DE10210748A1

DE10210748A1 - Rotationsauftragskopf

Info

Publication number: DE10210748A1
Application number: DE10210748A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Puffe
Original assignee: Individual
Current assignee: Nordson Corp
Priority date: 2002-03-12
Filing date: 2002-03-12
Publication date: 2003-10-02
Anticipated expiration: 2022-03-13
Also published as: US6921031B2; EP1344573A3; DE10210748B4; EP1344573A2; EP1344573B1; US20030173429A1

Abstract

Auftragskopf zum berührungslosen Auftragen von flüssigen Medien wie verflüssigten thermoplastischen Kunststoffen oder erschmolzenen Heizschmelzklebern auf eine zum Auftragskopf relativ bewegliche Materialbahn, mit einem Gehäuse, mit einer Walzenkammer im Gehäuse, in der ein Walzenschieber rotierend antreibbar gelagert ist und mit einer Schlitzdüse zum Ausbringen von Medium, die vom Walzenschieber steuerbar ist und sich quer zur Bewegungsrichtung der Materialbahn erstreckt, wobei der Walzenschieber folgende Merkmale aufweist: eine Zylinderoberfläche, die Zuführungen zur Schlitzdüse von innen abdichten kann, zumindest eine Oberflächennut in der Zylinderoberfläche, der flüssiges Medium zugeführt werden kann und die drehstellungsabhängig mit den Zuführungen zur Schlitzdüse kommunizieren kann, und die zumindest eine Oberflächennut hat Begrenzungskanten mit veränderlicher Steigung zur Umfangsrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft einen Auftragskopf zum berührungslosen Auftragen von flüssigen Medien wie verflüssigten thermoplastischen Kunststoffen oder erschmolzenen Heizschmelzklebern auf eine zum Auftragskopf relativ bewegliche Materialbahn, mit einem Gehäuse, mit einer Walzenkammer im Gehäuse, in der ein Walzenschieber rotierend antreibbar gelagert ist, mit zumindest einer Zuführöffnung zur Einleitung von Medium in die Walzenkammer und mit einer Schlitzdüse zum Ausbringen von Medium, die vom Walzenschieber steuerbar ist und sich quer zur Bewegungsrichtung der Materialbahn erstreckt.
Ein Auftragskopf der vorstehend genannten Art ist aus der DE 197 14 029 C2 bekannt. Dort wird ein Walzenschieber verwendet, der in einem Axialbereich, in dem die Zuführöffnung liegt, eine über den gesamten Umfang verlaufende Eindrehung hat. Zumindest in diesem Axialbereich kann keine vom Walzenschieber gesteuerte Austrittsdüsenöffnung liegen. Dies bedeutet, daß in diesem Axialbereich die Austrittsdüsenöffnungen einen unerwünscht großen Abstand einhalten müssen. Der Walzenschieber ist im übrigen relativ kurz. Bei größerer Länge wäre es erforderlich, eine Mehrzahl von Zuführöffnungen vorzusehen, so daß das vorstehend geschilderte Problem längs der Schlitzdüse in entsprechender Anzahl mehrfach aufträte.
Ein anderer Auftragskopf dieser Art ist aus der DE 197 57 238 C2 bekannt. Hierbei werden die Oberflächennuten durch achsparallele Nuten auf dem Walzenschieber oder durch zueinander parallele schrauben-(helix-)förmige Nuten auf dem Walzenschieber gebildet. Mit beiden Ausführungen soll ein sparsamer Auftrag von flüssigem Medium in äußerst gleichmäßiger Verteilung auf die Materialbahn erzielt werden.
Auftragsköpfe der vorstehend genannten Art werden in vielfältigen Anwendungsfällen immer dort zum Einsatz gebracht, wo Materialbahnen auf ein Substrat aufkaschiert werden sollen. Um den spezifischen Verbrauch an flüssigen Medium niedrig zu halten und zugleich eine äußerst gleichmäßige Verteilung des Mediums sicherzustellen, wird ein intermittierender Auftrag angewandt, um ein Auftragsbild in Rasterform darzustellen. Um hierbei eine hohe Transportgeschwindigkeit der Materialbahn zu ermöglichen, muß der Auftrag in Bewegungsrichtung der Materialbahn mit hoher Frequenz erfolgen, wobei die Rasterpunkte quer zur Bewegungsrichtung der Materialbahn möglichst dicht aneinander sitzen sollen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Auftragskopf der vorgenannten Art bereitzustellen, mit dem der Verbrauch an flüssigem Medium für besondere Anwendungsfälle frei gestaltet und/oder weiter reduziert werden kann.
Die Lösung hierfür besteht darin, daß der Auftragskopf folgende Merkmale aufweist:

