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Die
Erfindung betrifft eine Einrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs
1 genannten Art zum Aufbringen eines pulverförmigen Materials auf eine Oberfläche.
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Durch
US 4 938 816 und
US 5 252 264 A ist jeweils
eine Einrichtung der betreffenden Art bekannt, die eine durch Antriebsmittel
drehantreibbare und durch Vorschubmittel in wenigstens einer Vorschubrichtung
relativ zu der Oberfläche
bewegbare Walze aufweist. Bei Betrieb der bekannten Einrichtung
wird das pulverförmige
Material im Überschuß auf die
Oberfläche
aufgebracht und die Walze im Abstand zu der Oberfläche durch
die Vorschubmittel relativ zu der Oberfläche bewegt, wobei die Walze
entgegen der Vorschubrichtung drehangetrieben ist und der Abstand
ihrer Umfangsfläche
von der Oberfläche der
gewünschten
Schichtdicke des pulverförmigen Materials
entspricht.
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Ein
Nachteil der bekannten Einrichtung besteht darin, daß durch
die Walze in Oberflächenrichtung
wirkende Kräfte
in das pulverförmige
Material eingeleitet werden, was die Ausbildung einer Schicht mit
gleicher Schichtdicke auf der Oberfläche erschwert. Ein weiterer
Nachteil der bekannten Einrichtung besteht darin, daß eine Komprimierung
des pulverförmigen
Materials nicht möglich
ist.
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Durch
DE 195 18 817 A1 ist
eine Einrichtung der betreffenden Art zum Aufbringen einer Schicht
eines pulverförmigen
Materials auf eine Oberfläche
bekannt, die eine durch Antriebsmittel drehantreibbare und durch
Vorschubmittel in wenigstens einer Vorschubrichtung relativ zu der
zu beschichtenden Oberfläche
bewegbaren ersten Walze aufweist, wobei die Antriebsmittel die erste
Walze in Vorschubrichtung drehantreiben. Bei der bekannten Einrichtung
wird das pulverförmige
Material lose auf die zu beschichtende Oberfläche aufgeblasen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der im Oberbegriff
des Anspruchs 1 genannten Art anzugeben, bei der eine Komprimierung
des pulverförmigen
Materials vor dem Auftragen ermöglicht
ist.
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Diese
Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Lehre gelöst.
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Aufgrund
der Drehung der Walze in Vorschubrichtung während des Betriebs der erfindungsgemäßen Einrichtung
sind von der Walze auf das pulverförmige Material ausgeübte, in
Oberflächenrichtung
wirkende Kräfte
verringert. Dies erleichtert die Ausbildung einer Schicht des pulverförmigen Materials
mit einer im wesentlichen gleichmäßigen Schichtdicke auf der
Oberfläche.
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Ein
weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lehre besteht darin, daß aufgrund
der Drehrichtung der Walze eine Komprimierung des pulverförmigen Materials
bereits beim Aufbringen des Materials auf die Oberfläche ermöglicht ist.
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Die
erfindungsgemäße Einrichtung
ist einfach im Aufbau und damit kostengünstig herstellbar sowie robust.
Sie ist zum Aufbringen beliebiger pulverförmiger Materialien auf beliebige
ebene oder gekrümmte
Oberflächen
geeignet.
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Die
Relativbewegung zwischen der Einrichtung und der zu beschichtenden
Oberfläche
bei Betrieb der Einrichtung kann dadurch erzielt werden, daß die Oberfläche ortsfest
ist und die Einrichtung entlang der Oberfläche bewegt wird. Die Relativbewegung
kann jedoch auch dadurch erzielt werden, daß die Einrichtung ortsfest
ist und die Oberfläche bewegt
wird oder daß sowohl
die Einrichtung als auch die Oberfläche bewegt werden.
