DE10320515A1

DE10320515A1 - Glue metering unit for use in applying required amount of e.g. cold glue, for book production, has bellows which serves as chamber wall

Info

Publication number: DE10320515A1
Application number: DE2003120515
Authority: DE
Inventors: Franz-Josef Landen
Original assignee: Franz-Josef Landen
Current assignee: RIBLER GMBH, 70567 STUTTGART, DE
Priority date: 2003-04-28
Filing date: 2003-04-28
Publication date: 2004-11-18

Abstract

A glue metering unit has a chamber, a glue supply, a glue exit, and bellows that serves as a chamber wall. In addition, the unit also has ball valves for glue supply and discharge, a slit nozzle, and a compensation reservoir between the nozzle and the chamber. An independent claim is also included for a method for glue application.

Description

Für die Buchherstellung ist es erforderlich, einzelne Blätter oder auch Falzbögen mit Klebstoff sowohl untereinander wie auch mit dem Umschlag miteinander zu verbinden. Dies geschieht heute fast ausschließlich über sogenannte offene Walzensysteme. Es befinden sich eine oder mehrere Walzen in einem Becken, das mit Klebstoff gefüllt ist. Die Walzen, die über eine Mechanik von außen her angetrieben werden müssen, tauchen zur Hälfte so in Klebstoff ein, daß ein Buchblock o.ä. beim Berühren des Walzenzeniths mit Klebstoff bestrichen wird. Bei diesem Verfahren wird zunächst mehr Klebstoff auf dem Buchrücken aufgetragen als unbedingt erforderlich. Der überschüssige Klebstoff wird dann mittels eines Spatels oder auch Spinner oder Rakel genannt wieder entfernt. Durch die ständige Walzenrotation werden sehr viele kleine Luftblasen in den Klebstoff eingerührt. Diese führen zu einer Veränderung des späteren Leimauftragbildes, das im Mikroskop als Spinnenmuster gut sichtbar ist.For book production individual sheets are required or folded sheets with adhesive both with each other and with the envelope with each other connect to. Today, this happens almost exclusively via so-called open roller systems. There are one or more rollers in a basin filled with glue. The rollers that have a Mechanics from the outside have to be driven here dive in half so in glue that a Book block or similar when touching of the rolled zenith is coated with adhesive. With this procedure will first more glue on the spine applied as absolutely necessary. The excess adhesive is then removed a spatula or spinner or squeegee removed again. Because of the constant Roller rotation will cause a lot of small air bubbles in the adhesive stirred. This lead to a change of the later Glue application image that is clearly visible in the microscope as a spider pattern is.

Die eingerührte Luft bzw die an der Oberfläche sichtbaren Luftblasen führen zu einem unerwünschten Ablüften der wässrigen Phase zB. bei der Verwendung von Kaltleim Dispersionen. Als Ergebnis werden die Dispersionen dickflüssiger.The be touched Air or the surface visible air bubbles to an undesirable flash off the watery Phase e.g. when using cold glue dispersions. As a result the dispersions more viscous.

Die Kaltleimbecken müssen nach Gebrauch sorgfältig gereinigt werden, da sonst ausgehärtete Klebstoffreste die Becken- bzw die Walzengeometrie negativ beeinflusst werden.The Cold glue pools must carefully after use be cleaned, as otherwise hardened adhesive residues or the roller geometry can be negatively influenced.

Durch die Walzenrotation soll zwar eine kontinuierliche Durchmischung erreicht werden, allerdings ist durch die hohe Viskosität dies aus physikalischen Gründen nicht oder nur sehr unzureichend möglich. Eine hohe Viskosität ist jedoch erforderlich, damit sowohl eine ausreichende Kohäsion und Adhäsion bei der Walzenrotation gewährleistet ist. Durch die gewollte, ständige Bewegung des Klebstoffes im Becken, wird die Oberfläche ununterbrochen der Verdunstung ausgesetzt, was zum weiteren Abdampfen des wässrigen Anteils führt, und die Viskosität erhöht. Die führt zu sehr starken Veränderungen der Rheologie, die einen unmittelbaren Einfluss auf die Bindequalität zur Folge hat.By the roller rotation is supposed to be a continuous mixing can be achieved, however, this is due to the high viscosity physical reasons not possible or only very inadequately. However, a high viscosity is required to ensure both adequate cohesion and adhesion the roller rotation guaranteed is. Through the wanted, constant Movement of the adhesive in the pool, the surface is uninterrupted exposed to evaporation, causing further evaporation of the aqueous Share leads and the viscosity elevated. The leads to very strong changes the rheology, which has a direct impact on the bandage quality Has.