- im Gehäuse ist eine Reihe von Zuführungsbohrungen von der Walzenkammer zur Schlitzdüse ausgeführt,
- die Schlitzdüse bildet eine Vielzahl von einzelnen Austrittsöffnungen, die jeweils mit einer der Zuführungsbohrungen im Gehäuse kommunizieren,
- der Walzenschieber hat eine Zylinderoberfläche, die die Zuführungsbohrungen zur. Schlitzdüse von innen abdichten kann,
- der Walzenschieber hat zumindest eine Oberflächennut, in der Zylinderoberfläche, der flüssiges Medium zugeführt werden kann und die drehstellungsabhängig mit den Zuführungsbohrungen zur Schlitzdüse kommunizieren kann und
- die zumindest eine Oberflächennut ist figurativ oder ornamental gestaltet. Der Begriff figurative oder ornamentale Oberflächennuten bedeutet, daß diese Begrenzungskanten mit veränderlicher Steigung zur Umfangsrichtung haben, bzw. daß sich deren Lage längs der Schieberachse in Umfangsrichtung ungleichförmig ändert. Linear verlaufende Oberflächennuten konstanter Breite sind hiermit nicht gemeint.

Auf diese Weise ist es möglich, von einem gleichmäßigen Auftrag abzugehen und besondere figurative oder ornamentale Auftragsmuster zu erzeugen. Dies kann damit begründet sein, daß die auf ein Substrat aufzukaschierende Materialbahn später an einzelnen Stellen höher belastet wird als an anderen und somit an den erstgenannten einzelnen Stellen stärker befestigt werden muß. Dies kann auch darin begründet liegen, daß die später auf ein Substrat aufzukaschierende Materialbahn Verschnittanteile hat, für die ein vorheriger Auftrag von Medium überflüssig ist. Als Beispiel hierfür kann das Herstellen von Slipeinlagen aus mehrlagigem Material mit einer Verklebung längs der Umfangskante genannt werden.
Nach einer ersten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Oberflächennuten eine Mehrzahl von umlaufenden Nuten mit veränderlicher Breite umfassen. Nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Oberflächennuten zumindest eine Nut umfassen, die in Abwicklung eine geschlossene Kurve, z. B. einen Kreis, bildet.
Nach einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, daß der Walzenschieber einen inneren Hohlraum, dem flüssiges Medium zugeführt werden kann, sowie radiale Austrittsbohrungen, die vom inneren Hohlraum bis in die Oberflächennuten führen, umfaßt. Hierbei erfolgt die Versorgung der Oberflächennuten über das Innere des Walzenschiebers. Nach einer dazu alternativen Ausgestaltung wird vorgeschlagen, daß der Walzenschieber zumindest eine Umfangsnut, der flüssiges Medium zugeführt werden kann, sowie Verbindungsnuten, die von der Umfangsnut bis in die zumindest eine Oberflächennut führen, umfaßt. Hiermit erfolgt die Versorgung der Oberflächennuten über die Oberfläche des Walzenschiebers.
Ein Auftragskopf gemäß der Erfindung zeichnet sich weiterhin bevorzugt aus, daß die Schlitzdüse mit einer Blende bestückt ist, die die Vielzahl von Austrittsöffnungen längs der Schlitzdüse bildet. Hierbei wird insbesondere vorgeschlagen, daß die Blende von einem Kammblech gebildet wird, das in die Schlitzdüse eingesetzt ist und eine Vielzahl von Zinken umfaßt, zwischen denen die Vielzahl von Austrittsöffnungen gebildet wird.
Um dem Inneren des Walzenschiebers ständig Medium zuzuführen, kann vorgesehen sein, daß der Walzenschieber zumindest einen axial aus dem Gehäuse austretenden Zapfen aufweist, in dem eine Axialbohrung ausgeführt ist, die mit dem inneren Hohlraum verbunden ist und dem Zuführen von flüssigem Medium dient. Eine andere Möglichkeit hierfür besteht darin, daß an zumindest einem Ende des Gehäuses ein Stutzen im Gehäuse vorgesehen ist und ein Ringkanal zwischen Walzenschieber und Walzenkammer ausgebildet ist, der mit dem Stutzen im Gehäuse verbunden ist, und daß radiale Zuführbohrungen im Walzenschieber in der Ebene des Ringkanals ausgeführt sind, die mit dem inneren Hohlraum verbunden sind und dem Zuführen von flüssigem Medium dienen.
Der angesprochene Ringkanal kann durch eine Ringnut in der Walzenkammeroberfläche gebildet werden. Vorzugsweise wird der Ringkanal durch eine Umfangsnut in der Oberfläche des Walzenschiebers gebildet, die mit dem Zuführstutzen im Gehäuse in Verbindung steht. Die weitere Führung des Mediums kann auch über querverlaufende Verbindungsnuten an der Oberfläche des Walzenschiebers bis zur zumindest einen erfindungsgemäßen Oberflächennut erfolgen. Hierbei würde die Schlitzdüse in Querrichtung nicht über die Erstreckung der zumindest einen Oberflächennut hinausreichen. Nach der bevorzugten Ausführung ist jedoch vorgesehen, daß das Medium aus der Ringnut in den inneren Hohlraum und von dort wieder in die Oberflächennut geführt wird, wie bereits oben im Einzelnen beschrieben.
Aus den erfindungsgemäßen Oberflächennuten gelangt das Medium in längs des Gehäuses angeordnete Radialbohrungen. Je nach Veränderung des Kantenverlaufs der Oberflächen unten in Umfangsrichtung werden beim Rotieren des Walzenschiebers mehr oder weniger bzw. andere Radialbohrungen beaufschlagt, so daß sich der Sprühschleier an der Schlitzdüse verengt oder verbreitet bzw. verlängert. Die Darstellung von Einzelfäden quer zur Bewegungsrichtung der Materialbahn kann durch Einsatz einer entsprechenden Blende mit Austrittsöffnungen in geringen Abstand voneinander in der Schlitzdüse erzeugt werden. Hierbei soll vorzugsweise jeweils eine Radialbohrung im Gehäuse mit einer Austrittsöffnung in der Blende in Verbindung stehen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Auftragskopf mit in Umfangsrichtung verlaufenden Oberflächennuten veränderlicher Breite im Walzenschieber und mit Zuführungen für Medium über das Gehäuse

