EP3546070A1 - Vorrichtung zum auftragen eines fliessfähigen stoffs auf ein substrat - Google Patents

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EP3546070A1
EP3546070A1 EP18164294.3A EP18164294A EP3546070A1 EP 3546070 A1 EP3546070 A1 EP 3546070A1 EP 18164294 A EP18164294 A EP 18164294A EP 3546070 A1 EP3546070 A1 EP 3546070A1
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EP
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nozzle
flow channel
slot
nozzle slot
adhesive
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EP18164294.3A
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EP3546070B1 (de
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Micha Schären
Claudio Hofer
Thomas Burger
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Robatech AG
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Robatech AG
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Publication date
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    • B05C5/0254—Coating heads with slot-shaped outlet
    • B05C5/0266—Coating heads with slot-shaped outlet adjustable in length, e.g. for coating webs of different width
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    • B05C5/0204—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work for applying liquid or other fluent material to the edges of essentially flat articles
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    • B05C5/0262—Coating heads with slot-shaped outlet adjustable in width, i.e. having lips movable relative to each other in order to modify the slot width, e.g. to close it
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    • B05C5/0258—Coating heads with slot-shaped outlet flow controlled, e.g. by a valve

Definitions

  • the invention relates to a device for applying a flowable material, in particular a flowable adhesive, on at least one substrate, with a die designed as a slot nozzle nozzle having a stationary nozzle body with an inlet port, a flow channel and a nozzle slot, wherein in a conveying of the flowable material through the application nozzle, the flowable material passes from the inlet opening into the flow channel and from there to the nozzle slot and is discharged through an outlet opening of the nozzle slot, wherein the outlet opening is arranged in an outer region of the nozzle body, wherein the application nozzle further comprises a slide which relative to Nozzle body in the longitudinal extension of the outlet opening is movable over this by means of an actuating means and the outer region contacted, for variably covering the outlet opening.
  • a cross-sectional area of the flow channel in the Y-direction Relative to an orthogonal system with the coordinates X, Y and Z, a cross-sectional area of the flow channel in the Y-direction, the cross-sectional area being defined by a plane in the XZ-direction, extends a width of the nozzle slot in the Y-direction, the width being in X-direction is defined, extends a depth of the nozzle slot in the Y direction, wherein the depth is defined in the Z direction.
  • the main field of application is the application of flowable adhesives by means of the devices.
  • Another essential field of application is, in contrast to the adhesive technique, the coating technique, thus the application of flowable materials for the purpose of coating substrates by means of the device.
  • press sheets are collected into loose book blocks and then processed in an adhesive binder substantially at the back, then adhesive is applied to the book block back and / or on the inside of the back of a Cover applied, which is combined with the book block and then pressed against this.
  • the book blocks are each clamped during processing in a guided circumferential transport clamp the perfect binder with downwardly prominent back.
  • the adhesive is in particular dispersion adhesive, hot melt adhesive or dispersion / hot melt adhesive combinations.
  • the adhesive polyurethane called PUR short
  • PUR short has been found to be a hot melt adhesive, which has a particularly good Blattausreissfesttechnik and scores particularly advantageous results in the book block with respect to the 180 ° -aufschlag s, the so-called lay-flat behavior.
  • This adhesive can also be advantageously used for poorer paper quality, for example for coated papers, in which the proportion of coating constituents outweighs the fiber content required for the strength, and which can also roughen poorer to expose the fiber for the bond.
  • Slot nozzle application devices For the processing of reactive adhesives, for example with moisture surrounding the environment of chemically reacting polyurethanes, so-called Slot nozzle application devices used.
  • the adhesive is usually liquefied in a dense, filled with a dry gas pre-melter and fed by means of a volumetric pump via a Klebstoffzumoltechnisch an applicator of the application nozzle designed as a slot nozzle and transferred from this on the book block back or the envelope.
  • the amount of adhesive to be delivered per unit time depends on the conveying speed of the book block, the book block thickness and the thickness of the adhesive film to be applied to the book block spine or cover.
  • a control device calculates the required speed of the pump or the amount of adhesive to be delivered by the pump. In the area between successive book blocks, the adhesive supply to the slot nozzle must be interrupted.
  • a device having the features of the preamble of claim 1 is known from DE 103 20 515 A1 known. This serves to apply a flowable adhesive.
  • a negative pressure is generated by pulling a bellows, which is a component of a chamber wall, outward by means of an adjusting device.
  • the vacuum draws adhesive into the chamber.
  • an overpressure is generated in the chamber by the fact that the bellows is pressed by the adjusting device into the chamber.
  • the over-pressure causes adhesive to be forced out of the chamber through a surface application die and applied thereto.
  • the nozzle opening of the surface application nozzle is designed as a slot opening.
  • the slot has, based on the outlet cross-section, a maximum length which corresponds to the maximum width of the book spine to be processed. With narrower spine of the nozzle slot is closed by a slide according to the desired width of the spine seal.
  • portions, in particular portions of the bellows hardly or little flowed through by the adhesive. In these rooms, the adhesive can age and harden completely or partially. Apart from this, the formation of the device with the bellows is structurally complex and prone to failure.
  • the application nozzle is conductively connected to an adhesive supply system.
  • An outlet opening of a nozzle slot of the application nozzle is changeable and adaptable to the thickness of a book block to be processed.
  • the application nozzle has a first chamber for providing adhesive, adjacent to the outlet opening, and a second chamber, disposed between the outlet opening and the adhesive supply system.
  • a first slider in the region of the first chamber serves to change the width of the first chamber and a second slider in the region of the second chamber to change the volume of the second chamber.
  • the second chamber thus provides a variable volume reservoir which can be used to contain excess adhesive when switching from a book block of greater thickness to a book block of lesser thickness or to release additional adhesive when from a book block of lesser thickness a book block of greater thickness is changed. This will ensure that excess adhesive does not cause any bead of adhesive to change the exit opening of the die slot, which could either cause the applicator die to stick or soil the book block.
  • a disadvantage of this device that in the application nozzle areas are present, which are flowed through little or little, so that aging in these cavities in particular PUR adhesive and can cure completely or partially. Apart from this, this device is structurally quite expensive.
  • An application nozzle for producing a sheetlike extrudate of liquid material wherein a flow channel formed in the nozzle body hanger-shaped is educated, is out of the EP 0 589 987 A1 known.
  • an inlet opening is arranged in the flow channel in a central region of the flow channel.
  • Object of the present invention is to develop a device having the features of the preamble of claim 1, so that it is structurally particularly simple design, a uniform outlet of the flowable material is ensured by the outlet opening at different covering positions of the slide, and the Changing the position of the cover of the outlet opening no flowable substance exiting the outlet opening, further in the nozzle body no cavities are formed, which are not or only partially filled with the flowable material.
  • the longitudinal extension of the flow channel is at least as large as the longitudinal extent of the nozzle slot.
  • the inlet opening in the region of one end of the flow channel is operatively connected to this.
  • the other end of the flow channel ends in the region of one end of the nozzle slot.
  • the outlet opening can be dimmed by means of the slide starting from the other end of the nozzle slot.
  • the cross-sectional area of the flow channel in the Y direction from the one end of the flow channel to the other end of the flow channel decreases steadily, further, the width of the nozzle slot over the course in the Y direction is constant or it takes the width of the nozzle slot over the course Further, in the Y direction, from the other end to the one end, the depth of the nozzle slit is constant along the Y direction thereof, or it increases the depth of the nozzle slit through the Y direction thereof from the other end the one end from steadily, not at the same time the width of the nozzle slot and the depth of the nozzle slot are constant.
  • the flowable material is always conveyed over the entire length of the flow channel, thus from the inlet opening to the end of the flow channel , which faces away from the inlet opening.
  • the cross-sectional areas of the flow channel over its length and the cross-sectional area of the nozzle slot over its length are dimensioned so that the flowable material is distributed evenly over the length of the nozzle slot, regardless of the position in which the slider is located.
  • flowable material is not conveyed out of the nozzle slot since the slider exerts no influence on the flowable material located in the nozzle slot. Due to the design of the flow channel and the nozzle slot, the dispensing of the flowable substance is largely constant over the length of the outlet opening of the nozzle slot that is not covered by the slide.
  • the nozzle slot preferably has a cross-sectional area over its length, which is identical in terms of its shape.
  • the flow channel and / or the nozzle slot have a fixed volume. Regardless of the respective position of the slide thus there is no change in the volume of the flow channel or the nozzle slot and therefore there are no further internals to be provided within the nozzle body, which would cause a change in the volume.
  • the device is structurally particularly simple because it is only necessary with respect to the stationary nozzle body to provide it with the inlet opening, the flow channel and the nozzle slot.
  • a blocking means for interrupting the inflow of flowable material is arranged in the flow channel.
  • This locking means which is in particular a valve, in an open or a closed position can be transferred, is always in the open position, when the flowable material is to be dispensed from the nozzle body, thus when applying the flowable substance to the substrate.
  • the locking means when moving the slider in its blocking position. If the slide is moved, there is thus no promotion of the flowable material through the inlet opening in the flow channel and the nozzle slot.
  • the flow channel in the region of the nozzle slot on a over the local length of the flow channel substantially linearly variable cross-sectional area or a cross-sectional area whose change is a simple curved curve, thus curve without inflection point.
  • This design particularly takes into account the fact that the flowable material is supplied in the region of the one end of the flow channel and thus, because of the discharge of the flowable material through the nozzle slot upstream of the flow channel, a larger volume of the flowable material must be present than downstream , further friction losses during conveyance of the substance.
  • This change in the cross-sectional area of the flow channel in the region of the nozzle slot this requirement can be met particularly advantageous.
  • the cross-sectional area of the flow channel decreases towards the other end of the flow channel, thus towards the end facing away from the inlet opening.
  • the cross-sectional area of the flow channel at the other end of the flow channel is at most half as large as the cross-sectional area of the flow channel at one end.
  • variable cross-sectional area of the flow channel is identical.
  • Such a design is structurally particularly easy to produce and allows optimal fürströmmik in the flow channel.
  • the change in the cross-sectional area of the flow channel and / or the width of the nozzle slot and / or the depth of the nozzle slot is not linear over its length, in particular according to a simple curved curve.
  • the nozzle body is designed, if this has a first nozzle body part and a second nozzle body part, which are interconnected and between which the flow channel and the nozzle slot are formed.
  • the flow channel and the nozzle slot can thus be integrated particularly easily into one or the other nozzle body part or into both nozzle body parts, so that the nozzle body is formed when the two nozzle body parts are connected.
  • the nozzle body has strip-shaped nozzle body parts. The nozzle body parts are thus elongated and particularly well suited to form the flow channel and the nozzle slot in the nozzle body.
  • the flow channel and / or the nozzle slot is or are formed exclusively by recesses in a nozzle body part. This significantly reduces the construction and production costs of the nozzle body.
  • the cross-sectional area of the flow channel has the shape of a semicircle. Such a semicircular depression can be particularly easily introduced into the relevant nozzle body part.
  • the flow channel and the nozzle slot are formed in the one nozzle body part and the inlet opening and a supply to the inlet opening in the other nozzle body part.
  • the functionalities are structurally separated, namely the functionality of the flow channel and the nozzle slot assigned to a nozzle body part and assigned the functionality of the inlet opening and the supply to the inlet opening of the other nozzle body part. This not only simplifies the manufacture of the nozzle body, but also the connection of the nozzle body to a feed for the flowable material.
