EP4676859A1 - Applikationsvorrichtung für die applikation von bahnförmigen klebeelementen - Google Patents

Applikationsvorrichtung für die applikation von bahnförmigen klebeelementen

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EP4676859A1
EP4676859A1 EP24709669.6A EP24709669A EP4676859A1 EP 4676859 A1 EP4676859 A1 EP 4676859A1 EP 24709669 A EP24709669 A EP 24709669A EP 4676859 A1 EP4676859 A1 EP 4676859A1
Authority
EP
European Patent Office
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roller
application
web
application device
rotation
Prior art date
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Pending
Application number
EP24709669.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tristan Wienzek
Ismael TOPA TCHEUKAM
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tesa SE
Original Assignee
Tesa SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • B65H2701/194—Web supporting regularly spaced adhesive articles, e.g. labels, rubber articles, labels or stamps

Definitions

  • the invention relates to an application device for the application of web-shaped adhesive elements and a corresponding method for the application of web-shaped adhesive elements with a corresponding application device.
  • Joining separate elements is one of the central processes in manufacturing technology.
  • gluing i.e. joining using an adhesive
  • adhesive tapes are so-called adhesive tapes, the adhesive effect of which is based on the adhesive masses used.
  • the use of adhesive tapes is associated with many advantages that make this technology ideal for use in many branches of industry, for example in the electronics or automotive industries.
  • pressure-sensitive adhesive tapes are particularly relevant, in which a pressure-sensitive adhesive mass provides the adhesive effect, which is permanently sticky and adhesive under normal ambient conditions.
  • Such pressure-sensitive adhesive tapes can be applied by pressing onto a substrate are applied and remain there, but can later be removed more or less without leaving any residue.
  • Double-sided adhesive tapes which are sticky on both sides, in particular pressure-sensitive adhesive, have proven particularly useful for joining two separate elements to an adhesive surface.
  • Such double-sided adhesive tapes are known to the person skilled in the art in many designs and can, for example, comprise a carrier which is equipped with an adhesive on both sides or can also be designed without a carrier as so-called transfer tapes.
  • These double-sided adhesive tapes can, for example, be applied to a surface to be glued in order to then position a second element on the adhesive surface thus formed.
  • a release layer also known as a release liner, is usually applied to at least one side of the adhesive tape.
  • This release layer which regularly shows low adhesion to the covered pressure-sensitive adhesive, for example as a result of a siliconized surface, can be removed after the adhesive tape has been applied, for example, to expose the second sticky side of the adhesive tape.
  • Such specialized web-shaped adhesive elements include, for example, adhesive tapes whose adhesive is in the form of a foam, for example as a foamed (meth)acrylate-based adhesive.
  • adhesive tapes with foamed adhesives have particularly advantageous adhesive properties in combination with favorable mechanical properties for many applications.
  • a special type of adhesive tape based on foamed adhesives has a passivating layer, for example made of polyurethane, on one side of the adhesive layer instead of a classic release liner, which reduces the stickiness of the corresponding surfaces.
  • a passivating layer for example made of polyurethane
  • the release liner covering the non-passivated side is removed and the web-shaped adhesive tape is applied to a substrate with the exposed side.
  • Corresponding adhesive tapes with a foamed adhesive and a passivating surface coating which are also referred to below as passivated, foamed adhesive elements for short, can be designed in such a way that the adhesive passes through the passivation when applied under pressure, so that the adhesive tape only behaves like a double-sided adhesive tape after such a pressure application, in particular only after a longer period of time.
  • passivated, foamed adhesive tapes are commercially available from various suppliers, for example from the company tesa under the trade name “ACXplus 76730 Box Seal” and are often used for sealing containers. The advantage is that the material bond is only formed over time and the containers can still be opened relatively easily immediately after closure. More information on the use of adhesive elements for sealing of containers are disclosed, for example, in DE102020200450 B4, DE 102020200452 A1 and WO2021144306 A1.
  • Adhesive tapes with foamed adhesives are generally particularly susceptible to mechanical stress, particularly compression along the thickness and tensile stress along the web direction. Accordingly, in practice it is important to ensure when applying corresponding adhesive tapes with foamed adhesives, especially if they have a passivating coating, that the adhesive tape is not stretched too much during application in order to prevent tearing of the foamed adhesive layer and/or the passivation layer arranged on top of it.
  • the application pressure is not too high so that unwanted compression of the adhesive tape during application can be avoided, which results in local stretching of the passivating layer and can destroy it even before the desired, controlled pressure application, which can be carried out with a pressure roller, for example, is supposed to realize the actual adhesive behavior.
  • corresponding adhesive tapes In the large-scale industrial production of corresponding vehicle components, for example battery boxes, a sufficiently gentle application can be ensured in most cases by using a high degree of automation.
  • the application of corresponding adhesive tapes is carried out by an application device designed as an end effector, which can be attached to a sensor-controlled industrial robot, for example.
  • a corresponding design enables the application device to be guided precisely relative to the substrate, so that excessive compression can be prevented, which would result in undesirable stretching of the passivating layer.
  • corresponding application devices often have driven guide elements and rollers, which drive the adhesive tape forward in the application device and wind up the separated release liner, so that the stretch experienced by the adhesive tape can be controlled so that it remains within a tolerance interval.
  • the force causing the unrolling thus acts through the adhesive tape and accordingly results in undesirable stretching of the adhesive tape, which for many high-performance adhesive tapes carries the risk of their functionality being impaired, for example because a passivation layer applied to it is damaged.
  • the hand applicators known from the state of the art are therefore in many cases considered unsuitable for the application of certain high-performance adhesive tapes, in particular passivated, foamed adhesive tapes.
  • the primary object of the present invention was to eliminate or at least reduce the disadvantages of the prior art.
  • the application device to be specified should be designed in such a way that excessive compression of the adhesive tape during application should be prevented.
  • the application device to be specified should be able to prevent excessive stretching of the adhesive tape during the application process.
  • the application device to be specified should ensure a particularly high level of process reliability and should enable the application of adhesive elements in a particularly reproducible manner, whereby the requirements for the training and instruction of the workers employed should desirably be able to be reduced.
  • the application device to be specified should be particularly suitable for processing modern high-performance adhesive tapes, in particular adhesive tapes with foamed adhesive masses, especially those adhesive tapes which are provided with a passivating layer on at least one side and consequently only develop a double-sided adhesiveness after pressure application.
  • the application device to be specified should be as robust and error-free as possible and, in particular, should enable the application of adhesive tapes with as little stretching as possible, even without drive units such as electric motors.
  • an application device for the application of web-shaped adhesive elements in which a rotatable application roller is provided for the application of the adhesive tape, which has a circumferential recess and which is coupled to a pre-feed roller by a coupling mechanism, so that a rotation of the application roller, as occurs, for example, when rolling over a substrate to be bonded, causes a rotation of the pre-feed roller, which can convey the adhesive tape to be applied in the direction of the application roller, as defined in the claims.
  • the circumferential recess for example in the form of a circumferential groove, advantageously ensures that a cavity is created between the substrate to be bonded and the application roller used for application, through which the adhesive tape to be applied can be guided at the moment of rolling.
  • By dimensioning the circumferential recess it is possible to specify a desired or maximum compression of the adhesive tape, even in the absence of sensors or an automatic control system, knowing the thickness of the adhesive tape to be applied.
  • By coupling the application roller with the pre-feed roller it is possible for the rotational movement of the application roller carried out when the adhesive tape to be applied is rolled on to be converted into an additional movement of the pre-feed roller, which supports the provision of additional adhesive tape in the direction of the application roller and thus reduces the stretching experienced by the adhesive tape.
  • the reduction in the stretching acting on the adhesive tape during application that can be achieved by the pre-feed roller can be reduced particularly significantly if the pre-feed roller contacts the release liner arranged on the adhesive tape, so that the pre-feed roller exerts a force on the release liner and does not itself cause any additional stretching in the adhesive and/or a passivation layer covering the adhesive.
  • this first coupling is combined with a further coupling, so that the rotation of the application roller also causes a rotation of the liner winding, so that this causes a pull on the release liner separated before application, which additionally promotes the propulsion of the adhesive tape through the application device and prevents the liner winding from having to be caused by the tensile force in the adhesive tape alone.
  • the invention particularly relates to an application device for the application of web-shaped adhesive elements, comprising: i) a first roll holder, wherein the first roll holder is designed so that an adhesive tape roll filled with a web-shaped adhesive element can be arranged rotatably in the first roll holder, ii) a rotatable pre-feed roller, and iii) a rotatable application roller, wherein the application roller has a recess on the outer surface running along the circumferential direction, wherein the application device is designed so that a web-shaped adhesive element provided by an adhesive tape roll arranged in the first roll holder can be guided via the pre-feed roller to the application roller, wherein the application roller and the pre-feed roller are coupled to a first coupling mechanism so that a rotation of the application roller causes a rotation of the pre-feed roller.
  • the application device according to the invention serves for the application of web-shaped adhesive elements, in particular adhesive tapes.
  • the application device according to the invention is particularly suitable for the application of such web-shaped adhesive elements which have a low tolerance against excessive application pressure and/or excessive stretching of the adhesive tape during application, particularly passivated, foamed adhesive tapes.
  • an advantage of the application devices according to the invention that they can, at least theoretically, also be designed as an end effector on an automated movement device, for example a robot arm.
  • advantages arise in that the use of separate drive units, for example electric motors, can be dispensed with and the control technology effort can also be reduced, since ensuring a correct application pressure to avoid unwanted compression of the adhesive tape can also be implemented with systems that are less precisely controlled.
  • an application device according to the invention that is designed for manual use, for example as part of service and/or repair work in a workshop, is particularly advantageous and preferred for essentially all embodiments of the invention. Accordingly, an application device according to the invention is particularly preferred, wherein the application device is a hand applicator. In addition or alternatively, an application device according to the invention is particularly preferred, wherein the application device comprises a handle.
  • the application device comprises a first roll holder.
  • An adhesive tape roll filled with adhesive tape can be inserted into this roll holder, whereby the design of the first roll holder ensures that the adhesive tape roll in the Application device is rotatable, for example by means of a corresponding rotatable bearing. This makes it possible to unwind the web-shaped adhesive element from the adhesive tape roll arranged in the roll holder by pulling on it and to guide it via the other components of the application device to the substrate to be glued.
  • the application device comprises at least one rotatable pre-feed roller and one rotatable application roller, wherein the application device can also comprise further guide elements with which a more complex web guide of the adhesive tape can be implemented in the application device.
  • the individual components can expediently be fixed relative to one another on a carrier plate, wherein a housing can also be provided.
  • the application device additionally comprises one or more further guide elements, preferably guide rollers, for guiding the web-shaped adhesive element and/or the web-shaped release material.
  • the application device comprises a base plate, wherein the first roll holder, the pre-feed roller and the application roller, and optionally the other components of the application device are arranged on the base plate and/or connected to the base plate.
  • the roll holder, the pre-feed roll and the application roll are arranged in the application device in such a way that the adhesive tape provided by the adhesive tape roll in the roll holder can be guided over the pre-feed roll to the application roll, wherein the arrangement of the elements is advantageously such that the web-shaped adhesive element provided by the adhesive tape roll can be guided over the pre-feed roll with the side that is covered with a web-shaped separating layer, in particular a separating liner, in order to transfer the conveying effect exerted by the pre-feed roll to the web-shaped separating layer and to exert as little tension as possible on the adhesive mass present in the web-shaped adhesive element.
  • the additional conveying effect of the pre-conveyor roller is ensured in application devices according to the invention in that this pre-conveyor roller is coupled to the application roller via a first coupling mechanism, so that a rotation of the application roller causes a rotation of the pre-conveyor roller.
  • an improvement can be achieved by using the pre-feed roller coupled to the application roller even if the pre-feed roller contacts the adhesive of the web-shaped adhesive element.