a) in perspektivischer Ansicht
b) in Einzeldarstellung des Walzenschiebers
c) im Querschnitt
d) in einer Einzeldarstellung des Kammblechs;

Fig. 2 zeigt einen Auftragskopf mit einer in Abwicklung kreisförmigen Oberflächennut konstanter Breite im Walzenschieber und mit einer Zuführung für Medium über das Gehäuse

a) in perspektivischer Ansicht
b) in Einzeldarstellung des Walzenschiebers
c) im Querschnitt
d) in einer Einzeldarstellung des Kammblechs.

In den Fig. 1 und 2 ist jeweils (a) ein Auftragskopf mit einer Materialbahn, die ein Auftragsmuster zeigt, in perspektivischer Darstellung, (b) der Walzenschieber als Einzelheit in perspektivischer Darstellung, (c) das Gehäuse mit dem Walzenschieber im Querschnitt und (d) ein Kammblech mit Gehäusebohrungen als Einzelheit dargestellt.
Fig. 1 zeigt einen Auftragskopf 11 von länglicher kubischer Form. Aus dem Gehäuse 12 des Auftragskopfes 11 ragt ein Ende eines Walzenschiebers 13 vor. Die Drehrichtung des Walzenschiebers 13 ist durch einen Pfeil 14 angedeutet. Das Ende des Walzenschiebers 13 weist einen Zapfen 15 auf. Der Walzenschieber kann über den Zapfen 15 mittels eines Servomotors angetrieben werden. Das Gehäuse 12 weist zwei Zuführstutzen 16 auf, über die, wie mit den Pfeilen 17 angedeutet, Medium zugeführt werden kann. Unten am Gehäuse 12 ist eine Schlitzdüse 18 erkennbar, aus der einzelne Sprühschleier 19 austreten. Die Sprühschleier 19 treffen auf eine Materialbahn 22, deren Bewegungsrichtung durch einen Pfeil 23 symbolisiert ist. Die Sprühschleier 19 erzeugen einzelne Auftragsstreifen 24 auf der Materialbahn 22, die periodisch veränderliche Breite haben. Die veränderliche Breite wird durch eine veränderliche Breite der Umfangsnuten 27 des Walzenschiebers 13 erzeugt. Die Schlitzdüse 18 enthält ein Kammblech, das senkrecht zur Bewegungsrichtung der Materialbahn 22 verlaufende einzelne Fäden erzeugt, die jedoch nach dem Austritt zur den Sprühschleiern 19 zusammenfließen. Wie in der Einzelheit b) zu erkennen, hat der Walzenschieber 13 an seiner zylindrischen Oberfläche eine Mehrzahl von Umfangsnuten 27 mit periodisch veränderlicher Breite. Wie weiter im Querschnitt c) zu erkennen ist, werden die Umfangsnuten 27 über Radialbohrungen 28 aus einem inneren Hohlraum 29 mit Medium versorgt. Der Hohlraum 29 wird seinerseits über die Zuführstutzen 16, Ringnuten 25 und Radialbohrungen 26 im Walzenschieber 13 mit Medium versorgt. Über die Radialbohrungen 28 werden die Umfangsnuten 27 ständig mit Medium gefüllt. Wie im Querschnitt weiter zu erkennen, läuft der Walzenschieber 13 in einer zylindrischen Walzenkammer 20 des Gehäuses 12, von der aus Radialbohrungen 30 im Gehäuse 12 zur Schlitzdüse 18 führen. Wie in der Einzelheit d) dargestellt, ist ein Kammblech 31 in der Schlitzdüse 18 mit Stegen 32 geringerer Dicke ausgebildet, so daß jede der Radialbohrungen 30 mit einer der zwischen den Zinken 33 des Kammbleches liegenden Austrittsöffnungen 34 dauernd offen verbunden ist.
