbringen (Dispensen) des Beschichtungsmediums verwendet wird. Das Beschichtungsmedium, das regelmäßig in einer pastösen Form vorliegt, befindet sich in einer Kartusche oder Patrone 15 und wird durch einen Düsenkopf 16 auf das Substrat 2 ausgebracht. Kartusche 15 und Düsenkopf 16 sind Teil der Druckeinheit 5, ebenso wie die sie verbindenden fluid- bzw. medienführenden Teile, auf die gleich noch weiter eingegangen wird. Der Düsenkopf 16 besitzt - ohne Beschränkung - nur eine einzige Düse bzw. Düsenöffnung (n = 1), die in der 1 nicht erkennbar ist.The pressure unit 5 is operatively connected to an external pressure source 14, which can be, for example, a compressed air source (compressor) that is itself part of the aforementioned coating machine or operatively connected to it. The pressure source 14 can also be controlled by the control unit 11, as shown. The pressure source 14 provides a pressure p to the pressure unit 5, which is also referred to here as the dispensing pressure because it is used to dispense the coating medium. The coating medium, which is usually in a paste-like form, is contained in a cartridge 15 and is dispensed onto the substrate 2 through a nozzle head 16. The cartridge 15 and nozzle head 16 are part of the pressure unit 5, as are the fluid-carrying components connecting them, which will be discussed in more detail below. The nozzle head 16 has – without restriction – only a single nozzle or nozzle opening (n = 1), which is located in the 1 is not apparent.

Zwischen Druckquelle 14 und Kartusche 15 ist vorliegend eine kommerziell erhältliche Druckverstärkungseinheit 17 angeordnet, die selbst nicht medienführend ist und deshalb von der Druckeinheit 5 entfernbar ist, wie durch den gestrichelten Pfeil P3 symbolisiert, bevor die Druckeinheit 5 gemäß dem Pfeil P4 an einem temperierbaren, insbesondere kühlen Ort gelagert wird, beispielsweise in einem Kühl- oder Gefrierschrank, der bei Bezugszeichen 18 symbolisch dargestellt ist, d.h. typischerweise bei einer Temperatur von z.B. + 6 °C oder -18 °C, je nach eingesetztem Beschichtungsmedium.Between pressure source 14 and cartridge 15, a commercially available pressure intensification unit 17 is arranged, which itself does not carry the medium and is therefore removable from the pressure unit 5, as symbolized by the dashed arrow P3, before the pressure unit 5 is stored in a temperature-controlled, in particular cool, location, for example in a refrigerator or freezer, which is symbolically represented at reference numeral 18, i.e. typically at a temperature of e.g. + 6 °C or -18 °C, depending on the coating medium used.

Die Druckverstärkungseinheit 17 besitzt einen Aufhänger 19, mit dem sie nach ihrer Trennung von der restlichen Druckeinheit 5 an einer (nicht gezeigten) Anhängestruktur der Vorrichtung 1 aufgehängt werden kann, bevor sie nach erfolgter Montage der Druckeinheit (oder einer anderen Druckeinheit) 5 wieder benötigt wird.The pressure intensification unit 17 has a hanger 19 with which, after its separation from the rest of the pressure unit 5, it can be suspended from a (not shown) attachment structure of the device 1 before it is needed again after the pressure unit (or another pressure unit) 5 has been mounted.

Neben den vorstehend schon erwähnten Bestandteilen besitzt die Druckeinheit 5 noch eine Dosiereinheit 20, die ein Schieberventil 21 umfasst und eine Kolben- oder Steuerstange 22 aufweist, über die das Schieberventil 21 steuerbar ist. Die Steuerung des Schieberventils 21, das in den Fluidweg zwischen Kartusche 15 und Düsenkopf 16 geschaltet ist, erfolgt mittels der Aktuatoreinheit 4, worauf gleich noch genauer eingegangen wird.In addition to the components already mentioned above, the pressure unit 5 also has a metering unit 20, which includes a slide valve 21 and a piston or control rod 22 by which the slide valve 21 can be controlled. The control of the slide valve 21, which is connected in the fluid path between cartridge 15 and nozzle head 16, is effected by means of the actuator unit 4, which will be discussed in more detail below.