  • a design is less preferred because in this case the pre-feed roller can exert an undesirable stretch on the adhesive layer present in the web-shaped adhesive element or any passivation layer.
  • a more advantageous design is obtained if the pre-feed roller is used to provide the desired conveying effect in the direction of the application roller by acting on the release liner, i.e. the web-shaped release material.
  • the release liner which is present in the vast majority of corresponding adhesive tapes anyway, is generally relatively insensitive to tensile forces and enables the more vulnerable parts of the web-shaped adhesive element, in particular a foamed adhesive and a passivating layer arranged on it, to be guided through the application device as gently as possible. Accordingly, it is particularly preferred for essentially all embodiments if the - ultimately necessary - separation of the release liner in the application device takes place only behind the pre-feed roller in relation to the path of the adhesive tape in the application device.
  • a largely permanently installed, rotatable winding roll can be provided in the application device, to which the release liner detached from the web-shaped adhesive element can be guided.
  • a corresponding structure can be designed to be particularly robust.
  • the application device according to the invention has a second roll holder in which an empty winding roll for winding up the release liner can be arranged in a reversible and non-destructively replaceable manner, so that the replacement of a roll completely filled with unwound release liner is particularly easy.
  • an application device additionally comprises: iv.a) a rotatable winding roll, or iv.b) a second roll holder, wherein the second roll holder is designed so that a winding roll can be arranged rotatably in the second roll holder, wherein the application device is designed so that a web-shaped release material separated by a web-shaped adhesive element guided in the application device can be wound onto the winding roll.
  • the winding roll is operated manually at regular intervals in order to wind up the separated release liner.
  • the winding roll can be pre-tensioned, for example, and/or exerts a continuous pull via an electric motor, so that the separated release liner is rolled up partially automatically.
  • the winding roll can also be coupled to the application roll in a synergistic manner via a second coupling mechanism, so that rotation of the application roll also causes rotation of the winding roll.
  • a drive for the adhesive tape roll used to provide the adhesive tape can be added in the first roll holder in addition or as an alternative. This supports the unrolling movement and the rotation of the adhesive tape roll in the first roll holder does not have to take place exclusively via the pull on the web-shaped adhesive element or its web-shaped release material.
  • this design would again disadvantageously increase the complexity of the application device, its energy requirements and the potential maintenance requirements.
  • any desired drive of the adhesive tape roll in the first roll holder can be carried out in a synergistic manner by a coupling mechanism by which the application roll and the first roll holder can be coupled to one another.
  • a coupling mechanism by which the application roll and the first roll holder can be coupled to one another.
  • an application device according to the invention is preferred, wherein the application roll and the first roll holder are coupled to a third coupling mechanism, so that rotation of the application roll causes rotation of an adhesive tape roll arranged in the first roll holder.
  • the pre-feed roller acts on the web-shaped separating material, which is also kept under tension by a winding roller that is also driven, it is possible in many cases to achieve sufficient propulsion with the pre-feed roller due to the resulting contact pressure of the web-shaped separating material on the pre-feed roller, even without further structural design.
  • a so-called counter-roller can also be provided, so that a gap is formed between the pre-feed roller and the counter-roller through which the web-shaped adhesive element is guided, whereby the web-shaped adhesive tape can be pressed onto the pre-feed roller in particular with a spring-loaded counter-roller, as a result of which a good force transmission from the pre-feed roller to the web-shaped adhesive element or separating material can be ensured.
  • An application device according to the invention is particularly preferred, wherein the application device additionally comprises: v) a rotatable counter roller, wherein the counter roller forms a roller gap with the pre-feed roller arranged between the counter roller and the pre-feed roller, wherein the application device is set up so that the web-shaped adhesive element guided in the application device can be guided through the roller gap to the application roller.
  • an application device wherein the first coupling mechanism and the second coupling mechanism are formed by an overall coupling mechanism, so that a rotation of the application roller causes a rotation of the pre-feed roller and the winding roller, wherein the overall coupling mechanism preferably additionally comprises the third coupling mechanism and/or the fourth coupling mechanism.
  • an application device wherein the application roll and the take-up roll are coupled in such a way that rotation of the application roll causes rotation of the take-up roll in the opposite direction of rotation. Additionally or alternatively, preference is also given to an application device according to the invention, wherein the application roll and the counter roll are coupled in such a way that rotation of the application roll causes rotation of the counter roll in the same direction of rotation. Additionally or alternatively, an application device according to the invention is also preferred, wherein the application roller and the first roller holder are coupled in such a way that a rotation of the application roller causes a rotation of an adhesive tape roll arranged in the first roller holder in the same direction of rotation.
  • both non-positive and positive gears are suitable for the structural implementation of the coupling mechanisms.
  • the different types of gears have different advantages and disadvantages.
  • Positive gears generally allow a particularly reliable and controlled power transmission.
  • the non-positive gears advantageously allow an unwanted increase in force to be avoided by adjusting the slip, which can occur, for example, in the case of a coupled liner winding with an increasing diameter of the liner wound onto the winding roll.
  • an application device according to the invention is therefore preferred, wherein the first coupling mechanism and/or the second coupling mechanism and/or the third coupling mechanism and/or the fourth coupling mechanism, preferably all coupling mechanisms, are based on a non-positive coupling.
  • first coupling mechanism and/or the second coupling mechanism and/or the third coupling mechanism and/or the fourth coupling mechanism are based on a positive coupling.
  • Individual coupling mechanisms can also be based on two or more different types of gears, for example by using both gears and belts.
  • the inventors have identified particularly suitable designs for the design of the coupling mechanisms, whereby the different technologies can also be combined.
  • the inversion of the direction of rotation described above can be achieved in traction drives, for example, by inverting the belt guide, while in gear drives, for example, this can be achieved directly in an advantageous manner by the direct engagement of two gears arranged on the respective shafts.
  • An application device according to the invention is preferred, wherein the first coupling mechanism and/or the second coupling mechanism and/or the third coupling mechanism and/or the fourth coupling mechanism comprises a traction drive, in particular a belt drive, a chain drive or a toothed belt drive, preferably a belt drive, particularly preferably with a crossed belt guide.
  • An application device according to the invention is preferred, wherein the first coupling mechanism and/or the second coupling mechanism and/or the third coupling mechanism and/or the fourth coupling mechanism comprises a gear transmission, in particular a gear transmission or a friction gear transmission.
  • the adhesive element to be applied will usually be provided in the later application from a material roll that includes a very long web-shaped adhesive element. In most applications, not all of the adhesive tape on the adhesive tape roll will be applied in one piece.
  • the application device can additionally be provided with a separating device, which can be designed as a cutting device, for example. For a particularly advantageous integration of this separating device into the application device according to the invention, it is expedient to use this separating device between the application roller and the pre-conveyor roller in relation to the web direction.
  • an application device additionally comprises: vi) a separating device, wherein the separating device is set up to separate the web-shaped adhesive element guided in the application device in relation to the web path in the application device in front of the application roller, wherein the separating device is preferably a cutting device.
  • the separating device in such a way that it only cuts the web-shaped adhesive tape after the web-shaped separating material has been separated.
  • the separating device can be positioned in such a way that the separation of the web-shaped adhesive element takes place in an area in which it is still connected to the web-shaped separating material.
  • the inventors believe it is expedient to design the separating device in such a way that it does not cut through the web-shaped separating material, or at least does not cut through it completely.
  • the inventors have found that cutting the adhesive tape, particularly in the case of foamed adhesives, can lead to a deformation of the adhesive, which is pushed away to the side, so that the width of the adhesive tape increases transversely to the web direction. For this reason, the inventors propose that it is expedient to make the cutting edge of the cutting device wider than the adhesive tape that is to be cut with it.
  • an application device according to the invention is preferred, wherein the cutting edge of the cutting device is wider than the width of the web-shaped adhesive element orthogonal to the web direction is preferably 10% or more wider, particularly preferably 20% or more wider, particularly preferably 30% or more wider.
  • an application device is particularly preferred, wherein the cutting edge of the cutting device orthogonal to the web direction has a width in the range from 6 to 20 mm, preferably in the range from 7 to 15 mm, particularly preferably in the range from 8 to 10 mm.
  • the application device according to the invention also has a specifically designed application roller, which also contributes to reducing the mechanical stresses acting on the adhesive tape.
  • This application roller comprises a circumferential recess on the outer surface in which the web-shaped adhesive element can be guided, whereby in many cases the recess will also extend into the outer surface.
  • the outer surface of the regularly cylindrical or disc-shaped application rollers is the circumferential wall surface running parallel to the axis of rotation.
  • the circumferential recess serves to ensure that the web-shaped adhesive element to be applied is not squeezed between the substrate surface and a flat outer surface of the application roller during application, whereby it would be directly exposed to the pressure exerted by the user.
  • the recess forms a cavity between the substrate and the application roller in which the adhesive tape is arranged during application. This not only fixes the position of the adhesive tape transverse to the application direction, but the resulting cavity also ensures that the side edges of the circumferential recess resting on the substrate limit the deformation effect of the application roller on the applied adhesive tape.
  • the cross-sectional shape of the circumferential depression should essentially be adapted to the cross-sectional shape of the adhesive element to be applied and, at least with regard to the width dimension, also to the width of the adhesive element to be applied in order to enable a particularly gentle application.
  • An example is an application device according to the invention, wherein the circumferential depression has an average depth in the range of 1 to 5 mm, preferably in the range of 2 to 4 mm, in the radial direction relative to the edge of the circumferential depression.
  • An example is additionally or alternatively an application device according to the invention, wherein the circumferential depression has a U-shaped or rectangular, preferably a rectangular, cross-section in the cutting plane running parallel to the axis of rotation.
  • the inventors propose using suitable measures to ensure that the application roller has good friction with the underlying substrate, so that rolling the substrate can reliably cause rotation of the application roller and the application roller does not slide over the substrate without rotating.
  • the corresponding outer surface of the application roller can be provided with friction elements that ensure a particularly good grip on the substrate surface, for example plastic elements.
  • the slip resistance enables rolling contact without sliding between the application roller and the substrate, which not only ensures secure web guidance but also prevents unwanted slippage, thereby ensuring that the unrolled length of the web-shaped adhesive element is precisely matched to the revolutions of the application roller.
  • the circumferential friction elements can also form part of the side wall of the recess, for example because two plastic rings are placed on an otherwise flat surface and thereby the circumferential depression, or because the two plastic rings are placed on the casing surface in such a way that they flank a circumferential depression formed in the casing surface and thereby increase its effective depth.
  • an application device is preferred, wherein the application roller comprises a circumferential friction element along the axial direction above and/or below, preferably above and below, the circumferential depression, preferably as part of the edge of the circumferential depression, wherein the circumferential friction element is preferably designed as a plastic ring.
  • the invention also relates to a method for applying web-shaped adhesive elements with an application device according to the invention, comprising the method steps: a) providing an adhesive tape roll filled with a wound-up web-shaped adhesive element in the first roll holder of the application device, b) arranging a free end section of the web-shaped adhesive element in the application device so that the web-shaped adhesive element runs between the application roll and the adhesive tape roll in such a way that the web-shaped adhesive element is guided over the pre-feed roll with respect to the path in the application device between the application roll and the adhesive tape roll, and c) applying the web-shaped adhesive element to a substrate to be glued, wherein the web-shaped adhesive element is guided through the circumferential recess of the application roll during application, wherein the application roll is rolled over the substrate to be glued during application, wherein the rotation of the application roll is controlled by the first
  • Preferred embodiments of the method according to the invention result from the use of preferred application devices according to the invention.
  • a method according to the invention is therefore preferred, wherein the application device is moved manually during application.
  • a method according to the invention is also preferred, wherein in method step b) a web-shaped separating material arranged on the free end section of the web-shaped adhesive element is separated from the web-shaped adhesive element and guided to the take-up roll.
  • a method according to the invention is also preferred, wherein during application a web-shaped release material arranged on the web-shaped adhesive element is separated from the web-shaped adhesive element and wound onto the winding roll.
