DE19854634C1

DE19854634C1 - Auftragskopf mit Rotationssieb

Info

Publication number: DE19854634C1
Application number: DE1998154634
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Puffe
Original assignee: Individual
Current assignee: Nordson Corp
Priority date: 1998-11-26
Filing date: 1998-11-26
Publication date: 2000-02-24
Anticipated expiration: 2018-11-27

Abstract

Auftragskopf zum berührungslosen Auftragen von flüssigen Medien auf eine zum Auftragskopf relativ bewegliche Materialbahn, mit einem Gehäuse mit einer zylindrischen Walzenkammer im Gehäuse, in der ein Walzenschieber rotierend antreibbar angeordnet ist, mit zumindest einer Zuführöffnung zur Einleitung von Medium in die Walzenkammer und mit einem längs der Walzenkammer verlaufenden Düsenschlitz zum Ausbringen von Medium, die vom Walzenschieber steuerbar ist, wobei in der zylindrischen Walzenkammer ein Standzylinder koaxial fest angeordnet ist, der Standzylinder einen inneren Hohlraum und einen sich in seinem Zylindermantel ausgebildeten Längsschlitz aufweist, der eine mit dem Düsenschlitz im Gehäuse übereinstimmende Winkelposition aufweist, der Walzenschieber ein mit radialen Durchtrittslöchern versehener Hohlzylinder ist, der den Standzylinder eng umschließt, der innere Hohlraum des Standzylinders mit einer Zuführöffnung für Druckluft verbunden ist und die Zuführöffnung zur Einleitung von Medium in die Walzenkammer in einer sich über die Länge der Walzenkammer erstreckenden Austrittskammer in die Walzenkammer mündet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Auftragskopf zum berührungslosen Auftragen von flüssigen Medien - wie verflüssigten thermoplasti schen Kunststoffen oder erschmolzenen Heißschmelzklebern - auf eine zum Auftragskopf relativ bewegliche Materialbahn, mit einem Gehäuse mit einer zylindrischen Walzenkammer im Gehäuse, in der ein Walzenschieber rotierend antreibbar angeordnet ist, mit zumindest einer Zuführöffnung zur Einleitung von Medium in die Walzenkammer und mit einem längs der Walzenkammer verlaufenden Düsenschlitz zum Ausbringen von Medium, der vom Walzenschieber steuerbar ist.

Aus der DE 197 14 029 A1 ist ein Auftragskopf bekannt, mittels dessen bei jeder Umdrehung des Walzenschiebers ein Auftragspunkt - längs der Materialbahn betrachtet - erzeugt werden kann. Hier mit ist nur ein sehr grobes Auftragsraster zu erzeugen. Die Anzahl nebeneinanderliegender Auftragspunkte ist durch eine begrenzte Länge des Walzenschiebers aufgrund eines ausbiegbaren Mittelabschnitts des Walzenschiebers, der nicht abgestützt ist, ebenfalls begrenzt.

Aus der DE 31 46 828 A1 ist eine Vorrichtung zum Auftragen von Kleinstmengen an Flüssigkeit auf eine Materialbahn bekannt. Diese umfaßt ein Endlossiebband, das durch ein Tauchbad geführt wird, wo sich die Löcher im Siebband mit Flüssigkeit füllen. Das Endlossiebband läuft mit einem Trum parallel zur Materialbahn und wird an einer Stelle von einer mit Abstand hinter diesem liegenden Blasvorrichtung in freiem Strahl abgeblasen, so daß die Flüssigkeit aus den Löchern auf die vorbeilaufende Material bahn gesprüht wird.

Aus der DE 40 01 452 C2 ist eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Auftragen von Flüssigkeit auf eine Materialbahn bekannt, die der zuvor beschriebenen sehr ähnelt. Sie umfaßt eine Siebtrommel oder ein endloses Siebband, die jeweils durch eine Zuführungskammer ge führt werden. An anderer Stelle ist eine in Bezug zur vorbeilaufenden Materialbahn mit Abstand hinter der Siebtrommel bzw. dem Siebband liegende Schlitzdüse vorgesehen, aus der gasförmiges Treibmittel in freiem Strahl austritt und in den Sieböffnungen gehaltene Flüssigkeit auf die Materialbahn überträgt.

