DE19757238A1

DE19757238A1 - Rotationsauftragskopf

Info

Publication number: DE19757238A1
Application number: DE19757238A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Puffe
Original assignee: Individual
Current assignee: Nordson Corp
Priority date: 1997-12-22
Filing date: 1997-12-22
Publication date: 1999-07-08
Anticipated expiration: 2017-12-23
Also published as: DE19757238C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Auftragskopf zum berührungslosen Auftragen von flüssigen Medien wie verlüssigten thermoplasti schen Kunststoffen oder erschmolzenen Heizschmelzklebern auf eine zum Auftragskopf relativ bewegliche Materialbahn, mit einem Gehäuse, mit einer Walzenkammer im Gehäuse, in der ein Walzen schieber 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 Walzen schieber steuerbar ist und sich quer zur Bewegungsrichtung der Materialbahn erstreckt.

Ein Auftragskopf der vorstehend genannten Art ist aus der P 197 14 029.7 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 Axi albereich 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.

Auftragsköpfe der vorstehend genannten Art werden in vielfälti gen Anwendungsfällen immer dort zum Einsatz gebracht, wo Materi albahnen auf ein Substrat aufkaschiert werden sollen. Um den spezifischen Verbrauch an flüssigen Medium niedrig zu halten und zugleich eine äußerst gleichmäßige Verteilung des Mediums si cherzustellen, wird ein intermittierenden 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 Bewegungs richtung der Materialbahn möglichst dicht aneinander sitzen sollen.

Aus der EP 0 474 155 A2 und aus der EP 0 367 985 A2 sind Auf tragsköpfe bekannt, bei denen Lochdüsen mittels einer pneuma tisch betätigten Düsennadel gesteuert werden. Bei hohen Bahn geschwindigkeiten scheitert die Verwirklichung eines sparsam zugemessenen Auftrages von Medium an der begrenzten maximalen Taktfrequenz der Düseneinheiten, die aufgrund der Massenträgheit der Düsennadeln und der Steuerelemente begrenzt ist.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Auftragskopf der obenbezeichneten Art bereitzustellen, der auch bei großer Länge ein äußerst dichtes Auftragsmuster erzeu gen kann.

Die Lösung hierfür besteht darin, daß der Walzenschieber folgen de Merkmale aufweist:

- einen inneren Hohlraum, dem Medium über die Zuführöffnung zugeführt werden kann,
- eine Zylinderoberfläche, die die Schlitzdüse von innen abdich ten kann,
- Oberflächennuten in der Zylinderoberfläche, die drehstellungs abhängig mit der Schlitzdüse kommunizieren können, und
- radiale Austrittsbohrungen vom inneren Hohlraum bis in die Oberflächennuten.

Ein erfindungsgemäßer Auftragskopf hat den Vorteil, daß die Steuerung des Mediums unmittelbar an der Schlitzdüse stattfin det, so daß die Genauigkeit der Zumessung nicht durch die Zähig keit des Mediums oder die Elastizität des Mediums hinter der Steuerungsstelle nachteilig beeinflußt werden können. Durch die Versorgung der Schlitzdüse mit Medium aus dem Inneren des Wal zenschiebers heraus können Austrittsöffnungen über die gesamte Länge des Walzenschiebers ohne Störungen im technisch geringst möglichen Abstand angeordnet werden. Durch eine Auswahl der Form der Oberflächennuten können verschiede Raster und Muster im Mediumsauftrag dargestellt werden.

In einer ersten günstigen Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Oberflächennuten eine Mehrzahl von achsparallelen Nuten umfas sen. Sofern ein gleichmäßiges Punktraster erzeugt werden soll, ist es vorteilhaft eine Mehrzahl von achsparallelen Oberflächen nuten im gleichmäßigen Umfangsabstand an der Oberfläche des Walzenschiebers vorzusehen. Die Abstände der Rasterpunkte in Bewegungsrichtung der Materialbahn kann durch Verändern der Rotationsgeschwindigkeit des Walzenschiebers beeinflußt werden. Sofern die Oberflächennuten in ungleichmäßigem Abstand über dem Umfang des Walzenschiebers verteilt sind, kann bei konstanter Antriebsgeschwindigkeit ein ungleichförmiges Punktraster erzeugt werden. Andererseits kann bei gleichmäßigem Umfangsabstand der achsparallelen Oberflächennuten ein ungleichförmiges Punktraster durch veränderliche Antriebsgeschwindigkeit des Walzenschiebers erzielt werden. Bekannte Servomotoren zur Steuerung sind zu solch ungleichmäßiger Antriebsgeschwindigkeit imstande.