  • a method according to the invention is also preferred, wherein the rotation of the application roll by the second coupling mechanism causes a rotation of the winding roll, and wherein the rotation of the winding roll caused by the second coupling mechanism causes the winding of the web-shaped separating element on the winding roll.
  • a method according to the invention is preferred, wherein the rotation of the application roll by the third coupling mechanism causes a rotation of the adhesive tape roll, and wherein the rotation of the adhesive tape roll caused by the third coupling mechanism promotes the unwinding of the web-shaped adhesive element from the adhesive tape roll.
  • a method according to the invention is also preferred, additionally comprising the method step: d) severing the web-shaped adhesive element guided in the application device with the severing device, wherein the severing takes place in front of the application roller with respect to the web path in the application device.
  • a method according to the invention is additionally or alternatively preferred, wherein the separation is carried out with a cutting device, wherein the cutting edge of the cutting device is wider than the width of the web-shaped adhesive element orthogonal to the web direction, preferably 10% or more wider, particularly preferably 20% or more wider, especially preferably 30% or more wider.
  • a method according to the invention is also preferred, wherein the separation of the web-shaped adhesive element guided in the application device takes place at a section of the web-shaped adhesive element at which the web-shaped adhesive element has not yet been separated from web-shaped separating material.
  • a method according to the invention is further preferred, wherein the separation of the web-shaped adhesive element guided in the application device is carried out in such a way that the web-shaped separating material is not or not completely, preferably not, severed.
  • a method according to the invention is also preferred, wherein the web-shaped adhesive element has an average width orthogonal to the web direction in the range of 4 to 10 mm, preferably in the range of 6 to 8 mm, and/or wherein the web-shaped adhesive element has an average thickness orthogonal to the web direction in the range of 1 to 5 mm, preferably in the range of 2 to 4 mm.
  • the substrate to be bonded is a vehicle component, preferably a battery housing.
  • a method according to the invention is also particularly preferred, wherein the web-shaped adhesive element is a pressure-sensitive adhesive element. Accordingly, a Method according to the invention, wherein the web-shaped adhesive element comprises a pressure-sensitive adhesive.
  • a pressure-sensitive adhesive is an adhesive that has pressure-sensitive adhesive properties, i.e. the ability to form a permanent bond to an adhesive substrate even under relatively light pressure.
  • Such pressure-sensitive adhesive tapes can usually be removed from the adhesive substrate after use without leaving any residue and are generally permanently adhesive even at room temperature, which means that they have a certain viscosity and tackiness so that they wet the surface of a substrate even under low pressure.
  • the tackiness of a pressure-sensitive adhesive tape results from the fact that a pressure-sensitive adhesive is used as the adhesive.
  • a pressure-sensitive adhesive can be viewed as an extremely highly viscous liquid with an elastic component, which consequently has characteristic viscoelastic properties that lead to the permanent tackiness and pressure-sensitive adhesive ability described above. It is assumed that with corresponding pressure-sensitive adhesives, mechanical deformation leads to both viscous flow processes and the build-up of elastic restoring forces. The proportional viscous flow serves to achieve adhesion, while the proportional elastic restoring forces are particularly necessary to achieve cohesion.
  • the relationships between rheology and pressure-sensitive tack are known in the art and are described, for example, in "Satas, Handbook of Pressure Sensitive Adhesives Technology", Third Edition, (1999), pages 153 to 203.
  • the storage modulus (G') and the loss modulus (G") are usually used, which can be determined by means of dynamic mechanical analysis (DMA), for example using a rheometer, as disclosed, for example, in WO 2015/189323.
  • DMA dynamic mechanical analysis
  • an adhesive is preferably understood as pressure-sensitive adhesive and thus as a pressure-sensitive adhesive if at a temperature of 23 °C in Deformation frequency range from 10° to 10 1 rad/sec G' and G“ each lie at least partly in the range from 10 3 to 10 7 Pa.
  • a method according to the invention is particularly preferred, wherein the web-shaped adhesive element comprises a foamed adhesive, particularly preferably a (meth)acrylate-based adhesive, very particularly preferably a syntactically foamed adhesive. Additionally or alternatively, a method according to the invention is also particularly preferred, wherein at least one side of the web-shaped adhesive element comprises an adhesion-reducing coating, preferably a polyurethane-based coating, wherein the web-shaped adhesive element is preferably designed so that the pressure-sensitive adhesive can diffuse through the adhesion-reducing coating under the action of pressure.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an application device according to the invention in a first preferred embodiment
  • Fig. 2 shows the application device according to the invention of Fig. 1 in a schematic representation of the rear view
  • Fig. 3 is a schematic representation of the application of a web-shaped adhesive element to a substrate with the application roller of an application device according to the invention in a side view;
  • Fig. 4 is a schematic front view of the application roller of Fig. 3 during the application of a web-shaped adhesive element to a substrate
  • Fig. 5 is a schematic representation of a preferred application device according to the invention in a second preferred embodiment
  • FIG. 6 A schematic representation of the rear view of the application device according to the invention of Fig. 5.
  • Fig. 1 shows a schematic front view of an application device 10 according to the invention when carrying out the method according to the invention.
  • the application device 10 comprises a first roll holder 14, which is designed as a mandrel on which an adhesive tape roll 16 can be arranged in a reversible and non-destructively replaceable manner so that it can rotate.
  • the adhesive tape roll 16 comprises a web-shaped adhesive element 12, on the radially outer side of which a release liner is arranged as a web-shaped release material 32.
  • the common material web of the web-shaped adhesive element 12 and the web-shaped release material 32 is guided through a roller gap 40, which is formed between a pre-feed roller 18 and an oppositely arranged, spring-loaded counter roller 38.
  • a separating device 44 is arranged in the web direction behind the roller gap 40, which in the example shown is designed as a cutting device, the cutting edge being approximately 20% wider than the width of the web-shaped adhesive element 12 transverse to the web direction.
  • the material web is guided over a knife edge, at which the web-shaped separating material 32 is deflected by more than 90° and pulled off the web-shaped adhesive element 12. After separation, the web-shaped separating material 32 is guided to a winding roll 28 and wound up there.
  • the winding roll 28 is rotatably mounted on a second roll holder 30, which is also designed as a mandrel. As soon as the winding roll 28 is completely filled with wound web-shaped release material 32, it can be removed from the application device 10 and replaced with an empty Winding roll 28 can be exchanged. The web-shaped adhesive element 12 freed from the web-shaped release material 32 is guided in the application device 10 behind the knife edge to the application roll 20, over which the web-shaped adhesive element 12 is then rolled onto a substrate 48.
  • the pre-feed roller 18, the counter roller 38, the first roller holder 14 and the second roller holder 30 are each kinematically coupled to one another in such a way that a rotation of the application roller 20 is converted into a rotation of the other rotatable elements.
  • the web-shaped adhesive element 12 is gently conveyed through the application device 10 to the application roller 20 while simultaneously winding up the web-shaped release material 32.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of the rear side of the application device 10 of Fig. 1. Shown in hatched form are the counter disks of the application roller 20, the pre-feed roller 18, the first roller holder 14, the second roller holder 30 and the counter roller 38, which are firmly connected to the respective rotation axes.
  • the first coupling mechanism 26 and the second coupling mechanism 34 are designed as a common overall coupling mechanism, whereas the third coupling mechanism 36 and the fourth coupling mechanism 42 are also designed as a separate overall coupling mechanism.
  • Fig. 3 shows a schematic representation of a rotatable application roller 20 during the application of a web-shaped adhesive element 12 to a substrate 48.
  • the front view of this structure is shown in Fig. 4.
  • Fig. 4 shows that the applied web-shaped adhesive element 12 is guided in the circumferential recess 24 of the application roller 20.
  • Circumferential friction elements 46a, 46b are arranged in each case, which are designed as rubber rings.
  • the circumferential friction elements 46a, 46b form the edge of the circumferential recess 24, which also extends into the lateral surface 22.
  • FIGS. 5 and 6 show an application device 10 according to the invention in a particularly preferred embodiment.
  • the application roller 20 is coupled to the pre-feed roller 18 and the non-replaceable take-up roller 28, with the first coupling mechanism 26 and the second coupling mechanism 34 being designed as an overall coupling mechanism.
  • a positive coupling to the application roller 20 in the form of a gear transmission is initially used, by which the direction of rotation is inverted. After the transfer, the rotation is passed on by a toothed belt to an intermediate roller positioned in the rear part of the application device 10, which in turn is coupled to the pre-feed roller 18 and the take-up roller 28 on the front of the application device via corresponding toothed belts.
  • the spring-loaded counter roller 38 is not driven in the exemplary application device 10 in FIGS. 5 and 6, nor is the adhesive tape roll 16.

Landscapes

  • Replacement Of Web Rolls (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Applikationsvorrichtung (10) für die Applikation von bahnförmigen Klebeelementen (12), umfassend: i) eine erste Rollenaufnahme (14), wobei die erste Rollenaufnahme (14) dazu eingerichtet ist, dass eine mit einem bahnförmigem Klebeelement (12) befüllte Klebebandrolle (16) rotierbar in der ersten Rollenaufnahme (14) angeordnet werden kann, ii) eine rotierbare Vorförderrolle (18), und iii) eine rotierbare Applikationsrolle (20), wobei die Applikationsrolle (20) auf der Mantelfläche (22) eine entlang der Umfangsrichtung umlaufende Vertiefung (24) aufweist, wobei die Applikationsvorrichtung (10) dazu eingerichtet ist, dass ein von einer in der ersten Rollenaufnahme (14) angeordneten Klebebandrolle (16) bereitgestelltes bahnförmiges Klebeelement (12) über die Vorförderrolle (18) zur Applikationsrolle (20) geführt werden kann, wobei die Applikationsrolle (20) und die Vorförderrolle (18) mit einem ersten Kopplungsmechanismus (26) gekoppelt sind, so dass eine Rotation der Applikationsrolle (20) eine Rotation der Vorförderrolle (18) bewirkt.

Description

Applikationsvorrichtunq für die Applikation von bahnförmiqen Klebeelementen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Applikationsvorrichtung für die Applikation von bahnförmigen Klebeelementen und ein entsprechendes Verfahren zur Applikation von bahnförmigen Klebeelementen mit einer entsprechenden Applikationsvorrichtung.
Das Fügen separater Elemente ist eines der zentralen Verfahren der Fertigungstechnik. Neben anderen Methoden, wie beispielsweise dem Schweißen und dem Löten, kommt dabei heutzutage insbesondere dem Kleben, d.h. dem Fügen unter Verwendung eines Klebstoffes, eine wichtige Bedeutung zu. Eine Alternative zu der Verwendung formloser Klebstoffe, die beispielsweise aus einer Tube appliziert werden, stellen hierbei sogenannte Klebebänder dar, deren Klebewirkung auf den eingesetzten Klebemassen beruht. Der Einsatz von Klebebändern ist mit vielen Vorteilen verbunden, die diese Technologie für den Einsatz in vielen Industriezweigen, beispielsweise in der Elektronik- oder Fahrzeugindustrie prädestinieren.
Für viele Anwendungen sind dabei insbesondere sogenannte Haftklebebänder relevant, bei denen eine Haftklebemasse für die Klebwirkung sorgt, die bei üblichen Umgebungsbedingungen dauerhaft klebrig sowie klebfähig ist. Entsprechende Haftklebebänder können durch Druck auf ein Substrat aufgebracht werden und bleiben dort haften, lassen sich später jedoch mehr oder weniger rückstandsfrei wieder entfernen.
Zum Fügen zweier separater Elemente an einer Klebefläche haben sich insbesondere sogenannte doppelseitige Klebebänder bewährt, welche auf beiden Seiten klebrig, insbesondere haftklebrig, ausgebildet sind. Solche doppelseitigen Klebebänder sind dem Fachmann dabei in vielen Ausgestaltungen bekannt und können beispielsweise einen Träger umfassen, welcher beidseitig mit einer Klebemasse ausgerüstet ist oder auch trägerlos als sogenannte Transferbänder ausgeführt werden. Diese doppelseitigen Klebebänder können beispielsweise auf eine zu beklebende Fläche aufgebracht werden, um anschließend ein zweites Element auf der so gebildeten Klebefläche zu positionieren.
