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Die
Erfindung betrifft einen Auftragskopf zum Auftragen eines flüssigen Mediums,
beispielsweise Heißschmelzkleber
oder Kaltleim, auf ein Substrat, welcher ein Gehäuse, das eine Kammer mit einem Zuführkanal
und mit einer Austrittsöffnung
bildet, umfaßt.
Auftragsköpfe
dieser Art werden insbesondere für
einen intermittierenden Auftrag des flüssigen, insbesondere klebrigen
Mediums in Form von Punkten oder Raupen auf ein am Auftragskopf
vorbeigeführtes
Bahnmaterial verwendet.
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Aus
der
DE 197 14 029
A1 ist ein Auftragskopf der genannten Art bekannt, der
ein Steuerorgan mit einem Durchtrittskanal und einem drehend antreibbaren
Steuerschieber umfaßt.
Dabei ist der Durchtrittskanal mit einem Zuführkanal für geschmolzenen Heißschmelzkleber
eintrittsseitig und mit einer Düsenöffnung für den geschmolzenen
Heißschmelzkleber
austrittsseitig verbunden. Während
einer 360°-Drehung gibt der
Steuerschieber den Durchtrittskanal jeweils zumindest einmal frei
und verschließt
ihn wieder.
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Aus
der
DE 197 48 908
C1 ist ein Auftragskopf für flüssige Medien bekannt, welcher
eine in der Kammer axial verschiebbar gelagerte Düsennadel aufweist,
die die Kammer frei durchsetzt. Die Düsennadel tritt aus der Kammer
heraus und sitzt mit ihrer Spitze auf einem Düsennadelsitz der Austrittsdüse auf.
An ihrem dem Düsennadelsitz
entgegengesetzten Ende ist die Düsennadel
mit einer Betätigungseinrichtung
verbunden, die zum axialen Verschieben der Düsennadel dient. Durch eine
oszillierende Bewegung der Düsennadel
wird die Austrittsdüse
abwechselnd geöffnet
und geschlossen, so daß das flüssige Medium
intermittierend auf ein an dem Auftragsknopf vorbeigeführtes Medium
aufgebracht wird.
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Hiervon
ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Auftragskopf
für flüssige Medien
vorzuschlagen, der, insbesondere bei intermittierendem Auftrag,
eine lange Standzeit bei gleichzeitig hoher Auftragsgeschwindigkeit
gewährleistet.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen
Auftragskopf zum Auftragen eines flüssigen Mediums, beispielsweise
Heißschmelzkleber
oder Kaltleim auf ein Substrat gelöst, welcher umfasst: ein Gehäuse, das
eine bezüglich
einer Drehachse rotationssymmetrische Kammer bildet, die sich in
Richtung der Drehachse gegenüberliegende
Stirnseiten hat, mit einem Zuführkanal
zum Innenraum der Kammer und einer Austrittsöffnung in einer Stirnseite
der Kammer sowie einen um die Drehachse drehbar gelagerten drehend
antreibbaren Steuerschieber umfaßt, der in der Kammer an einer
Stirnseite angeordnet ist und den freien Innenraum der Kammer begrenzt
und der zumindest einen Durchtritt zum Durchfluß des flüssigen, insbesondere klebrigen
Mediums aus der Kammer in die Austrittsöffnung aufweist.
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Dadurch,
daß der
Steuerschieber drehend antreibbar ist und zumindest einen Durchtritt
für das hochviskose
Medium aufweist, wird die Austrittsöffnung während einer 360°-Drehung
des Steuerschiebers jeweils zumindest einmal freigegeben und wieder
verschlossen. Dabei liegt der Vorteil der vorliegenden Ausführungsform
insbesondere darin, daß sich
in der Kammer, in der der Steuerschieber stirnseitig einsitzt und
diese abschließt,
ein Druck aufgebaut werden kann, so daß das flüssige Medium – bei sich
mit der Austrittsöffnung
deckendem Durchtritt – mit
Druck aus der Austrittsöffnung
herausgepreßt wird.
Auf diese Weise kann insbesondere bei intermittierendem Auftrag
eine Klebstoffraupe mit gleichmäßigem Auftragsmuster
erzeugt werden.
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Nach
einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Austrittsöffnung und
der zumindest eine Durchtritt achsparallel zur Drehachse angeordnet
sind. Durch diese Ausgestaltung wird ermöglicht, daß auch mehrere Durchtritte über den
Umfang verteilt im Steuerschieber angeordnet werden können.