Die Darstellung von Rasterpunkten quer zur Bewegungsrichtung der Materialbahn kann durch Einsatz einer entsprechenden Düsenblende mit Einzelbohrungen von geringen Abstand in der Schlitzdüse erzeugt werden. Sofern auf den Einsatz einer solchen Düsenblende verzichtet wird, entsteht bei Verwendung von achsparallelen Nuten ein Linienauftrag jeweils quer zur Bewegungsrichtung der Materialbahn.

In einer zweiten günstigen Ausgestaltung können die Oberflächen nuten zumindest eine schrauben- bzw. wendelförmige Nut umfassen. Hierbei entstehen jeweils Öffnungsbereiche an der Schlitzdüse, die bei Antrieb des Walzenschiebers in einer Richtung längs der Schlitzdüse wandern, so daß bei gleichzeitiger Bewegung der Materialbahn diagonal über die Materialbahn verlaufende Auf tragsbilder entstehen. Bei diese Ausführungsform werden vorzugs weise Schlitzdüsen ohne Düsenblenden eingesetzt, so daß die genannten diagonalen Aufträge in Form von Fäden auf die Materi albahn aufgelegt werden. Hierbei kann es günstig sein, zwei hintereinanderliegende Auftragsköpfe mit entgegengesetzter Stei gung der Oberflächennuten bei gleicher Antriebsrichtung bzw. mit entgegengesetzter Antriebsrichtung bei gleicher Steigung zu verwenden, so daß ein Muster sich symetrisch kreuzender diagona ler Fäden des Mediums auf der Materialbahn erzeugt werden.

In einer ersten Ausführung ist der Walzenschieber zumindest mit einem axial aus dem Gehäuse austretenden Zapfen versehen, in dem eine Axialbohrung ausgeführt ist, die mit dem inneren Hohlraum verbunden ist und als Zuführöffnung dient. Hiermit wird die Gehäuseausführung besonders einfach, allerdings muß eine drehen de Dichtung im Bereich der unter Druck stehenden Mediumzuführung vorgesehen werden. In einer alternativen Ausführung ist an zu mindest einem Ende des Gehäuses eine Bohrung im Gehäuse vor gesehen und ein Ringkanal zwischen Walzenschieber und Walzenkam mer ausgebildet, der mit der Bohrung im Gehäuse verbunden ist und es sind radiale Zuführbohrungen im Walzenschieber in der Ebene des Ringkanals ausgeführt, die mit dem inneren Hohlraum verbunden sind und als Zuführöffnung dienen. Hierdurch kann die Schieberlagerung vereinfacht werden. Die Zuführung von Medium zum Gehäuse kann über einfache radiale Bohrungen erfolgen. Der genannte Ringkanal kann durch eine Ringnut in der Walzenober fläche und/oder durch eine Umfangsnut in der Walzenkauerbohrung gebildet werden. Der Ringkanal kann auch im Bereich Stirnflächen eines an den Zapfen abgesetzten Walzenschiebers liegen, wobei die radialen Zuführbohrungen durch axiale Zuführbohrungen in diesen Stirnflächen ersetzt werden. Unabhängig von dem Umstand, ob eine Zuführung nur an einem oder an beiden Enden des Walzen schiebers erfolgt, kann zum Ausgleich eines geringen Druckverlu stes im Medium über der Schieberlänge eine entsprechende geringe Zunahme des Durchmessers der radialen Austrittsbohrungen zu den Nuten vorgesehen werden. Ein Austritt von Medium aus dem Gehäuse kann durch die Verwendung üblicher Wellendichtungen verhindert werden.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Auftragskopf mit achsparallelen gleichmäßig ausgeführten Oberflächennuten im Walzenschieber und mit einer Zuführung für Medium durch einen Walzenzapfen.

Fig. 2 zeigt einen Auftragskopf mit achsparallelen Oberflächen nuten wechselnder Längserstreckung im Walzenschieber und mit einer Zuführung für Medium durch einen Walzenzapfen.

Fig. 3 zeigt einen Auftragskopf mit achsparallelen Oberflä chennuten wechselnder Längserstreckung im Walzenschieber und mit einer Zuführung für Medium über das Gehäuse.

Fig. 4 zeigt einen Auftragskopf mit einem Walzenschieber mit einer wendelförmigen Oberflächennut und mit einer Zuführung für Medium durch einen Walzenzapfen.