Bedingt durch die mechanische Anordnung von Walzen, Walzenlagerung, Rakel sowie der dafür benötigten Befestigungsteile, sind Walzenbecken in den meisten Fällen sehr groß.conditioned due to the mechanical arrangement of rollers, roller bearings, doctor blades as well as the necessary fastening parts, roller basins are very large in most cases.

Solche Becken messen ca. 250 × 350 mm im Grundformat bei einer Höhe von ca. 150 mm.Such The pool measures approx. 250 × 350 mm in the basic format at a height of approx. 150 mm.

Bedenkt man, dass etwa 75% aller hergestellten Bücher nur etwa 2,5 cm dick sind, und somit nur einen Leimfilm von 25 mm Breite benötigen, so handelt es sich hier nicht um eine Resourcenschonung! considering that about 75% of all books made are only about one inch thick, and thus only need a glue film of 25 mm in width, so act it is not a question of resource conservation!

Beschreibung der Erfindungdescription the invention

Die Erfindung beschreibt eine neue Technik und Verfahrenstechnik, bei der Leimapplikation, Leimvolumen pro Buch und Leimnachförderung gemeinsam in einer Einheit gelöst sind.The Invention describes a new technique and process engineering, at the glue application, glue volume per book and glue feed solved together in one unit are.

Als Grundkörper dient ein Würfel, der einseitig zur Aufnahme einer Membran geöffnet ist s. 1. Die Membran besteht aus einem kreisrunden flexiblem Faltenbalg, der an seiner Vorderkante mit einem Metallring am Würfel abdichtend angeschraubt ist s. 1.1. Das andere Ende des Faltenbalgs ist mit einer Platte verschlossen. Im Zentrum dieser Platte ist eine eine Zug- oder Druckvorrichtung zB in Form einer Gewindespindel angebracht. s. 1.4 Die Zug- oder Druckvorrichtung kann direkt, also aus einem Magneten oder einer anderen Einrichtung zB Spindeltrieb über eine rotative Drehung einer Spindelmutter, 1.5 indirekt, oder mittels eines mechanischen , pneumatischen oder hydraulischen Kolbenwieder direkt angesteuert werden. Beim indirekten Antrieb, Spindelmutter, ist die Mutter so gelagert, daß beim Drehen der feststehenden, gelagerten Mutter, die Spindel vor- bzw. zurückbewegt wird.A cube, which is open on one side to accommodate a membrane, serves as the basic body. 1 , The membrane consists of a circular flexible bellows, which is screwed to the front edge with a metal ring to seal the cube see. 1.1 , The other end of the bellows is closed with a plate. In the center of this plate there is a pulling or pushing device, for example in the form of a threaded spindle. s. 1.4 The pulling or pushing device can be made directly, that is from a magnet or another device, for example a spindle drive via a rotary rotation of a spindle nut, 1.5 indirectly, or directly by means of a mechanical, pneumatic or hydraulic piston. In the indirect drive, spindle nut, the nut is mounted so that when the fixed, mounted nut is turned, the spindle is moved forwards or backwards.