Bei Bezugszeichen 23 ist einer von zwei (gegenüberliegend an der Dosiereinheit 20 angeordneten) Spülanschlüssen gezeigt, um die medienführenden Teile der Druckeinheit 5 reinigen zu können. An dem Spülanschluss 23 kann eine Spritze mit einer Reinigungsflüssigkeit angesetzt werden. An dem gegenüberliegenden Spülanschluss kann eine (leere) Spritze angesetzt werden, die die eingespritzte Reinigungsflüssigkeit aufnimmt und/oder die zum Ansaugen der Reinigungsflüssigkeit verwendet werden kann.Reference numeral 23 shows one of two rinsing ports (located opposite each other on the dosing unit 20) for cleaning the media-carrying parts of the pressure unit 5. A syringe containing a cleaning fluid can be attached to rinsing port 23. An (empty) syringe can be attached to the opposite rinsing port to receive the injected cleaning fluid and/or to draw up the cleaning fluid.

Insbesondere dei Dosiereinheit 20 bzw. das Schieberventil 21, die Kartusche 15 und der Düsenkopf 16 sind an einer Montageplatte 24 angeordnet bzw. an dieser befestigt, so dass sie als eine Einheit leicht gemeinsam handhabbar sind. An der Montageplatte 24 ist (oben) noch ein Schutz- und Halteteil 25 montiert, das insbesondere die Kartusche 15 teilweise schützend umgibt. In einem unteren, dem Substrat 2 zugewandten Bereich ist an der Montageplatte 24 noch ein Fußteil 26 angeordnet, das insbesondere den Düsenkopf 16 teilweise schützend umgibt. Bei den Bezugszeichen 27, 28 weist die Druckeinheit 5 im Bereich des Schutz- und Halteteils 25 bzw. der Montageplatte 24 jeweils Ausnehmungen in Form von (Sack-) Bohrungen auf, in die das Montagesystem 3 mit den schon erwähnten Montagestiften 10 eingreift, wenn Montagesystem 3 und Druckeinheit 5 zusammengesetzt werden.In particular, the metering unit 20 or the slide valve 21, the cartridge 15, and the nozzle head 16 are arranged on or attached to a mounting plate 24, so that they can be easily handled together as a single unit. A protective and retaining element 25 is mounted on the mounting plate 24 (at the top), which partially protects the cartridge 15. A base 26 is also arranged on the mounting plate 24 in a lower area facing the substrate 2, which partially protects the nozzle head 16. At reference numerals 27 and 28, the pressure unit 5 has recesses in the form of (blind) bores in the area of the protective and retaining element 25 and the mounting plate 24, respectively, into which the mounting system 3 engages with the aforementioned mounting pins 10 when the mounting system 3 and the pressure unit 5 are assembled.

Das Bezugszeichen 29 bezeichnet gemeinsam mehrere medienführende Leitungen, insbesondere eine Leitung zu einem Drucksensor (vgl. 6), einem Temperatursensor oder einem Heizelement, die Bestandteile der Druckeinheit 5 sind und deshalb gemeinsam mit der restlichen Druckeinheit 5 kühl zu lagern sind. Die Leitungen 29 sind vorzugsweise über leicht trennbare Steckverbindungen ebenfalls mit der Steuereinheit 11 verbunden bzw. verbindbar, was zeichnerisch nur angedeutet ist. Vor Entnahme der Druckeinheit 5 sind die genannten (Steck-) Verbindungen zu trennen.Reference numeral 29 refers to several media-carrying lines, in particular a line to a pressure sensor (see...). 6 ), a temperature sensor or a heating element, which are components of the pressure unit 5 and therefore must be stored together with the rest of the pressure unit 5 in a cool place. The lines 29 are preferably also connected or connectable to the control unit 11 via easily detachable plug connections, which is only indicated in the drawing. The aforementioned (plug) connections must be disconnected before removing the pressure unit 5.