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Vorzugsweise
hat der Steuerschieber mehrere Durchtritte, die sich insbesondere über verschieden
große
Bogenabschnitte um die Drehachse erstrecken. Auf diese Weise können pro
360°-Umdrehung
des Steuerschiebers mehrere Klebepunkte aufgetragen werden, wobei
die Klebepunkte unterschiedlich lang sein können. Nach einer weiteren Ausführungsform
können
mehrere Durchtritte vorgesehen sein, die zum jeweils benachbarten
Durchtritt denselben Abstand aufweisen. Durch diese Ausgestaltung
wird eine Klebenaht mit gleichmäßigem Auftragsbild
erzeugt.
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In
Konkretisierung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Steuerschieber eine Druckfläche aufweist,
die den Innenraum der Kammer in Richtung zur Austrittsöffnung begrenzt
und die von dem in die Kammer eintretenden flüssigen Medium beaufschlagbar
ist. Durch Beaufschlagen der Druckfläche des Steuerschiebers wird
dieser gegen den Boden der Kammer gedrückt, wodurch ein durch Fertigungsungenauigkeiten
zwischen dem Steuerschieber und dem Boden gebildeter Spalt gering
gehalten wird. Die Druckfläche
des Steuerschiebers ist vorzugsweise ringförmig oder kreisförmig gestaltet
und entspricht in etwa einer zur Drehachse senkrechten Querschnittsfläche der
Kammer. Auf diese Weise wird verhindert, daß flüssiges Medium durch einen Spalt
zwischen Steuerschieber und Seitenwandung des Gehäuses sowie
die Austrittsöffnung
gelangt.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Gehäuse einen
Deckel und einen Boden, wobei eine Welle des Steuerschiebers im
Deckel gelagert ist und der Steuerschieber am Boden aufliegt. Dabei
weist der Steuerschieber vorzugsweise einen Lagerzapfen auf, der
auf der Drehachse in einer Lagerbohrung im Boden des Gehäuses gelagert
ist. Durch die Lagerung des Steuerschiebers oberhalb und unterhalb
der Kammer werden Biegemomente im Steuerschieber gering gehalten.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform hat
der Steuerschieber eine kugelabschnittsförmige Steuerfläche, die
auf einem entsprechenden hohlkugelförmigen Boden der Kammer aufliegt.
Nach einer hierzu alternativen Ausführungsform kann der Steuerschieber
auch eine kegelige Steuerfläche
haben, die auf einem entsprechenden hohlkegelförmigen Boden der Kammer aufliegt.
Gemäß einer
weiteren Alternative ist der Steuerschieber scheibenförmig gestaltet
und liegt auf dem ebenen Boden der Kammer auf. Dabei kann der zumindest
eine Durchtritt in Form eines nach außen offenen Rundausbruches
gestaltet sein. Durch diesen Rundausbruch gelangt das flüssige Medium
in entsprechender Drehstellung des Steuerschiebers aus der Kammer
in die Austrittsöffnung.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform weist
der Steuerschieber einen inneren Kanal mit einem Eingang und einem
Ausgang zum Durchtritt von Druckluft auf, wobei der Eingang ständig mit
Druckluft beaufschlagbar ist und der Ausgang in einer Drehstellung
des Steuerschiebers mit der Austrittsöffnung verbunden ist. Dabei
verläuft
der Kanal vorzugsweise durch die Welle des Steuerschiebers. Wenn
sich die Austrittsöffnung
des Kanals mit der Austrittsöffnung
des Gehäuses
decken, können durch
die Druckluft Rückstände des
flüssigen
Mediums aus der Austrittsöffnung
und der Austrittsdüse herausgepreßt werden.
