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Die
Erfindung betrifft eine Beschichtungsvorrichtung bzw. ein Beschichtungsverfahren
zum Auftragen von flüssigem
Beschichtungsmaterial.
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Sie
betrifft im allgemeinen Vorrichtungen zum Aufbringen von Beschichtungsmaterial
auf wenigstens einen durchgehenden Bereich eines Substrats oder
Substratmaterials, beispielsweise auf beide Seiten eines langen
Materialstreifens. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung
eine Beschichtungsvorrichtung mit mehreren Dosiervorrichtungen zum
Regeln der Menge an Beschichtungsmaterial, die wenigstens einem
Festkörper,
der Fluid nach Art eines Dochts leitet, beispielsweise zwei Streifen,
zugeführt
wird, von dem das Beschichtungsmaterial gegebenenfalls indirekt
auf den zu beschichtenden Substratbereich übertragen wird. Die Erfindung
wird im folgenden vorrangig in Zusammenhang mit der Verwendung bei
einer langen durchgehenden Substratmaterialbahn beschrieben, jedoch
ist sie, mutatis mutandis, in breiterem Rahmen auf andere Substrate anwendbar.
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Es
existieren gegenwärtig
zahlreiche Verfahren zum Aufbringen einer Beschichtung oder eines dünnen Films
eines Materials auf eine Bahn oder einen Streifen eines Materials.
Ein herkömmliches
Beschichtungsverfahren für
einen durchgehenden Streifen von Bahnmaterial besteht im Eintauchen
des Bahnmaterials in ein Bad des Beschichtungsmaterials. Dies kann
durch Ziehen des Bahnmaterials durch das Beschichtungsmaterialbad
und anschließendes Abwischen überschüssigen Beschichtungsmaterials erfolgen.
Dieses Verfahren weist zahlreiche Nachteile auf. Ein Nachteil dieses
Verfahrens ist die Schwierigkeit, die Menge des auf jede Seite des
Bahnmaterials aufzubringenden Beschichtungsmaterials zu regeln.
Ein weiterer Nachteil ist die Unfähigkeit, verschiedene Beschichtungsmaterialien
auf jede Seite des Bahnmaterials aufzubringen. Ferner wird bei diesem
Verfahren oft eine gewisse Menge des Beschichtungsmaterials während des
Wischschrittes verschwendet.
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Ein
anderes Verfahren zum Aufbringen einer Beschichtung oder eines dünnen Materialfilms
besteht in der Verwendung einer Sprühbeschichtungs- oder Zerstäubungsvorrichtung.
Bei diesem Verfahren wird das Beschichtungsmaterial elektrostatisch
auf dem Bahnmaterial aufgebracht. Eine Sprühbeschichtungsvorrichtung nach
diesem Verfahren ist in
US 4 839
202 offenbart.
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Andere
Arten von Beschichtungsverfahren umfassen das Leiten des Bahnmaterials
durch verschiedene Applikatoren, welche mit oder ohne elektrostatische
Unterstützung
einen dünnen
Film auf das Bahnmaterial aufbringen. Die Applikatoren können entweder
stationäre
Elemente oder drehbare Elemente sein. Ein Beispiel für eine derartige
Beschichtungsvorrichtung, die zwei gegenüberliegend angeordnete Applikatoren
aufweist, ist
US 5 549 752 offenbart.
Diese Druckschrift beschreibt das Hindurchleiten eines durchgehenden
Materialbandes zwischen zwei gegenüberliegend angeordneten Applikatoren,
um auf diesen einen dünnen
Film aufzubringen. Nach einem Ausführungsbeispiel berühren zwei
Dochte die Seiten des durchgehenden Materialstreifens direkt, um
eine Beschichtung auf beiden Seiten des Bahnmaterials aufzubringen.
Nach einem anderen Beispiel bringen die Dochte das Beschichtungsmaterial
auf zwei Vorschubwalzen auf, welche die Seiten des Bahnmaterials
berühren,
um auf diesem einen dünnen
Beschichtungsmaterialfilm aufzubringen. Ein Nachteil einer derartigen
Beschichtungsvorrichtung besteht darin, dass die Menge des an die
verschiedenen Bereiche der Applikatoren gelieferten Beschichtungsmaterials
nicht eingestellt werden kann.
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US 3 427 840 betrifft ein
Beschichtungssystem zum Beschichten einer Bahn und insbesondere zum
Beschichten von Bahnen mit unterschiedlichen Breiten. Bei diesem
System werden Pumpen verwendet, um einer Bahn über eine Flüssigkeit aufsaugende Einrichtung
in Form von Filzpads einer Verteilereinrichtung Beschichtungsmaterial
zuzuführen, wobei
die Bahn längs
der Filzpads der Verteilereinrichtung bewegt wird. Jede Pumpe wird
durch Ventile betätigt
und jedes Ventil ist mit einem Port verbunden, wobei Schläuche an
den oberen und unteren Filzpads der Verteilereinrichtung angeschlossen sind.
Ein Schaltermechanismus ist zur Veränderung der Bahnbewegungsgeschwindigkeit
und zum Verändern
der Strömungsgeschwindigkeit
vom Betätigungsfluid über Nockeneinrichtungen
zu den Pumpen und Ventilen und zur Bahn vorgesehen. Den Pumpen entsprechende
Schalter. stellen eine Möglichkeit
zum Einstellen des Systems auf die Breite der Bahn dar. Durch Ein-
und Ausschalten dieser Schalter kann das System an verschiedene
Zuführgeschwindigkeiten
und unterschiedliche Bahnbreiten angepasst werden. Zwar kann die
Zuführgeschwindigkeit
des Systems und damit die pro Längeneinheit zugeführte Beschichtungsmaterialmenge
verändert werden,
jedoch kann die Beschichtungsmaterialströmungsrate von Pumpe zu Pumpe
oder von Ventil zu Ventil nicht verändert werden.