  • the nozzle slot has a shape over its length such that the width of the nozzle slot between the flow channel and outlet opening is constant or continuously tapers from the flow channel to the outlet opening, in particular linearly tapers. At the same pressure conditions in the flow channel over the length thereof, based on the length of the nozzle slot, a constant flow of the flowable substance through the outlet opening of the nozzle slot is thus achieved over the length of the nozzle slot.
  • the outlet opening and / or the nozzle slot and / or the flow channel is arranged horizontally or are, in particular the outlet opening is arranged above the flow channel.
  • This design or arrangement takes into account that the flowable material, in particular present flowable adhesive, is issued upwards, for the purpose of application to a substrate, which is arranged above the nozzle body is conveyed through the outlet opening. It is quite possible vertical arrangement instead of the described horizontal arrangement.
  • the outer region of the nozzle body having the outlet opening is planar and the slider has a flat section for contacting the nozzle body in this area, in particular for sealing contact under prestressing.
  • the outlet opening of the application nozzle is preferably completely coverable by means of the slide, in particular sealingly coverable.
  • a standstill of the device for applying the flowable material in particular a PUR adhesive, prevents the substance or the adhesive can react in the application nozzle, in particular due to the moisture of the ambient air can harden.
  • the device comprises a feeder which is provided with a contact surface which is arranged perpendicular to the longitudinal extent of the outlet opening laterally of the outlet opening, further the slide on a side facing the feeder has a contact surface which is parallel to the contact surface of the Investor is arranged. Regardless of the position of the slide thus an insertion region for the respective substrate are formed between the contact surfaces of the feeder and slider.
  • This is in particular a book block, which is held in a clamping device and is contacted between the contact surfaces of the feeder and slide laterally to the guide.
  • the abutment surfaces have surface areas which form converging insertion surfaces for the substrate.
  • the device should be used as part of an adhesive application device in connection with digital printing and a subsequent book production with the generic term "book on demand".
  • the size of the overlay can be a minimum of one piece.
  • This application width can only be in the range of 2 to 5 mm.
  • a closed adhesive system is used that takes into account the peculiarities of reactive thermosetting hotmelt adhesives such as PUR contributes and minimizes the ingress of ambient air and thus moisture and keeps the mechanical stress of adhesive small.
  • the slot nozzle used is of particular advantage.
  • the slot nozzle has an adjustment mechanism for adjusting the application width of adhesive on the spine of the book. After the adjustment no retraction of the slot nozzle is required, so that the quality of the adhesive application in the first book after the adjustment is already sufficient.
  • the slider and its drive are designed such that during the adjustment of the position of the slider, the volume of the adhesive within the slot nozzle is not affected. Thus, no adhesive occurs during the adjustment and there are no additional cavities that are not or only partially filled with adhesive.
  • the slit nozzle and the adjusting mechanism for the slide are designed so that there are no moving parts that can stick together. Due to the simple geometry of the adhesive-carrying parts, a simple cleaning is possible.
  • the volume within the slot nozzle is designed so that all adhesively charged cavities are flowed through with adhesive and there are no so-called dead spaces in which the adhesive can age or harden.
  • the device according to the invention in addition to the described developments is further characterized by a simple structure with few parts that come into contact with the adhesive from. As a result, the device can be disassembled, cleaned and maintained with little effort.
  • the uniformity of the adhesive application is essentially constant over the entire book block thickness, so that the quality of the adhesive application is at least sufficient. This uniformity of the adhesive application is maintained over the entire adjustment range of the application width of the adhesive application. This uniformity is also maintained over a wide range of the viscosity of the adhesive.
  • Fig. 1 illustrates the installation situation of an adhesive binding machine 1 for the intermittent application of a flowable adhesive to substrates, in this case on spine 2 of book block 3.
  • the adhesive is, for example, polyurethane.
  • This hot melt adhesive has the particularly good Blattausreissfesttechnik, also in book block 3 an optimal lay-flat behavior.
  • a pre-melter 4 With reference to the illustration of Fig. 1 and 2 With reference to the illustration of Fig. 1 and 2 With reference to the illustration of Fig. 1 and 2 With reference to the illustration of Fig. 1 and 2 With reference to the illustration of Fig. 1 and 2 With reference to the illustration of Fig. 1 and 2 With reference to the illustration of Fig. 1 and 2 With reference to the illustration of Fig. 1 and 2 With reference to the illustration of Fig. 1 and 2 With reference to the illustration of Fig. 1 and 2 With reference to the illustration of Fig. 1 and 2 With reference to the illustration of Fig. 1 and 2 With reference to the illustration of Fig. 1 and 2 With reference to the illustration of Fig. 1 and 2 With reference to the illustration of Fig. 1 and 2 With reference to the illustration of Fig. 1 and 2 With reference to the illustration of Fig. 1 and 2 With reference to the illustration of Fig. 1 and 2 With reference to the illustration of Fig. 1 and 2 With reference to the illustration of Fig. 1 and 2 With reference to the illustration of
  • variable longitudinal extent of the outlet cross-section is matched to the respective width of the book block 3, wherein this width extends in the Y direction, and the order length of the adhesive on the spine 2 of the book block 3 results due to the conveying movement of the respective book block 3 in X direction.
  • the mass flow rate of the adhesive through the outlet cross section 11 of the application nozzle 10 results in a defined application strength in the Z direction on the spine 2 (see in particular the illustration of Fig. 3 ).
  • the adhesive is uniformly applied by means of a control device 12, an electric drive 13 and a driven by the drive 13 pump 14 for conveying the flowable adhesive.
  • the drive 13 is adjustable in its speed.
  • the pump 14 is a gear pump.
  • the drive 13 and the pump 14 are arranged below the pre-melter 4.
  • the drive 13 is connected via a coupling with the pump 14.
  • the respective transport bracket 8 has a front formed as a plate jaw 15 and a rear, also formed as a plate jaw 16.
  • the jaws 15, 16 of the respective transport clamp 8 are moved synchronously in the X direction.
  • the respective rear jaw 16 is not movable in the Y direction. Only the front jaw 15 is movable in the Y direction and opposite, so that the distance between the two jaws 15, 16 for the purpose of clamping the book block 3 between the jaws 15, 16 can be changed.
  • the respective rear jaw 16 forms on the side facing the front jaw 15 a plane spanned by the coordinates X and Z, which is substantially, with minor deviations on the same plane as a contact surface 17 of a fixed investor 18 of the application station 7.
  • This Feeder 18 forms a guide of the book block 3 on a gun 19 of the application station. 7
  • control device 12 With the control device 12 are a sensor 20 for detecting the transport speed of the book block 3 in the X direction, a sensor 21 for detecting the beginning and the end of the respective book block 3, with respect to the X direction, and a valve element designed as a control element 22 for the supply of the flowable adhesive to the applicator head 19 and, if necessary, a pressure sensor 23 via a connecting line 24 operatively connected.
  • the flowable adhesive is from the pre-melter 4 via the supply line 5 volumetrically from the pump 14, which means the drive 13 is driven, and is controlled by the control device 12, supplied. About the return line 6 of the funded by the pump 14 adhesive during the period during which no adhesive is applied, returned to the pre-melter 4.
  • Fig. 3 shows a schematic diagram of a book block 3 and its most important dimensions, further an adhesive application 29.
  • the application thickness 30 of the adhesive can be adjusted within a range of 0.05 to 4 mm.
  • the application thickness is preferably in the range of 0.3 to 0.6 mm for PUR.
  • the distance from the start of order 31 to the front 32 of the book block 3 and the distance from the order end 33 to the back 34 of the book block 3 can be set between -5 to 100 mm. Preferably, these values are between 0 and 15 mm.
  • the application width thus the dimension in the Y direction, corresponds essentially to the book block thickness and is in the range of 1 to 80 mm.
  • the maximum expected production speed of the book block 3 can be set between 1000 per hour and about 6000 per hour. The system described can also be used for significantly higher production speeds. Then the change of the application width is limited by adjustment of the slider 26 between two subsequent book blocks.
  • the Fig. 4 to 7 illustrate details of the applicator head 19 with an adjusting mechanism 25 for adjusting the outlet cross-section 11 of the application nozzle 10.
  • a cover which is designed as a slide 26, covers the outlet cross-section 11 more or less.
  • the slider 26 is moved by means of the adjusting mechanism 25 in the Y direction and opposite.
  • the respective book block 3 is moved linearly in the X direction over the application nozzle 10 designed as a slot nozzle.
  • the flowable adhesive is transferred via the outlet cross section 11 on the spine 2.
  • the movable slide 26 is guided as free of play by a linear guide 27 and actuated via the adjusting mechanism 25 which is driven by a drive 28, and in each case adjusted so that the Length Y of the outlet cross section 11 substantially corresponds to the book block thickness.
  • the application nozzle 11 has a stationary nozzle body 36. This has an inlet opening 37, a flow channel 38 and a nozzle slot 39. As the adhesive is conveyed through the application nozzle 10, the flowable adhesive passes from the inlet opening 37 into the flow channel 38 and from there to the nozzle slot 39. The flowable adhesive is dispensed through an exit port 40 of the nozzle slot defining the exit section 11. The outlet opening 40 is arranged in an outer region of the nozzle body 36.
  • the application nozzle 10 further comprises the slide 26, which is formed as a plate, and which is movable relative to the nozzle body 36 in the longitudinal extent of the outlet opening 40 via the latter by means of the adjusting mechanism 25 and the outer region of the nozzle body 36 contacted, for variably covering the outlet opening 40th
  • the slider 26 is pressed against the nozzle body 36 under the action of spring force for optimum sealing of the outlet opening 40 in its area covered by the slider 26.
  • the nozzle body 36 is designed such that the longitudinal extent LS of the flow channel 38 is at least as long as the longitudinal extension LD of the nozzle slot 39.
  • the dimension LS is slightly larger than the dimension LD.
  • the inlet opening 37 in the region of an end 41 of the flow channel 38 is operatively connected thereto.
  • the other end 42 of the flow channel ends in the region of an end 43 of the nozzle slot 39.
  • the outlet opening 40 is by means of the slider 26 from the other end 44 of the nozzle slot 39 starting dablendbar.
  • the flow channel 38 has, in the region of the nozzle slot 39, a cross-sectional area which is continuously variable over the length of the flow channel 38, the larger cross-sectional area facing the inlet opening 37.
  • the flow channel 38 and the nozzle slot 39 each have a fixed volume.
  • the flow channel 38 in the region of the nozzle slot on a over the local length of the flow channel 38 continuously variable cross-sectional area. It does not have to be linearly variable; will in normal case be a simply curved curve.
  • This cross-sectional area of the flow channel 38 decreases towards the end 42 of the flow channel.
  • the shape of the variable cross-sectional area of the flow channel 38 is identical.
  • the cross-sectional area of the flow channel 38 has the shape of a semicircle.
  • the nozzle slot 39 has such a shape over its length that the width BD of the nozzle slot 39 between the flow channel 38 and the outlet opening 40 of the nozzle slot 39 is constant.
  • the depth (extension in the Z direction) of the nozzle slot 39 decreases from the other end 44 to one end 43. This depth is variable along a single curved curve.
  • the outlet opening 40 and the nozzle slot 39 are arranged horizontally, the flow channel 38 is arranged slightly inclined with respect to the horizontal.
