DE10015738A1

DE10015738A1 - Klebstoff-Auftragvorrichtung

Info

Publication number: DE10015738A1
Application number: DE10015738A
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Lippold
Original assignee: Jacobi Systemtechnik GmbH
Current assignee: Jacobi Systemtechnik GmbH
Priority date: 1999-10-11
Filing date: 2000-03-29
Publication date: 2001-04-12

Abstract

Klebstoff-Auftragvorrichtung zum Aufbringen von Klebstoff-Abstandshaltern auf eine durchlaufende Filtermaterialbahn, mit einer Mehrzahl von Auftrageinheiten, die jeweils eine Dosiereinrichtung (1) mit einer durch eine angetriebene Nadel (5) graduell verschließ- oder öffenbaren Düse (3) aufweisen, wobei mindestens eine Innenwand eines Austrittsabschnitts (7) der Düse mit dem benachbarten Umfangsflächenabschnitt (5.3) der Nadel einen kleinen Keil- bzw. Konuswinkel, insbesondere von weniger als 5 DEG , einschließt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Klebstoff-Auftragvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Klebstoff-Auftragvorrichtung findet Anwendung bei der Herstellung eines Fluidfiltereinsatzes.

Bekannte Klebstoff-Auftragvorrichtungen umfassen eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Auftrageinheiten, mit denen durchgehende oder auch unterbrochene Klebstoffspuren auf eine Filtermaterialbahn gelegt werden können, die letztlich - nach einem Schritt des Faltens der Materialbahn längs vorgeprägter Faltenkanten - für einen mechanisch stabilen Zusammenhalt eines Filterpakets mit einer Vielzahl von Falten sorgen.

Aus der DE 29 80 7580.6 ist eine Klebstoff-Auftragvorrichtung der gattungsgemäßen Art bekannt, die den Auftrag von Klebstoff- Aggregaten mit in Längsrichtung der Filtermaterialbahn verän derlicher Höhe auf die Materialbahn ermöglicht. Hierdurch las sen sich Abstandshalter aus Klebstoff mit erheblicher Höhe rea lisieren, die ein entscheidendes Merkmal neuartiger Filter strukturen darstellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufge baute und leicht zu wartende und daher kostengünstig zu erstel lende und zu betreibende Klebstoff-Auftragvorrichtung dieser Art anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch eine Klebstoff-Auftragvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Der vorgeschlagene Linearmotorantrieb ist kompakt und leicht steuer- und justierbar, kann jedoch nur eine begrenzte An triebskraft erzeugen. Sein Einsatz in der gattungsgemäßen Kleb stoff-Auftragvorrichtung, in der üblicherweise ein sehr hoher Klebstoffdruck herrscht, ist daher abhängig von Maßnahmen, die eine wesentliche Reduzierung des auf die angetriebene Nadel ausgeübten Systemdrucks bewirken.

Diesem Zweck dient insbesondere der Einsatz einer Nadel mit ko nischem Endabschnitt mit sehr kleinem Kegelwinkel in einer zy lindrischen Düse. Durch den sehr kleinen Kegelwinkel wird die durch den Systemdruck am Nadelumfang bewirkte Rückstellkraft in axialer Richtung der Nadel effektiv wesentlich reduziert, so daß Sie in den Bereich der mit dem Linearmotor realisierbaren An triebskraft kommt.

Die Linearmotoren sind bevorzugt selbstjustierend ausgeführt, d. h. sie nehmen beim Einschalten selbsttätig ihre Ruhestellung ein. Durch das Vorsehen einer die Nadel in Schließstellung vor spannenden Feder, gegen die der Linearmotor arbeitet, wird ein periodischer, nicht-permanenter Betrieb des Linearmotors ermög licht.