Auf diese Weise wird eine saubere und gleichmäßige Klebenaht erzeugt.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
werden anhand der nachstehenden Zeichnung erläutert. Hierin zeigt
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1 eine
erste Ausführungsform
eines Auftragskopfes
a) im Längsschnitt;
b) im Querschnitt
gemäß Schnittlinie
I-I aus 1a);
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2 eine
Variante des Auftragskopfes aus 1
a)
im Längsschnitt;
b)
im Querschnitt gemäß Schnittlinie
II-II aus 2a);
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3 eine
zweite Ausführungsform
eines Auftragskopfes
a) im Längsschnitt;
b) im Querschnitt
gemäß Schnittlinie
III-III aus 3a);
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4 eine
Variante des Auftragskopfes aus 3
a)
im Längsschnitt;
b)
im Querschnitt gemäß Schnittlinie
IV-IV aus 4a);
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5 eine
dritte Ausführungsform
eines Auftragskopfes;
a) im Längsschnitt;
b) im Querschnitt
gemäß Schnittlinie
V-V aus 5a);
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6 eine
vierte Ausführungsform
eines Auftragskopfes;
a) im Längsschnitt;
b) im Querschnitt
gemäß Schnittlinie
VI-VI aus 6a);
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Die 1a) und 1b),
welche im folgenden gemeinsam beschrieben werden, zeigen einen Auftragskopf 1 mit
einem Gehäuse 2,
das eine Kammer 3 mit einem Zuführkanal 4 und einer
Austrittsöffnung 5 aufweist,
sowie einen Steuerschieber 6. Der Steuerschieber 6 ist
in der Kammer 3 drehbar gelagert und umfaßt eine
die Kammer 3 durchdringende Welle 7. Das Gehäuse 2 ist
topfförmig
gestaltet und weist einen Deckel 9, der das Gehäuse nach
oben abschließt,
und einen Boden 14 auf. Im Deckel 9 ist ein Lager 11 vorgesehen,
das die Welle 7 des Steuerschiebers 6 drehbar
hält. Das
Lager 11 ist mittels eines Sicherungsringes 12 axial
fest im Deckel 9 gehalten. Bodenseitig weist der Steuerschieber 6 einen Lagerzapfen 13 auf,
der in einer entsprechenden Lagerbohrung im Boden 14 des
Gehäuses 2 zu
Zwecken der Lagerung einsitzt.
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Der
Steuerschieber 6 ist kugelabschnittförmig gestaltet, wobei die Form
des Steuerschiebers 6 an die hohlkugelförmige Innenfläche der
den Boden 14 bildenden Wandung des Gehäuses 2 angepaßt ist.
Dabei ist zwischen einer Steuerfläche 26 des Steuerschiebers 6 und
dem Boden 14 aufgrund von Fertigungstoleranzen ein Spalt 21 ausgebildet.
Der Steuerschieber 6 hat an seinem dem Zuführkanal 4 zugewandten
Ende eine ebene Druckfläche 22,
deren Querschnitt dem Querschnitt der Kammer 3 entspricht.
In die Kammer 3 durch den Zuführkanal 4 einströmendes hochviskoses
klebriges Medium, insbesondere Heißschmelzkleber oder Kaltleim,
erzeugt in der Kammer 3 einen Überdruck, so daß die Druckfläche 22 des
Steuerschiebers 6 in Richtung zum Boden 14 des
Gehäuses 2 beaufschlagt
wird. Dies wird durch den in Richtung Boden 14 weisenden
Pfeil 29 dargestellt. Im Steuerschieber 6 sind
zwei erste Durchtritte 15, 17 in Form von Bohrungen
und ein zwischen diesen liegender zweiter Durchtritt 16 in Form
eines Langloches vorgesehen. Dabei erstreckt sich der zweite Durchtritt 16 über einen
größeren Bogenabschnitt α um die Drehachse
A als die beiden ersten Durchtritte 15, 17.
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Die
Durchtritte 15, 16, 17 verlaufen über die Höhe des Steuerschiebers 6 mit
konstantem Abstand R parallel zur Drehachse A und verbinden die
Kammer 3 mit der Austrittsöffnung 5 des Gehäuses 2.
Auf diese Weise wird, wenn sich der Steuerschieber 6 in einer
Drehposition befindet, in der sich einer der Durchtritte 15, 16, 17 mit
der Austrittsöffnung 5 deckt, Kleber
aus der Kammer 3 durch den entsprechenden Durchtritt und
die Austrittsöffnung 5 hindurch
aus dem Auftragskopf 1 gepreßt. Dabei ist in Fließrichtung
am Ende der Austrittsöffnung 5 eine
Austrittsdüse 18 am
Gehäuse 2 angebracht,
durch die der Kleber tritt. Die Austrittsdüse 18 ist gegenüber dem
Gehäuse 2 mittels
eines Dichtringes 19 abgedichtet. Durch die vorliegende
Ausgestaltung mit mehreren über
den Umfang des Steuerschiebers 6 verteilten Durchtritten
wird erreicht, daß ein
intermittierender Auftrag des Klebers in Form von Punkten und jeweils zwischen
zwei Punkten liegenden Raupen auf ein am Auftragskopf vorbeigeführtes Bahnmaterial
aufgetragen werden kann. Dabei kann die Länge der aufgebrachten Raupen
durch die Drehgeschwindigkeit des Steuerschiebers eingestellt bzw.
variiert werden. Für Anwendungsfälle, bei
denen ein durchgängiger
Klebeauftrag erzeugt werden soll, wird der Steuerschieber 6 in
eine Position gebracht, in der sich einer der ersten Durchtritte 15, 17 mit
der Austrittsöffnung 5 decken.