Auftragsköpfe werden in vielfältigen Anwendungsfällen dort zum Einsatz gebracht, wo Materialbahnen auf ein Substrat auf kaschiert werden sollen und zu diesem Zweck zuvor mit einem gleichmäßig verteilten Auftrag eines flüssigen Mediums versehen werden müssen. Um den spezifischen Verbrauch an flüssigem Medium niedrig zu halten und zugleich eine äußerst gleichmäßige Ver teilung des Mediums sicherzustellen, wird ein intermittierendes Auftragen angewandt, um ein Auftragsbild in Punktrasterform darzustellen. Hierbei muß das Auftragen in Bewegungsrichtung der Materialbahn mit hoher Frequenz erfolgen, wenn die Transport geschwindigkeit der Materialbahn hoch sein soll. Quer zur Bewe gungsrichtung der Materialbahn sollen Auftragspunkte ebenfalls möglichst dicht aneinanderliegen. Bei alledem soll das Mediumvo lumen der einzelnen Auftragsrasterpunkte möglichst gering sein.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Auftragskopf bereitzustellen, der ein äußerst dichtes Auftragsmuster erzeugen kann und für hohe Transportgeschwindig keiten der Materialbahn und große Breiten der Materialbahn ge eignet ist.

Die Lösung besteht darin, daß in der zylindrischen Walzenkammer ein Standzylinder koaxial fest angeordnet ist, daß der Standzylinder einen inneren Hohlraum und einen in seinem Zylin dermantel ausgebildeten Längsschlitz aufweist, der eine mit dem Düsenschlitz im Gehäuse übereinstimmende Winkelposition auf weist, daß der Walzenschieber ein mit radialen Durchtrittslöchern versehener Hohlzylinder ist, der den Standzylinder eng um schließt, daß der innere Hohlraum des Standzylinders mit einer Druckluftzuführung verbunden ist und daß die Zuführöffnung zur Einleitung von Medium in die Walzenkammer in einer sich über die Länge der Walzenkammer erstreckenden Austrittskammer in die Walzenkammer mündet.

Der als relativ dünnwandiger Hohlzylinder ausgebildete Walzenschieber rotiert hierbei in einem Ringzylin derraum, der von der Innenoberfäche der Walzenkammer und der äußeren Oberfläche des Standzylinders gebildet wird. Im Bereich der Austrittskammer wird den Durchtrittslöchern im Walzenschie ber von außen Medium zugeführt, das aufgrund des engen Auflie gens des Walzenschiebers auf dem Standzylinder auf der Innensei te zunächst nicht austreten kann. An einer Längsseite der Austrittskammer tritt die rotierende Walzenschieberwandung in den engen Spalt des Rinzylinderraums zwischen Walzenkammerober fläche und Standzylinderoberfläche ein, so daß im wesentlichen Einzelvolumina von Medium innerhalb der einzelnen Durchtritts löcher entstehen, wobei durch das Volumen der Löcher zugleich das spätere Volumen der einzelnene Auftragspunkte bestimmt ist. Beim Vorbeilaufen der einzelnen Durchtrittslöcher am Düsen schlitz, dem auf der Innenseite des Walzenkörpers der Luftaustrittsschlitz im Standzylinder gegenüberliegt, wird mit tels der im Inneren des Standzylinders anstehenden Druckluft das zuvor bereits vereinzelte und zugemessene Volumen an Medium für einen einzigen Auftragspunkt aus dem jeweiligen Durchtrittsloch ausgeblasen, so daß es punktförmig und scharf getrennt von be nachbarten Auftragspunkten auf die Materialbahn gelangt. Das mit dem Begriff Walzenschieber bezeichnete Element stellt hierbei bevorzugt einen dünnwandigen nahtlosen Siebzylinder dar, bei dem somit die Durchtrittslöcher jeweils nur ein äußerst geringes Volumen an Medium fassen. Im Hinblick auf die geringe Steifig keit eines derartigen Siebzylinders ist bevorzugt vorgesehen, daß der Walzenschieber auf dem Standzylinder gleitend gelagert ist. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Siebzylinder hierbei teflonbeschichet, um die Reibung gering zu halten. Hier mit ist insbesondere auch das Verschließen der Durchgangslöcher auf der Innenseite beim Einpressen von Medium von der Außenseite her sichergestellt.