Die Auftrageinheiten sind in besonders vorteilhafter Weise nicht als völlig selbständige Module mit jeweils eigener Kleb stoffzuleitung ausgeführt, sondern in besonders robuster und wartungsfreundlicher Art und Weise an einen die Filtermaterial bahn überspannenden Düsenbalken angeschraubt, in dessen Innerem ein durchgehender Klebstoffkanal verläuft. An die Unterseite dieses Balkens sind die einzelnen Düsen und an die Oberseite die Antriebseinheiten (Linearmotoren) angeschraubt, und die Na deln aller Auftrageinheiten gehen durch den Düsenbalken in Hö henrichtung hindurch.

Eine gemeinsame Steuereinrichtung für die Auftrageinheiten gibt im wesentlichen übereinstimmende Verfahrkurven für die Linear motoren vor. Die Gestalt dieser Verfahrkurven wird nach dem ge wünschten Höhenprofil der Klebstoff-Abstandshalter eingestellt. In einer bevorzugten Ausführung umfaßt sie - in zur Lage einer Faltenkante symmetrischer Anordnung - einen längeren Abschnitt geringen Anstiegs, gefolgt von einem kurzen Abschnitt steilen Anstiegs, woran sich ein kurzer Abschnitt steilen Abfalls und dann ein längerer Abschnitt flachen Abfalls symetrisch an schließen.

Die Steuereinrichtung verfügt zweckmäßigerweise über Mittel zur Feinjustierung der Verfahrkurven der einzelnen Linearmotoren, um Fertigungs- sowie Montagetoleranzen der einzelnen Auftrage inheiten ausgleichen zu können.

Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich im üb rigen aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschrei bung bevorzugter Aspekte der Ausführung der Erfindung anhand der Figuren. Von diesen zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipskizze (Längsschnittdarstellung) einer Nadel-Düse-Anordnung einer Klebstoff-Auftragvorrich tung nach einer Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 2 eine schematische Längsschnittdarstellung eines Mo duls einer Klebstoff-Auftragvorrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 1 ist in einer (nicht maßstäblichen) Ausschnittdarstel lung ein funktionsentscheidender Bereich einer Nadel-Düse-An ordnung 1 zum Auftragen eines Heißklebers auf ein Fluidfilter material mit zeitlich veränderlicher Auftragmenge dargestellt. Die Nade-Düse-Anordnung 1 umfaßt eine kegelförmige Klebstoff- Auftragdüse 3 und eine längs deren Mittenachse A verschiebliche Dosiernadel 5. In Abhängigkeit von ihrer axialen Stellung ver schließt die Dosiernadel 5 einen Fließkanal 7, der ein Kleb stoffreservoir 9 im Inneren der Klebstoff-Auftragdüse 3 mit dem Außenraum verbindet, mehr oder weniger vollständig. Hierdurch wird die in Öffnungsstellung austretende und auf ein unter der Klebstoff-Auftragdüse 3 entlang bewegte Filtermaterialbahn 11 aufgetragene Klebstoffmenge pro Zeiteinheit gesteuert.

Der Fließkanal 7 hat zylindrische Gestalt und beispielsweise einen Durchmesser von 0,8 mm. Die Dosiernadel 5 hat ein zylin drisches Oberteil 5.1 mit einem den Durchmesser des Fließkanals übersteigenden Durchmesser von beispielsweise 2 mm. An dieses Oberteil 5.1 schließt sich ein ebenfalls zylinderisches Mittel teil 5.2 mit einem an den Querschnitt des Fließkanals 7 ange paßten Durchmesser, im Beispiel also geringfügig weniger als 0,8 mm, an. An das zylindrische Mittelteil 5.2 schließt sich nach unten hin ein konischer Dosierabschnitt 5.3 mit einem (in der Figur überhöht dargestellten) Kegelwinkel zwischen 0,5° bis 1° an, und das Ende der Dosiernadel 5 bildet eine Kegelspitze 5.4. Der sehr kleine Konuswinkel sichert im übrigen - und pri mär - eine sehr feine Dosierbarkeit des Klebstoffauftrages, oh ne daß an die Positioniergenauigkeit des Antriebes unerfüllbare Anforderungen gerichtet werden müßten.