Soll über
eine bestimmte Wegstrecke der Klebeauftrag unterbunden werden, kann
der Steuerschieber 6 in eine Position gedreht werden, in
der der Steuerschieber 8 die Austrittsöffnung 5 verdeckt
wird.
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2 zeigt
eine Variante eines Auftragskopfes nach 1 im Längsschnitt
und im Querschnitt, wobei der Aufbau im wesentlichen dem Aufbau
des Auftragskopfes nach 1 entspricht. Insofern wird auf
die obige Beschreibung verwiesen. Gleiche Bauteile sind mit gleichen
Bezugsziffern versehen. Sich unterscheidende Bauteile sind mit um
zwei tiefergestellte Bezugsziffern versehen. Im Unterschied zum Auftragskopf
nach 1 weist der vorliegende Auftragskopf 1 einen
Steuerschieber 62 mit einem Kanal 23 auf,
der zum Durchleiten von Druckluft durch die Austrittsöffnung 5 dient.
Der Kanal 23 verläuft
vom Eingang 27 in Strömungsrichtung
der Druckluft zunächst
auf der Drehachse A zentriert durch die Welle 72 zum
unteren Abschnitt des Steuerschiebers 62 ,
wo er radial von der Drehachse A weg auf einen Radius, der dem Abstand
zwischen Austrittsöffnung 5 und Drehachse
A entspricht, verläuft
und im Ausgang 24 mündet.
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Der
Steuerschieber 62 kann somit in
eine Drehposition überführt werden,
in der sich der Ausgang 24 des Kanals 23 mit der
Austrittsöffnung 5 des Gehäuses decken.
Auf diese Weise können
Rückstände des
Klebers aus der Austrittsöffnung 5 und der
Austrittsdüse 18 „herausgeschossen" werden. Diese Ausführungsform
hat den Vorteil, daß die
Klebeaufträge
bei intermittierendem Betrieb des Auftragskopfes, bei dem der Auftrag
in Form von Punkten oder Raupen erfolgt, genau sind und keine Klebefäden zwischen
zwei Auftragspunkten gezogen werden. Wie insbesondere aus 2b) hervorgeht, ist lediglich ein Durchtritt 15 vorgesehen,
der zum Ausgang 24 des Kanals 23 um 180° versetzt
um die Drehachse A angeordnet ist. Durch Drehung des Steuerschiebers 62 werden auf ein am Auftragskopf vorbeigeführtes Bahnmaterial
Klebepunkte bzw. Kleberaupen aufgetragen. Dabei wechseln sich jeweils eine
Drehposition, in der Heißschmelzkleber
durch die Austrittsöffnung 5 und
die Austrittsdüse 18 gepreßt, mit
einer Drehposition ab, in der die Austrittsöffnung 5 und die Austrittsdüse 18 durch
die durch den Kanal 23 strömende Luft freigeblasen werden. Auf
diese Weise wird eine sehr saubere Klebenaht erzielt.
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In 3 ist
eine zweite Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Auftragskopfes
gezeigt, welche im wesentlichen derjenigen Ausführungsform nach 1 entspricht.
Insofern wird auf die obige Beschreibung Bezug genommen. Gleiche
Bauteile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. Sich unterscheidende
Bauteile sind mit um drei tiefergestellten Bezugsziffern versehen.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform
ist der Steuerschieber 63 kegelförmig und
die die Kammer 3 zum Boden 14 hin abschließende Wandung
des Gehäuses 2 entsprechend
hohlkegelförmig
gestaltet. Diese Ausführungsform
bietet gegenüber
derjenigen nach 1 den Vorteil einer einfacheren
Fertigung. Zwischen dem kegelförmigen
Steuerschieber 63 und der Wandung des
Gehäuses 2 ist
ein Spalt ausgebildet. Der Steuerschieber 63 weist
einen ersten Durchtritt 153 und
einen sich im Drehsinn des Steuerschiebers 63 daran anschließenden länglichen
zweiten Durchtritt 173 auf. Durch
diese Ausgestaltung kann auf ein am Auftragskopf vorbeigeführtes Material
bei drehendem Steuerschieber eine Klebenaht aufgebracht werden,
bei der sich Klebepunkte und Kleberaupen abwechseln, wobei der Abstand
zwischen einem Klebepunkt und einer Kleberaupe dem Teilungsverhältnis der
Bogenabschnitte zwischen dem ersten Durchtritt 153 und dem
zweiten Durchtritt 173 über einer
vollen Umdrehung des Steuerschiebers entspricht.