In den Fig. 1 bis 4 ist jeweils (a) unten ein Auftragskopf mit einer Materialbahn, die ein Auftragsmuster zeigt, in pers pektivischer Darstellung, (b) darüber der Walzenschieber als Einzelheit in perspektivischer Darstellung und (c) nochmals darüber das Gehäuse mit dem Walzenschieber (Fig. 1) bzw. der Walzenschieber alleine (Fig. 2-4) im Querschnitt dargestellt. Zur perspektivischen Darstellung des Walzenschiebers als Ein zelheit gehören jeweils (d, e) zwei vergrößert dargestellte Oberflächenbereiche.

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 Walzenschie bers 13 ist durch einen Pfeil 14 angedeutet. Das Ende des Walzenschiebers 13 weist einen Zapfen 15 auf, der eine Axialboh rung 16 hat, über die, wie mit dem Pfeil 17 angedeutet, Medium zugeführt wird. Unterhalb des Gehäuses 12 ist eine Schlitzdüse 18 erkennbar, aus der ein Sprühvorhang 19 austritt. Der Sprüh vorhang 19 trifft auf eine Materialbahn 22, deren Bewegungs richtung durch einen Pfeil 23 symbolisiert ist. Der Sprühvorhang 19 erzeugt ein Auftragsraster 24 auf der Materialbahn 22, das ein quadratisches oder rechteckiges Punktraster zeigt. Hieraus ergibt sich, daß die Schlitzdüse 18 eine Lochblende umfaßt, die den Abstand der Rasterpunkte quer zur Bewegungsrichtung der Materialbahn 22 bestimmt. Wie in der Einzelheit zu erkennen, hat der Walzenschieber 13 an seiner zylindrischen Oberfläche eine Mehrzahl von Axialnuten 27, in denen Radialbohrungen 28 enden. Wie weiter im Querschnitt zu erkennen ist, werden die Radialboh rungen 28 über einen inneren Hohlraum 29, der ein Vorratsvolumen für Medium bildet, mit Medium versorgt. Über die Radialbohrungen 28 werden die Axialnuten 27 ständig mit Medium gefüllt. Der Walzenschieber kann von einem dem Zapfen 15 gegenüberliegenden Zapfen, der ebenfalls aus dem Gehäuse 12 austreten kann, über einen Servomotor angetrieben werden. Wie im Querschnitt zu er kennen, umschließt das Gehäuse 12 den Walzenschieber 13 mit einer zylindrischen Walzenkammer 20, von der aus Radialkanäle 21 zur Schlitzdüse 18 führen. Wie die Details zeigen, sind die Radialbohrungen 28 in der Nähe der Axialbohrung 16 kleiner als in größerer Entfernung davon.

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 Walzenschie bers 33 ist durch einen Pfeil 34 angedeutet. Das Ende des Walzenschiebers 33 weist einen Zapfen 35 auf, der eine Axialboh rung 36 hat, über die, wie mit dem Pfeil 37 angedeutet, Medium zugeführt wird. Unterhalb des Gehäuses 32 ist eine Schlitzdüse 38 erkennbar, aus der ein Sprühvorhang 39 austritt. Der Sprüh vorhang 39 trifft auf eine Materialbahn 42, deren Bewegungs richtung durch einen Pfeil 43 symbolisiert ist. Der Sprühvorhang 38 erzeugt ein Auftragsraster 44 auf der Materialbahn 42, das ein abwechselnd durchlaufendes und unterbrochenes Strichraster zeigt. Hieraus ergibt sich, daß die Schlitzdüse 38 eine Loch blende umfaßt, die den Abstand der Rasterstriche quer zur Bewe gungsrichtung der Materialbahn 42 bestimmt. Wie in der Einzel heit zu erkennen, hat der Walzenschieber 33 an seiner zylin drischen Oberfläche eine Mehrzahl durchgehender von Axialnuten 47 a und unterbrochenen Axialnuten 47 b, in denen Radialbohrun gen 48 enden. Über die Axialbohrung 36 und einen inneren Hohl raum 49, der ein Vorratsvolumen für Medium bildet, werden die Radialbohrungen 48 mit Medium versorgt. Über die Radialbohrungen 48 werden die Axialnuten 47 ständig mit Medium gefüllt. Der Walzenschieber kann von einem dem Zapfen 35 gegenüberliegenden Zapfen, der ebenfalls aus dem Gehäuse 32 austreten kann, über einen Servomotor angetrieben werden. Das Gehäuse 32 ist im Quer schnitt in gleicher Form anzunehmen wie das in Fig. 1. Wie die Details zeigen, sind die Radialbohrungen 48 in der Nähe der Axialbohrung 36 kleiner als in größerer Entfernung davon.