  • the nozzle body 36 has two strip-shaped nozzle body parts 45, 46. These are by means of screws 47 which pass through the nozzle body part 45 and are screwed into threaded bores 53 of the nozzle body part 46, firmly connected to each other. Between the two nozzle body parts 45 and 46 of the flow channel 38 and the nozzle slot 39 are formed. The flow channel 38 and the nozzle slot 39 are formed exclusively by depressions in the nozzle body part 46. Incidentally, the mutually facing surfaces of the two nozzle body part 45, 46 are flat, so that the nozzle body parts 45, 46 in the interconnected state in the region of these flat surfaces are close to each other.
  • a feed to the inlet opening 37 this feed being designed as an angle channel 48, is formed in the nozzle body part 45.
  • the angle channel 48 opens in the region of the end 41 of the flow channel 38 in one of the outlet opening 40 of the nozzle slot 39 facing away from the area in the flow channel 38th
  • the contact surface 17 of the armature 18 is arranged perpendicular to the longitudinal extent of the outlet opening 40 laterally of the outlet opening 40.
  • the slider 26 has on its side facing the feeder 18 a contact surface 49, which is parallel to a central region of the contact surface 17 of the feeder 18 in a central region. On the side, this respective middle area is connected to insertion and extension slopes of the contact surfaces 17 and 49.
  • the feeder 18 and the slider 26 thus serve to guide the book block 3 as it is conveyed over the nozzle body 36. The insertion of the book block 3 is facilitated by the converging insertion surfaces - abutment surfaces 17, 49 -.
  • the nozzle body part 46 is provided in the region of its opposite end faces with stepped holes 50 for receiving screws 51 which are screwed into threaded bores of a base 52 of the applicator head 19, for fixing the stationary nozzle body 36th
  • the concrete structure of the application nozzle 10 designed as a slot nozzle is in the FIGS. 20 to 24 illustrated for the second preferred embodiment.
  • the second embodiment according to the FIGS. 20 to 24 differs only by the changed geometry of flow channel 38 and nozzle slot 39th Den FIGS. 20 to 24 It can be seen that the flow channel 38 in the region of the nozzle slot has over the local length of the flow channel 38 continuously variable cross-sectional area. The change does not have to be linear; will normally be a simply curved curve. This cross-sectional area of the flow channel 38 decreases towards the end 42 of the flow channel.
  • the shape of the variable cross-sectional area of the flow channel 38 is identical.
  • the cross-sectional area of the flow channel 38 has the shape of a semicircle.
  • the cross-sectional area of the flow channel 38 is at the other end 42 of the flow channel 38 at most half as large as the cross-sectional area of the flow channel 38 at one end 41st
  • the nozzle slot 39 has such a shape along its length that the depth (Z-direction extent) of the nozzle slot 39 between the ends 43 and 44 is constant.
  • the width BD of the nozzle slot 39 thus the extension of the nozzle slot 39 in the X direction, increases from the other end 44 to one end 43.
  • This width is variable along a single curved curve.
  • This width is, for example, 0.32 mm in the section plane XXI-XXI, 0.35 mm in the section plane XXII-XXII, 0.5 mm in the section plane XXIII-XXIII and 0.53 mm in the section plane XXIV-XXIV, and 0.53 mm in the section plane constant depth of the nozzle slot of 1 mm over its length.
  • Fig. 25 illustrates the basic structure of the perfect binding machine 1.
  • the transport brackets 8 of the perfect binding machine are attached to the traction means 9 and are moved in the direction X at a defined speed. As a rule, this speed remains constant during production.
  • the book blocks 3 are clamped in the transport clamps 8 and moved with the transport clamps 8.
  • the speed of the book blocks 3 is detected by the sensor 20 and forwarded to the control device 12 for processing.
  • the book front edge assigned to the front side 32 and the book trailing edge assigned to the rear side 34 are detected by the sensor 21 and forwarded to the control device 12 for processing.
  • the perfect binding machine transmits the signals for the book block thickness in a suitable manner to the control device 12 so that it can unambiguously assign the book block thicknesses to be processed to the book block to be processed. It is crucial that the control device 12 has the speed data and the book block strength and can determine the time start and the end of each adhesive application. How the required data in the control device 12, may also be designed differently, as shown or described.
  • the adhesive is melted in Vorschmelz réelle 4 and kept ready in flowable form.
  • the pump 14 conveys the adhesive held ready in the pre-melter 4 via the supply line 5 and the actuator 22 or valve either to the application nozzle 10, during the application of adhesive to the spine 2, or via the return line 6 back to the pre-melter 4.
  • the adhesive pressure is from optional pressure sensor 23 detected immediately before the actuator 22 and transmitted to the control device 12.
  • the pressure sensor 23 is not mandatory for a satisfactory operation of the system and can be omitted for cost reasons or only temporarily installed.
  • the slider 26 of the application nozzle 10 for the adjustment of the application width of adhesive is actuated, adjusted and adjusted via the adjusting mechanism 25 and the drive 28.
  • the signal and the drive from the drive 28 can be made available either by the control device of the perfect binding machine or by the control device 12 of the device 1.
  • the actuator 22 for supplying the adhesive to the applicator nozzle 10 is actuated by the controller 12 such that the beginning of each application of adhesive and the end of each application of adhesive correspond exactly to the predetermined values.
  • the adjusting element 22 is designed as a changeover valve. In a first position of the adjusting element 22, a flow from the supply line 5 to the application nozzle 10 is free and the return line 6 is blocked.
  • the supply of the adhesive to the application nozzle 10 is interrupted and the supply line 5 is connected via a built-in control element 22 throttle 35 with the return line 6.
  • this throttle or a throttle element can also be installed as a separate component in the return line 6.
  • the drive 13 of the pump 14 is controlled by means of all the signals described above by the control device 12 in a manner that the adhesive application on the book blocks 3 has a clearly defined beginning, a clearly defined end and an even distribution over the order length. This is done by a substantially volumetric delivery of the adhesive by means of the pump 14.
  • the theoretical volume flow of adhesive during the job is determined from the speed of the moving book block 3, the application width and the application thickness of the adhesive to the book block 3.
  • the order strength must be supplied as a parameter of the control device 12. This is usually done via an input terminal that is operated by the user of the device 1.
  • the standard value for the application thickness can also be supplied by the adhesive binding machine or by a superordinate control of the control device 12.

Landscapes

  • Coating Apparatus (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft Vorrichtung (1) zum Auftragen eines fließfähigen Stoffs, insbesondere fließfähigen Klebstoffs, auf mindestens ein Substrat (3), mit einer als Schlitzdüse ausgebildeten Auftragsdüse (10), die einen stationären Düsenkörper (36) mit einer Einlassöffnung (37), einem Strömungskanal (38) und einem Düsenschlitz (39) aufweist, wobei bei einem Fördern des fließfähigen Stoffs durch die Auftragsdüse (10) der fließfähige Stoff von der Einlassöffnung (37) in den Strömungskanal (38) und von diesem zum Düsenschlitz (39) gelangt sowie durch eine Austrittsöffnung (40) des Düsenschlitzes (39) ausgegeben wird, wobei die Austrittsöffnung (40) in einem äußeren Bereich des Düsenkörpers (36) angeordnet ist, wobei die Auftragsdüse (10) ferner einen Schieber (26) aufweist, der relativ zum Düsenkörper (36) in Längserstreckung der Austrittsöffnung über diesen mittels eines Stellmittels (25) beweglich ist und den äußeren Bereich kontaktiert, zum veränderlichen Abdecken der Austrittsöffnung (40).Bei einer solchen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Längserstreckung (LS) des Strömungskanals (38) mindestens so groß ist wie die Längserstreckung (LD) des Düsenschlitzes (39), wobei die Einlassöffnung (37) im Bereich eines Endes (41) des Strömungskanals (38) mit diesem wirkverbunden ist und das andere Ende (42) des Strömungskanals (38) im Bereich eines Endes (43) des Düsenschlitzes (39) endet, sowie die Austrittsöffnung (40) mittels des Schiebers (26) vom anderen Ende (44) des Düsenschlitzes (39) ausgehend abblendbar ist, wobei die Querschnittsfläche des Strömungskanals (38) vom einen Ende (41) zum anderen Ende (42) des Strömungskanals (38) stetig abnimmt, die Breite des Düsenschlitzes (39) über dessen Verlauf konstant ist oder von dem anderen Ende (44) bis zu dem einen Ende (43) stetig zunimmt, die Tiefe des Düsenschlitzes (39) über dessen Verlauf konstant ist oder von dem anderen Ende (44) bis zu dem einen Ende (43) stetig abnimmt, wobei nicht gleichzeitig die Breite und die Tiefe des Düsenschlitzes konstant sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen eines fließfähigen Stoffes, insbesondere eines fließfähigen Klebstoffs, auf mindestens ein Substrat, mit einer als Schlitzdüse ausgebildeten Auftragsdüse, die einen stationären Düsenkörper mit einer Einlassöffnung, einem Strömungskanal und einem Düsenschlitz aufweist, wobei bei einem Fördern des fließfähigen Stoffs durch die Auftragsdüse der fließfähige Stoff von der Einlassöffnung in den Strömungskanal und von diesem zum Düsenschlitz gelangt sowie durch eine Austrittsöffnung des Düsenschlitzes ausgegeben wird, wobei die Austrittsöffnung in einem äußeren Bereich des Düsenkörpers angeordnet ist, wobei die Auftragsdüse ferner einen Schieber aufweist, der relativ zum Düsenkörper in Längserstreckung der Austrittsöffnung über diese mittels eines Stellmittels beweglich ist und den äußeren Bereich kontaktiert, zum veränderlichen Abdecken der Austrittsöffnung.
  • Bezogen auf ein orthogonales System mit den Koordinaten X, Y und Z verläuft eine Querschnittsfläche des Strömungskanals in Y-Richtung, wobei die Querschnittsfläche durch eine Ebene in X-Z-Richtung definiert ist, verläuft eine Breite des Düsenschlitzes in Y-Richtung, wobei die Breite in X-Richtung definiert ist, verläuft eine Tiefe des Düsenschlitzes in Y-Richtung, wobei die Tiefe in Z-Richtung definiert ist.
  • Vorrichtungen der eingangs genannten Art werden unterschiedlich verwendet. Als hauptsächliches Anwendungsgebiet wird das Auftragen von fließfähigen Klebstoffen mittels der Vorrichtungen angesehen. Ein weiteres wesentliches Anwendungsgebiet ist, im Gegensatz zu der Klebetechnik, die Beschichtungstechnik, somit das Auftragen von fließfähigen Stoffen zwecks Beschichtung von Substraten mittels der Vorrichtung.
  • Bei der Herstellung von klebegebundenen Druckerzeugnissen, wie Katalogen, Zeitschriften, Broschüren, Taschenbüchern oder ähnlichen Produkten werden Druckbogen zu losen Buchblocks zusammengetragen und anschließend in einer Klebebindevorrichtung im Wesentlichen am Rücken bearbeitet, sodann wird Klebstoff auf den Buchblockrücken und/oder auf die Innenseite des Rückens eines Umschlags aufgetragen, der mit dem Buchblock vereint und anschließend an diesen angepresst wird. Dabei sind die Buchblocks jeweils während der Bearbeitung in einer geführt umlaufenden Transportklammer der Klebebindevorrichtung mit nach unten vorstehendem Rücken eingespannt.
