DE3812384A1 - Vorrichtung zum auftragen von leim oder dgl. auf ein substrat - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art. Der Ausdruck "Leim oder dgl." soll hierbei allgemein in flüssiger bis pastenförmiger Form vorliegende Medien umfassen. In erster Linie sind Haftmittel wie Kaltleime und Heißschmelzkleber gemeint, von denen die Erfindung ihren Ausgang genommen hat, aber auch Schmelzkäse und ähn­ liche Produkte.

Das Ausgangsproblem ergab sich bei Auftragsvorrich­ tungen mit einem Leimbehälter, aus welchem der Leim mit­ tels einer Kolbenpumpe zum Auftragskopf gefördert wird. Bei Kaltleim ist der Leimbehälter ein geeigneter geschlos­ sener Aufnahmebehälter, bei Heißschmelzklebern der Vor­ ratsbehälter der Schmelzvorrichtung, in welchem der Leim in geschmolzener Form vorhanden ist.

Der Auftragskopf ist durchweg in einiger Entfernung von dem Leimbehälter angeordnet und durch einen die Ver­ bindungsleitung bildenden, bei Heißschmelzklebern beheiz­ baren Schlauch mit dem Leimbehälter verbunden.

Das dem Auftragskopf zugeordnete Leimventil ist elektrisch oder pneumatisch steuerbar und zu einer präzi­ sen hochfrequenten Unterbrechung des Leimflusses in der Lage, so daß mittels des Auftragskopfes auf einer rasch vorbeilaufenden Warenbahn oder Folge von Zuschnitten an genau bestimmten Stellen punktförmige Leimaufträge er­ zielt werden können.

Derartige Vorrichtungen sind aus der DE PS 21 00 771, der US-PS 35 85 361 und der US-PS 36 62 927 bekannt.

Die erheblichen Anforderungen an die Präzision des Leimauftrags bei rasch vorbeilaufendem Gut erfordern eine feinfühlige Anpaßbarkeit des Leimdrucks, da natürlich auch die in dem einzelnen Leimpunkt aufgetragene Leimmenge kon­ stant und vorherbestimmbar sein muß. Ein zu geringer Druck am Auftragskopf führt dazu, daß beim Öffnen des Leimven­ tils nicht sogleich die volle Fördermenge erreicht und der Leimpunkt oder die Leimspur zu Beginn zu schwach wer­ den. Ein zu hoher Druck führt dazu, daß der Auftragskopf beim Öffnen des Leimventils "kleckst". Es kommt also auf eine genaue Einstellung des am Auftragskopf anstehenden Leimdrucks an.

Die Kolbenpumpen zur Förderung des Leims sind meist pneumatisch betätigt und bedürfen eines pneumatischen Be­ tätigungsdrucks von mindestens 1 bar; wegen der vorhan­ denen Druckübersetzung von meist 1 : 6 ergibt sich also ein Mindest-Ausgangsdruck von mehr als 6 bar, was für man­ che Anwendungsfälle als Eingangsdruck für den Auftrags­ kopf zuviel ist. Die als Alternative jedenfalls bei Kalt­ leim noch zur Verfügung stehenden im Ganzen unter Druck gehaltenen Leimkessen erlauben keine Drücke oberhalb 3,8 bar.

In vielen Anwendungsfällen ist der Druck von 3,8 bar zu niedrig und der Druck von 6 bar zu hoch, um ein optima­ les Funktionieren der Auftragseinrichtung zustande zu brin­ gen, so daß eine Art Drucklücke vorhanden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor­ richtung der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zugrundelie­ genden Art so auszugestalten, daß eine bessere Anpassungs­ fähigkeit an die Druckerfordernisse gegeben ist.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiederge­ gebene Erfindung gelöst.

Es ist hierdurch erreicht, daß eine Reduzierung des Pumpendrucks auf Druckwerte möglich ist, die unterhalb des minimalen Ausgangsdrucks einer als Kolbenpumpe ausgebildeten Leimpumpe liegen. Aber auch wenn der am Auftragskopf erfor­ derliche Druckwert schon innerhalb des der Pumpe möglichen Druckbereichs liegt, kann mittels der Vorrichtung die Pumpe in einem höheren, einen besseren Wirkungsgrad ergebenden Druckbereich betrieben werden, indem ihr an sich zu hoher Ausgangsdruck durch das Reduzierventil auf geeignete Werte herabgesetzt wird.