Durch Herausziehen des Faltenbalgs 1.2. in 3 entsteht im Gehäuse ein Unterdruck, der zum Abheben der Kugel 3.1 in Abb 3 führt und somit den Klebstoff ansaugt bzw. einfließen lässt. Am Ende der Herausziehbewegung, am sogen. unteren Todpunkt, wird kein Unterdruck mehr erzeugt, und somit die Kugel 3.1 in Abb 3 durch den Federdruck 3.2 wieder in ihren Ventilsitz 3.3 gedrückt und dadurch der Leimzufluss gestoppt.By pulling out the bellows 1.2 , in 3 A negative pressure is created in the housing, which is used to lift the ball 3.1 in fig 3 leads and thus sucks in the glue or lets it flow. At the end of the pull-out movement, the so-called bottom dead center, no more vacuum is generated, and thus the ball 3.1 in fig 3 by the spring pressure 3.2 back in their valve seat 3.3 pressed and thereby the glue flow stopped.

Durch Eindrücken des Faltenbalgs 1.3 in 3A entsteht im Würfel ein Überdruck, der zum Abbdichten der Kugel 3.1 in 3A, und zum gleichzeitigen Öffnen bzw Abheben der Kugel 4.1 gegen den Federdruck 4.3 in Abb 4 führt. Der Klebstoff der durch das Abheben der Kugel 4.1 in 4 durch die Öffnung 4.4 fließt, strömt in ein Reservoir 4.2, das, einmal mit Klebstoff gefüllt, direkt mit der Klebstoffaustrittsöffnung, der eigentlichen Düse 5.1, verbunden ist s. 5. Das bedeutet, das der Klebstoff von hier aus nach oben, ohne einem weiteren Ventil austreten, und somit auf dem darüber fahrenden Buchrücken 6.1 appliziert werden kann s. 6.By pressing in the bellows 1.3 in 3A Overpressure is created in the cube, which is used to seal the ball 3.1 in 3A , and for simultaneously opening or lifting the ball 4.1 against the spring pressure 4.3 in fig 4 leads. The glue by lifting the ball 4.1 in 4 through the opening 4.4 flows, flows into a reservoir 4.2 which, once filled with glue, directly with the glue outlet, the actual nozzle 5.1 , is connected s. 5 , This means that the glue can emerge from here upwards, without another valve, and thus on the spine above it 6.1 can be applied s. 6 ,

Die Öffnung in das Reservoir liegt räumlich getrennt von der Düsenöffnung 5.1 5. Dies ist notwendig, damit das austretende Strömungsbild (Flächenauftrag) eine andere Geometrie aufweist als das in das Reservoir eintretende Strömungsbild (kreisförmiger Auftrag).The opening in the reservoir is spatially separated from the nozzle opening 5.1 5 , This is necessary so that the emerging flow pattern (surface application) has a different geometry than the flow pattern entering the reservoir (circular application).

Um beim ersten Arbeitsgang die volle Funktion zu erhalten, ist es erforderlich daß die gesamte Luft im Innenraum durch mehrere Hubbewegungen entfernt wird.Around It is necessary to maintain full functionality during the first operation that the all air in the interior is removed by several lifting movements.

Die Düsenöffnung ist eine Schlitzöffnung 7.1 zur Erzeugung eines Flächenauftrages s. 7. Der Schlitz hat eine Maximalbreite, die der maximalen zu verarbeitenden Rückenbeleimung entspricht. Werden schmälere Beleimungen benötigt, so wird der Düsenschlitz über einen Schieber entsprechend der gewünschten Breite dichtend geschlossen s. 8. Der Schieber 8.1 in 8 ist so ausgestaltet, dass er die Düsenöffnung 8.2 in 8 exakt abdichten kann.The nozzle opening is a slot opening 7.1 to generate an area order s. 7 , The slot has a maximum width that corresponds to the maximum back glue to be processed. If narrower gluing is required, the nozzle slot is sealed with a slide according to the desired width s. 8th , The slider 8.1 in 8th is designed so that it has the nozzle opening 8.2 in 8th can seal exactly.

Im übrigen sind alle weiteren Details zur Düse in der Patentanmeldung Nr............. beschrieben.For the rest are all other details about the nozzle described in patent application no ..............