Wenn Montagesystem 3 und Druckeinheit 5 gemäß den Pfeilen P1, P2 zusammengesetzt sind, wobei die Montagestifte 10 in die Ausnehmungen 27, 28 eingreifen (und dort geeignet gesichert werden können, was nicht weiter gezeigt ist), fluchten die Kopplungseinheit 13 und die Dosiereinheit 20 bzw. die Kolbenstange 22 in vertikaler Richtung und können somit mechanisch wirkverbunden werden, um die Vorrichtung 1 im Anschluss bestimmungsgemäß einsetzen zu können. Dazu sind an der Kopplungseinheit 13 zwei Schrauben 30 vorgesehen, über die eine kraftschlüssige Verbindung mit der Kolbenstange 22 hergestellt werden kann. Dazu weist die Steuereinheit 11 ein Programm bzw. eine Funktion auf, mit der die Aktuatoreinheit 4 definiert hoch und runter gefahren werden kann, um die Kopplungseinheit 13 von der Kolbenstange 22 zu entfernen (nach Lösen der Schrauben 30) oder an die Kolbenstange 22 anzunähern.When the mounting system 3 and the pressure unit 5 are assembled according to arrows P1, P2, with the mounting pins 10 engaging in the recesses 27, 28 (and being suitably secured there, which is not shown further), the coupling unit 13 and the metering unit 20 or the piston rod 22 are aligned vertically and can thus be mechanically connected in order to subsequently use the device 1 as intended. For this purpose, two screws 30 are provided on the coupling unit 13, via which a force-fit connection with the piston rod 22 can be established. The control unit 11 has a program or function with which the actuator unit 4 can be moved up and down in a defined manner to remove the coupling unit 13 from the piston rod 22 (after loosening the screws 30) or to bring it closer to the piston rod 22.

Die nachfolgenden 2 bis 6 zeigen bestimmte Teilaspekte der Vorrichtung 1 gemäß 1, um Details zu erläutern, die in der in 1 gewählten Gesamtdarstellung nicht oder nur schwer erkennen sind. Es wird bei der Beschreibung dieser Figuren nur auf die gezeigten Besonderheiten näher eingegangen und ansonsten auf die Beschreibung der 1 verwiesen.The following 2 to 6 show certain aspects of device 1 according to 1 , to explain details that are in the in 1 The chosen overall representation is not recognizable or only recognizable with difficulty. The description of these figures focuses only on the features shown and otherwise refers to the description of the 1 referred.

2 zeigt die Druckeinheit 5 in einer Ansicht schräg von vorne. Dargestellt ist die Montage der Kartusche 15 mit aufgesetzter Druckverstärkungseinheit 17 und deren Druckluft-Verbindungsleitung 14a mit der Druckquelle 14 (vgl. 1). 2 Figure 5 shows the pressure unit 5 in a slanted front view. The illustration depicts the assembly of the cartridge 15 with the attached pressure boosting unit 17 and its compressed air connection line 14a with the pressure source 14 (see Figure 1). 1 ).