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Der
Auftragskopf gemäß 4 stellt
eine Variante des Auftragskopfes aus 3 mit Kanal 23 zum
Durchleiten von Druckluft dar, wobei der Aufbau im wesentlichen
dem Auftragskopf nach 2 entspricht. Insofern wird
auf die obige Beschreibung Bezug genommen. Gleiche Bauteile sind
mit gleichen Bezugsziffern versehen und sich unterscheidende Bauteile
sind mit um vier tiefergestellten Bezugsziffern gekennzeichnet.
Im Unterschied zum Auftragskopf nach 3 weist
der vorliegende Auftragskopf 1 einen Steuerschieber 64 mit einem Kanal 23 mit einem
Eingang 27 und einem Ausgang 24 auf, der zum Durchleiten
von Druckluft durch die Austrittsöffnung 5 dient. In
einer Drehposition des Steuerschiebers 64 , in
der sich der Ausgang 24 des Kanals 23 mit der Austrittsöffnung 5 des
Gehäuses
decken, können mittels
Druckluft Rückstände des
Klebers aus der Austrittsöffnung 5 und
der Austrittsdüse 18 herausgepreßt werden,
woraus sich die oben genannten Vorteile ergeben.
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In 5 ist
eine weitere Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Auftragskopfes
mit einem Gehäuse 2,
das eine zylindrische Kammer 3 bildet, und einem scheibenförmigen Steuerschieber 65 gezeigt. Im übrigen entspricht die dargestellte
Ausführungsform
im wesentlichen dem Auftragskopf nach 1, auf deren
Beschreibung insofern Bezug genommen wird. Der scheibenförmige Steuerschieber 65 hat vier regelmäßig über den Umfang verteilte erste
Durchtritte 155 , die bei drehendem
Steuerschieber 65 einen intermittierenden
Ausfluß von
Kleber aus der Kammer 3 durch die Austrittsöffnung 5 und
die Austrittsdüse 18 gewährleisten.
Dadurch, daß die
Durchtritte 155 regelmäßig über den
Umfang verteilt angeordnet sind, wird – bei konstanter Drehgeschwindigkeit
des Steuerschiebers – eine
Klebenaht erzeugt, deren Klebepunkte jeweils den gleichen Abstand
zueinander aufweisen.
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Bei
der Ausführungsform
nach 6, die in weiten Teilen dem Auftragskopf nach 5 entspricht,
weist der Steuerschieber 66 vier
radiale Arme 25 auf, so daß die jeweils zwischen zwei
Armen gebildeten Durchtritte 156 in
Form von Randausnehmungen gebildet sind. In einer Drehstellung,
in der keiner der Arme 25 die Austrittsöffnung 5 verdeckt,
ist die Kammer 3 unmittelbar mit der Austrittsöffnung verbunden,
so daß Kleber
ungehindert aus dem Auftragskopf durch die Austrittsdüse 18 gelangen
kann. Der Steuerschieber 66 liegt
auf dem Boden 14 des Gehäuses 2 auf.
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- 1
- Auftragskopf
- 2
- Gehäuse
- 3
- Kammer
- 4
- Zuführkanal
- 5
- Austrittsöffnung
- 6
- Steuerschieber
- 7
- Welle
- 9
- Deckel
- 11
- Lager
- 12
- Sicherungsring
- 13
- Lagerzapfen
- 14
- Boden
- 15
- erster
Durchtritt
- 16
- zweiter
Druchtritt
- 17
- dritter
Druchtritt
- 18
- Austrittsdüse
- 19
- Dichtring
- 21
- Spalt
- 22
- Druckfläche
- 23
- Kanal
- 24
- Ausgang
- 25
- Arm
- 26
- Steuerfläche
- 27
- Eingang
- A
- Drehachse
- α
- Bogenabschnitt