  • Bei der Buchherstellung im Klebebindeverfahren ist es bekannt, den Klebstoff mittels Auftragsdüsen aufzubringen. Bei dem Klebstoff handelt es sich dabei insbesondere um Dispersionsklebstoff, Schmelzklebstoff oder Dispersions-Schmelzklebstoff-Kombinationen. Hierbei hat sich in den letzten Jahren der Klebstoff Polyurethan, kurz PUR bezeichnet, als Schmelzklebstoff herausgestellt, der eine besondere gute Blattausreissfestigkeit aufweist sowie bei dem Buchblock bezüglich des 180°-Aufschlagverhaltens, dem sogenannten Lay-Flat-Verhalten, besonders vorteilhafte Ergebnisse erzielt. Dieser Klebstoff ist auch für schlechtere Papierqualität vorteilhaft einsetzbar, zum Beispiel für gestrichene Papiere, bei denen der Anteil der Strichbestandteile den für die Festigkeit erforderlichen Faseranteil überwiegt, und die sich auch schlechter aufrauen lassen, um die Faser für die Verklebung freizulegen.
  • Für die Bearbeitung von reaktiven Klebstoffen, beispielsweise mit Feuchtigkeit der Umgebung chemisch reagierender Polyurethane, werden vorzugsweise sogenannte Schlitzdüsenauftragsvorrichtungen eingesetzt. Der Klebstoff wird in aller Regel in einem dichten, mit einem trockenen Gas gefüllten Vorschmelzgerät verflüssigt und mittels einer volumetrisch fördernden Pumpe über eine Klebstoffzuführleitung einem Auftragskopf der als Schlitzdüse ausgebildeten Auftragsdüse zugeführt und von dieser auf den Buchblockrücken oder den Umschlag übertragen. Die pro Zeiteinheit zu fördernde Menge Klebstoff ist von der Fördergeschwindigkeit des Buchblocks, der Buchblockstärke und der zu erreichenden Dicke des auf den Buchblockrücken oder den Umschlag aufzutragenden Klebstofffilms abhängig. Auf Basis dieser Parameter berechnet eine Steuervorrichtung die erforderliche Drehzahl der Pumpe bzw. die durch die Pumpe zu fördernde Klebestoffmenge. Im Bereich zwischen einander folgenden Buchblocks muss die Klebstoffzufuhr zur Schlitzdüse unterbrochen werden.
  • Eine Vorrichtung, die die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufweist, ist aus der DE 103 20 515 A1 bekannt. Diese dient dem Auftragen eines fließfähigen Klebstoffs. Hierbei wird in einer klebstoffbefüllten Kammer ein Unterdruck damit erzeugt, dass ein Faltenbalg, der Bestandteil einer Kammerwand ist, mittels einer Stellvorrichtung nach außen gezogen wird. Durch den Unterdruck wird Klebstoff in die Kammer gesogen. Anschließend wird in der Kammer ein Überdruck dadurch erzeugt, dass der Faltenbalg durch die Stellvorrichtung in die Kammer hineingedrückt wird. Der Überdruck bewirkt, dass Klebstoff aus der Kammer hinaus durch eine Flächenauftragsdüse gepresst und so aufgetragen wird. Die Düsenöffnung der Flächenauftragsdüse ist als Schlitzöffnung ausgebildet. Der Schlitz hat, bezogen auf dessen Austrittsquerschnitt, eine Maximallänge, die der maximalen Breite des zu verarbeitenden Buchrückens entspricht. Bei schmäleren Buchrücken wird der Düsenschlitz über einen Schieber entsprechend der gewünschten Breite des Buchrückens dichtend geschlossen. Bei dieser Vorrichtung sind Teilbereiche, insbesondere Teilbereiche des Faltenbalgs, kaum oder wenig vom Klebstoff durchströmt. In diesen Räumen kann der Klebstoff altern und ganz oder teilweise aushärten. Hiervon abgesehen ist die Ausbildung der Vorrichtung mit dem Faltenbalg baulich aufwendig und störanfällig.
  • Bei einer Inline-Verknüpfung von einer oder mehreren Digitaldruckmaschinen mit einer Klebebindestrecke kann die Wirtschaftlichkeit deutlich gesteigert werden, wenn unterschiedliche Fertigungslose mit variierenden Formaten gefertigt werden können, ohne dass eine Produktionsunterbrechung erforderlich ist. Gleichfalls muss sichergestellt sein, dass das erste Produkt eines neuen Loses verkaufsfähig ist. Damit ist der sogenannte Einrichteausschuss nicht mehr akzeptabel.
  • Aus der EP 2 684 702 A2 ist eine Vorrichtung zum Auftragen von Klebstoff auf einen Buchblockrücken mittels einer Auftragsdüse bekannt. Die Auftragsdüse ist mit einem Klebstoffversorgungssystem leitungsverbunden. Eine Austrittsöffnung eines Düsenschlitzes der Auftragsdüse ist veränderbar und an die Dicke eines zu verarbeitenden Buchblocks anpassbar. Hierzu weist die Auftragsdüse eine erste Kammer zur Bereitstellung von Klebstoff, angrenzend an die Austrittsöffnung, und eine zweite Kammer, angeordnet zwischen der Austrittsöffnung und dem Klebstoffversorgungssystem auf. Ein erster Schieber im Bereich der ersten Kammer dient zur Veränderung der Breite der ersten Kammer und ein zweiter Schieber im Bereich der zweiten Kammer zur Veränderung des Volumens der zweiten Kammer. Die zweite Kammer stellt somit ein Reservoir mit veränderlichem Volumen dar, welches genutzt werden kann zur Aufnahme von überschüssigem Klebstoff, wenn von einem Buchblock größerer Dicke auf einen Buchblock geringerer Dicke umgestellt wird bzw. zur Abgabe von zusätzlichem Klebstoff, wenn von einem Buchblock geringerer Dicke auf einen Buchblock größerer Dicke umgestellt wird. Hierdurch wird sichergestellt, dass überschüssiger Klebstoff bei der Veränderung der Austrittsöffnung des Düsenschlitzes keine Klebstoffwulst hervorruft, welche entweder die Auftragsdüse verkleben oder den Buchblock verschmutzen könnte. Nachteilig ist bei dieser Vorrichtung, dass in der Auftragsdüse Bereiche vorhanden sind, die kaum oder wenig durchströmt werden, sodass in diesen Hohlräumen insbesondere PUR-Klebstoff altern und ganz oder teilweise aushärten kann. Abgesehen hiervon ist diese Vorrichtung baulich recht aufwendig gestaltet.
  • Eine Auftragsdüse zum Erzeugen eines flächigförmigen Extrudats aus flüssigem Material, bei der ein im Düsenkörper ausgebildeter Strömungskanal kleiderbügelförmig ausgebildet ist, ist aus der EP 0 589 987 A1 bekannt. Bei dieser ist eine Einlassöffnung in den Strömungskanal in einem zentralen Bereich des Strömungskanals angeordnet.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung, die die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufweist, so weiterzubilden, dass diese baulich besonders einfach gestaltet ist, ein gleichmäßiger Austritt des fließfähigen Stoffs durch die Austrittsöffnung bei unterschiedlichen Abdeckstellungen des Schiebers gewährleistet ist, sowie beim Verändern der Position der Abdeckung der Austrittsöffnung kein fließfähiger Stoff aus der Austrittsöffnung austritt, ferner im Düsenkörper keine Hohlräume gebildet sind, die nicht oder nur teilweise mit dem fließfähigen Stoff gefüllt sind.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung, die die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.
  • Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Längserstreckung des Strömungskanals mindestens so groß ist wie die Längserstreckung des Düsenschlitzes. Hierbei ist die Einlassöffnung im Bereich eines Endes des Strömungskanals mit diesem wirkverbunden. Das andere Ende des Strömungskanals endet im Bereich eines Endes des Düsenschlitzes. Die Austrittsöffnung ist mittels des Schiebers vom anderen Ende des Düsenschlitzes ausgehend abblendbar. Hierbei nimmt die Querschnittsfläche des Strömungskanals in Y-Richtung von dem einen Ende des Strömungskanals bis zu dem anderen Ende des Strömungskanals stetig ab, ferner ist die Breite des Düsenschlitzes über dessen Verlauf in Y-Richtung konstant oder es nimmt die Breite des Düsenschlitzes über dessen Verlauf in Y-Richtung von dem anderen Ende bis zu dem einen Ende stetig zu, ferner ist die Tiefe des Düsenschlitzes über dessen Verlauf in Y-Richtung konstant oder es nimmt die Tiefe des Düsenschlitzes über dessen Verlauf in Y-Richtung von dem anderen Ende bis zu dem einen Ende stetig ab, wobei nicht gleichzeitig die Breite des Düsenschlitzes und die Tiefe des Düsenschlitzes konstant sind.
  • Aufgrund dieser Gestaltung der Vorrichtung wird der fließfähige Stoff, unabhängig davon, in welcher Position sich der Schieber befindet und somit unabhängig davon, wie stark die Austrittsöffnung abgeblendet ist, immer über die Gesamtlänge des Strömungskanals gefördert, somit von der Einlassöffnung bis zu dem Ende des Strömungskanals, das der Einlassöffnung abgewandt ist. Die Querschnittsflächen des Strömungskanals über dessen Länge und die Querschnittsfläche des Düsenschlitzes über dessen Länge sind so bemessen, dass der fließfähige Stoff gleichmäßig verteilt über die Länge des Düsenschlitzes ausgegeben wird, unabhängig davon, in welcher Stellung sich der Schieber befindet. In der Konsequenz wird beim Verstellen des Schiebers innerhalb des Düsenschlitzes befindlicher fließfähiger Stoff nicht aus dem Düsenschlitz gefördert, da der Schieber keinen Einfluss auf den im Düsenschlitz befindlichen fließfähigen Stoff ausübt. Aufgrund der Gestaltung von Strömungskanal und Düsenschlitz ist die Ausgabe des fließfähigen Stoffs über die nicht durch den Schieber abgedeckte Länge der Austrittsöffnung des Düsenschlitzes weitgehend konstant.
  • Aus fertigungstechnischen Gründen weist der Düsenschlitz bevorzugt über dessen Länge eine Querschnittsfläche auf, die bezüglich deren Form identisch ist.
  • Es wird als besonders vorteilhaft angesehen, wenn der Strömungskanal und/oder der Düsenschlitz ein unveränderliches Volumen aufweisen. Unabhängig von der jeweiligen Stellung des Schiebers erfolgt somit keine Veränderung des Volumens des Strömungskanals bzw. des Düsenschlitzes und es sind demzufolge innerhalb des Düsenkörpers keine weiteren Einbauten vorzusehen, die eine Veränderung des Volumens bewirken würden. Die Vorrichtung ist baulich besonders einfach gestaltet, weil es bezüglich des stationären Düsenkörpers nur erforderlich ist, diesen mit der Einlassöffnung, dem Strömungskanal und dem Düsenschlitz zu versehen.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass stromaufwärts der Einlassöffnung ein Sperrmittel zum Unterbrechen des Zuflusses von fließfähigem Stoff in den Strömungskanal angeordnet ist. Dieses Sperrmittel, bei dem es sich insbesondere um ein Ventil handelt, das in eine geöffnete oder eine geschlossene Stellung überführt werden kann, befindet sich immer dann in der geöffneten Stellung, wenn der fließfähige Stoff aus dem Düsenkörper auszugeben ist, somit beim Auftragen des fließfähigen Stoffs auf das Substrat. Insbesondere ist das Sperrmittel beim Verschieben des Schiebers in seiner Sperrstellung. Wird der Schieber verschoben, erfolgt somit keine Förderung des fließfähigen Stoffs durch die Einlassöffnung in den Strömungskanal und den Düsenschlitz.