Fig. 2 zeigt einen Auftragskopf 31 von länglicher kubischer Form. Aus dem Gehäuse 32 des Auftragskopfes 31 ragt ein Ende eines Walzenschiebers 33 vor. Die Drehrichtung des Walzenschiebers 33 ist durch einen Pfeil 34 angedeutet. Das Ende des Walzenschiebers 33 weist einen Zapfen 35 auf. Der Walzenschieber kann über den Zapfen 35 mittels eines Servomotors angetrieben werden. Das Gehäuse 32 weist zwei Zuführstutzen 36 auf, über die, wie mit den Pfeilen 37 angedeutet, Medium zugeführt werden kann. Unten am Gehäuse 32 ist eine Schlitzdüse 38 erkennbar, aus der ein veränderlicher Sprühschleier 39 austritt. Der Sprühschleier 39 trifft auf eine Materialbahn 42, deren Bewegungsrichtung durch einen Pfeil 43 symbolisiert ist. Der Sprühschleier erzeugt ein Auftragsmuster 44 auf der Materialbahn 42, das aus einer Folge von Kreisen mit gleichgroßer Strichstärke besteht. Die Schlitzdüse 38 enthält ein Kammblech, das senkrecht zur Bewegungsrichtung der Materialbahn 42 verlaufende einzelne Fäden erzeugt, die unmittelbar nach dem Austritt zu dem Sprühschleier 39 zusammenfließen. Wie in der Einzelheit b) zu erkennen, hat der Walzenschieber 33 an seiner zylindrischen Oberfläche eine Oberflächennut 47, die der Abwicklung eines Kreises entspricht. Wie weiter im Querschnitt c) zu erkennen ist, wird die Oberflächennut 47 über Radialbohrungen 48 aus einem inneren Hohlraum 49 mit Medium versorgt. Der Hohlraum 49 wird seinerseits über die Zuführstutzen 36, Ringnuten 45 und Radialbohrungen 46 im Walzenschieber 33 mit Medium versorgt. Über die Radialbohrungen 48 wird die - Oberflächennut 47 ständig mit Medium gefüllt. Wie im Querschnitt weiter zu erkennen, läuft der Walzenschieber 33 in einer zylindrischen Walzenkammer 40 des Gehäuses 32, von der aus Radialbohrungen 50 im Gehäuse 32 zur Schlitzdüse 38 führen. Wie in der Einzelheit d) dargestellt, ist ein Kammblech 51 in der Schlitzdüse 38 mit Stegen 52 geringerer Dicke ausgebildet, so daß jede der Radialbohrungen 50 mit einer der zwischen den Zinken 53 des Kammbleches liegenden Austrittsöffnungen 54 dauernd offen verbunden ist. Bezugszeichenliste 11, 31 Auftragskopf
12, 32 Gehäuse
13, 33 Walzenschieber
14, 34 Pfeil
15, 35 Zapfen
16, 36 Stutzen
17, 37 Pfeil
18, 38 Schlitzdüse
19, 39 Sprühvorhang
20, 40 Walzenkammer
21, 41 Radialbohrung
22, 42 Materialbahn
23, 43 Pfeil
24, 44 Auftragsmuster
25, 45, -, Umfangsnut
26, 46, -, Radialbohrung
27, 47, Oberflächennut
28, 48 Radialbohrung
29, 49 Hohlraum
30, 50 Gehäusebohrungen
31, 51 Kammblech
32, 52 Stege
33, 53 Finger
34, 54 Schlitz