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Es
ist für
den Fachmann angesichts des Vorhergehenden ersichtlich, dass ein
Bedarf an einer verbesserten Beschichtungsvorrichtung besteht, die mehrere
Dosiervorrichtungen zum Regeln des Fließens von Beschichtungsmaterial
zu den Applikatoren aufweist, um die gewünschte Beschichtung auf insbesondere
zwei gegenüberliegenden
Seiten eines Substrats oder Bahnmaterials zu erhalten.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beschichtungsvorrichtung
bzw. ein Beschichtungsverfahren anzugeben, die bzw. das mehrere
Dosiervorrichtungen verwendet, um die Menge des den Applikatoren
zugeführten
Beschichtungsmaterials genau zu regeln, und um so die Menge des über die
gesamte Fläche
des zu beschichtenden Bereichs des Substrats aufzubringenden Beschichtungsmaterials
zu regeln.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit Hilfe
einer Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 bzw. einem Beschichtungsverfahren
nach Anspruch 15 gelöst.
Die Unteransprüche
haben einzelne Weiterbildungen der erfin dungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Gegenstand.
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Mit
der Erfindung wird eine Beschichtungsvorrichtung angegeben, die
relativ einfach herzustellen, zu montieren und zu verwenden ist.
Die einfache Herstellung bedingt, dass diese relativ kostengünstig ist.
Ferner lässt
sich die erfindungsgemäße Beschichtungsvorrichtung
bzw. das erfindungsgemäße Beschichtungsverfahren
in bestehenden Beschichtungssystemen verwenden.
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Zahlreiche
der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung,
die in Verbindung mit den zugehörigen
Zeichnungen bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung offenbart.
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Die
beigefügten
Zeichnungen zeigen:
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1 – eine schematische
Seitenansicht der Beschichtungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, wobei zu Darstellungszwecken bestimmte
Teile entfernt und/oder nicht dargestellt sind;
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2 – eine schematische
Teilseitenansicht der Beschichtungsvorrichtung in 1;
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3 – eine vergrößerte Querschnittsdarstellung
des oberen und des unteren Applikators in Anlage an einem Substrat,
gesehen entlang der Schnittlinie 3-3 von 2;
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4 – eine Teil-Querschnittsdarstellung des
oberen Verteilers und zweier der oberen Dosiervorrichtungen vor
der Ausgabe einer vorbestimmten Menge Beschichtungsmaterials;
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5 – eine Teil-Querschnittsdarstellung des
oberen Verteilers und der beiden Dosiervorrichtungen ähnlich der 4,
jedoch nach der Abgabe der vorbestimmten Menge an Beschichtungsmaterial;
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6 – eine schematische
Seitenansicht einer Beschichtungsvorrichtung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, wobei bestimmte Teile zu Darstellungszwecken
entfernt und/oder nicht dargestellt sind; und
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7 – eine Teil-Querschnittsdarstellung
eines Verteilers und zweier Dosiervorrichtungen nach einem alternativen
Ausführungsbeispiel
vor der Abgabe einer vorbestimmten Menge an Beschichtungsmaterial.
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Ein
wesentliches bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist insbesondere geeignet, beide Hauptflächen eines
durchgehenden Stücks
oder einer Bahn eines Substrats oder eines Substratmaterials beim
Hindurchleiten durch eine Beschichtungsstation hindurch mit einem
Beschichtungsmaterial zu beschichten, die im Vergleich zur linearen
Erstreckung des zu beschichtenden Stücks oder der Substratbahn relativ
kurz ist. Dieses Ausführungsbeispiel weist
Einrichtungen zum längsgerichteten
Bewegen des zu beschichtenden Bahnmaterials in eine erste Richtung
und zwei Beschichtungselemente auf. Die beiden Beschichtungselemente
werden im folgenden als erster und zweiter Beschichtungsapplikator
bezeichnet. Der erste und der zweite Beschichtungsapplikator sind
jeweils mittels einer Fluidleitung mit jeder der Dosiervorrichtungen
in einer entsprechenden ersten Gruppe oder einer entsprechenden
zweiten Gruppe der Dosiervorrichtungen verbunden. Die erste und
die zweite Gruppe enthalten jeweils mehrere separate Dosiervorrichtungen
zum Angreifen an den Seiten des Bahnmaterials, um eine erste Beschichtung
auf diese aufzubringen. Die Beschichtungsapplikatoren weisen jeweils
einen Fluid-Dochtstreifen auf, um an voneinander beabstandeten Stellen
eine dosierte Menge des Beschichtungsmaterials aus den Dosiervorrichtungen
aufzunehmen.
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Bei
einem ersten Unter-Ausführungsbeispiel weisen
die Beschichtungsapplikatoren Fluid-Dochtstreifen auf, welche das
Beschichtungsmaterial direkt auf das Substrat aufbringen, während bei
einem zweiten Unter-Ausführungsbeispiel
die Fluid-Dochtstreifen das Beschichtungsmaterial über Vorschubwalzen
auf das Substrat aufbringen. Die Dosiermechanismen werden in Verbindung
mit den Fluid-Dochtstreifen verwendet, um dessen vorbestimmte Mengen
von Beschichtungsmaterial zuzuführen.
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Die
Beschichtungsapplikatoren haben jeweils ein Gehäuse mit einer Ausnehmung zum
Aufnehmen eines der Fluid-Dochtstreifen. Einer der Fluid-Dochtstreifen ist
in jedem der Gehäuse
vorgesehen, die ferner mehrere beabstandete Durchlässe aufweisen,
wobei die längste
Abmessung dieser Durchlässe
im wesentlichen quer zur längsten
Abmessung des Fluid-Dochtstreifens in demselben Gehäuse verläuft. Jeder
dieser quer verlaufenden Durchlässe
der Applikatorgehäuse
steht in Fluidverbindung mit seinem eigenen luftbetätigten Dosiermechanismus,
der das Beschichtungsmaterial dem ihm benachbarten Bereich des Fluid-Dochtstreifens
zuführt.
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Die
Dosiermechanismen sind in einem Verteiler angebracht, der einen
ersten, üblicherweise
in Längsrichtung
verlaufenden, Beschichtungsdurchlass zum gleichzeitigen Zuführen des
Beschichtungsmaterials zu jedem der Dosiermechanismen aufweist.
Jeder Verteiler weist ferner einen zweiten, ebenfalls in Längsrichtung
verlaufenden Luftdurchlass auf, der mit jedem der Dosiermechanismen
verbunden ist, um diesen gleichzeitig Luft zuzuführen, so dass die Dosiermechanismen
gleichzeitig betätigt werden.