Zur Verbesserung der Handhabungseigenschaften solcher doppelseitigen Klebebänder und zur Gewährleistung einer hinreichenden Abrollbarkeit wird auf zumindest einer Seite des Klebebandes zumeist eine Trennschicht aufgebracht, welche auch als Trennliner bezeichnet wird. Diese Trennschicht, welche zu der bedeckten Haftklebemasse regelmäßig eine niedrige Adhäsion zeigt, beispielsweise infolge einer silikonisierten Oberfläche, kann beispielsweise nach der Applikation des Klebebandes entfernt werden, um die zweite klebrige Seite des Klebebandes freizulegen.
Entsprechende doppelseitige Klebebänder sind aus dem Alltag bekannt, wobei die Applikation dabei regelmäßig manuell und unter Einsatz zumeist rudimentärer Werkzeuge, insbesondere Schneidwerkzeugen, erfolgt. Eine entsprechende manuelle Applikation doppelseitiger Klebebänder hat sich jedoch für viele industrielle Anwendungen als zu ineffizient bzw. zu fehleranfällig erwiesen. Vor diesem Hintergrund wurden Applikationsvorrichtungen entwickelt, mit denen doppelseitige Klebebänder möglichst zuverlässig und in reproduzierbarer Weise auf zu beklebende Substrate aufgebracht werden können. Diese Applikationsvorrichtungen sind dabei häufig nicht nur so ausgelegt, dass sie das bahnförmige Klebeelement an ein Substrat applizieren können, sondern befördern oder bewirken in vielen Fällen auch die Abtrennung des auf dem Klebeelement positionierten Trennliners. In der industriellen Fertigung kommen neben klassischen doppelseitigen Klebebändern auch bahnförmige Klebeelemente zum Einsatz, welche hinsichtlich ihrer Handhabungs- und/oder Klebeeigenschaften spezifisch auf bestimmte Anwendungszwecke abgestimmt sind. Zu solchen spezialisierten bahnförmigen Klebeelementen gehörten beispielsweise solche Klebebänder, deren Klebemasse in Form eines Schaums ausgebildet ist, beispielsweise als geschäumte (Meth)Acrylat-basierte Klebemasse. Entsprechende Klebebänder mit geschäumten Klebemassen verfügen für viele Anwendungen über besonders vorteilhafte Klebeeigenschaften in Kombination mit günstigen mechanischen Eigenschaften.
Eine besondere Art von Klebebändern, welche auf geschäumten Klebemassen basieren, weisen auf einer Seite der Klebeschicht statt eines klassischen Trennliners eine passivierende Schicht, beispielsweise aus Polyurethan, auf durch die die Klebrigkeit der entsprechenden Oberflächen herabgesetzt wird. Hierdurch wird auch ohne den Einsatz ein gut zu handhabendes Klebeband erhalten, welches mit der offenen Klebeschicht der nicht-passivierte Seite auf einem Trennliner angeordnet werden kann und damit beidseitig nicht oder nur geringfügig klebrig ist. Bei der Applikation entsprechender Klebebänder wird der die nicht-passivierte Seite bedeckende Trennliner entfernt und das bahnförmige Klebeband mit der freigelegten Seite auf ein Substrat appliziert. Entsprechende Klebebänder mit einer geschäumten Klebemasse und einer passivierenden Oberflächenbeschichtung, die nachfolgend auch verkürzt als passivierte, geschäumte Klebeelemente bezeichnet werden, können so ausgelegt werden, dass die Klebemasse bei Druckapplikation durch die Passivierung hindurchtritt, sodass sich das Klebeband erst nach einer solchen Druckapplikation, insbesondere erst nach längerer Zeit, wie ein doppelseitiges Klebeband verhält. Solche passivierten, geschäumten Klebebänder sind von verschiedenen Anbietern kommerziell erhältlich, beispielsweise von der Firma tesa unter dem Handelsnamen „ACXplus 76730 Box Seal“ und werden häufig für die Versiegelung von Behältern verwendet, wobei sich als Vorteil ergibt, dass die stoffschlüssige Verbindung erst mit der Zeit ausgebildet wird und die Behälter unmittelbar nach dem Verschluss noch relativ leicht geöffnet werden können. Weitere Informationen zum Einsatz von Klebeelementen bei der Versiegelung von Behältern sind beispielsweise in der DE102020200450 B4, der DE 102020200452 A1 und der WO2021144306 A1 offenbart.
Ein Industriebereich, in welchem doppelseitige Klebebänder im Allgemeinen sowie passivierte, geschäumte Klebebänder im Speziellen, regelmäßig zum Einsatz kommen, ist die Fahrzeugindustrie. Beispielsweise kommen entsprechende Klebebänder bei der Dichtung von Batterien in Fahrzeugen zum Einsatz, wo sie insbesondere der Fixierung von Batteriedeckeln an entsprechenden Batteriegehäusen dienen. Bei dieser Anwendung ergeben sich insbesondere beim Einsatz von passivierten, geschäumten Klebebändern Anwendungsvorteile, wobei das Aufdrücken des Batteriedeckels auf das so präparierte Gehäuse den Durchtritt bzw. die Diffusion der geschäumten Klebemasse durch die passivierende Schicht bedingt bzw. befördert und sich mit der Zeit eine entsprechende belastbare Verbindung zwischen den beiden Bestandteilen ergibt.
Klebebänder mit geschäumten Klebemassen, insbesondere solche mit einer passivierenden Oberflächenbeschichtung, sind regelmäßig besonders anfällig für einwirkende mechanische Belastungen, insbesondere auf eine Kompression entlang der Dicke als auch eine Zugbelastung entlang der Bahnrichtung. Entsprechend ist es in der Praxis wichtig, bei der Applikation entsprechender Klebebänder mit geschäumten Klebemassen, insbesondere wenn diese über eine passivierende Beschichtung verfügen, sicherzustellen, dass das Klebeband bei der Applikation nicht zu stark gedehnt wird, um einem Zerreißen der geschäumten Klebeschicht und/oder der darauf angeordneten Passivierungsschicht vorzubeugen. Zudem sollte sichergestellt werden, dass der Applikationsdruck nicht zu hoch ist, sodass eine ungewollte Komprimierung des Klebebandes beim Applizieren vermieden werden kann, welche in einer lokalen Dehnung der passivierenden Schicht resultiert und diese zerstören kann, noch bevor später die gewünschte, kontrollierte Druckapplikation, welche bspw. mit einer Andruckrolle ausgeübt werden kann, das eigentliche Klebeverhalten realisieren soll.
In der großtechnischen industriellen Fertigung entsprechender Fahrzeugkomponenten, beispielsweise von Batterieboxen, kann eine hinreichend schonende Applikation in den meisten Fällen durch den Einsatz eines hohen Automatisierungsgrades gewährleistet werden. Hierbei erfolgt die Applikation entsprechender Klebebänder durch eine als Endeffektor ausgeführte Applikationsvorrichtung, welche beispielsweise an einem sensorgesteuerten Industrieroboter angebracht sein kann. Eine entsprechende Ausgestaltung ermöglicht dabei zum einen die präzise Führung der Applikationsvorrichtung relativ zum Substrat, so dass eine zu starke Kompression verhindert werden kann, welche in einer unerwünschten Dehnung der passivierenden Schicht resultieren würde. Zudem weisen entsprechende Applikationsvorrichtungen häufig angetriebene Führungselemente und Rollen auf, welche den Vortrieb des Klebebandes in der Applikationsvorrichtung sowie die Aufwicklung des separierten Trennliners bewirken, sodass die vom Klebeband erfahrene Dehnung so gesteuert werden kann, dass diese innerhalb eines Toleranzintervalls bleibt.
Auch wenn die schonende Applikation entsprechender Hochleistungsklebebänder im Rahmen einer automatisierten Fertigungsstraße dank moderner Robotersteuerung zumeist unproblematisch ist, ergibt sich in der Praxis jedoch dadurch ein Problem, dass es im Service- oder Reparaturfall in der Werkstatt notwendig sein kann, die derart verschlossenen Behälter zu öffnen und anschließend wieder zu schließen. In kleineren Betrieben ist es in Ermangelung der notwendigen apparativen Vorrichtungen jedoch regelmäßig nicht möglich, beispielsweise geöffnete Batteriekästen unter Verwendung eines entsprechenden Industrieroboters zu verschließen. Vielmehr muss die erneute Applikation solcher Klebebänder durch die eingesetzten Arbeitskräfte ohne Rückgriff auf präzise eingestellte automatisierte Applikationsvorrichtungen erfolgen. Zu diesem Zweck wurden im Stand der Technik sogenannte Handapplikatoren entwickelt, in denen ein entsprechendes Klebeband bereitgestellt werden kann und die dem Zweck dienen, die Applikation von Klebebändern im Rahmen von Service- oder Reparaturarbeiten in Werkstätten hinsichtlich ihrer Zeit- und/oder Kosteneffizienz sowie der Reproduzierbarkeit des Ergebnisses zu verbessern.
Auch wenn viele der aus dem Stand der Technik bekannten Handapplikatoren bei der Verarbeitung herkömmlicher doppelseitiger Klebebänder gute Ergebnisse erzielen, wird deren Eignung zur Applikation von druck- und/oder dehnungssensiblen Klebebändern, insbesondere Klebebändern mit geschäumten Klebemassen und/oder Passivierungsschichten, häufig als unzureichend empfunden. Insbesondere bei der Verwendung durch hierfür nicht spezifisch ausgebildete Arbeitskräfte kann es mit solchen Handapplikatoren beim Andrücken zu einer zu starken Kompression der aufgebrachten Klebebänder kommen. Zudem erfolgt in den aus dem Stand der Technik bekannten Handapplikatoren das Abrollen des Klebebandes von der Klebebandrolle in Ermangelung eines Motors zumeist lediglich durch Zug, welcher durch die Adhäsion des Klebebandes am zu beklebenden Substrat bewirkt wird, wenn der Handapplikator über das Substrat geführt wird. Somit wirkt die die Abrollung bewirkende Kraft durch das Klebeband und resultiert entsprechend in einer unerwünschten Dehnung des Klebebandes, die für viele Hochleistungsklebebänder das Risiko birgt, dass diese hinsichtlich ihrer Funktionalität beeinträchtigt werden, beispielsweise weil eine darauf applizierte Passivierungsschicht beschädigt wird. Die aus dem Stand der Technik bekannten Handapplikatoren werden somit zur Applikation bestimmter Hochleistungsklebebänder, insbesondere passivierter, geschäumter Klebebänder, in vielen Fällen als nicht geeignet empfunden.
Die primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen oder zumindest zu verringern.
Insbesondere war es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Applikationsvorrichtung, insbesondere einen Handapplikator, und ein damit durchzuführendes Applikationsverfahren zur Applikation von bahnförmigen Klebeelementen anzugeben, mit dem die Applikation von bahnförmigen Klebeelementen in besonders zeit- und/oder kosteneffizienter Art und Weise durchführbar sein sollte.
Hierbei war es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass die anzugebende Applikationsvorrichtung so ausgelegt sein sollte, dass eine zu starke Kompression des Klebebandes beim Applizieren verhindert werden können sollte. Zudem war es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass mit der anzugebenden Applikationsvorrichtung eine zu starke Dehnung des Klebebandes während des Applikationsprozesses vermieden werden können sollte.
Insoweit war es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass die anzugebende Applikationsvorrichtung eine besonders hohe Prozesssicherheit gewährleisten sollte und die Applikation von Klebeelementen in einer besonders reproduzierbaren Art und Weise ermöglichen sollte, wobei wünschenswerterweise die Anforderungen an die Ausbildung und Einweisung der eingesetzten Arbeitskräfte reduziert werden können sollten.