Wichtig ist, daß das Reduzierventil in der Lage ist, den reduzierten Druck aufrechtzuerhalten, so daß der Druck in dem von dem Reduzierventil zum Auftragskopf führenden Teil der Verbindungsleitung beim Schließen des Leimventils nicht etwa abfällt, sondern gehalten wird, damit bereits im ersten Moment des erneuten Öffnens des Leimventils der volle Druck wieder zur Verfügung steht.

Das Reduzierventil kann gemäß Anspruch 2 steuerbar sein, d.h. es soll das Verhältnis zwischen dem Ausgangs­ druck der Pumpe und dem Eingangsdruck des Auftragskopfes beliebig wählbar sein.

Diese Steuerung kann gemäß Anspruch 3 pneumatisch erfolgen.

In Anspruch 4 ist eine konkrete Ausführungsform eines solchen Reduzierventils mit Druckhalteeigenschaft angegeben.

Die Kugel hat hierbei eine doppelte Ventilfunktion. Sie wirkt einerseits unter der Kraft der Feder als Rück­ schlagventil und hält dementsprechend in dem von dem Redu­ zierventil zu dem Auftragskopf führenden Leitungsteil einen bestimmten Druck aufrecht. Sie liegt dabei gegen eine Steu­ erkante im Gehäuse an. Sie wird von dieser Steuerkante beim Durchströmen des Leims unter pneumatischem Steuerdruck an­ gehoben, um den Leim zum Auftragskopf durchzulassen. Hierbei übt die Steuerkante ihre steuernde Funktion aus. Darüber hinaus aber hat die Kugel noch die Funktion, den Rücklauf des geförderten Leims im Falle eines Absenkens des pneuma­ tischen Steuerdrucks zu regeln. Dann steigt nämlich der Druck in dem Kanal an und wirkt auf den Druckstößel im Sinne eines Abhebens von der Kugel und einer Öffnung einer Verbindung von dem Kanal zum Rücklauf in den Leimbehälter.

Die Verbindung von der Bohrung in dem Stößel zum Leim­ behälter kann in der aus Anspruch 5 ersichtlichen Weise ge­ staltet sein.

Die pneumatische Steuerung kann in der in Anspruch 6 beschriebenen Weise verwirklicht werden, wobei die in An­ spruch 7 angegebenen baulichen Merkmale eine rasche Entfer­ nung der Membran und des sie teilweise abstützenden Ringes zwecks Anpassung an andere Druckverhältnisse gestatten.

Pneumatisch gesteuerte Ventile mit Membran zur Regelung von Flüssigkeitsdrücken sind für sich genommen bekannt, z.B. aus der DE-PS 15 23 351.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Er­ findung dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der Vor­ richtung insgesamt;

Fig. 2 zeigt einen Vertikalschnitt durch das Redu­ zierventil in Fig. 1 ohne die Anschlußleitungen.

Die in Fig. 1 als Ausführungsbeispiel gezeigte, als Ganzes mit 100 bezeichnete Vorrichtung dient zum Auftragen Von Kaltleim. Sie umfaßt einen Leimbehälter 1, in dem der Kaltleim von der Atmosphäre abgeschirmt enthalten ist. Aus dem Leimbehälter 1 fördert die als Deckelpumpe ausgebildete Kolbenpumpe 2 über den Teil 3′ der als Ganzes mit 3 bezeich­ neten Verbindungsleitung Kaltleim in das als Ganzes mit 10 bezeichnete Reduzierventil, welches Leim unter reduziertem Druck über den Teil 3′′ der Verbindungsleitung 3 einem Auf­ tragskopf 4 zuleitet, der in dem Ausführungsbeispiel ein T-Stück 5 mit durch die Pfeile angedeuteten mehreren Aus­ trittsöffnungen umfaßt. Das Reduzierventil 10 wird über eine Anschlußleitung 6 pneumatisch gesteuert, während der Auftragskopf 4 ein Leimventil enthält, welches über eine elektrische Leitung 7 steuerbar ist.