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Die
Erfindung sieht ein Spaltbegrenzungsteil vor, das mit der ersten
Walze einen Zuführspalt
begrenzt, durch den das pulverförmige
Material zu der Oberfläche
zuführbar
ist. Auf diese Weise ist eine Vorverdichtung des pulverförmigen Materials
vor dem Aufbringen auf die Oberfläche ermöglicht. Außerdem ist die Bildung einer
Schicht mit gleichmäßiger Schichtdicke
gefördert.
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Um
eine hohe Verdichtung des pulverförmigen Materials zu erreichen,
ist das Spaltbegrenzungsteil im wesentlichen formsteif ausgebildet
ist. Erfindungsgemäß ist ferner
die Breite des Zuführspaltes
oder der Zuführspalte
einstellbar. Auf diese Weise sind die Schichtdicke des pulverförmigen Materials
sowie der Verdichtungsgrad einstellbar.
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Eine
außerordentlich
vorteilhafte Weiterbildung der Ausführungsform mit dem Spaltbegrenzungsteil
sieht vor, daß dieses
durch eine durch Antriebsmittel um eine zu der Drehachse der ersten Walze
parallele Drehachse drehantreibbare zweite Walze gebildet ist, wobei
die Drehrichtung der zweiten Walze zu der Drehrichtung der ersten
Walze entgegengesetzt ist. Auf diese Weise ist die Reibung des pulverförmigen Materials
an dem Spaltbegrenzungsteil verringert.
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Falls
eine Umkehrung der Vorschubrichtung der erfindungsgemäßen Einrichtung
erforderlich ist, so kann die gesamte Einrichtung um eine zur Oberfläche senkrechte
Drehachse um 180° gedreht
werden, wobei die Drehrichtung der Walzen unverändert bleibt. Eine besonders
vorteilhafte Weiterbildung der Ausführungsform mit der zweiten
Walze sieht vor, daß auf
der der ersten Walze abgewandten Seite der zweiten Walze eine durch
Antriebsmittel um eine zu den Drehachsen der ersten Walze und der
zweiten Walze parallele Drehachse drehantreibbare dritte Walze angeordnet
ist, wobei zwischen der dritten Walze und der zweiten Walze ein
Zuführspalt
zur Zuführung
des pulverförmigen
Materials zu der Oberfläche
gebildet ist, wobei die dritte Walze in einer zu der Drehrichtung
der zweiten Walze umgekehrten Drehrichtung drehantreibbar ist und
wobei die Drehrichtung der zweiten Walze umsteuerbar ist, derart,
daß die
zweite Walze in einer ersten Vorschubrichtung mit der ersten Walze
und in einer entgegengesetzten zweiten Vorschubrichtung mit der
dritten Walze zum Aufbringen des pulverförmigen Materials zusammenwirkt.
Bei dieser Ausführungsform
ist ein Auftragen des pulverförmigen
Materials auf die Oberfläche
in entgegengesetzten Vorschubrichtungen ermöglicht, ohne daß die Einrichtung
um eine zu der Oberfläche senkrechte
Drehachse gedreht werden muß.
Bei Bewegung der Einrichtung in der ersten Vorschubrichtung wirkt
die zweite Walze mit der ersten Walze zusammen, wobei die Walzen
in unterschiedlichen Drehrichtungen drehangetrieben sind und das
pulverförmige
Material durch den zwischen der ersten Walze und der zweiten Walze
gebildeten Zuführspalt zugeführt wird.
In dieser ersten Vorschubrichtung kann die dritte Walze stillgesetzt
sein oder mitlaufen. Zum Aufbringen des pulverförmigen Materials in einer zu
der ersten Vorschubrichtung entgegengesetzten zweiten Vorschubrichtung
bewegen die Vorschubmittel die Einrichtung in dieser zweiten Vorschubrichtung
relativ zu der Oberfläche,
und die Drehrichtung der zweiten Walze umgesteuert wird, wobei die
zweite Walze mit der dritten Walze zum Aufbringen des pulverförmigen Materials
zusammenwirkt und das pulverförmige
Material durch den zwischen der zweiten Walze und der dritten Walze
gebildeten Zuführspalt
zugeführt
wird. Bei Bewegung der Einrichtung in der zweiten Vorschubrichtung
kann die erste Walze stillgesetzt sein oder mitlaufen. Diese Ausführungsform
ermöglicht
bei einem mechanisch einfachen Aufbau eine Umkehrung der Vorschubrichtung.
Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn aufeinanderfolgend
mehrere Schichten auf eine Oberfläche aufgebracht werden sollen.
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Zweckmäßigerweise
weist die Einrichtung Steuer mittel zur Steuerung
- – der Drehrichtung
wenigstens der zweiten Walze und/oder
- – der
Umfangsgeschwindigkeiten der Walzen und/oder
- – des
Abstandes der Einrichtung von der Oberfläche und/oder
- – der
Vorschubrichtung der Vorschubmittel und/oder
- – der
Breite des Zuführspaltes
oder der Zuführspalte
auf.
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Grundsätzlich kann
eine Umsteuerung der Drehrichtung der zweiten Walze unabhängig von
einer Umkehrung der Vorschubrichtung erfolgen. Zweckmäßigerweise
steu ern die Steuermittel jedoch die Drehrichtung der zweiten Walze
bei Umkehrung der Vorschubrichtung um, wie dies eine andere Weiterbildung
vorsieht. Bei dieser Ausführungsform
wird die Drehrichtung der zweiten Walze zwangsweise umgesteuert,
wenn die Vorschubrichtung umgekehrt wird.
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Die
Umfangsgeschwindigkeit der ersten Walze bzw. der dritten Walze ist
relativ zu der Vorschubgeschwindigkeit in weiten Grenzen wählbar. Eine vorteilhafte
Weiterbildung sieht vor, daß die
Umfangsgeschwindigkeit der ersten Walze bzw. der dritten Walze im
wesentlichen der Vorschubgeschwindigkeit entspricht. Bei dieser
Ausführungsform übt die erste
Walze bzw. die dritte Walze auf das auf die Oberfläche aufgebrachte
pulverförmige
Material praktisch keine in Oberflächenrichtung wirkenden Kräfte aus.
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Auch
die Umfangsgeschwindigkeit der zweiten Walze ist relativ zu der
Umfangsgeschwindigkeit der ersten Walze bzw. der dritten Walze in
weiten Grenzen wählbar.
Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht
vor, daß die
Umfangsgeschwindigkeit der zweiten Walze im wesentlichen der Umfangsgeschwindigkeit
der ersten Walze bzw. der dritten Walze entspricht. Bei dieser Ausführungsform
wird das pulverförmige
Material praktisch ohne Relativbewegung zwischen dem Material und
den Umfangsflächen
der Walzen durch den Zuführspalt
gefördert.
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Eine
Einstellung der Breite des Zuführspaltes
bzw. der Zuführspalte
kann auf beliebige geeignete Weise erfolgen. Eine zweckmäßige Weiterbildung der
Ausführungsform
mit der dritten Walze und dem breiteneinstellbaren Zuführspalt
sieht vor, daß zur Einstellung
der Breite der Zuführspalte
der Abstand der Drehachse der zweiten Walze zu einer gedachten Verbindungslinie
zwischen der Drehachse der ersten Walze einstellbar ist. Bei dieser
Ausführungsform
können
die Drehachsen der ersten Walze und der dritten Walze ortsfest an
einem Grundkörper
der Einrichtung angeordnet sein, wobei zur Einstellung der Breite
der Zuführspalte
lediglich eine Einstellung des Abstandes der Drehachse der zweiten
Walze von der gedachten Verbindungslinie zwischen der Drehachse
der ersten Walze und der Drehachse der dritten Walze einstellbar
ist. Somit ist eine Einstellung der Breite der Zuführspalte
mit geringem konstruktiven Aufwand ermöglicht. Die Drehachse der zweiten Walze
kann beispielsweise entlang einer Mittelsenkrechten zu der gedachten
Verbindungslinie zwischen der Drehachse der ersten Walze und der
Drehachse der dritten Walze verstellbar sein. Auf diese Weise wird
bei Verstellung der Drehachse entlang der Mittelsenkrechten die
Breite des Zuführspaltes
zwischen der ersten Walze und der zweiten Walze in gleichem Maße verändert wie
die Breite des Zuführspaltes
zwischen der zweiten Walze und der dritten Walze.