Es war eine besondere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass sich die anzugebende Applikationsvorrichtung besonders für die Verarbeitung moderner Hochleistungsklebebänder eignen sollte, insbesondere Klebebänder mit geschäumten Klebemassen, ganz besonders solche Klebebänder, welche zumindest einseitig mit einer passivierenden Schicht versehen sind und infolgedessen erst nach Druckapplikation eine beidseitige Klebrigkeit ausbilden.
Es war eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass die anzugebende Applikationsvorrichtung möglichst robust und fehlerunanfällig ausführbar sein sollte und insbesondere auch ohne Antriebseinheiten wie beispielsweise Elektromotoren, eine möglichst dehnungsfreie Applikation von Klebebändern ermöglichen sollte.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben nunmehr gefunden, dass sich die vorstehend beschriebenen Aufgaben lösen lassen, wenn eine Applikationsvorrichtung für die Applikation von bahnförmigen Klebeelementen bereitgestellt wird, in der eine rotierbare Applikationsrolle für die Applikation des Klebebandes vorgesehen wird, die eine umlaufende Vertiefung aufweist und die durch einen Kopplungsmechanismus mit einer Vorförderrolle gekoppelt ist, sodass eine Rotation der Applikationsrolle, wie sie beispielsweise beim Überrollen eines zu beklebenden Substrates auftritt, eine Rotation der Vorförderrolle bewirkt, welche das zu applizierende Klebeband in Richtung der Applikationsrolle fördern kann, wie es in den Ansprüchen definiert ist. In vorteilhafter Weise sorgt hierbei die umlaufende Vertiefung, beispielsweise in der Form einer umlaufenden Nut, dafür, dass zwischen dem zu beklebenden Substrat und der zum Applizieren verwendeten Applikationsrolle ein Hohlraum entsteht, indem das zu applizierende Klebeband im Moment des Anrollens geführt werden kann. Durch die Dimensionierung der umlaufenden Vertiefung ist es dadurch möglich, in Kenntnis Dicke des zu applizierenden Klebebandes auch in Abwesenheit von Sensoren oder einer automatischen Steuerung eine gewünschte bzw. maximale Kompression des Klebebandes vorzugeben. Durch die Kopplung der Applikationsrolle mit der Vorförderrolle wird ermöglicht, dass die beim Anrollen des zu applizierenden Klebebandes vollzogene Rotationsbewegung der Applikationsrolle in eine zusätzliche Bewegung der Vorförderrolle umgesetzt wird, die die Bereitstellung von zusätzlichem Klebeband in Richtung der Applikationsrolle unterstützt und damit die vom Klebeband erfahrene Dehnung zu reduzieren.
Die durch die Vorförderrolle erreichbare Reduzierung der beim Applizieren auf das Klebeband wirkenden Dehnung kann dabei besonders stark reduziert werden, wenn die Vorförderrolle den auf dem Klebeband angeordneten Trennliner kontaktiert, sodass die Vorförderrolle eine Kraft auf den Trennliner ausübt und selbst keine zusätzliche Dehnung in der Klebemasse und/oder einer die Klebemasse bedeckenden Passivierungsschicht bewirkt. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird diese erste Kopplung mit einer weiteren Kopplung kombiniert, sodass die Rotation der Applikationsrolle zusätzlich auch eine Rotation der Lineraufwicklung bewirkt, sodass diese einen Zug an dem vor der Applikation separierten Trennliner bewirkt, welcher den Vortrieb des Klebebandes durch die Applikationsvorrichtung zusätzlich befördert und verhindert, dass auch die Lineraufwicklung allein durch die Zugkraft im Klebeband bewirkt werden muss.
Die vorstehend genannten Aufgaben werden somit durch den Gegenstand der Erfindung gelöst, wie er in den Ansprüchen definiert ist. Bevorzugte erfindungsgemäße Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den nachfolgenden Ausführungen. Solche Ausführungsformen, die nachfolgend als bevorzugt bezeichnet sind, werden in besonders bevorzugten Ausführungsformen mit Merkmalen anderer als bevorzugt bezeichneter Ausführungsformen kombiniert. Ganz besonders bevorzugt sind somit Kombinationen von zwei oder mehr der nachfolgend als besonders bevorzugt bezeichneten Ausführungsformen. Ebenfalls bevorzugt sind Ausführungsformen, in denen ein in irgendeinem Ausmaß als bevorzugt bezeichnetes Merkmal einer Ausführungsform mit einem oder mehreren weiteren Merkmalen anderer Ausführungsformen kombiniert wird, die in irgendeinem Ausmaß als bevorzugt bezeichnet werden. Merkmale bevorzugter Verfahren ergeben sich aus den Merkmalen bevorzugter Applikationsvorrichtungen.
Die Erfindung betrifft insbesondere eine Applikationsvorrichtung für die Applikation von bahnförmigen Klebeelementen, umfassend: i) eine erste Rollenaufnahme, wobei die erste Rollenaufnahme dazu eingerichtet ist, dass eine mit einem bahnförmigem Klebeelement befüllte Klebebandrolle rotierbar in der ersten Rollenaufnahme angeordnet werden kann, ii) eine rotierbare Vorförderrolle, und iii) eine rotierbare Applikationsrolle, wobei die Applikationsrolle auf der Mantelfläche eine entlang der Umfangsrichtung umlaufende Vertiefung aufweist, wobei die Applikationsvorrichtung dazu eingerichtet ist, dass ein von einer in der ersten Rollenaufnahme angeordneten Klebebandrolle bereitgestelltes bahnförmiges Klebeelement über die Vorförderrolle zur Applikationsrolle geführt werden kann, wobei die Applikationsrolle und die Vorförderrolle mit einem ersten Kopplungsmechanismus gekoppelt sind, so dass eine Rotation der Applikationsrolle eine Rotation der Vorförderrolle bewirkt.
Die erfindungsgemäße Applikationsvorrichtung dient der Applikation von bahnförmigen Klebeelementen, insbesondere Klebebändern. Dabei ist die erfindungsgemäße Applikationsvorrichtung besonders für die Applikation von solchen bahnförmigen Klebeelementen geeignet, welche eine geringe Toleranz gegen einen zu hohen Applikationsdruck und/oder eine zu starke Dehnung des Klebebandes bei der Applikation aufweisen, insbesondere passivierte, geschäumte Klebebänder.
Der Fachmann versteht, dass es für das Verständnis der Erfindung zweckmäßig ist, die Applikationsvorrichtung unter Bezugnahme auf das mit der Applikationsvorrichtung zu applizierende bahnförmige Klebeelement zu definieren und zu beschreiben. Gleichzeitig versteht der Fachmann jedoch auch, dass das bahnförmige Klebeelement selbst sowie die Klebebandrolle, auf der das bahnförmige Klebeelement bereitgestellt wird, nicht Teil der erfindungsgemäßen Applikationsvorrichtung sind.
Es kann als Vorteil der erfindungsgemäßen Applikationsvorrichtungen gesehen werden, dass diese zumindest theoretisch auch als Endeffektor an einer automatisierten Bewegungsvorrichtung, beispielsweise einem Roboterarm, ausgeführt werden können. In diesen Ausgestaltungen ergeben sich Vorteile dadurch, dass auf den Einsatz separater Antriebseinheiten, beispielsweise von Elektromotoren, verzichtet werden kann und zudem der steuerungstechnische Aufwand reduziert werden kann, da die Gewährleistung eines korrekten Applikationsdruckes zur Vermeidung einer ungewollten Kompression des Klebebandes auch mit weniger präzise zu steuernden Anlagen umgesetzt werden kann. Ganz besonders vorteilhaft und für im Wesentlichen sämtliche Ausführungsformen der Erfindung bevorzugt ist jedoch eine erfindungsgemäße Applikationsvorrichtung, die für den händischen Einsatz ausgelegt ist, beispielsweise im Rahmen von Service- und/oder Reparaturarbeiten in einer Werkstatt. Besonders bevorzugt ist entsprechend eine erfindungsgemäße Applikationsvorrichtung, wobei die Applikationsvorrichtung ein Handapplikator ist. Besonders bevorzugt ist dabei zusätzlich oder alternativ eine erfindungsgemäße Applikationsvorrichtung, wobei die Applikationsvorrichtung einen Handgriff umfasst.
Die erfindungsgemäße Applikationsvorrichtung umfasst eine erste Rollenaufnahme. In diese Rollenaufnahme kann eine mit Klebeband befüllte Klebebandrolle eingesetzt werden, wobei durch die Ausgestaltung der ersten Rollenaufnahme gewährleistet wird, dass die Klebebandrolle in der Applikationsvorrichtung rotierbar ist, beispielsweise durch eine entsprechende rotierbare Lagerung. Hierdurch ist es möglich, durch Zug an dem bahnförmigen Klebeelemente dieses von der in der Rollenaufnahme angeordneten Klebebandrolle abzuwickeln und über die weiteren Bestandteile der Applikationsvorrichtung zu dem zu beklebenden Substrat zu führen.
Neben der Rollenaufnahme umfasst die erfindungsgemäße Applikationsvorrichtung zumindest noch eine rotierbare Vorförderrolle und eine rotierbare Applikationsrolle, wobei die Applikationsvorrichtung darüber hinaus auch weitere Führungselemente umfassen kann, mit denen eine komplexere Bahnführung des Klebebandes in der Applikationsvorrichtung realisiert werden kann. Die einzelnen Bestandteile können dabei zweckmäßigerweise auf einer Trägerplatte relativ zueinander fixiert werden, wobei darüber hinaus auch ein Gehäuse vorgesehen werden kann. In diesen Fällen handelt es sich somit beispielsweise um eine erfindungsgemäße Applikationsvorrichtung, wobei die Applikationsvorrichtung zusätzlich ein oder mehrere weitere Führungselemente, bevorzugt Führungsrollen, zur Führung des bahnförmigen Klebeelements und/oder des bahnförmigen Trennmaterials, umfasst. Zusätzlich oder alternativ handelt es sich um eine erfindungsgemäße Applikationsvorrichtung, wobei die Applikationsvorrichtung eine Grundplatte umfasst, wobei die erste Rollenaufnahme, die Vorförderrolle und die Applikationsrolle, sowie optional die weiteren Bestandteile der Applikationsvorrichtung auf der Grundplatte angeordnet und/oder mit der Grundplatte verbunden sind.
Die Rollenaufnahme, die Vorförderrolle und die Applikationsrolle sind so in der Applikationsvorrichtung angeordnet, dass das von der Klebebandrolle in der Rollenaufnahme bereitgestellte Klebeband über die Vorförderrolle zur Applikationsrolle geführt werden kann, wobei die Anordnung der Elemente vorteilhafterweise so erfolgt, dass das von der Klebebandrolle bereitgestellte bahnförmige Klebeelemente mit der Seite über die Vorförderrolle geführt werden kann, die mit einer bahnförmigen Trennschicht, insbesondere einem Trennliner, belegt ist, um die von der Vorförderrolle ausgeübte Förderwirkung auf die bahnförmige Trennschicht zu übertragen und einen möglichst geringen Zug auf die im bahnförmigen Klebeelement vorhandene Klebemasse auszuüben. Die zusätzliche Förderwirkung der Vorförderrolle wird in erfindungsgemäßen Applikationsvorrichtungen dadurch gewährleistet, dass diese Vorförderrolle über einen ersten Kopplungsmechanismus mit der Applikationsrolle gekoppelt ist, sodass eine Rotation der Applikationsrolle, eine Rotation der Vorförderrolle bewirkt. Dies bedeutet, dass die Applikationsrolle beim Applizieren über das Substrat gerollt werden kann und die daraus resultierende Rotation über den Kopplungsmechanismus eine Rotation der Vorförderrolle bewirkt, die das bahnförmige Klebeelement in Richtung der Applikationsrolle fördert.