3 zeigt den unteren Teil der Druckeinheit 5 einschließlich dem Fußteil 26, das den Düsenkopf 16 umgibt. Der Düsenkopf 16 umfasst einen Filter (nicht erkennbar), der in einer von der Druckeinheit 5 separat und bevorzugt ohne Werkzeug abnehmbaren Düsenfiltereinheit angeordnet ist, die sich innerhalb des mit dem Bezugszeichen 16b markierten oberen Abschnitts befindet und einerseits zwischen diesem sowie andererseits dem unteren Teil des Düsenkopfes 16 bzw. einem mit dem Bezugszeichen 16c versehenen weiteren Teil eingeklemmt ist. Der Filter besitzt eine Maschenweite von höchstens einem Düsendurchmesser Dd einer Düsenaustrittsöffnung 16a des Düsenkopfes 16, wie in der 3 gezeigt. Vorzugsweise beträgt die Maschenweite sogar nur höchstens 2/3 des Düsendurchmessers Dd und höchst vorzugsweise sogar nur höchstens die Hälfte des Düsendurchmessers Dd. Der Düsenkopf 16 wird - wie gezeigt - fluidleitend an der Montageplatte 24 befestigt, die eine (hier nicht erkennbare) Leitungsverbindung zu der Dosiereinheit 20 (vgl. 1 und 2) und der Kartusche 15 (vgl. 1 und 2) bereitstellt (vgl. 6). Der Filter ist vorteilhafterweise in eine Kunststoffdichtung eingeschweißt, sodass er samt Dichtung leicht austauschbar ist. 3 Figure 1 shows the lower part of the pressure unit 5, including the base 26, which surrounds the nozzle head 16. The nozzle head 16 comprises a filter (not visible) arranged in a nozzle filter unit that is separately removable from the pressure unit 5, preferably without tools. This nozzle filter unit is located within the upper section marked with reference numeral 16b and is clamped on one side between this upper section and on the other side between the lower part of the nozzle head 16 and a further part marked with reference numeral 16c. The filter has a mesh size of at most one nozzle diameter Dd of a nozzle outlet opening 16a of the nozzle head 16, as shown in the figure. 3 shown. Preferably, the mesh size is at most 2/3 of the nozzle diameter Dd, and most preferably at most half of the nozzle diameter Dd. The nozzle head 16 is attached – as shown – to the mounting plate 24 in a fluid-conducting manner, which has a (here not visible) line connection to the metering unit 20 (cf. 1 and 2 ) and cartridge 15 (cf. 1 and 2 ) provides (see 6 The filter is advantageously welded into a plastic seal, so that it and the seal are easily replaceable.

4 zeigt nochmals detailliert die Druckverstärkungseinheit 17 mitsamt Aufhänger 19 und angeschlossener Druckluft-Verbindungsleitung 14a. Diese Bestandteile der Druckeinheit 5 können von der restlichen Druckeinheit 5 leicht entfernt werden und werden bevorzugt nicht kühl gelagert. Der Aufhänger 19 dient entsprechend dazu, die Druckverstärkungseinheit 17 währenddessen so aufbewahren zu können, dass sie nicht störend wirkt oder beschädigt wird. 4 Figure 1 shows in detail the pressure intensification unit 17, including the hanger 19 and the connected compressed air line 14a. These components of the pressure unit 5 can be easily removed from the rest of the pressure unit 5 and are preferably not stored in a cool place. The hanger 19 serves to hold the pressure intensification unit 17 in place during this time, ensuring that it does not interfere with storage or become damaged.

Die 5 zeigt detailliert die Verbindung von Aktuatoreinheit 4 und Dosiereinheit 20 (Schieberventil 21) im Bereich von Kopplungseinheit 13 und Kolbenstange 22. Der Doppelpfeil symbolisiert die mögliche Relativbewegung zwischen den genannten Elementen in diesem Bereich (die insbesondere über die Steuereinheit 11 bewirkbar ist, wie schon beschrieben). Nach dem Lösen der Schrauben 30 können Kopplungseinheit 13 und Kolbenstange 22 getrennt werden. Dann kann auch die Druckeinheit 5 von dem Montagesystem 3 entfernt werden, wie in 1 gezeigt.The 5 Figure 1 shows in detail the connection between actuator unit 4 and metering unit 20 (slide valve 21) in the area of coupling unit 13 and piston rod 22. The double arrow symbolizes the possible relative movement between the aforementioned elements in this area (which can be effected in particular via the control unit 11, as already described). After loosening the screws 30, coupling unit 13 and piston rod 22 can be separated. Then the pressure unit 5 can also be removed from the mounting system 3, as shown in Figure 2. 1 shown.

Umgekehrt kann zur (erneuten) Montage der Druckeinheit 5 an dem Montagesystem 3 die Kolbenstange 22 in die Kopplungseinheit 13 eingeführt und dort mittels der Schrauben 30 fixiert werden. Dann ist die Vorrichtung 1 (vgl. 1) grundsätzlich für eine Beschichtung einsetzbar.Conversely, to (re)mount the pressure unit 5 on the mounting system 3, the piston rod 22 can be inserted into the coupling unit 13 and fixed there by means of the screws 30. Then the device 1 (cf. 1 ) can generally be used for coating.