Fig. 3 zeigt einen Auftragskopf 51 von länglicher kubischer Form. Aus dem Gehäuse 52 des Auftragskopfes 51 ragt ein Ende eines des Walzenschiebers 53 vor. Die Drehrichtung des Walzen schiebers 53 ist durch einen Pfeil 54 angedeutet. Das Gehäuse 52 weist zwei Zuführstutzen 56 auf, über die, wie mit dem Pfeil 57 angedeutet, Medium zu geführt wird. Unterhalb des Gehäuses 52 ist eine Schlitzdüse 58 erkennbar, aus der ein Sprühvorhang 59 austritt. Der Sprühvor hang 59 trifft auf eine Materialbahn 62, deren Bewegungsrichtung durch einen Pfeil 63 symbolisiert ist. Der Sprühvorhang 58 er zeugt ein Auftragsraster 64 auf der Materialbahn 62, das ein abwechselnd durchlaufendes und unterbrochenes Strichmuster zeigt. Hieraus ergibt sich, daß die Schlitzdüse 58 eine Loch blende umfaßt, die den Abstand der Rasterstriche quer zur Bewe gungsrichtung der Materialbahn 62 bestimmt. Wie in der Einzel heit zu erkennen, hat der Walzenschieber 53 an seiner zylin drischen Oberfläche eine Mehrzahl von durchgehenden Axialnuten 67 a und unterbrochenen Axialnuten 67 b, in denen Radialbohrun gen 68 enden. Über die Stutzen 56 und durch Umfangsnuten 65, die mit Radialbohrungen 66 versehen sind, sowie über einen inneren Hohlraum 69, der ein Vorratsvolumen für Medium bildet, werden die Radialbohrungen 68 mit Medium versorgt. Über die Radialboh rungen 68 werden die Axialnuten 67 ständig mit Medium gefüllt. Der Walzenschieber kann von einem dem Zapfen 55 gegenüberliegen den Zapfen, der ebenfalls aus dem Gehäuse 52 austreten kann, über einen Servomotor angetrieben werden. Das Gehäuse 52 ist im Querschnitt in gleicher Form anzunehmen wie das in Fig. 1.

Fig. 4 zeigt einen Auftragskopf 71 von länglicher kubischer Form. Aus dem Gehäuse 72 des Auftragskopfes 71 ragt ein Ende eines des Walzenschiebers 73 vor. Die Drehrichtung des Walzen schiebers 73 ist durch einen Pfeil 74 angedeutet. Das Ende des Walzenschiebers 73 weist einen Zapfen 75 auf, der eine Axialboh rung 76, über die wie mit dem Pfeil 77 angedeutet, Medium zu geführt wird. Unterhalb des Gehäuses 72 ist eine Schlitzdüse 78 erkennbar, aus der ein Sprühvorhang 79 austritt. Der Sprühvor hang 79 trifft auf eine Materialbahn 82, deren Bewegungsrichtung durch einen Pfeil 83 symbolisiert ist. Der Sprühvorhang 78 er zeugt ein Auftragsraster 84 auf der Materialbahn 82, das ein diagonales paralleles Strichmuster zeigt. Hieraus er gibt sich, daß die Schlitzdüse 78 eine Lochblende umfaßt, die den Abstand der Linien quer zur Bewegungsrichtung der Material bahn 82 bestimmt. Wie in der Einzelheit zu erkennen, hat der Walzenschieber 73 an seiner zylindrischen Oberfläche eine Schraubennut 87, in der Radialbohrungen 88 enden. Über die Axi albohrung 75 und einen inneren Hohlraum 89, der ein Vorrats volumen für Medium bildet, werden die Radialbohrungen 88 mit Medium versorgt. Über die Radialbohrungen 88 wird die Schrauben nut 87 ständig mit Medium gefüllt. Der Walzenschieber kann von einem dem Zapfen 75 gegenüberliegenden Zapfen, der ebenfalls aus dem Gehäuse 72 austreten kann, über einen Servomotor angetrieben werden. Das Gehäuse 72 ist im Querschnitt in gleicher Form an zunehmen wie in Fig. 1.