Zumindest prinzipiell lässt sich durch den Einsatz der mit der Applikationsrolle gekoppelten Vorförderrolle auch dann eine Verbesserung erreichen, wenn die Vorförderrolle die Klebemasse des bahnförmigen Klebeelements kontaktiert. Nach Einschätzung der Erfinder ist eine entsprechende Ausgestaltung jedoch weniger bevorzugt, da in diesem Fall die Vorförderrolle eine ungewünschte Dehnung auf die im bahnförmigen Klebeelemente vorliegende Klebeschicht bzw. eine etwaige Passivierungsschicht ausüben kann. Eine vorteilhaftere Ausgestaltung ergibt sich dann, wenn die Vorförderrolle verwendet wird, um die gewünschte Förderwirkung in Richtung der Applikationsrolle durch ein Einwirken auf den Trennliner, d.h. das bahnförmige Trennmaterial, zu leisten. Der Trennliner, welcher in der weit überwiegenden Zahl entsprechender Klebebänder ohnehin vorliegt, ist regelmäßig relativ unanfällig für Zugkräfte und ermöglicht es, die anfälligeren Teile des bahnförmigen Klebeelements, insbesondere eine geschäumte Klebemasse und eine darauf angeordneten passivierende Schicht, möglichst schonend durch die Applikationsvorrichtung zu führen. Entsprechend ist es für im Wesentlichen alle Ausführungsformen besonders bevorzugt, wenn die -schlussendlich notwendige- Abtrennung des Trennliners in der Applikationsvorrichtung bezogen auf den Bahnverlauf des Klebebandes in der Applikationsvorrichtung erst hinter der Vorförderrolle erfolgt. Bevorzugt ist entsprechend eine erfindungsgemäße Applikationsvorrichtung, wobei die Applikationsvorrichtung dazu eingerichtet ist, dass ein auf einem in der Applikationsvorrichtung geführten bahnförmigen Klebeelement angeordnetes bahnförmiges Trennmaterial bezogen auf den Bahnverlauf in der Applikationsvorrichtung vor der Applikationsrolle und nach der Vorförderrolle vom bahnförmigen Klebeelement separiert wird, bevorzugt an einer Trennkante, insbesondere einer Messerkante, wobei das bahnförmige Trennmaterial an der Trennkante relativ zum Bahnverlauf des bahnförmigen Klebeelements besonders bevorzugt um 90° oder mehr, bevorzugt um 110° oder mehr, umgelenkt wird.
Zumindest theoretisch ist es denkbar, den in der Applikationsvorrichtung vom bahnförmigen Klebeelement separierten Trennliner weitgehend unkontrolliert abzuführen, beispielsweise indem dieser lose aus der Applikationsvorrichtung ausgegeben wird. Nach Einschätzung der Erfinder ist es jedoch besonders vorteilhaft, wenn der entfernte Trennliner stattdessen unmittelbar auf einer geeigneten Aufwickelrolle aufgewickelt wird. Hierdurch kann insbesondere die Entsorgung bzw. Wiederverwertung des aufgewickelten Trennliners erleichtert werden.
Nach Einschätzung der Erfinder eignen sich für die Umsetzung dieser Ausgestaltung insbesondere zwei verschiedene Möglichkeiten. Zum einen kann in der Applikationsvorrichtung eine weitgehend festverbaute rotierbare Aufwickelrolle vorgesehen werden, zu der der vom bahnförmigen Klebeelement abgelöste Trennliner geführt werden kann. Ein entsprechender Aufbau kann dabei besonders robust ausgeführt werden. Alternativ ist eine Ausgestaltung, bei der die erfindungsgemäße Applikationsvorrichtung eine zweite Rollenaufnahme aufweist, in der eine leere Aufwickelrolle zur Aufwicklung des Trennliners reversibel und zerstörungsfrei auswechselbar angeordnet werden kann, sodass der Austausch einer vollständig mit abgewickeltem Trennliner befüllten Rolle besonders leicht möglich ist. Bevorzugt ist folglich eine erfindungsgemäße Applikationsvorrichtung, wobei die Applikationsvorrichtung zusätzlich umfasst: iv.a) eine rotierbare Aufwickelrolle, oder iv.b) eine zweite Rollenaufnahme, wobei die zweite Rollenaufnahme dazu eingerichtet ist, dass eine Aufwickelrolle rotierbar in der zweiten Rollenaufnahme angeordnet werden kann, wobei die Applikationsvorrichtung dazu eingerichtet ist, dass ein von einem in der Applikationsvorrichtung geführten bahnförmigen Klebeelement separiertes bahnförmiges Trennmaterial auf der Aufwickelrolle aufgewickelt werden kann. Zumindest theoretisch denkbar ist es, dass die Aufwickelrolle in regelmäßigen Abständen händisch betrieben wird, um den abgetrennten Trennliner aufzuwickeln. Ebenso ist es zumindest prinzipiell denkbar, dass die Aufwickelrolle beispielsweise auf Vorspannung gesetzt werden kann und/oder über einen Elektromotor einen kontinuierlichen Zug ausübt, sodass es zu einer teilweise automatisierten Aufrollung des abgetrennten Trennliners kommt. Nach Einschätzung der Erfinder sind entsprechende Ausgestaltungen jedoch weniger vorteilhaft, da sie entweder mit einem höheren manuellen Aufwand oder einer gesteigerten Komplexität der Applikationsvorrichtung bzw. einem gesteigerten Energiebedarf und potentiell einem erhöhten Wartungsaufwand einhergehen. Vor diesem Hintergrund schlagen die Erfinder vor, dass die Aufwickelrolle in synergistischer Weise über einen zweiten Kopplungsmechanismus ebenfalls mit der Applikationsrolle gekoppelt werden kann, sodass eine Rotation der Applikationsrolle auch eine Rotation der Aufwickelrolle bewirkt. Hierdurch wird eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung erhalten, in der die durch das Anrollen verursachte Rotation der Applikationsrolle nicht nur eine Förderbewegung der Vorförderrolle, sondern auch einen Zug am bahnförmigen Trennmaterial bewirkt, durch welches eine besonders dehnungsarme Förderung des Klebebandes durch die Applikationsvorrichtung möglich ist. Besonders bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Applikationsvorrichtung, wobei die Applikationsrolle und die Aufwickelrolle mit einem zweiten Kopplungsmechanismus gekoppelt sind, so dass eine Rotation der Applikationsrolle eine Rotation der Aufwickelrolle bewirkt.
Um die vom Klebeband bei der Applikation erfahrene Zugkraft weiter zu minimieren, kann zusätzlich oder alternativ ein Antrieb für die zur Bereitstellung des Klebebandes verwendete Klebebandrolle in der ersten Rollenaufnahme ergänzt werden. Hierdurch wird die Abrollbewegung unterstützt und die Rotation der Klebebandrolle in der ersten Rollenaufnahme muss nicht ausschließlich über den Zug an dem bahnförmigen Klebeelement bzw. dessen bahnförmigen Trennmaterial erfolgen. Auch hier wäre es zumindest theoretisch denkbar, einen Elektromotor vorzusehen, welcher die hierfür notwendige Rotation gewährleistet. Allerdings würde bei dieser Ausgestaltung wiederum die Komplexität der Applikationsvorrichtung, deren Energiebedarf und der potentielle Wartungsbedarf in nachteiliger Weise gesteigert werden. Entsprechend schlagen die Erfinder vor, dass ein gegebenenfalls gewünschter Antrieb der Klebebandrolle in der ersten Rollenaufnahme in synergistischer Weise wiederum durch einen Kopplungsmechanismus erfolgen kann, durch welchen die Applikationsrolle und die erste Rollenaufnahme miteinander gekoppelt werden können. Für bestimmte Anwendungen, insbesondere bei der Applikation von besonders dehnungssensiblen Klebebändern bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Applikationsvorrichtung, wobei die Applikationsrolle und die erste Rollenaufnahme mit einem dritten Kopplungsmechanismus gekoppelt sind, so dass eine Rotation der Applikationsrolle eine Rotation einer in der ersten Rollenaufnahme angeordneten Klebebandrolle bewirkt.
Der Fachmann versteht, dass die Vorförderrolle in erfindungsgemäßen Applikationsvorrichtungen dazu dient, eine Zugkraft auf das bahnförmige Klebeelement bzw. besonders bevorzugt auf ein auf dem bahnförmigen Klebeelement angeordnetes bahnförmiges Trennmaterial auszuüben und dass es hierfür notwendig ist, dass zwischen der Oberfläche des Vorförderrolle und dem bahnförmigen Klebeelement bzw. Trennmaterial ein gewisses Maß an Reibung vorliegt, welches einen entsprechenden Antrieb gewährleisten kann. Insbesondere in erfindungsgemäßen Applikationsvorrichtungen, bei denen die Vorförderrolle an dem bahnförmigen Trennmaterial angreift, welches durch eine ebenfalls angetriebene Aufwickelrolle zudem auf Spannung gehalten wird, ist es durch den dadurch herrschenden Anpressdruck des bahnförmigen Trennmaterial an die Vorförderrolle in vielen Fällen möglich, auch ohne weitere konstruktive Ausgestaltung einen hinreichenden Vortrieb mit der Vorförderrolle zu erreichen.
Zur Verbesserung der Krafteinwirkung der Vorförderrolle auf das bahnförmige Klebeelement kann dabei jedoch auch eine sogenannte Gegenrolle vorgesehen werden, sodass zwischen der Vorförderrolle und der Gegenrolle ein Spalt ausgebildet wird, durch den das bahnförmige Klebeelement geführt wird, wobei sich insbesondere mit einer federgelagerten Gegenrolle ein Andrücken des bahnförmigen Klebebandes an die Vorförderrolle realisieren lässt, infolgedessen eine gute Kraftübertragung von der Vorförderrolle auf das bahnförmige Klebeelement bzw. Trennmaterial sichergestellt werden kann. Der Einsatz einer entsprechenden Gegenrolle ist nach Einschätzung der Erfinder auch deshalb vorteilhaft, weil dadurch auch abseits einer etwaigen angetriebenen Lineraufwicklung eine vorteilhafte Fixierung des bahnförmigen Materials im Inneren der Applikationsvorrichtung gewährleistet werden kann, sodass eine zusätzliche Stabilisierung der Führungsbahn des bahnförmigen Klebeelements in der erfindungsgemäßen Applikationsvorrichtung erreicht wird. Besonders bevorzugt ist entsprechend eine erfindungsgemäße Applikationsvorrichtung, wobei die Applikationsvorrichtung zusätzlich umfasst: v) eine rotierbare Gegenrolle, wobei die Gegenrolle mit der Vorförderrolle einen zwischen der Gegenrolle und der Vorförderrolle angeordneten Rollenspalt ausbildet, wobei die Applikationsvorrichtung dazu eingerichtet ist, dass das in der Applikationsvorrichtung geführte bahnförmige Klebeelement durch den Rollenspalt zur Applikationsrolle geführt werden kann. Ganz besonders bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Applikationsvorrichtung, wobei die Gegenrolle federgelagert ist, so dass sich der Rollenspalt gegen die Federkraft der Federlagerung aufweiten lässt und/oder sodass die Gegenrolle auf das im Rollenspalt geführte bahnförmige Klebeelement einen vorbestimmten Anpressdruck an die Vorförderrolle ausübt.
Beim Einsatz einer entsprechenden Gegenrolle ist nach Einschätzung der Erfinder häufig ausreichend, wenn diese möglichst widerstandsarm rotierbar gelagert ist und entsprechend zu möglichst wenig Energieverlusten beim Führen des bahnförmigen Klebeelements führt. Der Verzicht auf einen Antrieb für die Gegenrolle reduziert den Energie und Wartungsbedarf und erlaubt eine besonders robuste Ausführung der Applikationsvorrichtung.