In der untersten Stellung der Dosiernadel 5, die in Fig. 1 dar gestellt ist, berührt das zylindrische Oberteil 5.1 auf einer Kreislinie die Innenwandung der Klebstoff-Auftragdüse 3 und schließt das unter Systemdruck (beispielsweise ca. 100 bar) stehende Klebstoffreservoir 9 nach unten ab. Der Fließkanal 7 steht also in dieser Stellung nicht unter Systemdruck, und es kann kein Klebstoff austreten. Da die Wandung des zylindrischen Oberteils parallel zur Düsenlängsachse A verläuft, übt der Klebstoff im Klebstoffreservoir 9 keine vertikal gerichtete Kraft auf die Dosiernadel 5 aus, so daß diese mit einer sehr geringen Haltekraft in der geschlossenen Stellung gehalten wer den kann.

Bei einem Anheben der Dosiernadel 5 in axialer Richtung (durch eine weiter unten an einem Beispiel genauer beschriebene An triebseinheit) wird zum einen die kreisförmige Unterkante des zylindrischen Oberteils 5.1 von der kegelförmig verlaufenden Innenwandung der Klebstoff-Auftragdüse entfernt und der gesamte Düseninnenraum bis zum Fließkanal 7 unter Systemdruck gestellt. Zugleich wird mit zunehmender Höhe der Dosiernadel 5 ein zuneh mend breiter Ringspalt zwischen der Außenwandung des Dosierab schnitts 5.3 und der Innenwandung des Fließkanals 7 freigege ben, durch den Klebstoff aus dem Klebstoffreservoir 9 hindurch und auf die Filtermaterialbahn 11 austritt. In diesem Zustand stehen mit der kreisringförmigen Stirnseite des zylindrischen Oberteils 5.1 und der konischen Wandlerfläche des Dosierab schnitts 5.3 auch zwei nicht zur Längsachse A parallele Flächen der Dosiernadel 5 unter Systemdruck, wodurch sich einer in Richtung der Längsachse A nach oben gerichtete Kraft aufbaut, die durch die Stellkraft des Antriebes der Dosiernadel kompen siert werden muß, um eine wirksame Steuerung zu realisieren. Durch die vorgeschlagene Geometrie mit relativ dünnem Nade loberteil 5.1 und kleinem Konuswinkel des Dosierabschnitts 5.3 im Fließkanal 7 wird die Kraftwirkung jedoch vergleichsweise gering gehalten, so daß auch bei hohem Systemdruck ein Antrieb mit geringer Stellkraft eingesetzt werden kann.

In Fig. 2 ist schematisch eine Klebstoff-Auftragvorrichtung 100 dargestellt, bei der eine Mehrzahl von Nadel-Düse-Anordnungen der in Fig. 1 skizzierten Art in sogenannten Auftragmodulen 101A-101C Anwendung findet. Die Figur zeigt in einer Aus schnittsdarstellung drei derartige Module (davon eines in einer Schnittdarstellung); in der Praxis umfaßt eine Klebstoff- Auftragvorrichtung jedoch eine größere Anzahl derartiger Modu le.

Die Module 101A-101C sind an einem zugleich als die Filterma terialbahn 111 überspannender Träger und gemeinsames Kleb stoffreservoir fungierenden Düsenbalken 102 montiert, der über eine Klebstoffzuleitung 104 mit einer Anlage zur Bereitstellung von Heiß- bzw. Schaumkleber verbunden ist. Jedes Klebstoff- Auftragmodul weist - wie an der Querschnittsdarstellung des Auftragmoduls 101B deutlich wird und in Fig. 1 genauer darge stellt ist - eine Klebstoff-Austragdüse 103 mit einem Fließka nal 107, einer Dosiernadel 105 und ein Klebstoffreservoir 109 auf, das durch den Düseninnenraum zusammen mit einem durchge henden Klebstoffkanal im Düsenbalken 102 gebildet ist. Die Klebstoff-Auftragdüsen 103 sind an der Oberseite des Düsenbal kens 102 mit einer (hier nicht genauer dargestellten) Dich tungs-Überwurfmutter-Anordnung verschlossen.