Eine gewünschte
Menge von Beschichtungsmaterial wird über die Dosiermechanismen an jeden
der zugehörigen
Durchlässe
in den Applikatorgehäusen
geliefert. Ferner kann jeder Dosiermechanismus individuell derart
eingestellt werden, dass verschiedenen Bereichen der Fluid-Dochtstreifen
unterschiedliche Mengen zugeführt
werden können.
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Ein
wesentliches bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung sieht vor, dass das Verfahren zum Beschichten mit
einem Beschichtungsmaterial auf jeder Seite eines Substrats durchgeführt wird, wobei
das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: (1) Zuführen eines
ersten Beschichtungsmaterials zu mehreren ersten Dosiervorrichtungen;
(2) Zuführen eines
zweiten Beschichtungsmaterials zu mehreren zweiten Dosiervorrichtungen;
(3) Dosieren einer vorbestimmten Menge des ersten Beschichtungsmaterials
aus jeder der ersten Dosiervorrichtungen; (4) Dosieren einer vorbestimmten
Menge des zweiten Beschichtungsmaterials aus jeder der zweiten Dosiervorrichtungen;
(5) Fördern
der vorbestimmten Menge des ersten Beschichtungsmaterials von jeder
der ersten Dosiervorrichtungen an mehrere voneinander beabstandete
Bereiche eines ersten langgestreckten Fluid-Dochtstreifenmaterials,
derart, dass daraus ein Film des ersten Beschichtungsmaterials gebildet wird;
(6) Fördern
der vorbestimmten Menge des zweiten Beschichtungsmaterials von jeder
der zweiten Dosiervorrichtungen an mehrere voneinander beabstandete
Bereiche eines zweiten langgestreckten Fluid-Dochtstreifenmaterials,
derart, dass daraus ein Film des zweiten Beschichtungsmaterials
gebildet wird; und (7) Leiten des Substrats zwischen dem ersten
und dem zweiten Fluid-Dochtstreifenmaterial hindurch, um den Film
des ersten Beschichtungsmaterials auf eine erste Seite des Substrats
und den Film des zweiten Beschichtungsmaterials auf eine zweite Seite
des Substrats aufzubringen, die der ersten Seite abgewandt ist.
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In
den 1 und 2 ist zunächst eine Beschichtungsvorrichtung 10 gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt, welche dem Aufbringen
eines Beschichtungsmaterials, beispielsweise ein Schmiermaterial,
auf beide Seiten des Substrats 12 dient. Bei dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
ist das Substrat 12 ein durchgehender Streifen Bahnmaterial,
welcher der Beschichtungsvorrichtung 10 kontinuierlich zugeführt und
anschließend
nach dem Beschichten entweder zur späteren Verwendung aufgerollt
oder dem nächsten
Schritt eines Herstellungsprozesses zugeführt wird. Beispielsweise kann
die Beschichtungsvorrichtung 10 bei der Herstellung von
Getränkedosen
verwendet werden. Am Anfang einer Dosenherstellungslinie wird eine
Aluminiumblechspule konti nuierlich als Bahn abgerollt und der Beschichtungsvorrichtung 10 zugeführt. Eine
im wesentlichen gleichmäßige Beschichtung
aus Kupfer-Schmiermittel wird über
die gesamte Breite der Ober- und der Unterseite der aufgerollten
Aluminiumbahn 12 aufgebracht. Die Bahn 12 wird
sodann zerteilt und mittels (nicht dargestellter) herkömmlicher
Einrichtungen zu einem "Becher" geformt. Somit kann
die Beschichtungsvorrichtung 10 einen Teil der ersten Stufe
beim Bilden einer durch Tiefziehen hergestellten Aluminiumgetränkedose
verwendet werden. Beschichtungsvorrichtungen wie die Beschichtungsvorrichtung 10 werden
oft beim Beschichten von Aluminiumblechen zum Herstellen von Dosen
für die
Nahrungsmittelindustrie verwendet. Selbstverständlich kann die Beschichtungsvorrichtung 10 in
verschiedenen Arten unterschiedlicher Anwendungen eingesetzt werden.
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Die
in den 1 und 2 dargestellte Beschichtungsvorrichtung 10 weist
allgemein eine Stützeinrichtung
oder ein Gestell 14 mit einer damit verbundenen Bahnzuführungseinrichtung 16,
zwei einander gegenüberliegende
Beschichtungsapplikatoren 18a und 18b zum Aufbringen
eines Beschichtungsmaterialfilms auf das Substrat 12, ein
Dosiersystem 20 zum Steuern des Beschichtungsmaterialflusses
zu den Applikatoren 18a und 18b, ein Betätigungssystem
22 zum Betätigen
des Dosiersystems und einen Speicher oder einen Tank 24 für das den Applikatoren 18a und 18b über das
Dosiersystem 20 zuzuführende
Beschichtungsmaterial auf.
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Während die
verschiedenen Teile der Beschichtungsvorrichtung 10 schematisch
als auf einem einzelnen Gestell 14 angebracht dargestellt sind,
ist für
den Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Elemente der Beschichtungsvorrichtung 10 an anderen
Gestellen und/oder Vorrichtungen angebracht sein können, und
zwar je nachdem, wie es für die
jeweilige Anwendung erforderlich und/oder erwünscht ist. Dementsprechend
sollte die Verwendung des Ausdrucks "Stützeinrichtung" für den Rahmen 14 in
dieser Beschreibung und den zugehörigen Patentansprüchen als
einen einzelnen Rahmen einschließend, jedoch nicht auf diesen
beschränkt,
sondern auch mehrere Rahmen und/oder Stützeinrichtungen betreffend
verstanden werden, wobei diese miteinander verbunden oder voneinander
getrennt sein können.
Anders ausgedrückt,
ist es für
den Fachmann aus dieser Offenbarung ersichtlich, dass eine Vielzahl
von Stützeinrichtungen
und/oder Anordnungen der Bestandteile der vorliegenden Erfindung
zur Durchführung
der vorliegenden Erfindung verwendet werden können.
