DE3542903A1 - Vorrichtung zum intermittierenden auftragen von fluessigkeiten wie klebstoff - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum intermittierenden Auftragen von Flüssigkeiten, wie Klebstoff, insbesondere von Schmelz­ klebern mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Vorrichtung nach der Erfindung eignet sich insbesondere zum Auftrag von zähflüssigem Material wie geschmolzenen Schmelzkleber.

Derartige Vorrichtungen sind vielfach bekannt. Die Ventilanordnung besteht bei vielen bekannten derartigen Vorrichtungen aus einem einfachen Absperrventil, das intermittierend geöffnet und geschlos­ sen wird. Bei einer derartigen Ausbildung treten insofern Probleme auf, als beim Öffnen der Ventilanordnung, die zur Vermeidung großer Flüssigkeitsansammlungen zwischen Ventil und Auftragsöffnung nahe an der Auftragsöffnung der Auftragsdüse angebracht sein sollte, in der Leitung zwischen dem Vorratsbehälter und dem Ventil sich der volle Druck der Zufuhrpumpe aufbaut, der nicht durch dynamische Druckverluste gemildert ist. Wird nun das Ventil schlagartig geöffnet, und das ist beim schnellen Auftrag mit einer hohen Unterbrechungsfre­ quenz erforderlich, so schießt zu Beginn des Auftrags eine relativ große Klebstoffmenge auf das zu beschichtende Material, so daß dort der Auftrag unerwünscht dick wird. Auch wird mit wachsender Relativ­ geschwindigkeit zwischen zu beschichtendem Material und Auftragsdüse der Anfang und das Ende der Beschichtung immer weniger sauber. Um die erstgenannte Schwierigkeit zu beseitigen, hat man schon das ein­ fache Absperrventil in der Kleberzuleitung durch eine nach dem Prin­ zip des Drei-Wege-Hahns arbeitende Ventilanordnung ersetzt, bei wel­ cher in der auftragsfreien Zeit der Kleber in der Zufuhrleitung nicht still steht, sondern über eine Rückfuhrleitung zurückströmt, die je­ weils beim Schließen der Kleberzufuhr zur Düse geöffnet wird. Auf diese Weise wird zwar der ständige Wechsel zwischen vollem Stau­ druck und dynamischen Druck im Düsenbereich vermieden. Dennoch ist auch bei einer derartigen Ventilkonstruktion die Sauberkeit des Einsetzens des Auftrags, insbesondere bei hoher Frequenz der Auf­ tragsunterbrechungen und hoher Relativgeschwindigkeit zwischen Bahn und Auftragsdüse verbesserbar. Dem entsprechend löst die Erfindung die Aufgabe, die Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 insbesondere dahingehend weiterzubilden, daß auch bei sehr schneller Bahnbewegung und hoher Arbeitsfrequenz der Ventilanord­ nung ein optimal bemessener Auftrag insbesondere am Anfang und Ende des Auftrags erfolgt.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß die Düsenanordnung zwei hintereinander geschaltete Absperrventile aufweist, deren der Düse direkt vorgeschaltetes Hauptventil den Strom vom Vorratsbe­ hälter zur Düse unterbrechen kann, während ein dem Hauptventil vor­ geschaltetes Vorventil eine an die Leitung anschließende Rückleitung zum Vorratsbehälter absperren kann, und daß beide Ventile in einstell­ barer zeitlicher Relation zueinander steuerbar sind. Durch eine der­ artige Ventilanordnung wird es möglich, mittels des Vorventils die Druckverhältnisse beim Hauptventil sowohl beim Öffnen als auch beim Schließen genau im gewünschten Sinne zu regeln und sowohl vom Anfang bis zum Ende der meist kurzen Auftragsstrecke eine konstante Auf­ tragsdicke als auch, ein sauberes Einsetzen und Beenden des Auf­ trags zu erreichen.

