EP2644283B2

EP2644283B2 - Auftragwerk

Info

Publication number: EP2644283B2
Application number: EP13156791.9A
Authority: EP
Inventors: Axel Barten; Walter Kötter; Arnd Rothstein; Ingo DIETRICH
Original assignee: Achenbach Buschhetten GmbH and Co KG
Current assignee: Achenbach Buschhetten GmbH and Co KG
Priority date: 2012-03-27
Filing date: 2013-02-26
Publication date: 2018-06-27
Anticipated expiration: 2033-02-26
Also published as: EP2644283B1; DE102012204878A1; EP2644283A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Auftragwerk zum Auftragen eines Fluids auf eine Materialbahn gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Auftragwerke der eingangs genannten Art werden insbesondere zum Auftrag eines Gleitmittels auf metallische Folienbahnen verwendet, die nachfolgend ihrer Herstellung abgelängt oder zugeschnitten werden und als Zuschnitte in einem nachfolgenden Tiefziehverfahren in einer Tiefziehvorrichtung zu Formteilen umgeformt werden. In der Tiefziehvorrichtung werden die Zuschnitte von einem Tiefziehstempel in ein Tiefziehgesenk oder eine Tiefziehform eingepresst, wobei der in der Regel beidseitig auf den Zuschnitt aufgetragene Gleitmittelfilm eine Reduzierung der zwischen dem Tiefziehstempel und dem Zuschnitt sowie dem Zuschnitt und dem Tiefziehgesenk während der Umformung auftretenden Reibungskräfte sorgt. Um während des Tiefziehvorgangs eine möglichst einheitliche Beanspruchung der Oberfläche des Zuschnitts mit Reibungskräften und damit bei dem fertiggestellten Umformprodukt eine möglichst gute Oberflächenqualität zu erreichen sowie zur weitestgehenden Reduzierung der zur Durchführung des Umformvorgangs notwendigen Kräfte, die insbesondere maßgeblich sind für die Dimensionierung der Krafterzeuger und damit maßgeblich die Kosten für die Durchführung des Umformverfahrens beeinflussen, erweist es sich als wesentlich, eine möglichst gleichmäßige und flächendeckende Verteilung des Gleitmittels auf der Oberfläche des Zuschnitts zu erreichen.
Aus der DE 21 01 294 A ist ein Auftragwerk zum Auftrag eines Fluids auf eine Materialbahn bekannt, das zwei gegensinnig und in Bahnlaufrichtung angetriebene Auftragwalzen aufweist, zwischen denen eine Materialbahn geführt ist. Das Auftragwerk weist zwei Schöpfwalzen auf, die jeweils einer Auftragwalze zugeordnet sind und durch Rotation ihrer Umfangsfläche durch ein Fluidbad Fluid aus dem Fluidbad auf eine Umfangsfläche der zugeordneten und gegensinnig zur Schöpfwalze angetriebenen Auftragwalze übertragen.
Die DE 103 37 594 B4 zeigt eine Trennmittelauftragsvorrichtung mit Stellaggregaten zum variablen Verstellen einer Dosierwalze gegen eine Auftragwalze. Die Andrückkräfte der Dosierwalze werden mittels Kraftmesssensoren ermittelt und in Abhängigkeit von der jeweils erforderlichen Trennmittelauftragsmenge geregelt.
Die EP 2 062 729 A1 zeigt ein Auftragwerk für lösungsmittelhaltiges Auftragsmaterial, bei dem mittels einer Schöpfwalze das Auftragsmaterial aufgenommen und auf eine Dosierwalze übertragen wird, von der das Auftragsmaterial mittels einer Übertragungswalze auf eine Auftragwalze gelangt, die mit Druckzylindern versehen ist, um das Auftragsmaterial auf eine Materialbahn mittels einer Formatwalze zu übertragen. Sämtliche Walzen sowie der Druckzylinder sind in einem gemeinsamen Maschinenständer gelagert.
Aus der DE 30 23 114 A1 ist eine Vorrichtung für die Beschichtung eines Bandmaterials mittels einer Anstreichwalze bekannt, wobei das Beschichtungsmaterial in eine zwischen einem Schaber und der Anstreichwalze ausgebildeten Rinne zugeführt wird und von der Anstreichwalze auf ein Bandmaterial übertragen wird.