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Die
Bahnzuführeinrichtung 16 besteht
vorzugsweise aus zwei Zuführwalzen 30 und 32,
die voneinander zur Bildung eines Spaltes beabstandet sind, welcher
das Substrat 12 aufnimmt. Genauer gesagt, greifen die Zuführwalzen 30 und 32 reibschlüssig an
dem Substrat 12 an, um das Substrat 12 an den
Beschichtungsapplikatoren 18a und 18b auf herkömmliche
Weise vorbei zu ziehen. Zwar sind die Zuführwalzen 30 und 32 als
das Substrat 12 an den Beschichtungsapplikatoren 18a und 18b vorbei
ziehend dargestellt, jedoch ist es für den Fachmann ersichtlich,
dass die Zuführwalzen 30 und 32 in
zu derjenigen der 1 entgegengesetzter Richtung
drehen können,
so dass das Substrat 12 zwischen die Beschichtungsapplikatoren 18a und 18b geschoben wird.
In beiden Fällen
werden die Zuführwalzen 30 und 32 vorzugsweise
in im wesentlichen herkömmlicher
Art und Weise angetrieben, beispielsweise über im Stand der Technik bekannte
Riementrieb- oder Direktantriebsanordnungen.
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Der
obere und der untere Beschichtungsapplikator 18a und 18b sind
im wesentlichen von identischem Aufbau, und daher werden gleiche
Bezugszeichen zum Beschreiben der verschiedenen Teile des oberen
und des unteren Beschichtungsapplikators 18a und 18b verwendet.
Wie am besten aus den 2 und 3 ersichtlich,
weist jeder Beschichtungsapplikator 18a und 18b ein
langgestrecktes Applikatorgehäuse 34 mit
einem daran angebrachten langgestreckten Fluid-Dochtstreifen 36 auf.
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Insbesondere
weist das Applikatorgehäuse 34 mehrere
Fluiddurchlässe
oder Bohrungen 38 auf, die sich quer zur Längsachse
des Gehäuses 34 von der
Außenseite
des Gehäuses 34 zu
einer in Längsrichtung
verlaufenden Ausnehmung 40 in der Innenfläche des
Gehäuses 34 erstrecken.
Die Ausnehmung 40 nimmt einen der (Filz-)Fluid-Dochtstreifen 36 auf.
Der Fluid-Dochtstreifen 36 nimmt
Beschichtungsmaterial durch die Durchlässe 38 an.
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Jeder
der Durchlässe 38 steht
in Fluidverbindung mit dem Dosiersystem 20, um vorbestimmte Mengen
des Beschichtungsmaterials zu empfangen, wie im folgenden genauer
beschrieben. Der Abstand zwischen den Kanälen 38 hängt von
der jeweiligen Verwendung ab, für
die die Beschichtungsvorrichtung 10 eingesetzt wird sowie
von dem Material der Streifen 36 und anderen Faktoren,
die dem Fachmann auf dem Gebiet des Entwerfens von erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtungen
für eine bestimmte
Anwendung bekannt sind.
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Beispielsweise
können
zwölf gleichmäßig beabstandete
Durchlässe 38 in
jedem Applikatorgehäuse 34 ausgebildet
werden, wobei das Dosiersystem 20 im wesentlichen gleiche
Mengen von Beschichtungsmaterial an diese ausgibt. Jeder Fluid-Dochtstreifen 36 dient
als Docht, um einen im wesentlichen gleichmäßigen Film oder das Beschichtungsmaterial über die
gesamte Breite der Ober- und Unterseite des Substrats oder der Bahn 12 aufzubringen.
Wie im folgenden erläutert
wird, ist das Dosiersystem 20 derart einstellbar, dass
den Durchlässen 38 ungleiche
Mengen Beschichtungsmaterial zugeführt werden können. Dies
ist besonders in dem Fall nützlich,
dass der Beschichtungsmaterialfluss zu einem der Durchlässe 38 unterbrochen
wird. Insbesondere bei einer Blockade eines der Durchlässe 38 kann
die Menge des zu den bei den benachbarten Durchlässen 38 fließenden Beschichtungsmaterials erhöht werden,
um den Beschichtungsmaterialverlust des blockierten Durchlasses 38 auszugleichen.
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Vorzugsweise
sind, wie in 2 dargestellt, das obere und
das untere Gehäuse 34 relativ
zueinander bewegbar auf dem Gestell 14 angebracht. Beispielsweise
kann das untere Gehäuse 34 fest
mit dem Gestell 14 verbunden sein, während das obere Gehäuse 34 bewegbar
mit dem unteren Gehäuse 34 verbunden
sein kann, um den Spalt zwischen den Fluid-Dochtstreifen 36 einzustellen.
Dies ermöglicht es
dem Bediener, den auf die Flächen
des Substrats 12 aufgebrachten Druck durch die Fluid-Dochtstreifen 36 wie
für eine
bestimmte Anwendung erforderlich und/oder erwünscht einzustellen. Genauer
gesagt wird ein Einstellmechanismus 42 zum Regeln der Relativbewegung
zwischen dem oberen und dem unteren Gehäuse 34 verwendet.
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Wie
in 2 dargestellt ist, weist der Einstellmechanismus 42 zwei
Schraubeinrichtungen 44 auf, wobei eine der Schraubeinrichtungen 44 an
jedem Ende der Applikatoren 18a und 18b angebracht ist.
Jede der Schraubeinrichtungen 44 weist einen Gewindeschaft 46 auf,
dessen unteres Ende drehbar in einem Bereich des unteren Gehäuses 34 gehalten und
dessen oberes Ende in eine Gewindebohrung eines Flanschs des oberen
Gehäuses 34 eingeschraubt
ist. Ferner sind die oberen Enden der Schafte 46 mit einem
Griff oder einem Rad 50 zum Drehen des Schafts 46 versehen,
um das obere Gehäuse 34 entweder
in Richtung des unteren Gehäuses 34 oder von
diesem weg zu bewegen.