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Eine
andere vorteilhafte Ausführungsform sieht
vor, daß der
ersten Walze und/oder der dritten Walze eine Führung für das pulverförmige Material zugeordnet
ist, die in Drehrichtung der ersten Walze bzw. der dritten Walze
hinter dem zugeordneten Zuführspalt
angeordnet ist und sich im wesentlichen in Drehrichtung der Walze
erstreckt. Bei dieser Ausführungsform
wird das pulverförmige
Material in Drehrichtung hinter dem Zuführspalt durch die Führung zu der
Oberfläche
geführt.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform sieht vor, daß die Führung im
Querschnitt im Radius um die Drehachse der ersten Walze bzw. der
dritten Walze verläuft.
Bei dieser Ausführungsform
ist eine besonders gute Führung des
pul verförmigen
Materials in Drehrichtung der ersten Walze bzw. der dritten Walze
erzielt.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten, stark schematisierten
Zeichnung näher erläutert, in
der Ausführungsbeispiele
dargestellt sind.
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Es
zeigt:
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1 in
stark schematisierter Seitenansicht ein erstes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Einrichtung,
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2 in
gleicher Darstellung wie 1 ein zweites Auführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Einrichtung
und
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3 in
gleicher Darstellung wie 1 ein drittes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Einrichtung.
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In
den Figuren der Zeichnung sind gleiche bzw. sich entsprechende Bauteile
mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist
ein erstes Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Einrichtung 2 zum
Aufbringen einer Schicht eines pulverförmigen Materials auf eine Oberfläche 4 dargestellt,
die einen in der Zeichnung nicht näher dargestellten Grundkörper aufweist, an
dem eine erste Walze 6 um eine Drehachse 8 drehbar
gelagert ist. Die erste Walze 6 ist durch in der Zeichnung
nicht dargestellte Vorschubmittel in einer in 1 durch
einen Pfeil 10 symbolisierten Vorschubrichtung relativ
zu der zu beschichtenden Oberfläche 4 bewegbar
und durch in der Zeichnung nicht dargestellte Antriebsmittel in
Vorschubrichtung 10 drehantreibbar, wie dies in 1 durch
einen Pfeil 12 symbolisiert ist.
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Die
Einrichtung 2 weist bei diesem Ausführungsbei spiel ferner ein im
wesentlichen formsteif ausgebildetes Spaltbegrenzungsteil 14 auf,
wobei zwischen der Umfangsfläche
der ersten Walze 6 und dem Spaltbegrenzungsteil 14 ein
Zuführspalt 16 gebildet
ist, durch den bei Betrieb der Einrichtung 2 pulverförmiges Material 18 zu
der Oberfläche 4 zugeführt wird.
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Zur
Einstellung der Breite des Zuführspaltes 16 ist
das Spaltbegrenzungsteil 14 relativ zu der Walze 6 in
Richtung eines Doppelpfeiles 20 verstellbar und in seiner
jeweiligen Verstellage arretierbar.
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Mit
dem Spaltbegrenzungsteil 14 ist eine Führung 22 für das pulverförmige Material 18 verbunden,
die in Drehrichtung der ersten Walze 6 hinter dem Zuführspalt 16 angeordnet
ist und sich im wesentlichen in Drehrichtung der ersten Walze 6 erstreckt.
Die Führung 22 verläuft bei
diesem Ausführungsbeispiel
im Querschnitt im Radius um die Drehachse 8 der ersten
Walze 6.
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An
einer dem Zuführspalt 16 diametral
gegenüberliegenden
Stelle der ersten Walze 6 ist ein Abstreifer 24 vorgesehen,
der an der Umfangsfläche der
Walze 6 anhaftendes pulverförmiges Material von dieser
abstreift.