  • Vorzugsweise weist der Strömungskanal im Bereich des Düsenschlitzes eine über die dortige Länge des Strömungskanals im Wesentlichen linear veränderliche Querschnittsfläche auf oder eine Querschnittsfläche auf, deren Veränderung eine einfach gekrümmte Kurve, somit Kurve ohne Wendepunkt ist. Diese Gestaltung berücksichtigt in besonders hohem Maße den Umstand, dass der fließfähige Stoff im Bereich des einen Endes des Strömungskanals zugeführt wird und somit, wegen der Ausgabe des fließfähigen Stoffs durch den Düsenschlitz, stromaufwärts des Strömungskanals ein größeres Volumen des fließfähigen Stoffs vorhanden sein muss als stromabwärts, ferner Reibungsverluste beim Fördern des Stoffes. Durch diese Veränderung der Querschnittsfläche des Strömungskanals im Bereich des Düsenschlitzes kann diese Anforderung besonders vorteilhaft erfüllt werden.
  • Insbesondere nimmt die Querschnittsfläche des Strömungskanals zum anderen Ende des Strömungskanals, somit demjenigen Ende, das der Einlassöffnung abgewandt ist, hin ab.
  • Insbesondere ist die Querschnittsfläche des Strömungskanals am anderen Ende des Strömungskanals maximal halb so groß wie die Querschnittsfläche des Strömungskanals am einen Ende.
  • Vorzugsweise ist die Form der veränderlichen Querschnittsfläche des Strömungskanals identisch. Eine solche Ausbildung lässt sich baulich besonders einfach herstellen und ermöglicht optimale Durchströmverhältnisse im Strömungskanal.
  • Insbesondere ist vorgesehen, dass die Veränderung der Querschnittsfläche des Strömungskanals und/oder der Breite des Düsenschlitzes und/oder der Tiefe des Düsenschlitzes jeweils über dessen Länge nicht linear ist, insbesondere gemäß einer einfach gekrümmten Kurve ist.
  • Baulich besonders einfach ist der Düsenkörper gestaltet, wenn dieser ein erstes Düsenkörperteil und ein zweites Düsenkörperteil aufweist, die miteinander verbunden sind und zwischen denen der Strömungskanal und der Düsenschlitz ausgebildet sind. Der Strömungskanal und der Düsenschlitz können somit besonders einfach in das eine oder das andere Düsenkörperteil oder in beide Düsenkörperteile integriert werden, sodass bei Verbindung der beiden Düsenkörperteile der Düsenkörper gebildet ist. Insbesondere weist der Düsenkörper leistenförmige Düsenkörperteile auf. Die Düsenkörperteile sind somit länglich gestaltet und besonders gut geeignet, den Strömungskanal und den Düsenschlitz im Düsenkörper auszubilden.
  • Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn der Strömungskanal und/oder der Düsenschlitz ausschließlich durch Vertiefungen in einem Düsenkörperteil gebildet ist bzw. sind. Dies reduziert den Bau- und Herstellungsaufwand des Düsenkörpers erheblich. Unter diesem Aspekt ist insbesondere vorgesehen, dass die Querschnittsfläche des Strömungskanals die Form eines Halbkreises aufweist. Eine solche halbkreisförmige Vertiefung lässt sich besonders einfach in das relevante Düsenkörperteil einbringen.
  • Insbesondere ist vorgesehen, dass der Strömungskanal und der Düsenschlitz in dem einen Düsenkörperteil und die Einlassöffnung sowie eine Zuführung zur Einlassöffnung in dem anderen Düsenkörperteil gebildet sind. Hierdurch sind die Funktionalitäten baulich getrennt, nämlich die Funktionalität des Strömungskanals und des Düsenschlitzes dem einen Düsenkörperteil zugeordnet und die Funktionalität der Einlassöffnung sowie die Zuführung zur Einlassöffnung dem anderen Düsenkörperteil zugeordnet. Dies vereinfacht nicht nur die Herstellung des Düsenkörpers, sondern auch das Anschließen des Düsenkörpers an eine Zuführung für den fließfähigen Stoff.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Düsenschlitz über dessen Länge eine derartige Form aufweist, dass die Breite des Düsenschlitzes zwischen Strömungskanal und Austrittsöffnung konstant ist oder sich vom Strömungskanal zur Austrittsöffnung hin stetig verjüngt, insbesondere linear verjüngt. Bei gleichen Druckverhältnissen im Strömungskanal über dessen Länge, bezogen auf die Länge des Düsenschlitzes, wird somit über die Länge des Düsenschlitzes ein konstanter Durchfluss des fließfähigen Stoffs durch die Austrittsöffnung des Düsenschlitzes erzielt.
  • Insbesondere ist vorgesehen, dass die Austrittsöffnung und/oder der Düsenschlitz und/oder der Strömungskanal, bezogen auf deren Längserstreckung, horizontal angeordnet ist bzw. sind, insbesondere die Austrittsöffnung oberhalb des Strömungskanals angeordnet ist. Diese Gestaltung bzw. Anordnung berücksichtigt, dass der fließfähige Stoff, vorliegend insbesondere fließfähiger Klebstoff, nach oben ausgegeben wird, zwecks Auftragen auf ein Substrat, das oberhalb des Düsenkörpers angeordnet über dessen Austrittsöffnung gefördert wird. Es ist durchaus eine vertikale Anordnung statt der beschriebenen horizontalen Anordnung möglich.
  • Die vorbeschriebene vertikale Anordnung, somit vertikale Ausrichtung der Auftragsdüse, erfolgt insbesondere bei dem sogenannten Edge Banding. Dies wird z.B. in der Produktion von Plattenmaterial in der holzverarbeitenden Industrie angewendet. Dabei wird Klebstoff auf die schmalen Kanten von Plattenmaterial aufgetragen.
  • Insbesondere ist der die Austrittsöffnung aufweisende äußere Bereich des Düsenkörpers eben ausgebildet und es weist der Schieber einen ebenen Abschnitt zum Kontaktieren des Düsenkörpers in diesem Bereich auf, insbesondere zum dichtenden Kontaktieren unter Vorspannung.
  • Die Austrittsöffnung der Auftragsdüse ist vorzugsweise mittels des Schiebers vollständig abdeckbar, insbesondere dichtend abdeckbar. Im Falle eines Stillstands der Vorrichtung zum Auftragen des fließfähigen Stoffs, insbesondere eines PUR-Klebstoffs, wird verhindert, dass der Stoff bzw. der Klebstoff in der Auftragsdüse reagieren kann, insbesondere aufgrund der Feuchtigkeit der Umgebungsluft aushärten kann.
  • Es wird als vorteilhaft angesehen, wenn die Vorrichtung einen Anleger aufweist, der mit einer Anlagefläche versehen ist, die senkrecht zur Längserstreckung der Austrittsöffnung seitlich der Austrittsöffnung angeordnet ist, ferner der Schieber auf einer der Anleger zugewandten Seite eine Anlagefläche aufweist, die parallel zur Anlagefläche des Anlegers angeordnet ist. Unabhängig von der Stellung des Schiebers sind somit zwischen den Anlageflächen von Anleger und Schieber ein Einführbereich für das jeweilige Substrat gebildet. Hierbei handelt es sich insbesondere um einen Buchblock, der in einer Klemmvorrichtung gehalten ist und zwischen den Anlageflächen von Anleger und Schieber seitlich zu dessen Führung kontaktiert wird.
  • Insbesondere weisen die Anlageflächen Flächenbereiche auf, die konvergierende Einführflächen für das Substrat bilden.
  • Bevorzugter Anwendungsbereich der erfindungsgemäßen Vorrichtung einschließlich deren beschriebenen Weiterbildungen ist das Auftragen von Klebstoff auf Buchrücken. Insbesondere soll die Vorrichtung als Bestandteil einer Klebstoffauftragsvorrichtung im Zusammenhang mit dem Digitaldruck und einer nachgeschalteten Buchproduktion mit dem Oberbegriff "Book on demand" eingesetzt werden können. Das bedeutet, dass die Größe der Auflage minimal ein Stück umfassen kann. Somit muss es möglich sein, dass die Auftragsbreite des Klebstoffs auf den Buchrücken während der Zeit zwischen zwei Klebstoffaufträgen auf zwei nacheinanderfolgenden Buchblöcken verstellt werden kann, sodass der Klebstoff auf zwei aufeinanderfolgende Bücher mit unterschiedlicher Dicke so aufgetragen werden kann, dass die Qualität vom Klebstoffauftrag genügend ist. Diese Auftragsbreite kann durchaus nur im Bereich von 2 bis 5 mm liegen.
  • In diesem Zusammenhang wird ein geschlossenes Klebstoffsystem eingesetzt, das den Eigenheiten von reaktiv aushärtenden Schmelzklebstoffen wie PUR Rechnung trägt und den Zutritt von Umgebungsluft und damit Feuchtigkeit minimiert und die mechanische Belastung von Klebstoff klein hält. Unter diesem Aspekt ist die eingesetzte Schlitzdüse von besonderem Vorteil. Die Schlitzdüse verfügt über einen Verstellmechanismus zur Verstellung der Auftragsbreite von Klebstoff auf den jeweiligen Buchrücken. Nach der Verstellung ist kein Einfahren der Schlitzdüse erforderlich, sodass die Qualität vom Klebstoffauftrag beim ersten Buch nach der Verstellung bereits genügend ist. Der Schieber und dessen Antrieb sind derart ausgeführt, dass während der Verstellung der Position des Schiebers das Volumen des Klebstoffs innerhalb der Schlitzdüse nicht beeinflusst wird. Somit tritt während der Verstellung kein Klebstoff aus und es entstehen keine zusätzlichen Hohlräume, die nicht oder nur teilweise mit Klebestoff gefüllt sind. Die Schlitzdüse und der Verstellmechanismus für den Schieber sind derart ausgeführt, dass keine beweglichen Teile vorhanden sind, die verkleben können. Aufgrund der einfachen Geometrie der klebstoffführenden Teile ist eine einfache Reinigung möglich. Das Volumen innerhalb der Schlitzdüse ist so gestaltet, dass alle mit Klebstoff beaufschlagten Hohlräume mit Klebstoff durchströmt werden und keine sogenannten Toträume vorhanden sind, in denen der Klebstoff altern oder aushärten kann.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung nebst der beschriebenen Weiterbildungen zeichnet sich ferner durch einen einfachen Aufbau mit wenigen Teilen, die mit dem Klebstoff in Berührung kommen, aus. Hierdurch lässt sich die Vorrichtung mit geringem Aufwand demontieren, reinigen und warten. Die Gleichmäßigkeit vom Klebstoffauftrag ist über die gesamte Buchblockstärke im Wesentlichen konstant, sodass die Qualität des Klebstoffauftrags mindestens genügend ist. Diese Gleichmäßigkeit des Klebstoffauftrags bleibt über den gesamten Verstellbereich der Auftragsbreite des Klebstoffauftrags hinweg erhalten. Diese Gleichmäßigkeit bleibt über einen weiten Bereich der Viskosität des Klebstoffs ebenfalls erhalten.
  • Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung der Figuren und den Figuren selbst dargestellt, wobei bemerkt wird, dass alle Einzelmerkmale und alle Kombinationen von Einzelmerkmalen erfindungswesentlich sind.
  • In den Figuren ist die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele in schematischer Darstellung veranschaulicht, ohne hierauf beschränkt zu sein.
  • Es zeigt:
    • Fig. 1
    eine Klebebindemaschine, dargestellt für bezüglich der erfindungsgemäßen Vorrichtung relevante Bereiche,
    Fig. 2
    die Klebebindemaschine gemäß Darstellung in Fig. 1, in bezüglich Teilbereichen detaillierterer Darstellung,
    Fig. 3
    einen Buchrücken mit aufgetragenem Klebstoff,
    Fig. 4
    eine Auftragsstation der Klebebindemaschine, veranschaulicht in einer räumlichen Darstellung,
    Fig. 5
    die Auftragsstation in einer Ansicht V gemäß Fig. 4,
    Fig. 6
    die Auftragsstation in einer Ansicht VI gemäß Fig. 5,
    Fig. 7
    die Auftragsstation in einer Ansicht VII gemäß Fig. 5,
    Fig. 8
    die bei der Auftragsstation Verwendung findende Auftragsdüse, für ein erstes Ausführungsbeispiel gezeigt, ohne Schieber veranschaulicht, in einer räumlichen Darstellung,
    Fig. 9
    die in Fig. 8 gezeigte Anordnung in einer räumlichen Darstellung, aus einer anderen Richtung gesehen,
    Fig. 10
    die Anordnung gemäß Fig. 8 in einer Ansicht X gemäß Fig. 8,
    Fig. 11
    eine Ansicht XI gemäß Fig. 10,
    Fig. 12
    eine Ansicht XII gemäß Fig. 10,
    Fig. 13
    einen Schnitt gemäß der Linie XIII-XIII in Fig. 11,
    Fig. 14
    einen Schnitt gemäß der Linie XIV-XIV in Fig. 11,
    Fig. 15
    die Anordnung in der Ansicht gemäß Fig. 10, mit zusätzlich mittels strichlierter Linien veranschaulichter Innenbereiche,
    Fig. 16
    einen Schnitt gemäß der Linie XVI-XVI in Fig. 15,
    Fig. 17
    einen Schnitt gemäß der Linie XVII-XVII in Fig. 15,
    Fig. 18
    einen Schnitt gemäß der Linie XVIII-XVIII in Fig. 15,
    Fig. 19
    einen Schnitt gemäß der Linie XIX-XIX in Fig. 15,
    Fig. 20
    die bei der Auftragsstation Verwendung findende Auftragsdüse, für ein zweites Ausführungsbeispiel gezeigt, ohne Schieber veranschaulicht, in einer Darstellung gemäß Fig. 15,
    Fig. 21
    einen Schnitt gemäß der Linie XXI-XXI in Fig. 20,
    Fig. 22
    einen Schnitt gemäß der Linie XXII-XII in Fig. 20,
    Fig. 23
    einen Schnitt gemäß der Linie XXIII-XIII in Fig. 20,
    Fig. 24
    einen Schnitt gemäß der Linie XXIV-XXIV in Fig. 20,
    Fig. 25
    ein Klebstoffflussdiagramm der Klebebindemaschine.
    Figurenbeschreibung
  • Fig. 1 veranschaulicht die Einbausituation einer Klebebindemaschine 1 zum intermittierenden Auftragen eines fließfähigen Klebstoffs auf Substrate, vorliegend auf Buchrücken 2 von Buchblocks 3. Bei dem Klebstoff handelt es sich beispielsweise um Polyurethan. Dieser Schmelzklebstoff weist die besonders gute Blattausreissfestigkeit auf, ferner bei Buchblocks 3 ein optimales Lay-Flat-Verhalten.
  • Unter Bezugnahme auf die Darstellung der Fig. 1 und 2 ist bezüglich der Vorrichtung 1 ein Vorschmelzgerät 4, eine Zuführleitung 5 für den erhitzten Klebstoff, eine Rückführleitung 6 für den erhitzten Klebstoff und eine Auftragsstation 7 für den erhitzten Klebstoff gezeigt. Die Buchblocks 3 sind in Transportklammern 8 eingespannt und werden durch ein Zugmittel 9 in einer Bewegungsrichtung, die der veranschaulichten Koordinate X eines orthogonalen Systems entspricht, über die Auftragsstation 7, konkret eine Auftragsdüse 10 der Auftragsstation 7, bewegt. Es sind die weiteren Koordinaten Y und Z veranschaulicht. Ein in der Draufsicht, entgegen der Koordinate z gesehen, rechteckiger Austrittsquerschnitt 11 der Auftragsdüse 10 weist eine verstellbare Längserstreckung in Y-Richtung, eine konstante Breitenerstreckung in X-Richtung auf. Die variable Längserstreckung des Austrittsquerschnitts ist auf die jeweilige Breite des Buchblocks 3, wobei sich diese Breite in Y-Richtung erstreckt, abgestimmt und es ergibt sich die Auftragslänge des Klebstoffs auf dem Buchrücken 2 des Buchblocks 3 aufgrund der Förderbewegung des jeweiligen Buchblocks 3 in X-Richtung bei geöffneter Auftragsdüse 10. In Abhängigkeit von der Fördergeschwindigkeit des Buchrückens 2 relativ zur geöffneten Auftragsdüse 10 und dem Massendurchsatz des Klebstoffs durch den Austrittsquerschnitt 11 der Auftragsdüse 10 ergibt sich eine definierte Auftragsstärke in Z-Richtung auf den Buchrücken 2 (siehe insbesondere die Darstellung der Fig. 3).
  • Auf die Buchrücken 2 wird der Klebestoff mithilfe einer Steuervorrichtung 12, eines elektrischen Antriebs 13 und einer mittels des Antriebs 13 antreibbaren Pumpe 14 zum Fördern des fließfähigen Klebstoffs gleichmäßig aufgetragen. Der Antrieb 13 ist in seiner Drehzahl regelbar. Bei der Pumpe 14 handelt es sich um eine Zahnradpumpe. Der Antrieb 13 und die Pumpe 14 sind unterhalb des Vorschmelzgeräts 4 angeordnet. Der Antrieb 13 ist über eine Kupplung mit der Pumpe 14 verbunden.
  • Die jeweilige Transportklammer 8 weist eine vordere als Platte ausgebildete Backe 15 und eine hintere, gleichfalls als Platte ausgebildete Backe 16 auf. Die Backen 15, 16 der jeweiligen Transportklammer 8 werden synchron in X-Richtung bewegt. Die jeweilige hintere Backe 16 ist in Y-Richtung nicht beweglich. Nur die vordere Backe 15 ist in Y-Richtung und entgegengesetzt beweglich, sodass das Abstandsmaß der beiden Backen 15, 16 zwecks Klemmen des Buchblocks 3 zwischen den Backen 15, 16 verändert werden kann. Die jeweilige hintere Backe 16 bildet auf der der vorderen Backe 15 zugewandten Seite eine durch die Koordinaten X und Z aufgespannte Ebene, die im Wesentlichen, bis auf geringfügige Abweichungen auf der gleichen Ebene liegt wie eine Anlagefläche 17 eines festen Anlegers 18 der Auftragsstation 7. Dieser Anleger 18 bildet eine Führung der Buchblocks 3 an einem Auftragskopf 19 der Auftragsstation 7.
  • Mit der Steuervorrichtung 12 sind ein Sensor 20 zum Erfassen der Transportgeschwindigkeit des Buchblocks 3 in X-Richtung, ein Sensor 21 zum Erfassen des Beginns und des Endes des jeweiligen Buchblocks 3, bezogen auf die X-Richtung, sowie ein als Ventil ausgebildetes Stellelement 22 für die Zuführung des fließfähigen Klebstoffs zum Auftragskopf 19 und bei Bedarf ein Drucksensor 23 über eine Verbindungsleitung 24 wirkverbunden. Der fließfähige Klebstoff wird vom Vorschmelzgerät 4 über die Zuführleitung 5 volumetrisch von der Pumpe 14, die mittels des Antriebs 13 angetrieben wird, und über die Steuervorrichtung 12 kontrolliert wird, zugeführt. Über die Rücklaufleitung 6 wird der von der Pumpe 14 geförderte Klebstoff während der Zeitdauer, während der kein Klebstoffauftrag erfolgt, zum Vorschmelzgerät 4 zurückgeführt.
  • Fig. 3 zeigt eine Prinzipdarstellung von einem Buchblock 3 und dessen wichtigste Abmessungen, ferner einen Klebstoffauftrag 29. Am Buchrücken 2 wird der Klebstoff aufgetragen. Die Auftragsstärke 30 vom Klebstoff kann in einem Bereich von 0.05 bis 4 mm eingestellt werden. Vorzugsweise liegt die Auftragsstärke im Bereich von 0.3 bis 0.6 mm für PUR. Der Abstand vom Auftragsanfang 31 zur Vorderseite 32 des Buchblocks 3 und der Abstand vom Auftragsende 33 zur Rückseite 34 des Buchblocks 3 kann zwischen -5 bis 100 mm eingestellt werden. Vorzugsweise liegen diese Werte zwischen 0 und 15 mm. Die Auftragsbreite, somit das Maß in Y-Richtung, entspricht im Wesentlichen der Buchblockstärke und liegt im Bereich von 1 bis 80 mm. Die maximal zu erwartende Produktionsgeschwindigkeit des Buchblocks 3 kann zwischen 1000 pro Stunde und etwa 6000 pro Stunde eingestellt werden. Das beschriebene System kann aber auch für deutlich höhere Produktionsgeschwindigkeiten eingesetzt werden. Dann wird die Änderung der Auftragsbreite durch Verstellung des Schieber 26 zwischen zwei nachfolgenden Buchblocks eingeschränkt.
  • Die Fig. 4 bis 7 veranschaulichen Einzelheiten des Auftragskopfs 19 mit einem Verstellmechanismus 25 zum Verstellen des Austrittsquerschnitts 11 der Auftragsdüse 10. Eine Abdeckung, die als Schieber 26 ausgebildet ist, deckt den Austrittsquerschnitt 11 mehr oder weniger ab. Der Schieber 26 ist mittels des Verstellmechanismus 25 in Y-Richtung und entgegengesetzt verfahrbar. Der jeweilige Buchblock 3 wird linear in X-Richtung über die als Schlitzdüse ausgebildete Auftragsdüse 10 bewegt. Dabei wird der fließfähige Klebstoff über den Austrittsquerschnitt 11 auf den Buchrücken 2 übertragen. Der bewegliche Schieber 26 wird von einer Linearführung 27 möglichst spielfrei geführt und über den Verstellmechanismus 25, der von einem Antrieb 28 angetrieben wird, betätigt und jeweils so verstellt, dass die Länge Y des Austrittsquerschnitts 11 im Wesentlichen der Buchblockstärke entspricht.