An einer anderen Seite des Würfels ist eine Öffnung, die über eine innenliegende Kugelabdichtung als Zuleitung für den Klebstoff dient, der aus einem Vorratsbehälter entweder durch Ansaugung, Druckbeaufschlagung oder Schwerkraft gefördert wird s. 3, Nr. 2.On another side of the cube is an opening, which serves as an inlet for the adhesive via an internal ball seal, which is conveyed from a storage container either by suction, pressurization or gravity, see. 3 , No. 2 ,

Die Kugel wird ebenfalls durch einen Federdruck 3.2 in ihre Ruheposition (geschlossen) gehalten.The ball is also spring-loaded 3.2 held in their rest position (closed).

Arbeitsweise eines Faltenbalgs sind nicht neu und entsprechen dem Stand der Technik.operation of a bellows are not new and correspond to the state of the art.

Neu ist, dass der Hub des Faltenbalgs und damit das benötigte Leimvolumen so berechnet wird, dass nur die gewünschte Klebstoffmenge angesaugt und anschließend auf dem Buchrücken aufgetragen wird. Diese Technik ist vor allem dann von Bedeutung, wenn im Bereich „book-on-demand" jedes zu produzierende Buch eine andere Buchrückenlänge und eine andere Buchblockdicke haben kann.New is that the bellows stroke and thus the required glue volume is calculated so that only the desired amount of adhesive is sucked in and subsequently on the spine is applied. This technique is particularly important if in the area of "book-on-demand" everything to be produced Book a different spine length and can have a different book block thickness.

Neu ist ebenfalls, dass im gesamten Innenraum des Behälters (Würfels) keinerlei Flächenabdichtungen passieren, wie dies bei Kolben/Zylinder-Systemen der fall ist. Derartige Systeme sind für die meisten Klebstoffdispersionen nicht geeignet, da diese mechanisch instabil sind und so zum brechen und oft zum anschließenden koagulieren neigen.New is also that in the entire interior of the container (cube) none surface seals happen, as is the case with piston / cylinder systems. such Systems are for that Most adhesive dispersions are not suitable because they are mechanical are unstable and break and often coagulate tend.

Ansaugen und auspressen mit einem flexiblen Faltenbalg ist der schonendste Weg empfindliche Klebstoffe zu verarbeiten.suck in and squeezing with a flexible bellows is the most gentle Way to process sensitive adhesives.

Die Berechnung des Faltenbalghubs geschieht wie folgt:
Bei der Verwendung von zB. Klebstoffdispersionen wird der Buchblock in die Buchblockzange eingeführt.The bellows stroke is calculated as follows:
When using e.g. Adhesive dispersions are inserted into the book block pliers.

Entsprechend der Patentanmeldung Nr...................... wird die Blockdicke beim Schließen der Zange automatisch durch Sensoren erfasst. Der Klebstoffauftrag auf dem Blockrücken ist i.d.R. konstant, nämlich zB. ca. 0,3 mm im abgetrockneten Zustand. Da Klebstoffdispersionen in den meisten Fällen zur Hälfte aus Wasser bestehen, würde der Auftrag im nicht abgetrockneten Zustand mit zB ca. 0,6 mm zu berechnen sein. Die genaue Auftragsstärke ist, soweit diese nicht wesentlich von den hier genannten Werten abweicht, von untergeordneter Bedeutung. Es ist bekannt, daß die Haltbarkeit einer Buchbindung bei einem Mittelwert von ca. 0,6 mm Klebstoffauftrag am stabilsten ist. (Dieser Wert ist empirisch hinterlegt). Sollten bei anderen Klebstofftypen andere Werte erforderlich sein, so wären diese einfach durch ändern des Wertes von =,6 auf zB mehr oder weniger abzuändern.Corresponding the patent application no ...................... is the block thickness when closing the Pliers automatically detected by sensors. The adhesive application on the block back is usually constant, namely eg. approx. 0.3 mm when dry. Because adhesive dispersions in most cases in half would consist of water the order in the not dried state with, for example, about 0.6 mm to be calculated. The exact order size is, unless it is deviates significantly from the values mentioned here, from subordinate ones Importance. It is known that the Durability of a book binding with an average value of approx. 0.6 mm adhesive application is the most stable. (This value is stored empirically). Should other values would be required for other types of adhesive, these would be simple by changing change the value from =, 6 to, for example, more or less.