Oberhalb des Düsenbalkens 102 ist jeweils ein Linearmotor- Antrieb 108 in Ausrichtung mit der Längsachse A der Auftragdüse vorgesehen, mit dessen Läufer 108a die Dosiernadel 105 fest verbunden ist. Durch Ansteuerung des Linearmotors 108 mit einem in Abhängigkeit von der gewünschten Klebstoffdosierung bestimm ten Ansteuersignal wird die Dosiernadel 105 um vorbestimmte Verschiebungsbeträge angehoben bzw. abgesenkt und damit eine präzise vorbestimmte Klebstoffmenge pro Zeiteinheit auf das un ter dem Düsenbalken 102 durchlaufende Filtermaterial 111 aufge tragen. Die Antriebseinheiten 108 sind in Haltern 110 fixiert, welche ihrerseits mit einer eingefügten Wärmeisolierung 112 (auf hier nicht näher bezeichnende Weise) am Düsenbalken 102 befestigt sind. Den Läufer-Dosiernadel/Einheiten 108a/105 ist jeweils eine (hier nur symbolisch dargestellte) Druckfederein richtung 108b zum Vorspannen der Dosiernadel 105 in Schließ stellung der Nadel-Düsen-Anordnung zugeordnet, gegen die je weils der Linearmotor 108 arbeitet.

Der beschriebene Aufbau der Klebstoff-Auftragvorrichtung aus einem Düsenbalken und in diese eingefügten Modulen, die einen Klebstoffkanal im Düsenbalken als gemeinsames Reservoir und den Düsenbalken selbst zugleich als integrales Konstruktionselement nutzen, ist besonders materialsparend und kostengünstig.

Als Antriebe werden bevorzugt handelsübliche Linearmotoren mit integriertem Wegmeßsystem auf Permanentmagnet-Basis eingesetzt, die sich selbstätig in Nullstellung justieren. Diesen ist (was in der Figur nicht dargestellt ist) eine gemeinsame Steuerein heit zugeordnet, in der eine vorbestimmte Verfahrkurve für die Läufereinheiten (und damit die Dosiernadeln) entsprechend einem gewünschten Klebstoff-Auftragprofil gespeichert ist. In dieser Steuereinheit sind auch elektronische Einstellmittel zur Fein justierung der Verfahrkurven der einzelnen Linearmotoren zum Ausgleich von Exemplarstreuungen vorgesehen.

Die Ausführung der Erfindung ist nicht auf die hier beschriebe nen konkreten Beispiele beschränkt, sondern ebenso in Abwand lungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen und beispielsweise die konkrete Form der Düsen sowie des Düsen balkens und die spezielle Ausführung der Linearmotor-Antriebe betreffen können.

Bezugszeichenliste

1

Nadel-Düse-Anordnung

3

;

103

Klebstoff-Austragdüse

5

;

105

Dosiernadel

5.1

zylindrisches Oberteil

5.2

zylindrisches Mittelteil

5.3

Dosierabschnitt

5.4

Kegelspitze

7

;

107

Fließkanal

9

;

109

Klebstoffreservoir

11

;