Claims

1. Auftragskopf (11, 31) zum berührungslosen Auftragen von flüssigen Medien wie verflüssigten thermoplastischen Kunststoffen oder erschmolzenen Heizschmelzklebern auf eine zum Auftragskopf relativ bewegliche Materialbahn (22, 42), mit einem Gehäuse (12, 32), mit einer Walzenkammer (20, 40) im Gehäuse, in der ein Walzenschieber (13, 33) rotierend antreibbar gelagert ist und mit einer Schlitzdüse (18, 38) zum Ausbringen von Medium, die vom Walzenschieber (13, 33) steuerbar ist und sich quer zur Bewegungsrichtung der Materialbahn erstreckt,
im Gehäuse (12, 32) ist eine Reihe von Zuführungsbohrungen (30, 50) von der Walzenkammer (20, 40) zur Schlitzdüse (18, 38) ausgeführt,
die Schlitzdüse (18, 48) bildet eine Vielzahl von einzelnen Austrittsöffnungen (34, 54), die jeweils mit einer der Zuführungsbohrungen (30, 50) im Gehäuse kommunizieren,
der Walzenschieber (13, 33) hat eine Zylinderoberfläche, die die Zuführungsbohrungen (30, 50) zur Schlitzdüse (18, 38) von innen abdichten kann,
der Walzenschieber hat zumindest eine Oberflächennut (27, 47) in der Zylinderoberfläche, der flüssiges Medium zugeführt werden kann und die drehstellungsabhängig mit den Zuführungsbohrungen (30, 50) zur Schlitzdüse kommunizieren kann, und
die zumindest eine Oberflächennut (27, 47) ist figurativ oder ornamental gestaltet.

2. Auftragskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine Oberflächennut eine Mehrzahl von umlaufenden Nuten (27) mit veränderlicher Breite umfaßt.

3. Auftragskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine Oberflächennut zumindest eine Nut (47) umfaßt, die in Abwicklung eine geschlossene Kurve, z. B. einen Kreis, bildet.

4. Auftragskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzenschieber (13, 33) einen inneren Hohlraum (29, 49), dem flüssiges Medium zugeführt werden kann, sowie radiale Austrittsbohrungen (28, 48), die vom inneren Hohlraum bis in die Oberflächennuten (27, 47) führen, umfaßt.

5. Auftragskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzenschieber (13, 33) zumindest eine Umfangsnut (25, 55), der flüssiges Medium zugeführt werden kann, sowie Verbindungsnuten, die von der Umfangsnut (25, 55) bis in die zumindest eine Oberflächennut (27, 47) führen, umfaßt.

6. Auftragskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzdüse (18, 48) mit einer Blende bestückt ist, die die Vielzahl von Austrittsöffnungen (34, 54) längs der Schlitzdüse (18, 48) bildet.

7. Auftragskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende von einem Kammblech (31, 51) gebildet wird, das in die Schlitzdüse (18, 48) eingesetzt ist und eine Vielzahl von Zinken (33, 53) umfaßt, zwischen denen die Vielzahl von Austrittsöffnungen (34, 54) gebildet wird.

8. Auftragskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzenschieber (13, 33) zumindest einen axial aus dem Gehäuse austretenden Zapfen (15, 35) aufweist, in dem eine Axialbohrung ausgeführt ist, die mit dem inneren Hohlraum (29, 49) verbunden ist und dem Zuführen von flüssigem Medium dient.

9. Auftragskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß an zumindest einem Ende des Gehäuses (12, 32) ein Zuführstutzen (16, 36) im Gehäuse eingesetzt ist und ein Ringkanal zwischen Walzenschieber (13, 33) und Walzenkammer (20, 40) ausgebildet ist, der mit dem Zuführstutzen im Gehäuse verbunden ist, und
daß radiale Zuführbohrungen (26, 46) im Walzenschieber (13, 33) in der Ebene des Ringkanals ausgeführt sind, die mit dem inneren Hohlraum (29, 49) verbunden sind und dem Zuführen von flüssigem Medium dienen.

10. Auftragskopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkanal durch eine Ringnut in der Walzenkammeroberfläche (20, 40) gebildet wird.

11. Auftragskopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkanal durch eine Umfangsnut (25, 45) am Walzenschieber (13, 33) gebildet wird.

12. Auftragskopf nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkanal durch Wellendichtungen gegenüber dem mit Oberflächennuten (27, 47) versehenen Bereich des Walzenschiebers (13, 33) abgedichtet ist.