In solchen Ausgestaltungen, in denen die Gegenrolle -anders als bei passivierten Klebebändern- an eine Klebeschicht angreift, ist es zweckmäßig, die Gegenrolle mit einer adhäsionsreduzierten Oberfläche auszurüsten. Insbesondere in solchen Ausgestaltungen, bei denen die Gegenrolle eine zumindest teilweise klebrige Oberfläche kontaktiert, ist es nach Einschätzung der Erfinder zudem zweckmäßig, die Gegenrolle als angetriebene Rolle auszuführen, wodurch in vorteilhafter Weise im Zusammenwirken mit der Vorförderrolle eine besonders effiziente Vorförderwirkung erzielt werden kann. Auch wenn hierbei zumindest theoretisch der Einsatz eines Elektromotors oder eines anderen Antriebs denkbar wäre, schlagen die Erfinder vor, dass zweckmäßigerweise auch an dieser Stelle auf eine Kopplung mit der Applikationsrolle gesetzt werden kann, die über einen vierten Kopplungsmechanismus erfolgen kann. Bevorzugt ist für bestimmte Anwendungen somit eine erfindungsgemäße Applikationsvorrichtung, wobei die Applikationsrolle und die Gegenrolle mit einem vierten Kopplungsmechanismus gekoppelt sind, so dass eine Rotation der Applikationsrolle eine Rotation der Gegenrolle bewirkt.
Im Lichte der vorstehenden Ausführungen wird klar, dass neben der Vorförderrolle zusätzlich oder alternativ jeweils auch die Lineraufwicklung und/oder die zur Bereitstellung dienende Klebebandrolle und/oder die Gegenrolle über einen entsprechenden Kopplungsmechanismus angetrieben werden können. Beim Vorliegen von zwei oder mehr der Kopplungsmechanismen ist es dabei bevorzugt, wenn diese durch einen Gesamtkopplungsmechanismus gebildet werden, sodass die einzelnen Komponenten der erfindungsgemäßen Applikationsvorrichtung beispielsweise über Zwischenräder in Reihe gekoppelt sind, wobei insbesondere die Applikationsrolle, die Vorförderrolle und die Aufwickelrolle in vorteilhafter Weise miteinander gekoppelt werden können. Bevorzugt ist entsprechend eine erfindungsgemäße Applikationsvorrichtung, wobei der erste Kopplungsmechanismus und der zweite Kopplungsmechanismus durch einen Gesamtkopplungsmechanismus gebildet werden, so dass eine Rotation der Applikationsrolle eine Rotation der Vorförderrolle und der Aufwickelrolle bewirkt, wobei der Gesamtkopplungsmechanismus bevorzugt zusätzlich den dritten Kopplungsmechanismus und/oder den vierten Kopplungsmechanismus umfasst.
Die Frage, inwieweit ein Kopplungsmechanismus den Drehsinn der jeweiligen Elemente beibehalten oder invertieren muss, um eine hinreichende Funktionalität zu gewährleisten, hängt maßgeblich von der Positionierung der entsprechenden Elemente in der erfindungsgemäßen Applikationsvorrichtung ab, ist vom Fachmann in Anschauung der Erfindung aber zwanglos einzustellen. Nach Einschätzung der Erfinder wird die Rotationsrichtung in besonders bevorzugten Ausgestaltungen für die Vorförderrolle und die Aufwickelrolle gegenüber der Applikationsrolle jeweils invertiert werden, während es zweckmäßig sein dürfte, für die Gegenrolle und die bereitstellende Klebebandrolle, deren Kopplung weniger bevorzugt ist, den gleichen Drehsinn beizubehalten. Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Applikationsvorrichtung, wobei die Applikationsrolle und die Vorförderrolle derart gekoppelt sind, dass eine Rotation der Applikationsrolle eine Rotation der Vorförderrolle in die entgegengesetzte Drehrichtung bewirkt. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ eine erfindungsgemäße Applikationsvorrichtung, wobei die Applikationsrolle und die Aufwickelrolle derart gekoppelt sind, dass eine Rotation der Applikationsrolle eine Rotation der Aufwickelrolle in die entgegengesetzte Drehrichtung bewirkt. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ auch eine erfindungsgemäße Applikationsvorrichtung, wobei die Applikationsrolle und die Gegenrolle derart gekoppelt sind, dass eine Rotation der Applikationsrolle eine Rotation der Gegenrolle in die gleiche Drehrichtung bewirkt. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ zudem eine erfindungsgemäße Applikationsvorrichtung, wobei die Applikationsrolle und die erste Rollenaufnahme derart gekoppelt sind, dass eine Rotation der Applikationsrolle eine Rotation einer in der ersten Rollenaufnahme angeordneten Klebebandrolle in die gleiche Drehrichtung bewirkt.
Für die konstruktive Umsetzung der Kopplungsmechanismen kommen nach Einschätzung der Erfinder sowohl kraftschlüssige als auch formschlüssige Getriebe in Frage. Die unterschiedlichen Arten der Getriebe weisen dabei verschiedene Vor- und Nachteile aus. Formschlüssige Getriebe erlauben regelmäßig einen besonders zuverlässigen und kontrollierten Kraftübertrag. Die kraftschlüssigen Getriebe erlauben es im Gegensatz hier jedoch durch die Einstellung des Schlupfes in vorteilhafter Weise einen ungewollten Kraftanstieg zu vermeiden, der beispielsweise im Falle einer gekoppelten Lineraufwicklung bei einem zunehmenden Durchmesser des auf der Aufwickelrolle aufgewickelten Liners entstehen kann. Bevorzugt ist somit zum einen eine erfindungsgemäße Applikationsvorrichtung, wobei der erste Kopplungsmechanismus und/oder der zweite Kopplungsmechanismus und/oder der dritte Kopplungsmechanismus und/oder der vierte Kopplungsmechanismus, bevorzugt sämtliche Kopplungsmechanismen, auf einer kraftschlüssigen Kopplung basieren. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ zum anderen eine erfindungsgemäße Applikationsvorrichtung, wobei der erste Kopplungsmechanismus und/oder der zweite Kopplungsmechanismus und/oder der dritte Kopplungsmechanismus und/oder der vierte Kopplungsmechanismus, bevorzugt sämtliche Kopplungsmechanismen, auf einer formschlüssigen Kopplung basieren. Hierbei können auch einzelne Kopplungsmechanismen auf zwei oder mehr verschiedenen Getriebetypen basieren, beispielsweise indem sowohl Zahnräder als auch Riemen eingesetzt werden.
Für die Ausgestaltung der Kopplungsmechanismen haben die Erfinder besonders geeignete Ausgestaltungen identifiziert, wobei die verschiedenen Technik auch kombiniert werden können. Hierbei lässt sich die vorstehend beschriebene Invertierung der Drehrichtung bei Zugmittelgetrieben beispielsweise durch eine Invertierung der Riemenführung realisieren, während diese beispielsweise bei Zahnradgetrieben in vorteilhafter Weise durch den direkten Eingriff von zwei auf den jeweiligen Wellen angeordneten Zahnrädern direkt erreicht werden kann. Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Applikationsvorrichtung, wobei der erste Kopplungsmechanismus und/oder der zweite Kopplungsmechanismus und/oder der dritte Kopplungsmechanismus und/oder der vierte Kopplungsmechanismus, ein Zugmittelgetriebe, insbesondere einen Riementrieb, einen Kettentrieb oder einen Zahnriementrieb umfasst, bevorzugt einen Riementrieb, besonders bevorzugt mit gekreuzter Riemenführung. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ eine erfindungsgemäße Applikationsvorrichtung, wobei der erste Kopplungsmechanismus und/oder der zweite Kopplungsmechanismus und/oder der dritte Kopplungsmechanismus und/oder der vierte Kopplungsmechanismus, ein Rädergetriebe, insbesondere ein Zahnradgetriebe oder ein Reibradgetriebe, umfasst.
Das zu applizierende Klebeelement wird in der späteren Anwendung regelmäßig von einer Materialrolle bereitgestellt werden, die ein sehr langes bahnförmiges Klebeelement umfasst. In den meisten Anwendungen wird dabei jeweils nicht das gesamte auf der Klebebandrolle vorhandene Klebeband am Stück appliziert werden. Um insoweit eine besonders effiziente Verfahrensführung zu ermöglichen und den Bedarf an zusätzlichen Werkzeugen zu reduzieren, schlagen die Erfinder vor, dass die Applikationsvorrichtung zusätzlich mit einer Trennvorrichtung versehen werden kann, welche beispielsweise als Schneidvorrichtung ausgeführt werden kann. Für eine besonders vorteilhafte Integration dieser Trennvorrichtung in die erfindungsgemäße Applikationsvorrichtung ist es dabei zweckmäßig, diese Trennvorrichtung bezogen auf die Bahnrichtung zwischen der Applikationsrolle und der Vorförderrolle einzusetzen. Bevorzugt ist entsprechend eine erfindungsgemäße Applikationsvorrichtung, wobei die Applikationsvorrichtung zusätzlich umfasst: vi) eine Trennvorrichtung, wobei die Trennvorrichtung dazu eingerichtet ist, das in der Applikationsvorrichtung geführte bahnförmige Klebeelement bezogen auf den Bahnverlauf in der Applikationsvorrichtung vor der Applikationsrolle zu zertrennen, wobei die Trennvorrichtung bevorzugt eine Schneidvorrichtung ist.
Insbesondere in solchen Ausgestaltungen, in denen die Vorförderwirkung der Vorförderrolle auf das bahnförmige Klebeelement über das bahnförmige Trennmaterial vermittelt wird, ist es zweckmäßig, die Trennvorrichtung so anzuordnen, dass diese das bahnförmige Klebeband erst nach der Separierung des bahnförmigen Trennmaterials zertrennt. Alternativ kann die Trennvorrichtung so positioniert werden, dass das Zertrennen des bahnförmigen Klebeelements in einem Bereich erfolgt, in dem dieses noch mit dem bahnförmigen Trennmaterial verbunden ist. In diesem Fall ist es nach Einschätzung der Erfinder jedoch zielführend, die Trennvorrichtung so auszuführen, dass diese das bahnförmige Trennmaterial nicht oder zumindest nicht vollständig durchtrennt.
In eigenen Versuchen haben die Erfinder gefunden, dass das Schneiden des Klebebandes insbesondere bei geschäumten Klebemassen zu einer Deformation der Klebemasse führen kann, die seitlich weggedrückt wird, sodass sich die Breite des Klebebandes quer zur Bahnrichtung erhöht. Aus diesem Grund schlagen die Erfinder vor, dass es zweckmäßig ist, die Schneide der Schneidvorrichtung breiter auszuführen als das Klebeband, welches damit geschnitten werden soll. Bevorzugt ist insoweit eine erfindungsgemäße Applikationsvorrichtung, wobei die Schneide der Schneidvorrichtung breiter ist als die Breite des bahnförmigen Klebeelements orthogonal zu der Bahnrichtung, bevorzugt um 10 % oder mehr breiter, besonders bevorzugt um 20 % oder mehr breiter, insbesondere bevorzugt um 30 % oder mehr breiter. Besonders bevorzugt ist dabei zusätzlich oder alternativ eine erfindungsgemäße Applikationsvorrichtung, wobei die Schneide der Schneidvorrichtung orthogonal zu der Bahnrichtung eine Breite im Bereich von 6 bis 20 mm, bevorzugt im Bereich von 7 bis 15 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 8 bis 10 mm, aufweist.