111

Filtermaterialbahn

100

Klebstoff-Auftragvorrichtung

101

A,

101

B,

101

C Klebstoff-Auftragmodul

102

Düsenbalken

104

Klebstoffzuleitung

106

Dichtungs-Überwurfmutter-Anordnung

108

Linearmotor-Antrieb

108

a Läufer

108

b Druckfedereinrichtung

110

Halter

112

Wärmeisolierung
A Düsenlängsachse

Claims

1. Klebstoff-Auftragvorrichtung (100) zum Aufbringen von Kle bestoff-Abstandshaltern auf eine durchlaufende Filtermate rialbahn (111),
mit einer Mehrzahl von gleichartigen, in Breitenrichtung der Filtermaterialbahn nebeneinander angeordneten Auftrag einheiten (101A-C), die jeweils eine Dosiereinrichtung (1; 103, 105) zur derartigen Einstellung der pro Zeit einheit ausgetragenen Klebstoffmenge aufweisen, daß die Auftrageinheiten mit durch eine Dosierzykluszeit defi nierter Periodizität im wesentlichen identische Klebstof faggregate mit vorbestimmten Höhenanstieg oder Höhenunter schied in Längsrichtung der Filtermaterialbahn erzeugen, wobei die Dosiereinrichtungen jeweils eine durch eine an getriebene Nadel (5; 105) graduell verschließ- oder öffen bare Düse (3; 103) auffassen,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Innenwand eines Austrittsabschnitts (7; 107) der Düse mit dem benachbarten Umfangsflächenabschnitt (5.3) der Nadel einen kleinen Keil- bzw. Konuswinkel, ins besondere von weniger als 5°, einschließt.

2. Klebstoff-Auftragvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Keil- bzw. Konuswinkel zwischen 0,5° und 2° liegt.

3. Klebstoff-Auftragvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (3; 103) einen Austrittsabschnitt (7; 107) mit zylindrischer Innenwandung und die Nadel einen hierzu be nachbarten konischen Dosierabschnitt (5.3) aufweist.

4. Klebstoff-Auftragvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (3) einen sich an den zylindrischen Austrittsab schnitt anschließenden Abschnitt mit sich konisch erwei ternder Innenwandung und die Nadel (5) einen hierzu be nachbarten abgestuften Erweiterungsabschnitt (5.1) hat, in dem sie in Schließstellung in kreis- bzw. ringförmigem Kontakt mit der Düsen-Innenwandung steht.

5. Klebstoff-Auftragvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadel einen Dosierabschnitt (53) mit einem Durchmesser im Bereich zwischen 0,5 und 1,0 mm und einen Trägerab schnitt (5.1) mit einem Durchmesser im Bereich zwischen 1,5 und 3,0 mm aufweist.

6. Klebstoff-Auftragvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Antrieb für die Nadel (105) jeweils ein Linearmotor (108) vorgesehen ist, der eine lineare Anordnung von Per manentmagneten aufweist.

7. Klebstoff-Auftragvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Linearmotoren (108) bezüglich ihrer Ruhestellung selbstjustierend ausgeführt sind.

8. Klebstoff-Auftragvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosiereinrichtungen jeweils eine die Nadel (105) in Schließstellung vorspannende Federeinrichtung (108b), ins besondere Druckfeder, aufweisen, gegen die der Linearmoto ren (108) mit periodischer Ansteuerung arbeiten.

9. Klebstoff-Auftragvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftragmodule (101A-C) an einem über die Breite der Filtermaterialbahn (111) reichenden Düsenbalken (102) an gebracht sind, der einen durchgehenden und mit den Do siereinrichtungen aller Auftrageinheiten verbundenen Kleb stoffkanal (109) aufweist.

10. Klebstoff-Auftragvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadel (105) durch den Linearmotor (108) mit einem Hub im Bereich bis zu 5 mm verfahrbar ist.

11. Klebstoff-Auftragvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Linearmotor (108) gemäß einer nicht linearen Verfahr kurve angesteuert wird, welche insbesondere in symmetri scher Anordnung einen langen Bereich kleinen Anstiegs mit einem anschließenden kurzen Bereich hohen Anstiegs, ge folgt von einem kurzen Bereich starken Abfalls und einem anschließenden langen Bereich schwachen Abfalls aufweist.

12. Klebstoff-Auftragvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß den Linearmotoren (108) aller Auftrageinheiten (101A-C) eine gemeinsame Steuereinrichtung zur für alle Auftragein heiten im wesentlichen gleichlaufenden zeitabhängigen Ein stellung der ausgetragenen Klebstoffmenge zugeordnet ist, in der eine vorbestimmte Verfahrkurve für die Linearmoto ren gespeichert ist.

13. Klebstoff-Auftragvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung Mittel zur Feinjustierung der Ver fahrkurven der einzelnen Linearmotoren aufweist.