Läßt man gemäß einer bevorzugten Ausführungsform das Vorventil erst kurz nach dem Öffnen des Hauptventils schließen (die Zeitverzöge­ rung ist natürlich sehr gering), so wird nicht nur der beim Vor­ handensein nur eines Ventils am Beginn des Auftrags normalerweise auftretende überstarke Auftrag verhindert. Der Einsatz des Auftrags erfolgt darüber hinaus auch außerordentlich gleichmäßig und ge­ stochen scharf, wie dies bisher nicht möglich war. Durch Regulierung des Zeitintervalls läßt sich hier praktisch jeder gewünschte Einsatz des Auftrags erreichen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird beim Schließen des Hauptventils das düsenferne Ventil schon kurz vorher geöffnet (auch hier ist die Zeitverschiebung sehr gering). Das hat zur Folge, daß beim Schließen des Haupt­ ventils der letzte Rest des Klebers bereits mit geringerem Druck austritt, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn das Hauptventil ein solches ist, das bei seiner Schließbewegung in Fließrichtung noch einen zusätzlichen Schub auf die dem Nadelventil nachgeordnete Klebersäule ausübt, also z.B. ein Nadelventil. Darüber hinaus wird durch das Öffnen des Vorventils schon kurz vor dem Schließen des Hauptventils der Druck im Bereich zwischen dem Austrittschlitz der Düse und dem Hauptventil verringert, was jeder Art von Nachtropfen der Düse entgegenwirkt. Dieser Vorteil wird unabhängig davon er­ reicht, wie das Hauptventil aufgebaut ist.

Die Länge der Leitung vom Vorventil zum Hauptventil sollte gering sein. Sie ist vorteilhaft nicht viel größer, aber auch nicht viel kleiner als der Weg vom Hauptventil zur Düsenaustrittsöffnung und beträgt vorteilhaft das drei- bis sechsfache dieses Wegs. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist wenigstens eines der Ventile - vorzugsweise auch das andere - ein Nadelventil. Derartige Nadelventile haben den großen Vorteil, daß sie als fer­ tige Einheiten im Handel verfügbar sind und sich darüber hinaus auch für die hier vorliegende spezielle Aufgabe besonders gut eignen.

Da die Betätigung der Ventile in vielen Fällen sehr schnell erfol­ gen muß, sind die Ventile bevorzugt pneumatisch betätigbar. Wählt man den pneumatischen Betätigungsdruck ausreichend hoch und die von ihm beaufschlagten Flächen entsprechend groß, so läßt sich eine außerordentlich schnelle und sichere Ventilbetätigung erreichen.

Bevorzugt tragen die pneumatisch betätigbaren Ventile an ihren Schäften Differentialkolben, deren kleinere Fläche ständig unter Druck steht, der das Ventil geschlossen hält bzw. bestrebt ist, dieses zu schließen, und deren größere Fläche zum Öffnen des Ventils mit Druckmittel von der entgegengesetzten Seite her beaufschlagbar ist.

Die Steuerung der Ventilbeaufschlagung mit Druckmittel - in der Regel Druckluft - erfolgt vorzugsweise elektromagnetisch, da sich auf diese Weise eine sehr genaue und schnelle Betätigung der Ventile auch mit hoher Frequenz möglich ist.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsform näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt eine Ansicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung von der Seite, wobei der Übersichtlichkeit halber der Vorratsbe­ hälter für unter Druck stehenden Schmelzkleber einschließlich der hierzu erforderlichen Förderpumpe und der Verbindungsleitungen zum Auftragskopf nicht dargestellt ist.

Der in der Zeichnung gezeigte Auftragskopf trägt an seiner Unterseite eine Auftragsdüse 1, die bei 2 einen sich senkrecht zur Zeichenebene erstreckenden Auftragsschlitz besitzt, aus dem Schmelzkleber auf die bei 3 angedeutete Materialbahn intermittierend aufgetragen werden soll. Die Materialbahn wird unter der Auftragsdüse in geringem Ab­ stand von beispielsweise einem halben Millimeter mit einer Geschwin­ digkeit von beispielsweise 250 m/min hinwegbewegt. Mit der Düse soll Schmelzkleber in Abständen von beispielsweise 2 cm auf eine Länge von 4 cm aufgetragen werden.