Aus der JP S56 7656 A ist ein Walzenauftragwerk bekannt, das zum Auftrag eines Beschichtungsmaterials auf eine Stahlbahn dient, wobei die Walzen in einem gemeinsamen Gestell angeordnet sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Auftragwerk der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei dem die Kontaktkraft zwischen den Auftragwalzen verändert werden kann, ohne dass hierdurch die Relativpositionierung der Auftragwalze gegenüber der zugeordneten Schöpfwalze beeinflusst wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Auftragwerk mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß weist das Auftragwerk zur Einstellung einer zwischen den Auftragwalzen und der Materialbahn wirkenden Kontaktkraft zumindest eine Auftragwalze auf, die mit einer auf die Auftragwalzenachse wirkenden Zustelleinrichtung versehen ist, die mit einer Messeinrichtung zur Messung der Kontaktkraft versehen ist, derart, dass eine Betätigung der Zustelleinrichtung in Abhängigkeit von der gemessenen Kontaktkraft erfolgt.
Das erfindungsgemäß ausgestaltete Auftragwerk ermöglicht über die Einstellung der Kontaktkraft einen gleichmäßigen Auftrag von Gleitmittel. Mithin kann durch die Vorgabe einer definierten Kontaktkraft bei konstanter durch die Schöpfwalzen bereitgestellter Fluidmenge ein entsprechend konstanter Gleitmittelauftrag erzeugt werden.
Insbesondere bei einer elastischen Ausbildung der Oberfläche der Auftragwalzen ermöglicht die Veränderung der Kontaktkraft eine Beeinflussung der zwischen den Auftragwalzen und der Materialbahn ausgebildeten Kontaktfläche und somit eine entsprechende Beeinflussung des Gleitmittelauftrags.
Erfindungsgemäß ist die Zustelleinrichtung derart ausgeführt, dass ein erstes Gestellteil und ein zweites Gestellteil jeweils eine Auftragwalze mit der zugeordneten Schöpfwalze aufweisen und zur Einstellung der Kontaktkraft ein Stellglied der Zustelleinrichtung vorgesehen ist, das auf einen Gestellteil wirkt, derart, dass die Relativposition der Gestellteile verändert wird, sodass es möglich ist, jeweils eine aus einer Auftragwalze und einer Schöpfwalze gebildete Walzenpaarung als Einheit gegenüber einer zweiten, aus Auftragwalze und Schöpfwalze gebildeten Walzenpaarung zu verstellen.
Eine besonders einfach realisierbare und kompakte Ausführung der Kraftmesseinrichtung wird möglich, wenn zur Ausbildung der Kraftmesseinrichtung zumindest ein Lager der Auftragwalzenachse mit einer Einrichtung zur Messung der Kontaktkraft versehen ist.
Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn ein zwischen einer Schöpfwalze und einer Auftragwalze ausgebildeter Übergabespalt, der die Menge des von der Schöpfwalze auf die Auftragswalze übergebenen Fluids entscheidend mit beeinflusst, einstellbar ist.
Eine besonders genau reproduzierbare Einstellung des Übergabespalts wird möglich, wenn die Zustellungeinrichtung zur Einstellung des Übergabespaltes ein auf die Schöpfwalzenachse wirkendes Stellglied aufweist, das eine radiale Verstellung der Achse gegenüber einem die Lagerung der Achse aufnehmenden Gestellteil des Auftragwerks ermöglicht.
Um zu verhindern, dass sich beispielsweise ein stabiles Fluidpolster zwischen einem von der Schöpfwalze auf die Auftragwalze übertragenen Gleitmittelauftrag und der Oberfläche der Auftragwalze aufbaut, ist es vorteilhaft, wenn die Schöpfwalzen mit einer Oszillationseinrichtung versehen sind, derart, dass die Schöpfwalzen Oszillationsbewegungen in Richtung ihrer Achse ausführen.
Besonders vorteilhaft lässt sich die Ausbildung eines Fluidpolsters zwischen der Oberfläche der Schöpfwalzen mit dem aus dem Fluidbad aufgenommenen Gleitmittelauftrag und der Oberfläche der Auftragwalze dadurch verhindern, dass die Schöpfwalzen an ihrer Umfangsfläche innerhalb eines Fluidtanks, der zur Aufnahme des Fluidbades dient, mit einer Abstreifvorrichtung versehen sind, die eine parallel zur Schöpfwalzenachse verlaufende und oberhalb eines Eintauchumfangs sowie unterhalb der Achse der Schöpfwalze angeordnete Abstreifkante aufweist.
Hierdurch ist sichergestellt, dass sich die der Ausbildung von Fluidpolstern entgegenwirkende Abstreifkante in einer Relativposition zur Umfangsfläche der Schöpfwalze in unmittelbarer Nähe zum Übergang zwischen der Walzenoberfläche der Schöpfwalze und der Badoberfläche des Fluidbads befindet, so dass verhindert wird, dass sich eine große Stauwelle im Bereich dieses Übergangs ausbildet, welche das Entstehen eines Fluidpolsters fördern könnte.