Das Reduzierventil 10 ist auf der Oberseite 1′ des Leimbehälters 1 mittels Schrauben 8 fest montiert und um­ faßt ein blockartiges Gehäuse 9 mit mehreren zu einer Achse 11 konzentrischen Ausnehmungen, in die gemäß Fig. 2 von rechts der Teil 3′ der Leitung 3 an einem Anschlußstutzen 13 und gemäß Fig. 2 von links der Teil 3′′ der Leitung 3 an einem Anschlußstutzen 12 münden. Der Anschlußstutzen 13 steht mit einem Kanal 16 in Verbindung, in dem der volle Pumpen­ druck ansteht. Der Anschlußstutzen 12 steht mit einem Kanal 14 in Verbindung, der einen in der Achse des Anschlußstutzens 12 gelegenen Teil 14′ sowie den unteren Teil 15′ einer in der Achse 11 gelegenen Bohrung 15 umfaßt. Gemäß Fig. 2 un­ terhalb der Einmündungsstelle des Teils 14′ mündet die Bohrung 15 in den zu dem Anschlußstutzen 13 führenden Quer­ kanal 16 ein, wobei an der Einmündungsstelle eine ringför­ mige Steuerkante 17 gebildet ist, gegen die von unten eine Kugel 20 anliegt, die mittels einer in einer Schraubkappe 18 angeordneten Schraubendruckfeder 19 von unten gegen die Steuerkante 17 gedrückt wird.

Von oben liegt gegen die Kugel 20 ein als Ganzes mit 30 bezeichneter Stößel an, der in der Bohrung 15 geführt und an seinem unteren, der Kugel 20 zugewandten Ende im Außendurchmesser etwas reduziert ist.

Der Stößel 30 ist von unten in einen Kolbenteil 40 eingeschraubt, wobei zwischen einem radialen Bund 31 des Stößels 30 und der Unterseite des Kolbenteils 40 eine ring­ scheibenförmige Membran 32 eingespannt ist. Die Membran 32 liegt auf einem Absatz 33 einer zur Achse 11 koaxialen Aus­ nehmung 34 des Gehäuses 9 auf und wird dort durch einen den Absatz 33 etwa überdeckenden Ring 35 niedergehalten, der seinerseits von unten gegen eine am oberen Ende des Kol­ benteils 40 angeordnete Membran 36 anliegt, die mit ihrem äußeren Rand auf einem weiteren Absatz 37 des Gehäuses 9 aufliegt und dort durch einen Ring 38 niedergehalten wird. Am inneren Rand greift die ringscheibenförmige Membran 36 in eine Umfangsnut 39 des Kolbenteils 40 ein.

Der Ring 35 sitzt durch die gezeigte Anordnung im Ge­ häuse fest und weist an seinem zylindrischen Innenumfang gegenüber dem zylindrischen Außenumfang des Kolbenteils 40 Spiel auf. Der Kolbenteil 40 kann sich also dank der Ela­ stizität der Membranen 32, 36 in geringem Umfang längs der Achse 11 verlagern. Der Kolbenteil 40 ist also abgedich­ tet beweglich und übt wegen des Spiels dennoch keine schäd­ liche Scherbeanspruchung auf dem Leim aus.

Unter der Membran 32 und dem radialen Bund 31 ist eine Druckkammer 21 ausgebildet, die über eine Zweigleitung 22 mit dem Kanal 14 in Verbindung steht.

Der Kolbenteil 40 weist eine Querbohrung 23 auf, die über eine Querbohrung 24 des Ringes 35 mit einem Rücklauf­ kanal 25 im Gehäuse 9 und einem in den Leimbehälter 1 zu­ rückführenden Rücklaufrohr 26 in Verbindung steht.

Der Stößel 30 weist eine Längsbohrung 27 auf, die am unteren Ende eine mit der Kugel 20 zusammenwirkende Steuer­ kante 28 bildet und am oberen Ende in die Querbohrung 23 mündet.