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Zwar
ist der Einstellmechanismus 42 in Form zweier Schraubeinrichtungen
dargestellt, jedoch ist für
den Fachmann ersichtlich, dass andere Arten von Einstellmechanismen
verwendet werden können. Beispielsweise
können
ein oder mehrere fluid-betätigte
Zylinder verwendet werden, beispielsweise ein oder mehrere Pneumatik-
oder Hydraulikzylinder. Ein Vorteil der Verwendung eines oder mehrerer
Luftzylinder besteht darin, dass das Dosiersystem 20 ebenfalls
durch das Betätigungssystem 22 luftbetätigt ist, wie
im folgenden beschrieben ist. Das Betätigungssystem 22 kann
somit ebenfalls zum Einstellen des Spalts zwischen den Fluid-Dochtstreifen 36 verwendet
werden.
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Die
Fluid-Dochtstreifen 36 sind vorzugsweise Filzpads, die
auf diesem Gebiet bekannt sind. Dem Fachmann ist es selbstverständlich,
dass andere Arten von Fluid-Dochtstreifen verwendet werden können. Wie
bereits erwähnt,
sind die Streifen 36 in Ausnehmungen 40 der Applikatorgehäuse 34 befestigt,
um Beschichtungsmaterial an mehreren in Längsrichtung beabstandeten Stellen
aufzunehmen. Das Beschichtungsmaterial wird aus den Durchlässen 38 geleitet,
um die Streifen 36 zum Aufbringen eines dünnen Films
von Beschichtungsmaterial auf jede Seite des Substrats 12 zu
sättigen.
Jeder der Fluid-Dochtstreifen 36 ist vorzugsweise ein durchgehender
langgestreckter Streifen, um zu gewährleisten, dass ein durchgehender
gleichmäßiger Film
von Beschichtungsmaterial auf jede Seite des Substrats 12 aufgebracht
wird. Vorzugsweise erstreckt sich jeder Streifen 36 über die
gesamte Breite des Substrats 12, das zwischen den Streifen 36 durchläuft, so dass
ein dünner
Film Beschichtungsmaterial über
die gesamte Breite des Substrats 12 aufgebracht werden kann.
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Das
Dosiersystem 20 weist vorzugsweise zwei Verteiler 60a und 60b mit
mehreren in jedem der Verteiler 60a und 60b angebrachten
Dosiervorrichtungen 62 auf. Vorzugsweise ist einer der
Verteiler 60a und 60b fest mit dem oberen Gehäuse 34 des oberen
Beschichtungsapplikators 18a verbunden, während der
andere oder untere Verteiler 60b fest mit dem unteren Gehäuse 34 des
unteren Beschichtungsapplikators 18b verbunden ist.
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Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden
zwei Befestigungsplatten 68 zum Verbinden des oberen und des unteren
Verteilers 60a und 60b mit dem oberen bzw. dem
unteren Gehäuse 34 verwendet.
Es ist für
den Fachmann aus dieser Offenbarung offensichtlich, dass eine Vielzahl
von Befestigungsanordnungen zur Durchführung der vorliegenden Erfindung
verwendet werden kann. Beispielsweise können der erste und der zweite
Verteiler 60a und 60b direkt mit dem Gestell 14 verbunden
sein, wobei flexible Leitungen ein Fluidleitungssystem zum Verbinden
der oberen und der unteren Dosierungsvorrichtungen 62 mit
den Durchlässen 38 des
oberen und des unteren Applikatorgehäuses 34 bilden.
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Der
obere und der untere Verteiler 60a und 60b sind
mit Ausnahme ihrer Ausrichtung im wesentlichen miteinander identisch.
Insbesondere sind die Verteiler 60a und 60b vorzugsweise
jeweils durch Bearbeiten eines Aluminiumblocks hergestellt. Da der
obere und der untere Verteiler 60a und 60b im wesentlichen
identisch sind, ist die Beschreibung des oberen Verteilers 60a gleichermaßen auf
den unteren Verteiler 60b anwendbar.
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Wie
es am besten in den 4 und 5 zu erkennen
ist, weist der Verteiler 60a zwei in Längsrichtung verlaufende Durchlässe oder
Bohrungen 70 und 72 auf, der obere Durchlass 70 steht
an einem Ende über
ein Fluidleitungssystem mit dem Betätigungssystem 22 in
Verbindung, um Druckluft zur Betätigung
der oberen Dosiervorrichtungen 62 anzunehmen, wie es im
folgenden erläutert
wird. Das entgegengesetzte Ende des oberen Durchlasses 70 kann,
wie in 2 gezeigt, entweder geschlossen oder über ein
Fluidleitungssystem mit dem unteren Verteiler 60b verbunden
sein, um die unteren Dosiervorrichtungen 62 zu betätigen. Der
untere Durchlass 72 ist an einem Ende über ein Fluidleitungssystem mit
dem Vorrat 24 des Beschichtungsmaterials verbunden. Ähnlich dem
Durchlass 70, kann das entgegengesetzte Ende des Durchlasses 72 entweder
geschlossen sein, wie es in 2 dargestellt
ist, oder es kann über
ein Fluidleitungssystem mit dem unteren Verteiler 60b in
Verbindung stehen, um Beschichtungsmaterial an die unteren Dosiervorrichtungen 62 auszugeben.
Der obere Verteiler 60a ist ferner mit mehreren Querbohrungen 74 zum
Aufnehmen von oberen Dosiervorrichtungen 62 verbunden.
Bohrungen 74 schneiden die Durchlässe 70 und 72 derart, dass
sämtliche
Dosiervorrichtungen 62 gleichzeitig über das Betätigungssystem 22 betätigt werden
und das Beschichtungsmaterial aus dem Vorrat 24 empfangen.
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Anders
ausgedrückt,
ist es für
den Fachmann ersichtlich, dass entweder eine einzelne Druckluftquelle
verwendet werden kann, um sowohl die oberen, als auch die unteren
Dosiervorrichtungen 62 zu betätigen, oder eine separate Druckluftquelle für die oberen
und die unteren Dosiervorrichtungen 62 verwendet werden
kann. In ähnlicher
Weise kann entweder eine einzelne Beschichtungsmaterialquelle zum
Versorgen der oberen und der unteren Dosiervorrichtungen 62 verwendet
werden, oder es kann eine separate Beschichtungsmaterialquelle für die oberen
bzw. die unteren Dosiervorrichtungen 62 verwendet werden.