Dies bedeutet, dass Bindungen ihre beste Haltbarkeit, gemessen mit dem Pulltest, dann erreichen, wenn der Klebstoffauftrag, nass gemessen ca. 0,6 mm beträgt. Eine Erhöhung dieses Wertes auf zB 0,7 mm oder mehr würde keine nennenswerte Erhöhung der Haltbarkeit erbringen.This means that bindings have their best durability, measured with the Pulltest, then achieve when the adhesive application, measured wet is approximately 0.6 mm. An increase this value to, for example, 0.7 mm or more would not increase the value Provide durability.

Trotzdem sei der Vollständigkeit halber erwähnt, dass die Zusammensetzung der Dispersion im Hinblick auf den Polymeranteil durchaus einen Einfluss auf die Auftragsstärke haben kann. In diesem Fall ist dies für die Patentfähigkeit nicht von Bedeutung, da die Berechnung eines anderen Volumens ohnehin durch einen externen, aber integrierten Rechner vorgenommen wird.Nevertheless be completeness half mentioned that the composition of the dispersion in terms of polymer content can have an impact on the order volume. In this case is this for patentability not important since the calculation of a different volume anyway is carried out by an external but integrated computer.

Ein manuelles Eingreifen ist im übrigen auch Bestandteil dieser Anmeldung.On manual intervention is otherwise also part of this registration.

Berechnung.Calculation.

Beim Betätigen des Faltenbalgs entsteht die Form einer Zylindergeometrie, die je nach Ausgestaltung der Zugvorrichtung s. 1.1 Nr. 1.4 undWhen the bellows is actuated, the shape of a cylinder geometry is formed, which, depending on the design of the pulling device, is shown in FIG. 1.1 No. 1.4 and

3 Nr. 1.2 entweder einem Zylinder mit kleinem oder einem Zylinder mit größerem Volumen entspricht. 3 No. 1.2 corresponds to either a cylinder with a small volume or a cylinder with a larger volume.

Der Zylinderinhalt errechnet sich aus der bekannten Formel Grundfläche multipliziert mit der Höhe. Zu berücksichtigen ist, daß der Faltenbalg keine einheitliche Grundfläche, sondern bedingt durch die Faltenausbuchtungen mehrere Grundflächen besitzt. Das Volumen im Faltenbalg kann ebenso empirisch ermittelt werden.The cylinder content is calculated from the known base area formula multiplied by the height. It should be taken into account that the bellows does not have a uniform base area, but has several base areas due to the fold bulges. The volume in the bellows can also be empirical be determined.

Für das benötigte Klebstoffvolumen auf dem Buchblock ergibt sich folgende Formel: Länge mal Breite mal Dicke ( L × B × H = Volumen).For the required volume of adhesive on the book block there is the following formula: length times width times thickness ( L × W × H = volume).

Die Blockdicke wird automatisch bereits in der Buchblockzange 9.3 in 9 erfasst.The block thickness is automatically already in the book block pliers 9.3 in 9 detected.

Die Auftragsmenge wird als Konstante mit zB. 0,6 mm eingegeben. Die Blocklänge wird über eine Längenmeßeinrichtung ebenfalls in der Buchblockzange automatisch erfasst. Die Längenmeßeinrichtung besteht aus einem Sensor, der am rechten, äußeren Ende der Buchblockzange installiert ist s. 9.1. Ist die Zange nicht gefüllt, so zeigt der Sensor die gesamte Länge der Zange an s. 9.4. Ist die Zange mit einem Buchblock 9.2 gefüllt, so zeigt der Sensor lediglich die Restlänge 9.5 an. Aus der Differenz ergibt sich rechnerisch die Länge des Buchblocks s. 9.2.The order quantity is a constant with e.g. 0.6 mm entered. The block length is also automatically recorded in the book block pliers using a length measuring device. The length measuring device consists of a sensor, which is installed at the right, outer end of the book block pliers see. 9.1 , If the pliers are not filled, the sensor shows the entire length of the pliers s. 9.4 , Is the pliers with a book block 9.2 filled, the sensor only shows the remaining length 9.5 on. The length of the book block s arises from the difference. 9.2 ,