Der Ring 38 wird durch das auf einen Gewindeansatz des Gehäuses 9 aufschraubbare Oberteil 41 niedergehalten, durch welches sich der Kolbenteil 40 mit einem oberen An­ satz 42 hindurcherstreckt, der an seinem oberen Ende durch eine radial über den Ansatz 42 überstehende Stützscheibe 43 abgeschlossen ist, die von unten gegen eine auf der Ober­ seite des Oberteils aufliegende Membran 44 anliegt. Die Stützscheibe 43 befindet sich in einer flachen zylindri­ schen Ausnehmung 45 des Oberteils 41, in welcher die Stütz­ scheibe 43 von einem lose eingelegten Ring 46 umgeben ist, der die Membran 44 außen um die Stützscheibe 43 herum ab­ stützt, d.h. dort gegen die Unterseite der Membran 44 an­ liegt. Von der Oberseite her wird die Membran 44 durch einen Deckel 47 niedergehalten, der den Anschlußstutzen 48 für den pneumatischen Steuerdruck enthält, der in einer flachzylin­ drischen Kammer 49 von oben gegen die Membran 44 ansteht.

Wenn der durch die Leitung 6 herangeführte pneumatische Steuerdruck einen bestimmten Wert annimmt, werden die Steu­ erscheibe 43 und der Kolbenteil 40 mit einer entsprechenden Kraft nach unten gedrückt, wobei diese Kraft bei gleich­ bleibendem Steuerdruck durch Auswechseln des Ringes 46 durch einen solchen mit anderem inneren Radius angepaßt werden kann, was durch Abschrauben des Deckels 47 leicht geschehen kann.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt: In dem Teil 3′ der Verbindungsleitung 3 steht Kaltleim unter vollem Pumpendruck. Dieser Druck wirkt von unten auf die Kugel 20 und drückt diese, unterstützt von der Kraft der Feder 19, gegen die Steuerkante 17 nach oben.

Auf die Kugel 20 wirkt nicht nur von unten die Feder 19, sondern auch von oben der Stößel 30, der unter der Wirkung des in der Kammer 49 anstehenden pneumatischen Steuerdrucks steht. Dieser pneumatische Steuerdruck modifi­ ziert durch den in der Kammer 21 an der Membran 32 anstehen­ den Druck, wirkt auf Abheben der Kugel 20 von der Steuer­ kante 17, während der an dem Anschluß 13 anstehende Pumpen­ druck zusammen mit der Feder 19 die Kugel 20 gegen die Steu­ erkante 17 drücken und somit den Durchgang zu schließen trachten.

Wird das Leimventil im Auftragskopf 4 geschlossen, so bleibt der Druck in dem Teil 3′′ der Leitung erhalten, da dieser Druck gegen die Membran 32 wirkt und den Stößel 30 entlastet. Bei einem erneuten Öffnen des Leimventils im Auftragskopf 4 kann also vom ersten Moment an mit unverän­ dertem Leimdruck an dem Auftragskopf 4 gerechnet werden. Beim Ausströmen des Leims tritt in dem Teil 3′′ der Verbin­ dungsleitung 3 und in der Kammer 21 ein Druckabfall ein, so daß der pneumatische Steuerdruck überwiegt und die Kugel 20 von der Steuerkante 17 abhebt, so daß Leim von dem An­ schlußstutzen 13 her nachströmen kann.

Bei einem Schließen des Leimventils im Auftragskopf 4 findet keine Strömung an der Steuerkante 17 entlang mehr statt. Der Druck in dem Kanal 14 steigt an und pflanzt sich durch die Zweigleitung 22 in die Druckkammer 21 fort, wo er im Sinne eines Abhebens des Stößels 30 von der Kugel 20 bzw. eines Schließens des Durchgangs an der Steuerkante 17 wirkt.

Beim Abschalten des pneumatischen Steuerdrucks bewirkt der in dem Kanal 14 bzw. der Druckkammer 21 noch unter Druck anstehende Kaltleim ein Abheben des Stößels 30 von der Ober­ seite der Kugel 20, so daß der Kaltleim an der Steuerkante 28 entlang in die Bohrung 27 des Stößels 30 eintreten und dann über die Querbohrungen 23, 24, den Kanal 25 und das Rücklauf­ rohr 26 wieder in den Leimbehälter gelangen kann. Der Kanal 14 und der Teil 3′′ der Verbindungsleitung 3 werden dann also selbsttätig druckentlastet.