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Zwar
ist der obere Verteiler 60a als ein vom unteren Verteiler 60b getrenntes
Element dargestellt, jedoch ist es für den Fachmann ersichtlich,
dass die beiden Verteiler zu einer einzelnen Einheit verbunden werden
können,
falls dies erforderlich und/oder erwünscht ist. Ferner ist es für den Fachmann
ersichtlich, dass der obere und der untere Verteiler 60a und 60b aus
mehreren einzelnen Verteilern bestehen kann, die modular miteinander
verbunden sein können,
wie es in 7 dargestellt ist. Alternativ
können mehrere separate
Dosiereinheiten verwendet werden, wobei jede Einheit ihre eigene
Versorgungsleitung zum Empfangen von Luft und ihre eigene Versorgungsleitung
zum Empfangen des Beschichtungsmaterials aufweist.
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Die
oberen und die unteren Dosiervorrichtungen
62 sind vorzugsweise
Dosiervorrichtungen, die von Oil-Rite Corporation, Wisconsin, gemäß
US 4 784 584 und
US 4 784 578 ausgebildet
sind.
US 4 784 584 und
US 4 784 578 beschreiben
die Arbeitsweise der oberen und der unteren Dosiervorrichtungen
62,
die zur Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung
geeignet sind. Da der Grundaufbau der oberen und der unteren Dosiervorrichtungen
62 in den
hierin einbezogenen Dokumenten beschrieben ist, wird der Aufbau
der oberen und der unteren Dosiervorrichtungen
62 im folgenden
nicht weiter erörtert
oder dargestellt.
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Jede
Dosiervorrichtung 62 ist mit einem Betätigungskolben 80 und
einem daran angebrachten hohlen Dosierkolben 81 versehen,
der ein Dichtungsventil 82 und ein Auslass- oder Rückschlagventil 84 betätigt. Der
Kolben 80 ist normalerweise durch eine Druckfeder 86 aufwärts vorgespannt,
wodurch das Dichtungsventil 82 geöffnet ist. In dieser geöffneten Stellung
ist die Auslassöffnung 88 für das Beschichtungsmaterial
durch das Auslassventil 84 geschlossen, das üblicherweise
durch eine Druckfeder 90 in die Schließstellung vorgespannt ist.
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Der
Kolben 80 ist über
das Betätigungssystem 22 derart
luftbetätigt,
dass, wenn der Luftdruck innerhalb der Dosiervorrichtungen einen
gewissen vorbestimmten Pegel erreicht, der Kolben 80 sich
in dem Verteiler abwärts
bewegt, um das Ventil 82 zu schließen und eine vorbestimmte Menge
Beschichtungsmaterial in einer Kammer 92 einzufangen, die vor
den Kolben 80 und 81 liegt. Diese Abwärtsbewegung
des Kolbens 80 erhöht
den Druck in der Kammer 92, wodurch das Auslassventil 84 wiederum
geöffnet
wird. Wenn das Auslassventil 84 öffnet, fließt eine dosierte Menge Flüssigkeit
aus der Kammer 92 in eine Leitung 94, die mit
einem der Durchlässe 38 eines
der Gehäuse 34 verbunden
ist. Die Größe der Kammer 92 kann
selektiv durch Einstellen der Einstellschraube 91 verändert werden.
Die Einstell schraube 91 greift an der Rückseite des Betätigungskolbens 80 an,
um die Doppelkolbenanordnung zum Verändern der bei jedem Hub des
Kolbens 80 auszugebenden Menge Beschichtungsmaterials einzustellen.
Jede der Dosiervorrichtungen 62 kann einzeln eingestellt
werden, um sicherzustellen, dass die richtige Menge Beschichtungsmaterial
an die Fluid-Dochtstreifen 36 ausgegeben wird.
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Nachdem
die Flüssigkeit
aus der Dosiervorrichtung ausgetreten ist, nimmt der Druck in der
Kammer 92 der Dosiervorrichtung ab und die auf den Kolben 80 wirkende
Kraft entspannt sich, so dass der Kolben 80 sich in dem
Verteiler durch die Kraft der Feder 86 aufwärts bewegen
kann. Bei der Aufwärtsbewegung
des Kolbens 80 innerhalb des Verteilergehäuses 60a schließt das Auslassventil 84 und
das Dichtungsventil 82 öffnet,
um das Fließen
von Flüssigkeit
durch die Mittelbohrung 95 des Dosierkolbens 81 in
die Kammer 92 zu ermöglichen.
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Das
Betätigungssystem 22 gemäß den 1 und 2 weist
zwei separate Druckluftquellen 96a und 96b auf.
Es ist für
den Fachmann aus dieser Beschreibung jedoch ersichtlich, dass eine einzelne
Druckluftquelle mit zwei sich von dieser aus erstreckenden Leitungen 97a und 97b verwendet werden
kann, wobei die Leitungen mit dem Luftdurchlass 70 in jedem
der Verteiler 60a und 60b verbunden sind. Die
Verbindungen zwischen den Leitungen 97a und 97b und
den Verteilern 60a und 60b sind vorzugsweise herkömmlich ausgebildet,
beispielsweise durch Verwenden einer Gewindeverbindungsanordnung.
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Die
Druckluftquelle des Betätigungssystems 22 sendet
Luftimpulse an die Dosiervorrichtungen 62. Der Druck der
Luftimpulse sollte wenigstens vierzig psi an jeder der Dosiervorrichtungen 62 betragen, um
jede der Dosiervorrichtungen 62 korrekt betätigen zu
können.
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Das
Betätigungssystem 22 weist
vorzugsweise eine oder mehrere Hydraulikpumpen auf, um einen Druckimpuls
zu erzeugen und einen Leistungs- oder
Arbeitshub des Kolbens 80 zu bewirken. Zunächst, während des Arbeitshubs,
bewegt sich der Kolben 80 relativ zum Kolben 81,
um das Dichtungsventil 82 zu schließen. Sobald das Dichtungsventil 82 geschlossen
ist, bewegen sich die Kolben 80 und 81 als eine
Einheit zusammen. Übersteigt
der Druck in der Kolbenkammer 92 die Vorspannungskraft
der Feder 86, öffnet
das Auslass- oder Rückschlagventil 84, um
ein Entweichen des flüssigen
Mediums oder des Beschichtungsmaterials in der Kolbenkammer 92 durch
die Auslassöffnung 88 zu
ermöglichen.