Besonders vorteilhaft lässt sich die Wirkung einer ersten Abstreifvorrichtung verstärken, wenn die Schöpfwalzen oberhalb ihrer Achse mit einer zweiten Abstreifvorrichtung versehen sind, die eine parallel zur Schöpfwalzenachse verlaufende Abstreifkante aufweist.
Eine weitere Verstärkung der vorteilhaften Wirkung der Abstreifvorrichtungen lässt sich erzielen, wenn die Abstreifvorrichtungen mit einer Oszillationseinrichtung versehen sind, derart, dass die Abstreifvorrichtungen eine Oszillationsbewegung in Richtung ihrer Längsachse ausführen.
Eine gegenseitige positive Beeinflussung der Oszillationsbewegungen lässt sich erreichen, wenn die Abstreifvorrichtungen derart an die zugeordneten Oszillationseinrichtungen angeschlossen sind, dass die Abstreifvorrichtungen gegensinnige Oszillationsbewegungen ausführen.
Wenn im Einlaufbereich und im Auslaufbereich der Auftragwalzen jeweils eine Umlenkrolle angeordnet ist, deren Relativanordnung zu den Auftragwalzen in horizontaler Richtung veränderbar ist, kann die Menge des Gleitmittelauftrags von den Auftragwalzen auf die Oberfläche der Materialbahn insbesondere durch eine Beeinflussung des zwischen der Materialbahn und den Auftragwalzen ausgebildeten Umschlingungswinkels beeinflusst werden.
Für eine reproduzierbare Relativanordnung der Umlenkrollen gegenüber den Auftragwalzen können die Umlenkrollen mit einer Wegmesseinrichtung zur Erfassung ihrer horizontalen Position versehen sein.
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Auftragwerks anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: ein Auftragwerk in Seitenansicht und einer ersten Konfiguration;
Fig. 2: das in Fig. 1 dargestellte Auftragwerk in einer zweiten Konfiguration;
Fig. 3: in schematischer Darstellung eine zwischen zwei Auftragwalzen des in Fig. 1 dargestellten Auftragwerks gemäß dem Stand der Technik geführte Materialbahn.

Fig. 1 zeigt ein Auftragwerk 10 mit zwei Gestellteilen 11, 12, die auf einer Gestellbasis 13 angeordnet sind, wobei jedes Gestellteil 11, 12 jeweils zur Anordnung einer Auftragwalze 14 und einer der Auftragwalze zugeordneten Schöpfwalze 15 dient.
Die Gestellteile 11, 12 weisen jeweils eine Auftragwalzenlagerung 18 sowie eine Schöpfwalzenlagerung 19 auf, die die Ausrichtung und Anordnung einer Auftragwalzenachse 20 zur Schöpfwalzenachse 21 in dem Gestellteil 11 bzw. 12 definieren.
Wie ferner aus einem Vergleich der Fig. 1 mit der Fig. 2 zu ersehen ist, die die Gestellteile 11, 12 in veränderter Relativposition gegenüber der Gestellbasis 13 zeigen, ist das Gestellteil 11 gegenüber dem Gestellteil 12 sowie der Gestellbasis 13 mit einer ersten Zustelleinrichtung 22 in vertikaler Richtung verschiebbar. Darüber hinaus ist das zweite Gestellteil 12 gegenüber dem ersten Gestellteil 11 sowie der Gestellbasis 13 mittels einer zweiten Zustelleinrichtung 23 horizontal verschiebbar. Die Zustelleinrichtungen 22 und 23 weisen im Falle des dargestellten Ausführungsbeispiels jeweils eine Längsführung 24 bzw. 25 an der Gestellbasis 13 auf, die mittels einer nicht näher dargestellten Antriebseinrichtung jeweils eine Längsverschiebung des Gestellteils 11 bzw. 12 in vertikaler bzw. horizontaler Richtung gegenüber der Gestellbasis 13 ermöglichen.
Wie Fig. 2 ferner zeigt, ist an jedem Gestellteil 11, 12 ein Fluidtank 27 zur Aufnahme eines Fluidbades 28 ausgebildet, wobei über eine nicht näher dargestellte Füllstandsregelung das Niveau einer Badoberfläche 29 im Fluidtank 27 eingestellt wird. Die Schöpfwalzen 15 sind in jedem Gestellteil 11, 12 so angeordnet, dass sie mit einer Teilumfangsfläche in das Fluidbad 28 eintauchen und bei Rotation in Antriebsrichtung 30 an ihrer Umfangsfläche 31 anhaftendes Fluid dem Fluidbad 28 entnehmen. Zur Unterstützung dieser Mitnahme kann die Umfangsfläche 31 mit einer geeigneten Profilierung bzw. Oberflächenstruktur versehen sein, die beispielsweise eine Vielzahl von an der Umfangsfläche 31 ausgebildete Schöpfmulden aufweisen kann.