  • Der konkrete Aufbau der als Schlitzdüse ausgebildeten Auftragsdüse 10 ist in den Fig. 8 bis 19 für das erste bevorzugte Ausführungsbeispiel dargestellt:
  • Die Auftragsdüse 11 weist einen stationären Düsenkörper 36 auf. Dieser weist eine Einlassöffnung 37, einen Strömungskanal 38 und einen Düsenschlitz 39 auf. Beim Fördern des Klebstoffs durch die Auftragsdüse 10 gelangt der fließfähige Klebstoff von der Einlassöffnung 37 in den Strömungskanal 38 und von diesem zum Düsenschlitz 39. Der fließfähige Klebstoff wird durch eine Austrittsöffnung 40 des Düsenschlitzes ausgegeben, die den Austrittsquerschnitt 11 definiert. Die Austrittsöffnung 40 ist in einem äußeren Bereich des Düsenkörpers 36 angeordnet. Die Auftragsdüse 10 weist ferner den Schieber 26, der als Platte ausgebildet ist, auf und der relativ zum Düsenkörper 36 in Längserstreckung der Austrittsöffnung 40 über diese mittels des Verstellmechanismus 25 bewegbar ist und den äußeren Bereich des Düsenkörpers 36 kontaktiert, zum veränderlichen Abdecken der Austrittsöffnung 40. Insbesondere wird der Schieber 26 unter Einwirkung von Federkraft gegen den Düsenkörper 36 zwecks optimaler Abdichtung der Austrittsöffnung 40 in deren durch den Schieber 26 jeweils abgedeckten Bereich gedrückt.
  • Der Düsenkörper 36 ist so gestaltet, dass die Längserstreckung LS des Strömungskanals 38 mindestens so groß ist wie die Längserstreckung LD des Düsenschlitzes 39. Im Ausführungsbeispiel ist das Maß LS geringfügig größer als das Maß LD. Hierbei ist die Einlassöffnung 37 im Bereich eines Endes 41 des Strömungskanals 38 mit diesem wirkverbunden. Das andere Ende 42 des Strömungskanals endet im Bereich eines Endes 43 des Düsenschlitzes 39. Die Austrittsöffnung 40 ist mittels des Schiebers 26 vom anderen Ende 44 des Düsenschlitzes 39 ausgehend abblendbar. Der Strömungskanal 38 weist im Bereich des Düsenschlitzes 39 eine über die dortige Länge des Strömungskanals 38 stetig veränderliche Querschnittsfläche auf, wobei die größere Querschnittsfläche der Einlassöffnung 37 zugewandt ist.
  • Der Strömungskanal 38 und der Düsenschlitz 39 weisen jeweils ein unveränderliches Volumen auf.
  • Im Detail weist der Strömungskanal 38 im Bereich des Düsenschlitzes eine über die dortige Länge des Strömungskanals 38 stetig veränderliche Querschnittsfläche auf. Sie muss nicht linear veränderlich sein; wird im Normallfall eine einfach gekrümmte Kurve sein. Diese Querschnittsfläche des Strömungskanals 38 nimmt zum Ende 42 des Strömungskanals hin ab. Hierbei ist die Form der veränderlichen Querschnittsfläche des Strömungskanals 38 identisch. Die Querschnittsfläche des Strömungskanals 38 weist die Form eines Halbkreises auf.
  • Der Düsenschlitz 39 weist über dessen Länge eine derartige Form auf, dass die Breite BD des Düsenschlitzes 39 zwischen dem Strömungskanal 38 und der Austrittsöffnung 40 des Düsenschlitzes 39 konstant ist. Die Tiefe (Erstreckung in Z-Richtung) des Düsenschlitzes 39 nimmt vom anderen Ende 44 zum einen Ende 43 ab. Diese Tiefe ist entlang einer einfach gekrümmten Kurve veränderlich.
  • Die Austrittsöffnung 40 und der Düsenschlitz 39 sind horizontal angeordnet, der Strömungskanal 38 ist bezüglich der Horizontalen geringfügig geneigt angeordnet.
  • Der Düsenkörper 36 weist zwei leistenförmige Düsenkörperteile 45, 46 auf. Diese sind mittels Schrauben 47, die das Düsenkörperteil 45 durchsetzen und in Gewindebohrungen 53 des Düsenkörperteils 46 eingeschraubt sind, fest miteinander verbunden. Zwischen den beiden Düsenkörperteilen 45 und 46 sind der Strömungskanal 38 und der Düsenschlitz 39 ausgebildet. Der Strömungskanal 38 und der Düsenschlitz 39 sind ausschließlich durch Vertiefungen in dem Düsenkörperteil 46 gebildet. Im Übrigen sind die einander zugewandten Flächen der beiden Düsenkörperteil 45, 46 eben ausgebildet, sodass die Düsenkörperteile 45, 46 im miteinander verbundenen Zustand im Bereich dieser ebenen Flächen dicht aneinander liegen. Eine Zuführung zur Einlassöffnung 37, wobei diese Zuführung als Winkelkanal 48 ausgeführt ist, ist in dem Düsenkörperteil 45 gebildet. Der Winkelkanal 48 mündet im Bereich des Endes 41 des Strömungskanals 38 in einem der Austrittsöffnung 40 des Düsenschlitzes 39 abgewandten Bereich in den Strömungskanal 38.
  • Die Anlagefläche 17 des Anlegers 18 ist senkrecht zur Längserstreckung der Austrittsöffnung 40 seitlich der Austrittsöffnung 40 angeordnet. Der Schieber 26 weist auf seiner dem Anleger 18 zugewandten Seite eine Anlagefläche 49 auf, die in einem mittleren Bereich parallel zu einem mittleren Bereich der Anlagefläche 17 des Anlegers 18 ist. Seitlich ist dieser jeweilige mittlere Bereich an Einführ- und Ausführschrägen der Anlageflächen 17 und 49 angebunden. Der Anleger 18 und der Schieber 26 dienen damit der Führung des Buchblocks 3 bei dessen Fördern über den Düsenkörper 36. Das Einführen des Buchblocks 3 wird erleichtert aufgrund der konvergierenden Einführflächen - Anlageflächen 17, 49 -.
  • Das Düsenkörperteil 46 ist im Bereich seiner abgewandten Stirnseiten mit Stufenbohrungen 50 zur Aufnahme von Schrauben 51 versehen, die in Gewindebohrungen einer Basis 52 des Auftragskopfs 19 einschraubbar sind, zum Befestigen des stationären Düsenkörpers 36.
  • Der konkrete Aufbau der als Schlitzdüse ausgebildeten Auftragsdüse 10 ist in den Fig. 20 bis 24 für das zweite bevorzugte Ausführungsbeispiel dargestellt. Hierbei wird bezüglich des ersten Ausführungsbeispiel vollinhaltlich auf die Ausführungen betreffend die Fig. 1 bis 15 verwiesen. Das zweite Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 20 bis 24 unterscheidet sich nur durch die veränderte Geometrie von Strömungskanal 38 und Düsenschlitz 39. Den Fig. 20 bis 24 ist zu entnehmen, dass der Strömungskanal 38 im Bereich des Düsenschlitzes eine über die dortige Länge des Strömungskanals 38 stetig veränderliche Querschnittsfläche aufweist. Die Veränderung muss nicht linear sein; wird im Normalfall eine einfach gekrümmte Kurve sein. Diese Querschnittsfläche des Strömungskanals 38 nimmt zum Ende 42 des Strömungskanals hin ab. Hierbei ist die Form der veränderlichen Querschnittsfläche des Strömungskanals 38 identisch. Die Querschnittsfläche des Strömungskanals 38 weist die Form eines Halbkreises auf. Die Querschnittsfläche des Strömungskanals 38 ist am anderen Ende 42 des Strömungskanals 38 maximal halb so groß wie die Querschnittsfläche des Strömungskanals 38 am einen Ende 41.
  • Der Düsenschlitz 39 weist über dessen Länge eine derartige Form auf, dass die Tiefe (Erstreckung in Z-Richtung) des Düsenschlitzes 39 zwischen den Enden 43 und 44 konstant ist. Die Breite BD des Düsenschlitzes 39, somit die Erstreckung des Düsenschlitzes 39 in X-Richtung, nimmt vom anderen Ende 44 zum einen Ende 43 zu. Diese Breite ist entlang einer einfach gekrümmten Kurve veränderlich. Diese Breite beträgt beispielsweise in der Schnittebene XXI-XXI 0,32 mm, in der Schnittebene XXII-XXII 0,35 mm, in der Schnittebene XXIII-XXIII 0,4 mm und in der Schnittebene XXIV-XXIV 0,53 mm, bei einer konstanten Tiefe des Düsenschlitzes von 1 mm über dessen Länge.
  • Fig. 25 stellt den prinzipiellen Aufbau der Klebebindemaschine 1 dar. Die Transportklammern 8 der Klebebindemaschine sind am Zugmittel 9 befestigt und werden in Richtung X mit einer definierten Geschwindigkeit bewegt. In der Regel bleibt diese Geschwindigkeit während der Produktion konstant. Die Buchblocks 3 werden in die Transportklammern 8 eingespannt und mit den Transportklammern 8 mitbewegt. Die Geschwindigkeit der Buchblocks 3 wird durch den Sensor 20 erfasst und an die Steuervorrichtung 12 zur Verarbeitung weitergeleitet. Die der Vorderseite 32 zugeordnete Buchvorderkante und die der Rückseite 34 zugeordnete Buchhinterkante werden durch den Sensor 21 detektiert und an die Steuervorrichtung 12 zur Verarbeitung weitergeleitet. Die Klebebindemaschine übermittelt die Signale für die Buchblockstärke in geeigneter Weise an die Steuervorrichtung 12, sodass diese die zu verarbeitenden Buchblockstärken eindeutig den zu verarbeitenden Buchblocks zuordnen kann. Entscheidend ist dabei, dass die Steuervorrichtung 12 über die Daten der Geschwindigkeit und der Buchblockstärke verfügt und den zeitlichen Beginn und das zeitliche Ende von jedem Klebstoffauftrag ermitteln kann. Wie die dazu erforderlichen Daten in die Steuerungsvorrichtung 12 gelangen, kann auch anders ausgeführt sein, wie dargestellt oder beschrieben.
  • Der Klebstoff wird im Vorschmelzgerät 4 geschmolzen und in fließfähiger Form bereitgehalten. Die Pumpe 14 fördert den im Vorschmelzgerät 4 bereitgehaltenen Klebstoff über die Zuführleitung 5 und das Stellelement 22 bzw. Ventil entweder zur Auftragsdüse 10, während des Auftragens von Klebstoff auf die Buchrücken 2, oder über die Rückführleitung 6 zurück zum Vorschmelzgerät 4. Der Klebstoffdruck wird vom optionalen Drucksensor 23 unmittelbar vor dem Stellelement 22 erfasst und an die Steuervorrichtung 12 übermittelt. Der Drucksensor 23 ist für eine zufriedenstellende Funktion des Systems nicht zwingend erforderlich und kann aus Kostengründen weggelassen werden oder nur temporär eingebaut werden.