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Während des
Betriebs der Dosiervorrichtungen 62 wird das flüssige Medium
oder das Beschichtungsmaterial, das dosiert wird, durch den Durchlass 72 unter
Druck zugeführt,
und bewirkt eine massive Füllung
der Kammern 92 und 93 und der Bohrung 95 des
Kolbens 81, wenn die Bohrung 95 offen ist. Bei gefüllter Dosierkammer 92,
wie es in 5 gezeigt ist, treibt ein Druckluftstoß oder -impuls
durch den Durchlass 70 die Doppelkolbenanordnung vorwärts. Zunächst bewegt
sich der Betätigungskolben 80 relativ
zum Dosierkolben 81, um am Dichtungsblock 85 des
Dichtungsventils 82 an der Rückseite des Dosierkolbens 81 zum
Schließen
der Kolbenbohrung 95 anzugreifen. Nach dem Zusammengreifen
der Kolben 80 und 81, bewegen sich diese als Einheit
weiter vorwärts. Überschreitet
der Druck in der Dosierkammer 92 die Vorspannkraft der
Feder 90, öffnet
das Rückschlag-
oder Auslassventil 84, wodurch der Durchfluss des Inhalts
an flüssigem
Medium der Kammer zum Auslass 88 ermöglicht ist. Der Leistungs-
oder Arbeitshub der beiden Kolben 80 und 81 als
Einheit setzt sich fort, bis die nach vorn gerichtete Schulter des
Betätigungskolbens 80 an
dem nach hinten gerichteten Ende, das einen festen Anschlag am Verteiler 60a bildet,
angreift. Wenn der Betätigungskolben 80 an
dem festen Anschlag angreift, hat der Dosierkolben 81 die
vom Verteiler 60a definierte Ebene durchbrochen, wie es
allgemein in 5 dargestellt ist.
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Nachdem
der Inhalt an flüssigem
Medium aus der Kammer 92 gedrängt ist, wird das Rückschlag-
oder Auslassventil 84 gegen die Vorderfläche des
Dosierkolbens 81 zum Schließen
der Bohrung 95 vorgespannt und die Feder 86 beginnt
den Rückhub des
Betätigungskolbens 80.
Zu Beginn des Rückhubs
bewegt sich der Betätigungskolben 80 relativ zum
Dosierkolben 81, bis die Schulter des Betätigungskolbens 80 an
den Flanschen des Dosierkolbens 81 angreift, um den Dosierkolben 81 aufzunehmen
und zurückzuführen, und
gleichzeitig das hintere Ende der Dosierkolbenbohrung 95 zu öffnen. Anschließend bewegen
sich der Dosierkolben 81 und der Betätigungskolben 80 als
eine Einheit zurück, während die
Dosierkammer 92 in Anbetracht des nächsten Arbeitshubs der Doppelkolbenanordnung neu
befüllt
wird.
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Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist
der Vorrat 24 an Beschichtungsmaterial in Form zweier separater
Reservoirs dargestellt, die über
Leitungen 99a und 99b mit Durchlässen 72 der
Verteiler 60a und 60b verbunden sind. Es ist für den Fachmann
aus dieser Beschreibung selbstverständlich ersichtlich, dass ein
einzelnes Reservoir mit sich von diesen aus erstreckenden Leitungen 99a und 99b verwendet
werden kann. Die Leitungen 99a und 99b sind vorzugsweise
mit dem Reservoir und den Verteilern 60a und 60b über herkömmliche
Verbindungen verbunden. Vorzugsweise wird das Beschichtungsmaterial
aus dem Reservoir unter Druck zugeführt, um eine positive Strömung zu
gewährleisten.
Der Druck kann, wie es erforderlich und/oder erwünscht ist, entweder durch eine
Pumpe oder ein Schwerkraftzuführsystem
erzeugt werden.
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Zweites Unterausführungsbeispiel:
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In
der 6 ist eine Beschichtungsvorrichtung 110 gemäß einem
zweiten Unterausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel
ist im wesentlichen mit dem ersten Ausführungsbeispiel identisch, mit
der Ausnahme, dass beim zweiten Unterausführungsbeispiel die Applikatoren 118a und 118b zum
Aufbringen eines Beschichtungsmaterialfilms auf Zuführwalzen 130 und 132 ausgebildet
sind, derart dass die Zuführwalzen
den dünnen
Beschichtungsmaterialfilm auf das Substrat 112 aufbringen.
In Anbetracht der Ähnlichkeiten
zwischen dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel wird das zweite
Unterausführungsbeispiel
kurz erörtert.
Die Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels
kann zum Verständnis der
Funktionsweise der Beschichtungsvorrichtung 110 herangezo gen
werden. Tatsächlich
sind viele Teile identisch, wie sich aus den beigefügten Zeichnungen
ergibt.
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Grundsätzlich weist
die Beschichtungsvorrichtung 110 eine Stützvorrichtung
oder ein Gestell 114 auf, das mit der Bahnzuführeinrichtung 116,
mit welcher die Zuführwalzen 130 und 132 verbunden sind,
und mit zwei einander gegenüberliegend
angeordneten Beschichtungsapplikatoren 118a und 118b zum
Aufbringen eines Beschichtungsmaterialfilms auf die Zuführwalzen 130 und 132 versehen
ist, welche ihrerseits einen Beschichtungsmaterialfilm auf das Substrat 112 aufbringen. Ähnlich dem
ersten Ausführungsbeispiel
weisen die Beschichtungsapplikatoren 118a und 118b Fluid-Dochtstreifen 136 auf, die
in Ausnehmungen 140 in Gehäusen 134 angebracht
sind.
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Die
Beschichtungsapplikatoren 118a und 118b stehen über ein
Fluidleitungssystem mit dem Dosiersystem 120 in Verbindung,
das mehrere Dosiervorrichtungen 162 zum Regeln des Beschichtungsmaterialflusses
zu den Applikatoren 118a und 118b aufweist. Das
pneumatische Betätigungssystem 122 betätigt die
Dosiervorrichtungen 162, um vorbestimmte Mengen an Beschichtungsmaterial
aus dem Vorrat oder Reservoir 124 des Beschichtungsmaterials
auszugeben.