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Die
Umfangsgeschwindigkeit der ersten Walze 6, die Breite des
Zuführspaltes 16 und
der Abstand der Einrichtung 2 von der zu beschichtenden Oberfläche 4 sind
durch nicht dargestellte Steuermittel steuerbar.
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Bei
Betrieb der erfindungsgemäßen Einrichtung 2 bewegen
die Vorschubmittel die Einrichtung 2 in der Vorschubrichtung 10 an
der Oberfläche 4 entlang,
wobei die Antriebsmittel die erste Walze 6 in Vorschubrichtung
drehantreiben. Das pulverförmige Material
wird hierbei durch nicht näher
dargestellte Mittel zugeführt
und tritt in den Zuführspalt 16 ein, wobei
es zwischen dem Spaltbegrenzungsteil 14 und der ersten
Walze 6 vor verdichtet wird. Nach der Vorverdichtung wird
das pulverförmige
Material von der ersten Walze 6 an der Führung 22 entlang
zu der Oberfläche 4 gefördert, auf
diese aufgebracht und durch die erste Walze 6 verdichtet.
Hierbei entspricht die Umfangsgeschwindigkeit der ersten Walze 6 im wesentlichen
der Vorschubgeschwindigkeit 10.
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Die
erfindungsgemäße Einrichtung 2 ermöglicht das
Aufbringen einer Schicht des pulverförmigen Materials auf die Oberfläche 4 mit
einer gleichmäßigen Schichtdicke
und ebenen Schichtoberfläche.
Dadurch, daß die
erste Walze 6 in Vorschubrichtung mit einer Umfangsgeschwindigkeit
drehangetrieben ist, die im wesentlichen der Vorschubgeschwindigkeit entspricht,
werden durch die Walze 6 praktisch keine in Oberflächenrichtung
wirkenden Kräfte
in das auf die Oberfläche 4 aufgebrachte
pulverförmige
Material 18 eingeleitet. Aufgrund der Drehrichtung der
ersten Walze 6 ist ferner eine Verdichtung des pulverförmigen Materials
nach dem Aufbringen auf die Oberfläche 4 ermöglicht.
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In 1 sind
mehrere senkrecht zur Oberflächenrichtung
aufeinanderfolgende Schichten dargestellt, die mittels der erfindungsgemäßen Einrichtung 2 aufeinanderfolgend
aufgebracht worden sind und von denen lediglich zwei Schichten mit
den Bezugszeichen 26, 28 versehen sind.
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In 2 ist
ein zweites Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Einrichtung 2 dargestellt, das
sich von dem Ausführungsbeispiel
gemäß 1 dadurch
unterscheidet, daß das
Spaltbegrenzungsteil durch eine durch Antriebsmittel um eine zu
der Drehachse 8 der ersten Walze 6 parallele Drehachse 30 drehantreibbare
zweite Walze 32 gebildet ist. Die zweite Walze 32 ist
bei Betrieb der Einrichtung 2 entgegen der Vorschub richtung 10 und
damit in einer zu der Drehrichtung der ersten Walze 6 entgegengesetzten
Drehrichtung drehangetrieben, wobei die Umfangsgeschwindigkeit der
zweiten Walze 32 im wesentlichen der Umfangsgeschwindigkeit
der ersten Walze 6 entspricht und wobei die Walzen 6, 32 den
Zuführspalt 16 begrenzen.
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Zur
Einstellung der Breite des Zuführspaltes 16 ist
die zweite Walze 32 zusammen mit der Führung 22 in Richtung
eines Doppelpfeiles 20 relativ zu der ersten Walze 6 verstellbar
und in ihrer jeweiligen Verstellage arretierbar.
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Dadurch,
daß das
Spaltbegrenzungsteil bei diesem Ausführungsbeispiel durch die entgegen
der Vorschubrichtung drehangetriebene Walze 32 gebildet
ist, wird das pulverförmige
Material zwischen den Walzen 6, 32 mit gleichmäßiger Schichtdicke
zu der zu beschichtenden Oberfläche 4 zugeführt.