Alle erfassten Werte werden im Rechner verarbeitet und es entsteht das benötigte Volumen in Milliliter oder einem anderen Volumenwert.All recorded values are processed in the computer and this is the result needed Volume in milliliters or another volume value.

Aus 1.1 geht die Funktionsweise des Faltenbalghubs hervor. Wird dieser zB. über eine Gewindespindel erzeugt, so kann der Hub durch Drehen einer gelagerten Spindelmutter erzeugt werden, indem die Gewindespindel dadurch vor und zurück bewegt wird. Durch den Weg der Spindelbewegung bzw analog der damit verbundenen Anzahl der Drehungen der gelagerten Spindelmutter kann das Volumen des Faltenbalghubs bestimmt werden.Out 1.1 shows how the bellows stroke works. For example. generated via a threaded spindle, the stroke can be generated by turning a mounted spindle nut, thereby moving the threaded spindle back and forth. The volume of the bellows stroke can be determined by the path of the spindle movement or, analogously, by the number of rotations of the spindle nut mounted.

(Beispiel: 10 Umdrehungen entsprechen einer Gewindesteigung von 360 Grad und somit einer definierten Faltenbalggeometrie = Volumen).(Example: 10 turns correspond to a thread pitch of 360 degrees and thus a defined bellows geometry = volume).

Wird nun ein bestimmtes Volumen benötigt, so kann dieses über den bestimmten Spindelhub ermittelt werden. Die dafür notwendigen Drehungen der Spindelmutter werden inkremental oder über einen anderen Sensor erfasst, und ergeben somit das erforderliche Volumen.Becomes now needs a certain volume, so can do this over the determined spindle stroke can be determined. The necessary Rotations of the spindle nut are incremental or over a other sensor, and thus give the required volume.

Die Erfindung ist so ausgestaltet, dass erforderliche Änderungen oder Anpassungen, zB Leimvolumen oder andere produktspezifische Parameter, am Computer rechnerisch verändert werden können.The Invention is designed so that necessary changes or adjustments, e.g. glue volume or other product-specific Parameters that can be mathematically changed on the computer.

Claims

Metering device for glue with a chamber, a glue feed and a glue outlet, characterized in that a chamber wall is wholly or partly designed as a bellows.

Device according to claim 1, characterized in that the bellows has an electronically controlled setting mechanism.

Device according to claims 1 and 2, characterized in that the valves at the glue inlet and outlet are ball valves whose Valve seat is designed as a peripheral edge.

Device according to claims 1 to 3, characterized in that the glue outlet ends in a slit-shaped nozzle opening.

Device according to claims 1 to 4, characterized in that between slot nozzle and chamber, a surge tank is arranged.

Process for flat Glue application, characterized by the following process steps: a. in a glue-filled Chamber creates a vacuum with a bellows that Is part of a chamber wall, by means of a mechanical or magnetic or pneumatic actuator pulled outwards becomes. b. The vacuum draws glue into the chamber. c. There is overpressure in the chamber generated by the bellows by the mechanical actuator pressed into the chamber becomes. d. The overpressure causes glue to be pressed out of the chamber through a surface application nozzle and so applied.

Method according to claims 1 to 6, characterized in that that the dosing quantity by means of the electronics from the book block thickness, the book block length and the glue application thickness is calculated.

A method according to claim 1 to 7, characterized that the calculated dosing amount according to claim 7 by means of the electronics to the stroke length the actuating mechanism is calculated.

A method according to claim 1 to 8, characterized in that the stroke speed of the actuating mechanism through the electronics is controlled so that the glue outlet volume increases evenly the passing one spine is distributed.