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Modifiziertes Verteilergehäuse
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7 zeigt
einen modifizierten Verteiler 260, bei dem die Dosiereinheiten 262 in
modularer Weise aufgebaut sind. Dieses Ausführungsbeispiel ermöglicht Flexibilität bei der
Erstellung des oberen und des unteren Verteilers und kann in jeder
der zuvor erörterten
Beschichtungsvorrichtungen 10 oder 110 verwendet
werden. Aufgrund der modularen Fähigkeit dieses
Verteilers 260 kann jede Anzahl von Dosiereinheiten 262 für jegliche
besondere Anwendung miteinander verbunden werden.
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Die
Dosiereinheiten 262 arbeiten im wesentlichen auf die gleiche
Weise, wie die zuvor erörterten Dosiervorrichtungen.
In Anbetracht der Gemeinsamkeiten der Dosiereinheiten 262 und
der Dosiervorrichtungen 62 werden die Dosiereinheiten 262 dieses Ausführungsbeispiels
nur kurz beschrieben, um die Unterschiede zu erläutern. Jede der Dosiereinheiten 262 hat
ein separates Gehäuse 261,
welches zusammen mit den anderen Gehäusen 261 einen Verteiler 260 mit
einem durchgehenden Luftdurchlass 270 und einem durchgehenden
Beschichtungsmaterialdurchlass 272 bilden. Die Gehäuse 261 sind
jeweils über eine
Verbindung 263 fest miteinander verbunden.
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Ähnlich den
Dosiereinheiten 62, weisen die Dosiereinheiten 262 jeweils
einen Betätigungskolben 280 mit
einem daran angebrachten hohlen Dosierungskolben 281 auf,
der ein Dichtungsventil 282 und ein Auslassventil 284 betätigt. Der
Kolben 280 ist normalerweise durch eine Druckfeder 286 nach
oben vorgespannt, welche das Abdichtungsventil 282 öffnet. In
der Öffnungsstellung
ist die Auslassöffnung 288 für das Beschichtungsmaterial
durch das Auslassventil 284 geschlossen, das normalerweise durch
eine Druckfeder 290 in die geschlossene Stellung vorgespannt
ist. Die Größe der Kolbenkammer 292 kann
selektiv durch Einstellen der Einstellschraube 291 verändert werden.
Die Einstellschraube 291 greift an der Rückseite
des Betätigungskolbens 280 an,
um die Doppelkolbenanordnung zum Verändern der bei jedem Hub des
Kolbens 280 auszugebenden Menge Beschichtungsmaterials
einzustellen. Jede der Dosiervorrichtungen 262 kann einzeln
eingestellt werden, um sicherzustellen, dass die richtige Menge
Beschichtungsmaterial an die Fluid-Dochtstreifen 36 oder 236 ausgegeben
wird. Somit arbeiten die Dosiereinheiten 262 im wesentlichen gleich
den zuvor beschriebenen Beschichtungsvorrichtungen 62.
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Zweites Hauptausführungsbeispiel:
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Das
zweite Hauptausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Lage, die Außenseite eines langgestreckten
Materials von konstanter Querschnittsgröße und -form zu beschichten.
Beispiele für
ein derartiges Material sind Rohre und Schläuche mit einem kreisförmigen Querschnitt
und strukturelle und/oder dekorative architektonische Materialien
(z. B. Stützträger, Formen,
und der gleichen), die beinahe beliebige Formen haben können. Anders ausgedrückt: die
vorliegende Erfindung kann zum Beschichten von Materialien verwendet
werden, die von Bahnmaterialien verschieden sind.
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Für eine derartige
Verwendung ist ein einzelner Fluid-Dochtstreifen oder eine Gruppe
von Fluid-Dochtstreifen derart angeordnet, dass sie sämtliche
Teile der Außenfläche eines
Querschnittes des zu beschichtenden langgestreckten Materials berührt. Jede
bekannte Einrichtung kann zum Bewegen des langgestreckten Materials
durch einen Raumabschnitt verwendet werden, in dem ein derartiger Kontakt
zwischen dem Fluid-Dochtstreifen oder den Körpern und dem langgestreckten
Material gegeben ist. Ansonsten ist die Arbeitsweise des zweiten
Ausführungsbeispiels
im wesentlichen gleich dem zuvor beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel
des ersten Hauptausführungsbeispiels
zum Beschichten beider Seiten eines Bahnmaterials.
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Drittes Hauptausführungsbeispiel:
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
dient die vorliegende Erfindung dem Beschichten einzelner Teile,
die auf einer Förderlinie
verarbeitet werden. Die einzelnen Teile können entweder eine konstante Querschnittsgröße und form
oder eine unregelmäßige, nicht
gleichförmige
Querschnittsgröße und form haben.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
sind ein oder mehrere Fluid-Dochtstreifen
in einer Beschichtungsstation angeordnet, um so zusammen die Form
des Bereiches oder der Bereiche des zu beschichtenden einzelnen
Teils zu bilden.
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Beim
Durchlauf der Förderlinie
durch die Beschichtungsstation wird jedes Teil zeitweilig in Kontakt
mit dem Fluid-Dochtstreifen gebracht, welcher absorbiertes Beschichtungsmaterial
enthält,
um auf diese Weise eine gewünschte
Menge Beschichtungsmaterial auf jeden gewünschten Beschichtungsbereich
des einzelnen Teils aufzubringen.
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Gegebenenfalls
können
Einrichtungen zum zeitweiligen Verschieben des zu beschichtenden
einzelnen Teils aus der Bewegungslinie entlang dem Förderer und/oder
zum zeitweiligen Verschieben der Raumposition des Fluid- Dochtstreifen in
Bezug auf den Bereich der Bewegung des einzelnen Teils entlang der
Förderlinie
verwendet werden, um eine kontrollierte Druckkraft zwischen dem/den
Bereich/-en der zu beschichtenden einzelnen Teile und dem/den Fluid-Dochtstreifen
zu bewirken. Ferner kann eine weitere Einrichtung zum Regeln der
Menge des aufgebrachten Beschichtungsmaterials für jeden Bereich vorgesehen
sein.