Die Wandstärke des Siebzylinders beträgt bevorzugt nicht mehr als 0,3 mm, womit eine erste Komponente zur Dimensionierung des Volumens eines Auftragspunktes gegeben ist. In weiterer gün stiger konstruktiver Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Durchtrittslöcher, die durch elektrochemische Abtragung erzeugt werden, eine Dichte von bis zu 200/cm² haben und daß die Durch trittslöcher insbesondere einen Durchmesser von 0,02 bis 0,2 mm haben. Aus diesen technisch darstellbaren Dimensionen kann das Volumen der einzelnen Auftragspunkte abgeschätzt werden, indem Anhaftungen von Medium in den Durchgangslöchern mindernd zu berücksichtigen sind.

Aufgrund der relativ dünnwandigen Ausführung des Walzenschiebers und der Art der Lagerung im Hinblick auf eine notwendige Be festigung zwischen Standzylinder und Gehäuse wird der Walzen schieber bevorzugt außermittig - insbesondere über zwei sich diametral zur Walzenachse gegenüberliegende Antriebswellen - rotierend antreibbar ausgebildet. Diese Antriebswellen oder Antriebswalzen können hierbei bereichsweise oder über die ge samte Länge Reibkontakt mit dem Walzenschieber haben, so daß dieser über Reibrollen bzw. Reibwalzen rotierend antreibbar ist.

Der Walzenschieber kann zur Erhöhung der Festigkeit an seinen axialen Enden durch Deckel und/oder Flansche ausgesteift sein. Hierbei ist es weiterhin möglich, daß der Walzenschieber an diesen axialen Enden außerachsig mit Antriebsmitteln formschlüs sig im Eingriff ist, d. h. also beispielsweise über angeschweißte Zahnkränze mittels Antriebsritzeln. Auch diese können in doppel ter Anordnung sich diametral zur Walzenachse gegenüberliegend angeordnet sein, um einseitige Belastungen des Walzenschiebers gegenüber dem Standzylinder zu vermeiden.

Die genannten Antriebswalzen können zugleich als Abstreifwalzen für Medium wirken. Es ist jedoch bei anderer Form des Antriebs auch möglich, parallel zur Austrittskammer verlaufende in Dreh richtung des Walzenschiebers betrachtet hinter dieser liegende Abstreifwalzen in der Walzenkammer anzuordnen. Nach einer ande ren Möglichkeit kann vorgesehen werden, eine parallel zur Aus trittskammer verlaufende in Drehrichtung des Walzenschiebers betrachtet hinter dieser liegende übliche schneidenartige Rakel vorrichtung im Gehäuse auszubilden.

Die Druckluftzuführung zum inneren Hohlraum im Standzylinder kann über eine koaxial zum Standzylinder am Ende des Gehäuses angeordnete Einleitung erfolgen. Das Gehäuse ist im Hinblick auf das zu verwendende Medium vorzugsweise mit Heizvorrichtungen zu versehen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nach stehend anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Auftragskopf mit einer sich darunter vorbeibewegenden Materialbahn in per spektivischer Darstellung;

Fig. 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Auftragskopf im Quer schnitt;

Fig. 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Auftragskopf im Längs schnitt;

Fig. 4 zeigt vergrößerte Einzelheiten zum Walzenschieber

a) in Ansicht,
b) im Querschnitt.

Fig. 1 zeigt einen Auftragskopf 11 von länglich kubischer Ge stalt, der oberhalb einer Materialbahn 12 angeordnet ist, deren Bewegungsrichtung durch einen Pfeil 13 angedeutet ist. Aus dem Auftragskopf 11 tritt ein Tropfenschleier 14 aus, der auf der fortbewegten Materialbahn 12 ein Auftragspunktraster 15 erzeugt. Am vorderen Stirnende des Auftragskopfes 11 treten zwei An triebswalzen 16, 17 aus dem Gehäuse aus, deren Drehrichtung durch Rotationspfeile angedeutet ist. Mit einer Kreislinie an dem vorderen Stirnende des Auftragskopfes ist die Position eines Walzenschiebers 18 relativ zu den Antriebswalzen 16, 17 angedeu tet, ebenso durch einen Drehpfeil dessen Rotationsrichtung. Am entgegengesetzten Stirnende des Auftragskopfes ist ein Luft zuführstutzen 19 erkennbar. Am Umfang des Gehäuses befindet sich ein weiterer Zuführstutzen 20 für Medium. Daneben ist ein elek trischer Kabelanschluß 21 am Gehäuse zur Versorgung von Heizvor richtungen gezeigt. Weiterhin ist der Austritt einer Entlüf tungsbohrung 22 erkennbar.