Wie in der Fig. 3 dargestellt ist, bildet sich im Bereich eines Übergabespaltes 35 zwischen den Schöpfwalzen 15 und der jeweils zugeordneten Auftragwalze 14, die in einer Antriebsrichtung 32 gegensinnig zur Schöpfwalze 15 angetrieben wird, ein Fluidkeil 45 aus, der infolge der Rotation der Schöpfwalze 15 kontinuierlich mit Fluid aus dem Fluidbad 28 ergänzt wird und dem entsprechend der Rotation der Auftragwalze 14 ständig Fluid entnommen wird, das auf eine Umfangsfläche 34 der Auftragwalze 14 übertragen und von dieser auf eine Bahnunterseite 43 bzw. eine Bahnoberseite 44 einer Materialbahn 37 übertragen wird.
Wie Fig. 1 zeigt, wird im Betrieb des Auftragwerks 10 die Materialbahn 37 durch einen Auftragwalzenspalt 36 zwischen den beiden einander gegenüberliegenden Auftragwalzen 14 hindurchgeführt, wobei in einem Einlaufbereich 38 und einem Auslaufbereich 39 des Auftragwerks jeweils eine horizontal verstellbare Umlenkrolle 40, 41 angeordnet ist, die eine Beeinflussung des Einlaufwinkels α bzw. eines Auslaufwinkels β ermöglichen, der zwischen einer Walzenspaltebene 42 und der Materialbahn 37 im Einlaufbereich 38 bzw. im Auslaufbereich 39 ausgebildet ist. Hiermit lässt sich auch, wie in Fig. 2 dargestellt ist, insbesondere im Zusammenwirken mit einer entsprechenden Relativposition der Gestellteile 11, 12 gegenüber der Gestellbasis 13, die Größe eines zwischen einer Bahnunterseite 43 bzw. einer Bahnoberseite 44 und der jeweils zugeordneten Auftragwalze 14 ausgebildeten Umschlingungswinkels bestimmen, der maßgeblich ist für die Größe der zwischen der Bahnunterseite 43 bzw. der Bahnoberseite 44 und der jeweiligen Auftragswalze 14 ausgebildeten Kontaktfläche.
Wie in Fig. 3 schematisch dargestellt, bildet sich zwischen der Bahnunterseite 43 bzw. der Bahnoberseite 44 der Materialbahn 37 und der jeweils gegen die Bahnunterseite 43 bzw. der Bahnoberseite 44 anliegenden Auftragwalze 14 eine Kontaktkraft F aus.
Die Größe der Kontaktkraft F kann vorzugsweise durch eine in die Auftragwalzenlagerung 18 integrierte, hier nicht näher dargestellte Kraftmesseinrichtung ermittelt und als Stellgröße für die Zustelleinrichtung 22 oder 23 verwendet werden, so dass etwa bei Überschreitung eines für die Kontaktkraft F definierten Sollwertes eine Vergrößerung des Achsabstands a zwischen den Auftragwalzen 14 erfolgt. Hierdurch kann eine beispielsweise in Versuchen ermittelte Kontaktkraft F, die für definierte Parameter, wie Walzbandgeschwindigkeit und Fluidviskosität, einen möglichst gleichmäßigen Fluidauftrag auf die Bahnunterseite 43 bzw. Bahnoberseite 44 der Materialbahn 37 ermöglicht, als Referenz für den Achsabstand a dienen, so dass also die Einstellung des Achsabstands a in Abhängigkeit von der Kontaktkraft erfolgen kann.
Wie ferner den Fig. 1 und 2 zu entnehmen ist, sind im Umfangsbereich der Schöpfwalzen 15 Abstreifvorrichtungen 47, 48 vorgesehen, wobei die untere Abstreifvorrichtung 47 mit ihrer Abstreifkante 49, die sich parallel zur Schöpfwalzenachse 21 erstreckt, oberhalb eines Eintauchumfangs 50 der Schöpfwalze 15 am Fluidtank 27 angeordnet ist. Die Abstreifvorrichtung 48 befindet sich mit ihrer ebenfalls parallel zur Schöpfwalzenachse 21 verlaufenden Abstreifkante 51 oberhalb der Schöpfwalzenachse 21.