Die Düse ist von unten an den Auftragskopf 4 angeschraubt, der im wesentlichen die Ventilanordnung hält und trägt. In der teilweise geschnittenen Düse erkennt man den Zufuhrkanal 5 für Schmelzkleber, der nach oben durch einen Ventilsitzkörper 6 abgeschlossen ist, der druckdicht mittels O-Ringen in einer entsprechend abgesetzten Bohrung 7 des Kopfes 4 sitzt. Durch diese Bohrung 7 erstreckt sich senkrecht von oben nach unten die Nadel 8 eines Nadelventiles 9, die in ihrer nach unten abgesenkten Stellung, die in der Zeichnung dargestellt ist, den Ventilsitz im Ventilsitzkörper 6 verschließt und in angehobenem Zustand den Zustrom von Schmelzkleber durch die Horizontalleitung 10 zum Kanal 9 ermöglicht. Das Nadelventil 9 ist das Hauptventil. Es ist von handelsüblichem Aufbau. Die Ventilnadel trägt weiter oben in nicht dargestellter Weise einen Differentialkolben, dessen kleinere nach oben weisende Fläche unter dem Druck von Luft steht, die be­ strebt ist, die Ventilnadel nach unten in den Ventilsitz zu drücken und damit das Hauptventil zu schließen. Die Druckluft wird zu diesem Zweck über die Leitung 12 der Oberseite des Zylinders des Differentialkolbenventils 9 zugeführt. Durch die Leitung 13 wird Luft vom gleichen Druck der Unterseite des Kolbens, die entsprechend größer ist, zugeführt, so daß beim Umschalten der Luftzufuhr von der Leitung 12 auf die Leitung 13 der Differentialkolben schlagartig angehoben und damit das Ventil geöffnet wird, indem die Nadel 8 vom Sitz abgehoben wird. Zum Umsteuern der Druckluftzufuhr von der Leitung 12 auf die Leitung 13 und umgekehrt dient ein elektromag­ netisch betätigte Umsteuerventil 15. Derartige elektromagnetische Umsteuerventile 15 für Druckluft sowie das Nadelventil 9 sind bekannt und daher hier nur schematisch beschrieben.

Der in der rechten Hälfte des Auftragskopfes 4 punktiert angedeutete Horizontalkanal 10 schließt an einen Stutzen 20 an, an dem ein nicht gezeigter isolierter Zufuhrschlauch für heißen Schmelzkleber befestigt ist. Das andere Ende des Zufuhr­ schlauches sitzt am Ausgang der Druck- und Förderpumpe für den Schmelzkleber. Um auch ein Weiterlaufen der Pumpe bei vollständig geschlossener Ventilanordnung zu erlauben, ist die Pumpe mit einem Überdruckventil in üblicher Weise versehen, welches beim Anwachsen des Druckes auf der Druckseite der Pumpe über ein voreingestelltes Maß hinaus öffnet und den Schmelzkleber wieder in den Vorrat für flüssigen Schmelzkleber zurückströmen läßt.

Über der horizontalen Zuleitungsbohrung 10 ist ein zweites Nadelven­ til 25 angeordnet, welches im wesentlichen den gleichen Aufbau hat wie das Ventil 9 und auch in gleicher Weise mittels eines Magnet­ ventils betätigt ist. Diese Ventilanordnung ist daher in Bezug auf Aufbau und Steuerung nicht näher beschrieben.

Von der horizontalen Zufuhrbohrung 10 erstreckt sich eine Vertikal­ bohrung 26 nach unten, die dann in der Zeichnung nach rechts ab­ knickt und zu dem Stutzen 28 führt, von dem ein Druckschlauch für überschüssigen Schmelzkleber zurück zum Vorratsbehälter für flüssi­ gen Schmelzkleber führt. Der Eingang der Bohrung 26 aus der Hori­ zontalbohrung 10 ist durch die breiter als die Nadel 8 gehaltene Ventilnadel 30 des zweiten Nadelventils 25 verschlossen. Die Nadel 30 ist natürlich so dimensioniert, daß sie dem Schmelzkleberstrom in der Bohrung 10 keinen zu hohen Widerstand entgegensetzt. Ebenso ist die Bohrung 26 ausreichend groß dimensioniert, um ohne uner­ wünscht hohe Drosselung eine Rückführung des durch den Stutzen 20 zugeführten Schmelzklebers durch den Stutzen 28 zuzulassen.

Die elektromagnetischen Steuerventile 15 und 30 für die Nadelventile 9 und 25 werden in gewünschten Intervallen und Zeitabständen elektro­ magnetisch betätigt. Die Steuerung erfolgt insoweit mit Hilfe eines sogenannten Mikroprozessors, der mit sehr hoher Genauigkeit das Öff­ nen und Schließen der beiden Nadelventile 9 und 25 in gewünschten zeitlichen Abständen und Verschiebungen in Bezug auf einander steuern kann.