Bezugszeichenliste

11

,

31

,

51

,

71

Auftragskopf

12

,

32

,

52

,

72

Gehäuse

13

,

33

,

53

,

73

Walzenschieber

14

,

34

,

54

,

74

Pfeil

15

,

35

,

55

,

75

Zapfen

16

,

36

, -,

76

Axialbohrung
-, -,

56

, - Radialstutzen

17

,

37

,

57

,

77

Pfeil

18

,

38

,

58

,

78

Schlitzdüse

19

,

39

,

59

,

79

Sprühvorhang

20

Walzenkammer

21

Radialbohrung

22

,

42

,

62

,

82

Materialbohrung

23

,

43

,

63

,

83

Pfeil

24

,

44

,

64

,

84

Auftragsraster
-, -, -,

65

Umfangsnut
-, -, -,

66

Radialbohrung

27

,

47

,

67

, - Axialnut
-, -, -,

87

Schraubennut

28

,

48

,

68

,

88

Radialbohrung

29

,

49

,

69

,

89

Hohlraum

Claims

1. Auftragskopf (11, 31, 51, 71) zum berührungslosen Auftragen von flüssigen Medien wie verlüssigten thermoplastischen Kunststoffen oder erschmolzenen Heizschmelzklebern auf eine zum Auftragskopf relativ bewegliche Materialbahn (22, 42, 62, 82), mit einem Gehäuse (12, 32, 52, 72), mit einer Walzenkammer (20, 40, 60, 80) im Gehäuse, in der ein Wal zenschieber (13, 33, 53, 73) rotierend antreibbar gelagert ist, mit zumindest einer Zuführöffnung zur Einleitung von Medium in die Walzenkammer (20, 40, 60, 80) und mit einer Schlitzdüse (18, 38, 58, 78) zum Ausbringen von Medium, die vom Walzenschieber (13, 33, 53, 73) steuerbar ist und sich quer zur Bewegungsrichtung der Materialbahn erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzenschieber (13, 33, 53, 73) folgende Merkmale aufweist:

- einen inneren Hohlraum (29, 49, 69, 89), dem Medium über die Zuführöffnung zugeführt werden kann,
- eine Zylinderoberfläche, die die Schlitzdüse (18, 38, 58, 78) von innen abdichten kann,
- Oberflächennuten (27, 47, 67, 87) in der Zylinderober fläche, die drehstellungsabhängig mit der Schlitzdüse kom munizieren können, und
- radiale Austrittsbohrungen (28, 48, 68, 88) vom inneren Hohlraum bis in die Oberflächennuten.

2. Auftragskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächennuten (27, 47, 67) eine Mehrzahl von achsparallelen Nuten umfassen.

3. Auftragskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächennuten (87) zumindest eine schrauben- bzw. wendelförmige Nut umfassen.

4. Auftragskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzenschieber (13, 33, 73) zumindest einen axial aus dem Gehäuse austretenden Zapfen (15, 35, 75) aufweist, in dem eine Axialbohrung (16, 36, 76) ausgeführt ist, die' mit dem inneren Hohlraum (29, 49, 89) verbunden ist und als Zuführöffnung dient.

5. Auftragskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an zumindest einem Ende des Gehäuses (52) eine Bohrung (56) im Gehäuse vorgesehen ist und ein Ringkanal zwischen Walzenschieber (53) und Walzenkammer (60) ausgebildet ist, der mit der Bohrung im Gehäuse verbunden ist, und daß radiale Zuführbohrungen (66) im Walzenschieber (53) in der Ebene des Ringkanals ausgeführt sind, die mit dem inne ren Hohlraum (69) verbunden sind und als Zuführöffnung dienen.

6. Auftragskopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkanal durch eine Ringnut in der Walzenkam meroberfläche gebildet wird.

7. Auftragskopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkanal durch eine Umfangsnut (65) am Walzen schieber (53) gebildet wird.

8. Auftragskopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der in die achsparallelen Oberflächen nuten (27, 47, 67) führenden radialen Austrittsbohrungen (28, 48, 68) mit der Entfernung von der zumindest einen Zuführöffnung zunimmt.

9. Auftragskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzenkammer (20, 40, 60, 80) zylindrisch ist und den Walzenschieber (13, 33, 53, 73) im wesentlichen dicht umschließt.

10. Auftragskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine Zuführöffnung durch Wellendichtungen gegenüber dem mit Oberflächennuten versehenen Bereich des Walzenschiebers abgedichtet ist.