Claims

Auftragwerk (10) zum Auftragen eines Fluids auf eine Materialbahn (37) mit zumindest zwei gegensinnig und in Bahnlaufrichtung angetriebenen Auftragwalzen (14), zwischen denen im Betrieb des Auftragwerks die Materialbahn geführt wird, und mit zumindest zwei Schöpfwalzen (15), die jeweils einer Auftragwalze zugeordnet sind und durch Rotation ihrer Umfangsfläche (31) durch ein Fluidbad (28) Fluid aus dem Fluidbad auf eine Umfangsfläche (34) der zugeordneten und gegensinnig zur Schöpfwalze angetriebenen Auftragwalze übertragen,
wobei zur Einstellung einer zwischen den Auftragwalzen und der Materialbahn wirkenden Kontaktkraft die Auftragwalzen jeweils mit einer auf die Auftragwalzenachse (20) wirkenden Zustelleinrichtung (22, 23) versehen sind, wobei die Zustelleinrichtungen (22,23) mit einer Messeinrichtung zur Messung der Kontaktkraft versehen sind, derart, dass eine Betätigung der Zustelleinrichtungen in Abhängigkeit von der gemessenen Kontaktkraft erfolgt, wobeiein erstes Gestellteil (11) und ein zweites Gestellteil (12) jeweils eine Auftragwalze (14) mit der zugeordneten Schöpfwalze (15) aufweisen und zur Einstellung der Kontaktkraft die Zustelleinrichtungen (22, 23) ein Stellglied aufweisen, das auf ein Gestellteil wirkt, derart, dass die Relativposition der Gestellteile verändert wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass das erste Gestellteil (11) gegenüber dem zweiten Gestellteil (12) und einer Gestellbasis (13) mittels der ersten Zustelleinrichtung (22) in vertikaler Richtung und das zweite Gestellteil (12) gegenüber dem ersten Gestellteil (11) und der Gestellbasis (13) mittels der zweiten Zustelleinrichtung (23) horizontal verschiebbar ist
Auftragwerk nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Ausbildung der Kraftmesseinrichtung zumindest ein Lager der Auftragwalzenachse (20) mit einer Einrichtung zur Messung der Kontaktkraft versehen ist.
Auftragwerk nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein zwischen einer Schöpfwalze (15) und einer Auftragwalze (14) ausgebildeter Übergabespalt (35) mittels einer Zustelleinrichtung einstellbar ist.
Auftragwerk nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Zustelleinrichtung zur Einstellung des Übergabespaltes (35) ein auf eine Schöpfwalzenachse (21) der Schöpfwalze (15) wirkendes Stellglied aufweist, das eine radiale Verstellung der Schöpfwalzenachse gegenüber einem die Lagerung der Achse aufnehmenden Gestellteil (11, 12) des Auftragwerks (10) ermöglicht.
Auftragwerk nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schöpfwalzen (15) mit einer Oszillationseinrichtung versehen sind, derart, dass die Schöpfwalze eine Oszillationsbewegung in Richtung ihrer Achse ausführen.
Auftragwerk nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schöpfwalzen (15) an ihrer Umfangsfläche innerhalb eines Fluidtanks (27) zur Aufnahme des Fluidbades (28) mit einer Abstreifvorrichtung (47)versehen sind, mit einer parallel zur Schöpfwalzenachse (21) verlaufenden und oberhalb eines Eintauchumfangs (50) sowie unterhalb der Schöpfwalzenachse angeordneten Abstreifkante (49).
Auftragwerk nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schöpfwalzen (15) oberhalb der Schöpfwalzenachse (21) mit einer zweiten Abstreifvorrichtung (48) versehen sind, die eine parallel zur Schöpfwalzenachse verlaufende Abstreifkante (51) aufweisen.
Auftragwerk nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abstreifvorrichtungen (47, 48) mit einer Oszillationsvorrichtung versehen sind, derart, dass die Abstreifvorrichtungen einer Oszillationsbewegung in Richtung ihrer Längsachsen ausführen.
Auftragwerk nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abstreifvorrichtungen (47, 48) derart an die zugeordneten Oszillationseinrichtungen angeschlossen sind, dass die Abstreifvorrichtungen gegensinnige Oszillationsbewegungen ausführen.
Auftragwerk nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass im Einlaufbereich (38) und im Auslaufbereich (39) der Auftragwalzen (14) jeweils eine Umlenkrolle (40, 41) angeordnet ist, deren Relativanordnung zu den Auftragwalzen in horizontaler Richtung veränderbar ist.
Auftragwerk nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Umlenkrollen (40, 41) mit einer Wegmesseinrichtung zur Erfassung ihrer horizontalen Position versehen sind.