In Fig. 2 ist das Gehäuse 31 mit der zylindrischen Walzenkammer 32 erkennbar, die sich in einem Düsenschlitz 33 längs des Gehäu ses nach außen öffnet. In der Walzenkammer 32 ist mit radialem Abstand ein Standzylinder 34 angeordnet. Dieser bildet einen zentralen Hohlraum 35 aus. In übereinstimmender Winkellage mit dem Düsenschlitz 33 ist ein Längsschlitz 36 im Standzylinder 34 ausgeführt. Der Hohlraum 35 ist mit einer Luftzuführöffnung 26 im zuvor genannten Luftzuführstutzen 19 verbunden. Im Zylinder ringraum zwischen der Innenwandung der Walzenkammer 32 und der Außenoberfläche des Standzylinders 34 liegt der kreiszylindri sche, dünnwandige Walzenschieber 18. Dieser verfügt über radiale Durchgangsöffnungen, die später noch gezeigt werden. Der Walzen schieber wird über zwei Reibrollen 16, 17, mit denen er in Ober flächenkontakt steht, rechtsdrehend angetrieben. In Drehrichtung vor der Reibrolle 17 befindet sich eine längs des Walzenschie bers 18 verlaufende Zuführkammer 24, die über den Zuführstutzen 20 und eine Zuführöffnung 23 mit flüssigem Medium versorgt wer den. Dieses tritt in hier nicht dargestellte Durchgangslöcher des Walzenschiebers 18 ein, wobei beim Vorbeilaufen an der An triebswalze 17 Einzelvolumina erzeugt werden. Beim Vorbeistrei chen dieser Einzelvolumina zwischen dem druckluftbeaufschlagten Längsschlitz 36 und den Düsenschlitz 33 entsteht der Tropfen schleier 14. Die im Walzenschieber 18 gefangene Luft entweicht durch die Entlüftungsbohrung 22, wenn in der Zuführkammer 24 erneut Medium in die Durchgangslöcher 25 des Walzenschiebers 18 gedrückt wird. Außen auf dem Gehäuse 31 sind Heizelemente 37, 38, 39 angeordnet, die über den elektrische Kabelanschluß 21 mit Strom versorgt werden.

In Fig. 3 ist in dem in Fig. 2 angedeuteten Schnitt erkennbar, daß das Gehäuse 31 mit zwei Deckeln 41, 42 verschlossen ist, auf deren Innenseiten Ringnuten 43, 44 ausgeführt sind, in denen der Standzylinder 34 gehalten ist. Auf dem Standzylinder 34 ist der Walzenschieber 18 gleitend gelagert, der nicht in die Ringnuten eingreift. Die Durchgangslöcher 25 des Walzenschiebers sind sichtbar. Aus dem ersten Deckel 41 tritt hinter der Schnittebene der Zapfen einer der Antriebswalzen 16, 17 aus, die in Reib kontakt mit der Oberfläche des Walzenschiebers sind. Am zweiten Deckel 42 schließt koaxial der Luftzuführstutzen 19 an, in dem ein Luftzuführkanal 26 ausgebildet ist, der mit dem Hohlraum 35 des Standzylinders 34 verbunden ist. In der unteren Bildhälfte sind der Längsschlitz 36 im Standzylinder 34 und der Düsen schlitz 33 im Gehäuse 31 erkennbar, die vom Walzenschieber ge trennt sind.

In Fig. 4a ist der zylindrische siebartige Walzenschieber 18 perspektivisch dargestellt, in dem Durchgangslöcher 25 in gleichmäßigem Raster verteilt ausgeführt sind. In Fig. 4b sind diese Durchgangslöcher 25 in einer vergrößerten Einzelheit er kennbar, deren Lage im Zusammenhang mit einer Gesamtquerschnitt darstellung nach Fig. 2 angezeigt ist.