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In 3 ist
ein drittes Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Einrichtung 2 dargestellt, das
sich von dem Ausführungsbeispiel
gemäß 2 dadurch
unterscheidet, daß auf
der der ersten Walze 6 abgewandten Seite der zweiten Walze 32 eine durch
Antriebsmittel um eine zu den Drehachsen 8, 30 der
ersten Walze 6 und der zweiten Walze 32 parallele
Drehachse 36 drehantreibbare dritte Walze 38 angeordnet
ist, wobei zwischen der dritten Walze 38 und der zweiten
Walze 32 ein Zuführspalt 40 gebildet ist.
Bei Bewegung der Einrichtung 2 in einer in 3 durch
den Pfeil 10 symbolisierten ersten Vorschubrichtung sind
die Walzen 6, 32 in Richtung der Pfeile 12, 34 drehangetrieben
und wirken zum Aufbringen des pulverförmigen Materials auf die Oberfläche 4 zusammen.
Die dritte Walze 38 befindet sich hierbei außer Eingriff;
sie kann stillgesetzt sein oder mit den Walzen 6, 32 mitlaufen.
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Um
das pulverförmige
Material 18 in einer zu der ersten Vorschubrichtung 10 entgegengesetzten zweiten
Vorschubrichtung auf die Oberfläche 4 aufzubringen,
bewegen die Vorschubmittel die Einrichtung 2 entgegen der
Richtung des Pfeiles 10 entlang der Oberfläche 4.
Die Antriebsmittel treiben die dritte Walze 38 in der zweiten
Vorschubrichtung an, so daß sich
die Walze in Richtung eines Pfeiles 42 dreht. Gleichzeitig
treiben die Antriebsmittel die zweite Walze 34 in einer
zu der Drehrichtung 42 der dritten Walze 38 entgegengesetzten
Drehrichtung an, so daß sich
diese entgegen der Richtung des Pfeiles 34 dreht. Hierbei
sind die Umfangsgeschwindigkeiten der Walzen 32, 38 im
wesentlichen gleich der Vorschubgeschwindigkeit. Das pulverförmige Material wird
durch den Zuführspalt 40 zu
der zu beschichtenden Oberfläche 4 zugeführt. Bei
Bewegung der Einrichtung 2 in der zweiten Vorschubrichtung
befindet sich die erste Walze 6 außer Eingriff; sie kann stillgesetzt
sein oder mit den Walzen 32, 38 mitlaufen.
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Die
Ausführungsform
gemäß 3 ermöglicht in
besonders einfacher Weise das Aufbringen des pulverförmigen Materials
auf die Oberfläche 4 in entgegengesetzten
Vorschubrichtungen. Falls mehrere, senkrecht zur Oberfläche aufeinanderfolgende Schichten
auf die Oberfläche 4 aufgebracht
werden sollen, kann die Einrichtung 2 eine Hin- und Herbewegung
entlang der Oberfläche
ausführen
und jeweils nach Umkehrung der Vorschubrichtung eine weitere Schicht
aufbringen, wobei der Abstand der Einrichtung 2 von der
Oberfläche
bei Umkehrung der Vorschubeinrichtung entsprechend der gewünschten Schichtdicke
eingestellt wird.
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Zur
Einstellung der Breite der Zuführspalte 16, 17 ist
die Drehachse 30 der zweiten Walze 32 zu einer
gedachten Verbindungslinie zwischen der Drehachse 8 der ersten
Walze 6 und der Drehachse 36 der dritten Walze 38,
die in 3 durch eine gestrichelte Linie 44 symbolisiert
ist, einstellbar, und zwar entlang einer Mittelsenkrechten auf die
Verbindungslinie 44. Auf diese Weise verändert sich
bei einer Verstellung des Abstandes der Drehachse 30 von der
Verbindungslinie 44 die Breite des Zuführspaltes 16 in gleichem
Maße wie
die Breite des Zuführspaltes 40.