Wird das Leimventil im Auftragskopf 4 bei in Betrieb befindlicher Pumpe 2 und vorhandenem pneumatischen Steuer­ druck geöffnet, fällt der Druck in dem Kanal 14 ab und setzt sich der Stößel auf die Kugel 20, um die Verbindung zum Teil 3′ der Verbindungsleitung 3 herzustellen.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Auftragen von Leim oder dgl. auf ein Substrat,
mit einem Leimbehälter,
mit einem in der Nähe des Substrats angeordneten Auf­ tragskopf mit einem steuerbaren Leimventil zum Unterbrechen des Leimauftrags,
mit einer vom Leimbehälter zum Auftragskopf führenden Verbindungsleitung für den Leim
und mit einer in der Verbindungsleitung angeordneten Pumpe zum gleichmäßigen Fördern unter erhöhtem Druck stehen­ den Leims aus dem Leimbehälter zu dem Auftragskopf, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindungsleitung (3) zwischen der Pumpe (2) und dem Auftragskopf (4) ein Reduzierventil (10) ange­ ordnet ist, mittels welchem der auf der Seite der Pumpe (2) anstehende Leimdruck reduzierbar und der auf der Seite des Auftragskopfes (4) anstehende reduzierte Leimdruck beim Schließen des Leimventils aufrechterhaltbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Reduzierventil (10) steuerbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Reduzierventil (10) pneumatisch steuer­ bar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch folgende Merkmale des Reduzierventils (10):

• a) eine durch eine Feder gegen eine einen ringförmi­ gen Ventilsitz im Gehäuse (9) des Reduzierventils (10) bil­ dende Steuerkante (17) gedrückte Kugel (20);
• b) einen Kanal (16), durch den Leim unter dem Druck der Pumpe (2) und dem Druck der Feder (19) an der Kugel (20) ansteht;
• c) einen Kanal (14), durch den der auf der Seite des Auftragskopfes (4) vorhandene Druck entgegen dem Druck in dem Kanal (16) und dem der Feder (19) an der Kugel (20) an­ steht;
• d) einen unter einem pneumatischen Steuerdruck ent­ gegen dem Druck der Feder (19) in dem Kanal (14) gegen die Kugel (20) anliegenden Stößel (30);
• e) eine über eine Zweigleitung (22) mit dem Kanal (14) in Verbindung stehende Druckkammer (21), in der der Stößel (30) in Richtung des Drucks der Feder (19) vom Druck in dem Kanal (14) beaufschlagbar ist;
• f) eine in dem Stößel (30) angebrachte, einerseits an ihrer Mündung mit der Kugel (20) eine ringförmige Steu­ erkante (28) bildende Bohrung (27), die andererseits mit dem Leimbehälter (1) in Verbindung steht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) der Stößel (30) ist mit einem Kolbenteil (40) ver­ bunden, der mit radialem Spiel von einer zylindrischen Boh­ rung umgeben ist;
• b) an den beiden Enden des Kolbenteils (40) sind ringförmige Dichtscheiben (32, 36) vorgesehen, die mit ihrem äußeren Rand an der Wandung der zylindrischen Bohrung, mit ihrem inneren Rand am Außenumfang des Kolbenteils (40) festgespannt sind;
• c) in dem Kolbenteil (40) ist eine mit der Bohrung (27) in dem Stößel (30) in Verbindung stehende, nach außen mündende Querbohrung (23) angebracht;
• d) in der Wandung der zylindrischen Bohrung mündet ein mit dem Leimbehälter (1) in Verbindung stehender Kanal (24, 25, 26).

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine quer zur Achse (11) des Stößels (30) angeordnete, gegen eine mit dem Stößel (30) verbundene Stützscheibe (43) anliegende Membran (44) vorgesehen ist, gegen die der pneumatische Steuerdruck ansteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Membran (44) gegen den pneumatischen Steuerdruck radial außerhalb der Stützscheibe (43) durch einen Ring (46) abgestützt ist und auf der Oberseite des Gehäuses (41, 9) des Reduzierventils (10) angeordnet und durch einen den Anschlußstutzen (48) für den pneumatischen Steuerdruck aufweisenden entfernbaren Deckel (47) nieder­ gehalten ist.