Bezugszeichenliste

11

Auftragskopf

12

Materialbahn

13

Pfeil

14

Tropfenschleier

15

Auftragspunktraster

16

Antriebswalze

17

Antriebswalze (Reibrolle)

18

Walzenschieber

19

Luftzuführstutzen

20

Mediumzuführstutzen

21

Kabelanschluß

22

Entlüftungsbohrung

23

Mediumzuführöffnung

24

Zuführkammer

25

Durchgangsloch

26

Luftzuführöffnung

31

Gehäuse

32

Walzenkammer

33

Düsenschlitz

34

Standzylinder

35

Hohlraum

36

Längsschlitz

37

Heizelement

38

Heizelement

39

Heizelement

41

Deckel

42

Deckel

43

Ringnut

44

Ringnut

Claims

1. Auftragskopf (11) zum berührungslosen Auftragen von flüssi gen Medien - wie verflüssigten thermoplastischen Kunst stoffen oder erschmolzenen Heißschmelzklebern - auf eine zum Auftragskopf relativ bewegliche Materialbahn (12),
mit einem Gehäuse (31) mit einer zylindrischen Walzenkammer (32) im Gehäuse, in der ein Walzenschieber (18) rotierend antreibbar angeordnet ist,
mit zumindest einer Zuführöffnung (23) zur Einleitung von Medium in die Walzenkammer (32) und
mit einem längs der Walzenkammer (32) verlaufenden Düsen schlitz (33) zum Ausbringen von Medium, der vom Walzen schieber (18) steuerbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der zylindrischen Walzenkammer (32) ein Standzylin der (34) koaxial fest angeordnet ist,
daß der Standzylinder (34) einen inneren Hohlraum (35) und einen in seinem Zylindermantel ausgebildeten Längs schlitz (36) aufweist, der eine mit dem Düsenschlitz (33) im Gehäuse (31) übereinstimmende Winkelposition aufweist,
daß der Walzenschieber (18) ein mit radialen Durchtritts löchern (25) versehener Hohlzylinder ist, der den Stand zylinder (34) eng umschließt,
daß der innere Hohlraum (35) des Standzylinders (34) mit einer Zuführöffnung (26) für Druckluft verbunden ist und
daß die Zuführöffnung (23) zur Einleitung von Medium in die Walzenkammer (32) in einer sich über die Länge der Walzen kammer (32) erstreckenden Austrittskammer (24) in die Wal zenkammer mündet.

2. Auftragskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzenschieber (18) ein dünnwandiger, nahtloser Siebzylinder ist.

3. Auftragskopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzenschieber (18) auf dem Standzylinder (34) gleitend gelagert ist.

4. Auftragskopf nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzenschieber (18) mit Teflon beschichtet ist.

5. Auftragskopf nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des Walzenschiebers (18) höchstens 0,3 mm beträgt.

6. Auftragskopf nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Durchtrittslöcher (25) im Walzenschieber (18) mit einer Dichte von bis zu 200/cm² ausgeführt sind.

7. Auftragskopf nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Durchtrittslöcher (25) im Walzenschieber (18) einen Durchmesser von jeweils 0,02 bis 0,2 mm haben.

8. Auftragskopf nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzenschieber (18) außerachsig - insbesondere über zwei sich diametral zur Achse gegenüberliegende Antriebs wellen (16, 17) - rotierend antreibbar ist.

9. Auftragskopf nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzenschieber (18) über Reibrollen oder Reibwalzen rotierend antreibbar ist.

10. Auftragskopf nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzenschieber (18) an seinen axialen Enden durch Deckel (41, 42) und/oder Flansche ausgesteift ist.

11. Auftragskopf nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzenschieber (18) an seinen axialen Enden mit An triebsmitteln außerachsig in Eingriff ist.

12. Auftragskopf nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Austrittskammer (24) verlaufend - in Dreh richtung des Walzenschiebers (18) betrachtet hinter dieser liegend - eine Abstreifrolle (17) angeordnet ist, die auf den Walzenschieber (18) nach Art einer Rollrakel einwirkt.

13. Auftragskopf nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Austrittskammer (24) verlaufend - in Dreh richtung des Walzenschiebers (18) betrachtet hinter dieser liegend - eine schneidenartige Rakelvorrichtung im Gehäuse (31) angeordnet ist, die auf den Walzenschieber (18) ein wirkt.

14. Auftragskopf nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Austrittskammer (24) verlaufend - in Dreh richtung des Walzenschiebers (18) vor dieser liegend oder innerhalb derselben ausgebildet - Luftabführöffnungen (22) im Gehäuse (22) ausgebildet sind.

15. Auftragskopf nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das axiale Ende des Gehäuses (31) eine koaxial zum Standzylinder (34) angeordnete Druckluftzuführung (26) aufweist.

16. Auftragskopf nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (31) mit Beheizungseinrichtungen (37, 38, 39) versehen ist.