Die Auftragsdüse 2 ist vorzugsweise eine solche, wie sie in der am 26. Nov. 1985 eingereichten eine derartige Auftragsdüse betreffenden Patentanmeldung der Anmelderin beschrieben ist. Bei dieser Düse knickt der Zufuhrkanal 5 innerhalb des Düsenkörpers etwa auf der halben Höhe desselben in der Zeichnung nach rechts um, um dann im Bereich der Trennfuge 5 a zwischen dem rechten und dem linken Teil des Düsenkörpers in eine Verteilkammer zu strömen, die sich in der Zeichnung senkrecht zur Zeichenebene und symmetrisch in Bezug auf die Ebene des abgewinkelten Zu­ fuhrkanals 5 erstreckt. Von dieser Ausbreitkammer strömt der Schmelz­ kleber dann senkrecht durch einen Schlitz konstanter Breite und konstanter Dicke nach unten zur Austrittsöffnung, von wo er sich auf das Bahnmaterial 3 legt. Der Schlitz ist dabei durch eine Aus­ fräsung im in der Zeichnung linken Teil des Düsenkörpers gebildet, während die Ausbreitkammer durch eine Ausnehmung im rechten Teil des Düsenkörpers gebildet ist, so daß, was die Strömung des Schmelz­ klebers in Horizontalrichtung betrifft, dieser zunächst in die Aus­ breitkammer strömt, in der er sich in beide Richtungen senkrecht zur Zeichenebene über die Düsenbreite ausbreitet, wobei er dann aber wieder zurück zum Bereich des Schlitzes in Horizontalrichtung strömen muß. Eine derartige Ausbildung hat sich als besonders vorteilhaft er­ wiesen.

Das Vorventil kann auch z.B. als Dreiweghahn ausgebildet sein. Zu diesem Zweck kann die Nadel desselben z.B. eine Verdickung aufwei­ sen, die mit ihrem unteren Ende die Leitung zum Hauptventil und mit Ihrem oberen Ende die Rückleitung verschließt. Das ermöglicht eine noch genauere Steuerung des Drucks hinter dem Vorventil.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum intermittierenden Auftragen von Flüssigkeiten wie Klebstoff, insbesondere von Schmelzkleber auf relativ zur Vorrich­ tung bewegtes Material (3) mit einem Vorratsbehälter für die Flüssigkeit, mit einer Auftragsdüse (1) die vorzugsweise als Schlitz­ düse oder mit einer Vielzahl nebeneinander liegender Auftragska­ näle ausgebildet ist, mit einer Zuleitung (20) vom Vorratsbehälter zur Düse (1) und mit einer kurz vor der Düse (1) in der Leitung (20) vorgesehenen Ventilanordnung (9, 25) zum Unterbrechen des Auftrags in gewünschten Abständen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung (9, 25) zwei hintereinander geschaltete Absperr­ ventile aufweist, deren der Düse (1) direkt vorgeschaltetes Haupt­ ventil (9) den Strom vom Vorratsbehälter zur Düse (1) unterbrechen kann, während das dem Hauptventil (9) vorgeschaltete Vorventil (25) eine an die Zuleitung (20, 10) anschließende Rückleitung (26, 28) zum Vorratsbehälter absperren kann, und daß beide Ventile (9, 25) in einstellbarer zeitlicher Relation zueinander steuerbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Ventile (9, 25) - vorzugsweise auch das andere - ein Nadelventil ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (9, 25) pneumatisch betätigbar sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (9, 25) an ihren Schäften (8, 30) Differentialkolben tragen, deren kleinere Fläche ständig unter Druck steht, der das Ventil ge­ schlossen hält, bzw. bestrebt ist, es zu schließen, und deren größe­ re Fläche zum Öffnen des Ventils mit Druckmittel beaufschlagbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ventilbetätigung elektromagnetisch (15, 30) gesteuert ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Vorventil (25) erst kurz nach dem Öffnen des Haupt­ ventils (9) schließt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß das Vorventil (25) kurz vor dem Schließen des Hauptventils (9) öffnet.