  • Der Schieber 26 der Auftragsdüse 10 für die Verstellung der Auftragsbreite von Klebstoff wird über den Verstellmechanismus 25 und den Antrieb 28 betätigt, verstellt und eingestellt. Das Signal und die Ansteuerung vom Antrieb 28 können entweder von der Steuervorrichtung der Klebebindemaschine oder von der Steuervorrichtung 12 der Vorrichtung 1 zur Verfügung gestellt werden bzw. erfolgen. Das Stellelement 22 für die Zuführung des Klebstoffs zur Auftragsdüse 10 wird von der Steuervorrichtung 12 derart betätigt, dass der Beginn von jedem Klebstoffauftrag und das Ende von jedem Klebstoffauftrag genau den vorher bestimmten Werten entsprechen. Das Stellelement 22 ist als Umschaltventil ausgebildet. In einer ersten Stellung des Stellelements 22 ist ein Durchfluss von der Zuführleitung 5 zur Auftragsdüse 10 frei und die Rückführleitung 6 gesperrt. In einer zweiten Stellung des Stellelements 22 ist die Zuführung des Klebstoffs zur Auftragsdüse 10 unterbrochen und die Zuführleitung 5 über eine in das Stellelement 22 integrierte Drossel 35 mit der Rückführleitung 6 verbunden. Anstelle, dass diese Drossel in das Stellelement 22 integriert ist, kann diese Drossel bzw. ein Drosselelement auch als separates Bauteil in die Rückführleitung 6 eingebaut sein. Wenn die Zuführung des Klebstoffs zur Auftragsdüse 10 mittels des Stellelements 22 unterbrochen ist, erfolgt, sofern wegen veränderter Stärke des Buchblocks erforderlich, die Verschiebung des Schiebers 26 zur Anpassung an die neue Buchblockstärke.
  • Der Antrieb 13 der Pumpe 14 wird mithilfe aller vorstehend beschriebenen Signale von der Steuervorrichtung 12 auf eine Weise angesteuert, dass der Klebstoffauftrag auf die Buchblocks 3 einen klar definierten Anfang, ein klar definiertes Ende und eine gleichmäßige Verteilung über die Auftragslänge aufweist. Dies erfolgt durch eine im Wesentlichen volumetrische Förderung des Klebstoffs mittels der Pumpe 14. Der theoretische Volumenstrom von Klebstoff während des Auftrags wird aus der Geschwindigkeit der bewegten Buchblocks 3, aus der Auftragsbreite und aus der Auftragsstärke des Klebstoffs auf den Buchblock 3 ermittelt. Die Auftragsstärke muss als Parameter der Steuervorrichtung 12 zugeführt werden. Dies erfolgt in der Regel über ein Eingabeterminal, das vom Benutzer der Vorrichtung 1 bedient wird. Im Sinne einer digitalen Buchproduktion kann der Vorgabewert für die Auftragsstärke auch von der Klebebindemaschine oder von einer übergeordneten Steuerung der Steuervorrichtung 12 zugeführt werden. Ebenso ist es denkbar, das Signal für die Buchblockstärke von einer übergeordneten Steuerung der Steuervorrichtung 12 zuzuführen. Während der Klebestoffauftrag auf die Buchblocks 3 unterbrochen ist und das Stellelement 22 auf Rückförderung von Klebstoff zum Vorschmelzgerät 4 umgeschaltet ist, fördert die Pumpe 14 in der Regel einen zum Klebstoffvolumenstrom vom Klebauftrag unterschiedlichen Klebstoffvolumenstrom. Dieser Volumenstrom vom Klebstoff während der Rückförderung in das Vorschmelzgerät 4, also während der Zirkulation von Klebstoff, ist so groß, dass der Klebstoffdruck vor dem Stellelement 22 möglichst gleichgroß ist, wie während des Klebstoffauftrags über die Auftragsdüse 10 auf die Buchrücken 2.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Vorrichtung
    2
    Buchrücken
    3
    Buchblock
    4
    Vorschmelzgerät
    5
    Zuführleitung
    6
    Rückführleitung
    7
    Auftragsstation
    8
    Transportklammer
    9
    Zugmittel
    10
    Auftragsdüse
    11
    Austrittsquerschnitt
    12
    Steuervorrichtung
    13
    Antrieb
    14
    Pumpe
    15
    Backe
    16
    Backe
    17
    Anlagefläche
    18
    Anleger
    19
    Auftragskopf
    20
    Sensor
    21
    Sensor
    22
    Stellelement
    23
    Drucksensor
    24
    Verbindungsleitung
    25
    Verstellmechanismus
    26
    Schieber
    27
    Linearführung
    28
    Antriebsaggregat
    29
    Klebstoffauftrag
    30
    Auftragsstärke
    31
    Auftragsanfang
    32
    Vorderseite
    33
    Auftragsende
    34
    Rückseite
    35
    Drossel
    36
    Düsenkörper
    37
    Einlassöffnung
    38
    Strömungskanal
    39
    Düsenschlitz
    40
    Austrittsöffnung
    41
    Ende Strömungskanal
    42
    Ende Strömungskanal
    43
    Ende Düsenschlitz
    44
    Ende Düsenschlitz
    45
    Düsenkörperteil
    46
    Düsenkörperteil
    47
    Schraube
    48
    Winkelkanal
    49
    Anlagefläche
    50
    Stufenbohrung
    51
    Schraube
    52
    Basis
    53
    Gewindebohrung
    X
    Koordinate
    Y
    Koordinate
    Z
    Koordinate
    LS
    Längserstreckung Strömungskanal
    LD
    Längserstreckung Düsenschlitz
    BD
    Breite Düsenschlitz

Claims (15)

  1. Vorrichtung (1) zum Auftragen eines fließfähigen Stoffs, insbesondere fließfähigen Klebstoffs, auf mindestens ein Substrat (3), mit einer als Schlitzdüse ausgebildeten Auftragsdüse (10), die einen stationären Düsenkörper (36) mit einer Einlassöffnung (37), einem Strömungskanal (38) und einem Düsenschlitz (39) aufweist, mit, bezogen auf ein orthogonales System mit den Koordinaten X, Y und Z, einem Verlauf einer Querschnittsfläche des Strömungskanals (38) in Y-Richtung, wobei die Querschnittsfläche durch eine Ebene in X-Z-Richtung definiert ist, einem Verlauf einer Breite des Düsenschlitzes (39) in Y-Richtung, wobei die Breite in X-Richtung definiert ist, einem Verlauf einer Tiefe des Düsenschlitzes (39) in Y-Richtung, wobei die Tiefe in Z-Richtung definiert ist, wobei bei einem Fördern des fließfähigen Stoffs durch die Auftragsdüse (10) der fließfähige Stoff von der Einlassöffnung (37) in den Strömungskanal (38) und von diesem zum Düsenschlitz (39) gelangt sowie durch eine Austrittsöffnung (40) des Düsenschlitzes (39) ausgegeben wird, wobei die Austrittsöffnung (40) in einem äußeren Bereich des Düsenkörpers (36) angeordnet ist, wobei die Auftragsdüse (10) ferner einen Schieber (26) aufweist, der relativ zum Düsenkörper (36) in Längserstreckung der Austrittsöffnung über diese mittels eines Stellmittels (25) beweglich ist und den äußeren Bereich kontaktiert, zum veränderlichen Abdecken der Austrittsöffnung (40), dadurch gekennzeichnet, dass die Längserstreckung (LS) des Strömungskanals (38) mindestens so groß ist wie die Längserstreckung (LD) des Düsenschlitzes (39), wobei die Einlassöffnung (37) im Bereich eines Endes (41) des Strömungskanals (38) mit diesem wirkverbunden ist und das andere Ende (42) des Strömungskanals (38) im Bereich eines Endes (43) des Düsenschlitzes (39) endet, sowie die Austrittsöffnung (40) mittels des Schiebers (26) vom anderen Ende (44) des Düsenschlitzes (39) ausgehend abblendbar ist, wobei die Querschnittsfläche des Strömungskanals (38) in Y-Richtung von dem einen Ende (41) des Strömungskanals (38) bis zu dem anderen Ende (42) des Strömungskanals (38) stetig abnimmt, die Breite des Düsenschlitzes (39) über den Verlauf in Y-Richtung konstant ist oder die Breite des Düsenschlitzes (39) über dessen Verlauf in Y-Richtung von dem anderen Ende (44) bis zu dem einen Ende (43) stetig zunimmt, die Tiefe des Düsenschlitzes (39) über dessen Verlauf in Y-Richtung konstant ist oder die Tiefe des Düsenschlitzes (39) über dessen Verlauf in Y-Richtung von dem anderen Ende (44) bis zu dem einen Ende (43) stetig abnimmt, wobei nicht gleichzeitig die Breite des Düsenschlitzes (39) und die Tiefe des Düsenschlitzes (39) konstant sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (38) und/oder der Düsenschlitz (39) ein unveränderliches Volumen aufweisen.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts der Einlassöffnung (37) ein Sperrmittel (22) zum Unterbrechen des Zuflusses von fließfähigem Stoff in den Strömungskanal (38) angeordnet ist, insbesondere das Sperrmittel (22) beim Verschieben des Schiebers (26) in seiner Sperrstellung ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung der Querschnittsfläche des Strömungskanals (38) über dessen Länge und/oder der Breite des Düsenschlitzes (39) über dessen Länge und/oder der Tiefe des Düsenschlitzes (39) über dessen Länge nicht linear, insbesondere gemäß einer einfach gekrümmten Kurve ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des Strömungskanals (38) am anderen Ende (42) des Strömungskanals (38) maximal halb so groß ist wie die Querschnittsfläche des Strömungskanals (38) am einen Ende (41).
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der veränderlichen Querschnittsfläche des Strömungskanals (38) identisch ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper (36) ein erstes Düsenkörperteil (45) und ein zweites Düsenkörperteil (46), insbesondere leistenförmige Düsenkörperteile (45, 46) aufweist, die miteinander verbunden sind und zwischen denen der Strömungskanal (38) und der Düsenschlitz (39) ausgebildet sind.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (38) und/oder der Düsenschlitz (39) ausschließlich durch Vertiefungen in einem Düsenkörperteil (45) gebildet ist bzw. sind.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des Strömungskanals (38) die Form eines Halbkreises aufweist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (38) und der Düsenschlitz (39) in dem einen Düsenkörperteil (45) und die Einlassöffnung (37) sowie eine Zuführung (48) zur Einlassöffnung (37) in dem anderen Düsenkörperteil (46) gebildet sind.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (40) und/oder der Düsenschlitz (39) und/oder der Strömungskanal (38) bezüglich der Erstreckung in Y-Richtung horizontal oder vertikal angeordnet ist bzw. sind.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper (36) im äußeren Bereich eben ausgebildet ist und der Schieber (26) einen ebenen Abschnitt zum Kontaktieren des Düsenkörpers (36) in diesem Bereich, insbesondere dichtenden Kontaktieren unter Vorspannung, aufweist.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (40) mittels des Schiebers (26) vollständig abdeckbar ist.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Anleger (18) aufweist, der mit einer Anlagefläche (17) versehen ist, die senkrecht zur Längserstreckung der Austrittsöffnung (40) seitlich der Austrittsöffnung (40), insbesondere an die Austrittsöffnung (40) angrenzend angeordnet ist, sowie der Schieber (26) auf einer dem Anleger (18) zugewandten Seite eine Anlagefläche (49) aufweist, die parallel zur Anlagefläche (17) des Anlegers (18) ist, insbesondere die Anlageflächen (17, 49) Flächenbereiche aufweisen, die konvergierende Einführflächen für das Substrat (3) bilden.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Fördervorrichtung (8, 9) zum Fördern des Substrats (3) über den Düsenkörper (36) im Bereich der Austrittsöffnung (40) aufweist, insbesondere die Fördervorrichtung (8, 9) eine Anordnung von Transportklammern (8) zum geförderten Fixieren von Substraten (3), insbesondere von Buchblocks aufweist.
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