Abschließend zeigt die 6 nochmals die Montageplatte 24 und die auf/an ihr angebrachten Bestandteile der Druckeinheit 5, vgl. insbesondere 2. Zusätzlich dargestellt sind in der 6 ein Drucksensor 31, der über die Leitung oder Verbindung 29 (gestrichelt) an die Steuereinheit 11 gemäß 1 anschließbar bzw. angeschlossen ist. Der Drucksensor 31 befindet sich vor dem Schieberventil 21 bzw. zwischen Kartusche 15 und Düsenkopf 16 in einem Fluidkanal 32, der von einer Verbindungstruktur (nach Art eines Luer-Loks) 33 zum Anschließen der Kartusche 15 durch ein Verbindungsteil 34 über die Dosiereinheit 20 bzw. das Schieberventil 21 durch die Montageplatte 24 bis zu dem (bzw. bis zu einem nicht gezeigten Anschluss für den) Düsenkopf 16 führt, vgl. auch 3.In conclusion, the 6 again the mounting plate 24 and the components of the printing unit 5 attached to/on it, see in particular 2 . Additionally shown in the 6 a pressure sensor 31, which is connected to the control unit 11 via the line or connection 29 (dashed line) according to 1 connectable or connected. The pressure sensor 31 is located upstream of the slide valve 21 or between the cartridge 15 and the nozzle head 16 in a fluid channel 32, which leads from a connection structure (similar to a Luer lock) 33 for connecting the cartridge 15 through a connecting part 34 via the metering unit 20 or the slide valve 21 through the mounting plate 24 to the nozzle head 16 (or to a connection for the nozzle head 16, not shown), see also 3 .

In vergleichbarer Weise können zusätzlich noch ein zweiter Drucksensor (nicht erkennbar) hinter dem Schieberventil und/oder mindestens ein Temperatursensor (nicht erkennbar) in dem Fluidkanal 32 zwischen der Kartusche 15 und dem Düsenkopf 16 angeordnet ist, der bzw. die ebenfalls über eine trennbare Verbindung 29, insbesondere Steckverbindung, mit der Steuereinheit 11 gemäß 1 in signaltechnischer Wirkverbindung steht bzw. stehen.Similarly, a second pressure sensor (not visible) can be arranged behind the slide valve and/or at least one temperature sensor (not visible) can be arranged in the fluid channel 32 between the cartridge 15 and the nozzle head 16, which is also connected to the control unit 11 via a separable connection 29, in particular a plug connection, according to 1 is/are in a signal-technical functional connection.

Claims

Device (1) for coating a substrate (2) with a coating medium, comprising: a pressure unit (5) with a cartridge (15) containing the coating medium, with a nozzle head (16) having a number of nozzles for dispensing the coating medium by means of a dispensing pressure (p) preferably provided externally to the pressure unit (5) and which are in fluid communication with the cartridge (15), and with a metering unit (20) for the coating medium, which is connected between the cartridge (15) and the nozzle head (16); and a mounting system (3) including an electrically operated actuator unit (4), preferably a linear actuator, designed for actuating the metering unit (20); wherein the pressure unit (5) together with the cartridge (15), the nozzle head (16) and the dosing unit (20) can be removed from the assembly system (3) and stored separately in a cool place (18).

Device (1) according Claim 1 , in which the dosing unit (20) for the coating medium comprises a slide valve (21) with a piston rod (22).

Device (1) according Claim 2 , in which the slide valve (21) is designed to produce a retraction when closing, and/or in which the slide valve (21) has a flushing device (23).

Device (1) according Claim 2 or 3 , in which the actuator unit (4) is in operative connection with the piston rod (22) for actuating the metering unit (20).

Device (1) according to one of the Claims 1 until 4 , wherein the pressure unit (5) has a pressure boosting unit (17) which is connected or connectable to a preferably external pressure source (14) for providing the dispensing pressure (p) and which is upstream of the cartridge (15).

Device (1) according Claim 5 , in which the pressure intensification unit (17) is removable from the rest of the pressure unit (5) before storage.

Device (1) according to one of the Claims 1 until 6 , in which the pressure unit (5) is arranged on/at a mounting plate (24) which is detachably connected or connectable to the mounting system (3).

Device (1) according Claim 7 , in which the mounting plate (24) with corresponding recesses (27, 28) is attached or can be attached laterally and preferably transversely to an application direction of the coating medium from the nozzles (5) to a number of mounting pins (10) of the mounting system (3), or vice versa.

Device (1) according Claim 7 or 8 , in which the mounting plate (24) is removed after loosening a connection, preferably a screw connection (30), between the actuator unit (4) and the pressure unit (5), in particular and with reference to Claim 2 between actuator unit (4) and piston rod (22), from which the mounting system (3) is removable.

Device (1) according to one of the preceding claims, comprising a control unit (11) preferably supported by software or firmware, which is preferably attached to the mounting system (3) or in signal-technical operative connection with the mounting system (3), wherein the control unit (11) is configured to move the actuator unit (4) together with a coupling unit (13) present on the actuator unit (4) between a first, open position and a second, closed position, in particular after actuation by an operator, wherein in the first position the coupling unit (13) is removed from the pressure unit (5) and in the first position the coupling unit (13) interacts with the pressure unit (5), in particular and with reference to Claim 2 with the piston rod (22).

Device (1) according to one of the preceding claims, in which a height sensor (7) is arranged on the mounting system (3) for determining a distance between nozzle head (16) and substrate (2), which preferably and with reference to Claim 10 is in signal-technical communication with the control unit (11).

Device (1) according to one of the preceding claims, in which at least one pressure sensor (31) is arranged in the pressure unit (5) in a fluid channel (32) in particular between the cartridge (15) and the nozzle head (16), which is in signal communication with the control unit (11) via a separable connection (29), in particular a plug connection.

Device (1) according Claim 12 and when referring back to Claim 2 , in which at least one first pressure sensor (31) is arranged in the fluid channel (32) in front of the slide valve (21) and at least one second pressure sensor is arranged behind the slide valve (21), both of which are in signal communication with the control unit (11) via a separable connection (29), in particular a plug connection.

Device (1) according to one of the preceding claims, in which at least one temperature sensor is arranged in a fluid channel (32) in the pressure unit (5), in particular between the cartridge (15) and the nozzle head (16), which is in signal communication with the control unit (11) via a separable connection (29), in particular a plug connection.

Device (1) according to one of the preceding claims and with reference to Claim 2 , in which a filter is arranged in a fluid channel (32) between the slide valve (21) and the nozzle outlet opening (16a) of the nozzle head (16).

Device (1) according Claim 15 , in which the filter is located in a nozzle filter unit that is separate from the pressure unit (5) and preferably removable without tools.

Device (1) according Claim 15 or 16 , wherein the filter has a mesh size of at most one nozzle diameter (Dd) of a nozzle outlet opening (16a) of the nozzle head (16), preferably of at most 2/3 of the nozzle diameter (Dd) and most preferably of at most half of the nozzle diameter (Dd).

device according to one of the Claims 15 until 17 , in which the filter is welded into a seal, preferably a plastic seal, so that the filter and seal are replaceable.

Device according to one of the preceding claims and with reference to Claim 10 , in which the control unit (11) is configured to control the application of the coating medium based on image data of previous printing results and with knowledge of a system state of the device (1), e.g. depending on sensor data from the sensors (31) according to the Claims 11 until 14 and/or to optimize encoder data of motion axes of the device (1) or the pressure unit (5), preferably by means of an AI algorithm (11a) implemented in the control unit (11).

Use of the device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure unit (5) together with the cartridge (15), the nozzle head (16) and the metering unit (20) is removed from the assembly system (3) and preferably: a) is stored separately in a cool or tempered place (18); and/or b) is exchanged for a pre-prepared further pressure unit (5); and/or c) is cleaned during use of the device (1) with a pre-prepared further pressure unit (5) and is itself prepared for subsequent further use.