Die vorstehenden Ausführungen befassen sich insbesondere mit der vorteilhaften, spannungsarmen Führung des bahnförmigen Klebeelements in der Applikationsvorrichtung. Die erfindungsgemäße Applikationsvorrichtung verfügt darüber hinaus jedoch auch über eine spezifisch ausgestaltete Applikationsrolle, welche ebenfalls einen Beitrag zu der Reduktion der auf das Klebeband wirkenden mechanischen Belastungen liefert. Diese Applikationsrolle umfasst nämlich eine umlaufende Vertiefung auf der Mantelfläche, in der das bahnförmige Klebeelement geführt werden kann, wobei die Vertiefung sich in vielen Fällen auch in die Mantelfläche erstrecken wird. In Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis ist die Mantelfläche dabei bei den regelmäßig zylinder- bzw. scheibenförmigen Applikationsrollen die parallel zur Rotationsachse verlaufende, umlaufende Wandfläche. Die umlaufende Vertiefung dient dazu, dass das zu applizierende bahnförmige Klebeelement beim Applizieren nicht zwischen der Substratoberfläche und einer ebenen Mantelfläche der Applikationsrolle eingequetscht wird, wobei es dem vom Anwender ausgeübten Druck unmittelbar ausgesetzt wäre. Durch die Vertiefung bildet sich zwischen dem Substrat und der Applikationsrolle ein Hohlraum, in dem das Klebeband beim Applizieren angeordnet ist. Hierdurch wird nicht nur die Position des Klebebandes quer zur Applikationsrichtung fixiert, sondern der entstehende Hohlraum stellt auch sicher, dass die auf das Substrat aufsetzenden Seitenränder der umlaufenden Vertiefung zu einer Begrenzung der durch die Applikationsrolle auf das applizierte Klebeband wirkenden Deformationswirkung führen. Die Querschnittsform der umlaufenden Vertiefung sollte nach Einschätzung der Erfinder im Wesentlichen an die Querschnittsform des zu applizierenden Klebeelements und, zumindest hinsichtlich der Breitenabmessung, auch an die Breite des zu applizierenden Klebeelements angepasst werden, um eine besonders schonende Applikation zu ermöglichen. Beispielhaft ist eine erfindungsgemäße Applikationsvorrichtung, wobei die umlaufende Vertiefung in radialer Richtung gegenüber dem Rand der umlaufenden Vertiefung eine mittlere Tiefe im Bereich von 1 bis 5 mm, bevorzugt im Bereich von 2 bis 4 mm, aufweist. Beispielhaft ist zusätzlich oder alternativ eine erfindungsgemäße Applikationsvorrichtung, wobei die umlaufende Vertiefung in der parallel zur Rotationsachse verlaufenden Schnittebene einen U-förmigen oder rechteckigen, bevorzugt einen rechteckigen, Querschnitt aufweist.
Da in der erfindungsgemäßen Applikationsvorrichtung die Rotation der Applikationsrolle durch eine Kopplung an weitere rotierbare Elemente der Applikationsvorrichtung weitergegeben werden soll, schlagen die Erfinder vor, mit geeigneten Maßnahmen sicherzustellen, dass die Applikationsrolle zu dem unterliegenden Substrat eine gute Reibung zeigt, sodass das Anrollen des Substrates in zuverlässiger Weise eine Rotation der Applikationsrolle bedingen kann und die Applikationsrolle nicht ohne Drehbewegung über das Substrat gleitet. Zu diesem Zweck schlagen die Erfinder vor, dass die entsprechende Mantelfläche der Applikationsrolle mit Reibungselementen versehen werden kann, die für einen besonders guten Grip auf der Substratoberfläche sorgen, beispielsweise Kunststoffelemente. Durch die Rutschfestigkeit wird zwischen der Applikationsrolle und dem Substrat ein Rollkontakt ohne Gleiten ermöglicht, der neben einer sicheren Bahnführung auch einen ungewollten Schlupf verhindert, wodurch sichergestellt wird, dass die abgerollte Länge des bahnförmigen Klebeelement genau auf die Umdrehungen der Applikationsrolle abgestimmt ist. Als besonders vorteilhafte Ausgestaltung haben die Erfinder hierbei den Einsatz von Kunststoffringen identifiziert, welche vorteilhafterweise beidseits der umlaufenden Vertiefung angeordnet werden können. Hierbei können die umlaufenden Reibungselemente auch einen Teil der Seitenwand der Vertiefung bilden, beispielsweise weil zwei Kunststoffringe auf eine ansonsten ebene Mantelfläche aufgesetzt werden und dadurch zwischen sich die umlaufende Vertiefung ausbilden, oder weil die zwei Kunststoffringe so auf die Mantelfläche aufgesetzt werden, dass sie eine in der Mantelfläche ausgebildete umlaufende Vertiefung flankieren und dadurch deren effektive Tiefe vergrößern. Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Applikationsvorrichtung, wobei die Applikationsrolle entlang der axialen Richtung oberhalb und/oder unterhalb, bevorzugt oberhalb und unterhalb, der umlaufenden Vertiefung, bevorzugt als Teil des Randes der umlaufenden Vertiefung, ein umlaufendes Reibungselement umfasst, wobei das umlaufende Reibungselement bevorzugt als Kunststoffring ausgeführt ist.
Die Erfindung betrifft im Lichte der vorstehenden Ausführungen auch ein Verfahren zur Applikation von bahnförmigen Klebeelementen mit einer erfindungsgemäßen Applikationsvorrichtung, umfassend die Verfahrensschritte: a) Bereitstellen einer mit einem aufgewickelten bahnförmigen Klebeelement befüllten Klebebandrolle in der ersten Rollenaufnahme der Applikationsvorrichtung, b) Anordnen eines freien Endabschnitts des bahnförmigen Klebeelements in der Applikationsvorrichtung, so dass das bahnförmige Klebeelement derart zwischen der Applikationsrolle und der Klebebandrolle verläuft, dass das bahnförmige Klebeelement bezogen auf den Bahnverlauf in der Applikationsvorrichtung zwischen der Applikationsrolle und der Klebebandrolle über die Vorförderrolle geführt wird, und c) Applizieren des bahnförmigen Klebeelements an ein zu beklebendes Substrat, wobei das bahnförmige Klebeelement beim Applizieren durch die umlaufende Vertiefung der Applikationsrolle geführt wird, wobei die Applikationsrolle beim Applizieren über das zu beklebende Substrat gerollt wird, wobei die Rotation der Applikationsrolle durch den ersten
Kopplungsmechanismus eine Rotation der Vorförderrolle bewirkt, und wobei die durch den ersten Kopplungsmechanismus bewirkte Rotation der Vorförderrolle das bahnförmige Klebeelement bezogen auf den Bahnverlauf in der Applikationsvorrichtung in Richtung der Applikationsrolle fördert.
Bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus der Verwendung bevorzugter erfindungsgemäßer Applikationsvorrichtungen.
Bevorzugt ist somit ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die Applikationsvorrichtung beim Applizieren manuell bewegt wird.
Bevorzugt ist folglich zusätzlich oder alternativ auch ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei in Verfahrensschritt b) ein auf dem freien Endabschnitt des bahnförmigen Klebeelementes angeordnetes bahnförmiges Trennmaterial vom bahnförmigen Klebeelement separiert und zur Aufwickelrolle geführt wird.
Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ zudem ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei beim Applizieren ein dem bahnförmigen Klebeelement angeordnetes bahnförmiges Trennmaterial vom bahnförmigen Klebeelement separiert und auf der Aufwickelrolle aufgewickelt wird.
Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ebenfalls ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die Rotation der Applikationsrolle durch den zweiten Kopplungsmechanismus eine Rotation der Aufwickelrolle bewirkt, und wobei die durch den zweiten Kopplungsmechanismus bewirkte Rotation der Aufwickelrolle das Aufwickeln des bahnförmigen Trennelements auf der Aufwickelrolle bewirkt.
Bevorzugt ist wiederum zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die Rotation der Applikationsrolle durch den dritten Kopplungsmechanismus eine Rotation der Klebebandrolle bewirkt, und wobei die durch den dritten Kopplungsmechanismus bewirkte Rotation der Klebebandrolle das Abwickeln des bahnförmigen Klebeelements von der Klebebandrolle befördert.
Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ auch ein erfindungsgemäßes Verfahren, zusätzlich umfassend den Verfahrensschritt: d) Zertrennen des in der Applikationsvorrichtung geführten bahnförmigen Klebeelements mit der Trennvorrichtung, wobei das Zertrennen bezogen auf den Bahnverlauf in der Applikationsvorrichtung vor der Applikationsrolle erfolgt.
Bevorzugt ist insoweit zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das Zertrennen mit einer Schneidvorrichtung erfolgt, wobei die Schneide der Schneidvorrichtung breiter ist als die Breite des bahnförmigen Klebeelements orthogonal zu der Bahnrichtung, bevorzugt um 10 % oder mehr breiter, besonders bevorzugt um 20 % oder mehr breiter, insbesondere bevorzugt um 30 % oder mehr breiter.
Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ebenfalls ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das Zertrennen des in der Applikationsvorrichtung geführten bahnförmigen Klebeelements an einem Abschnitt des bahnförmigen Klebeelementes erfolgt, an dem das bahnförmige Klebeelement noch nicht von bahnförmigen Trennmaterial separiert wurde.
Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ des Weiteren ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das Zertrennen des in der Applikationsvorrichtung geführten bahnförmigen Klebeelements so durchgeführt wird, dass das bahnförmige Trennmaterial nicht oder nicht vollständig, bevorzugt nicht, durchtrennt wird.
Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ zudem ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das bahnförmige Klebeelement eine mittlere breite orthogonal zur Bahnrichtung im Bereich von 4 bis 10 mm, bevorzugt im Bereich von 6 bis 8 mm, aufweist, und/oder wobei das bahnförmige Klebeelement eine mittlere Dicke orthogonal zur Bahnrichtung im Bereich von 1 bis 5 mm, bevorzugt im Bereich von 2 bis 4 mm, aufweist.
Besonders bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das zu beklebende Substrat ein Fahrzeugbauteil ist, bevorzugt ein Batteriegehäuse.
Besonders bevorzugt ist mit Blick auf die Handhabung der Klebeelemente auch ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das bahnförmigen Klebeelemente ein Haftklebeelement ist. Besonders bevorzugt ist entsprechend auch ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das bahnförmigen Klebeelemente eine Haftklebemasse umfasst.
Eine Haftklebemasse ist in Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis eine Klebemasse, die über haftklebrige Eigenschaften verfügt, d.h. über die Eigenschaft bereits unter relativ schwachem Andruck eine dauerhafte Verbindung zu einem Haftgrund einzugehen. Entsprechende Haftklebebänder sind üblicherweise nach Gebrauch im Wesentlichen rückstandsfrei vom Haftgrund wieder ablösbar und in der Regel schon bei Raumtemperatur permanent eigenklebrig, was bedeutet, dass sie eine gewisse Viskosität und Anfassklebrigkeit aufweisen, sodass sie die Oberfläche eines Untergrunds bereits bei geringem Andruck benetzen. Die Haftklebrigkeit eines Haftklebebandes ergibt sich daraus, dass als Klebemasse eine Haftklebemasse verwendet wird. Ohne an diese Theorie gebunden sein zu wollen, wird häufig davon ausgegangen, dass eine Haftklebemasse als extrem hochviskose Flüssigkeit mit einem elastischen Anteil betrachtet werden kann, die demzufolge charakteristische viskoelastische Eigenschaften aufweist, die zu der vorstehend beschriebenen dauerhaften Eigenklebrigkeit und Haftklebefähigkeit führen. Man geht davon aus, dass es bei entsprechenden Haftklebemassen bei mechanischer Deformation sowohl zu viskosen Fließprozessen als auch zum Aufbau elastischer Rückstellkräfte kommt. Der anteilige viskose Fluss dient dabei zur Erzielung von Adhäsion, während die anteiligen elastischen Rückstellkräfte insbesondere zur Erzielung von Kohäsion notwendig sind. Die Zusammenhänge zwischen der Rheologie und der Haftklebrigkeit sind im Stand der Technik bekannt und beispielsweise in „Satas, Handbook of Pressure Sensitive Adhesives Technology“, Third Edition, (1999), Seiten 153 bis 203, beschrieben. Zur Charakterisierung des Maßes an elastischem und viskosem Anteil werden üblicherweise der Speichermodul (G‘) und der Verlustmodul (G“) herangezogen, die mittels dynamisch mechanischer Analyse (DMA), beispielsweise unter Verwendung eines Rheometers, ermittelt werden können, wie es beispielsweise in der WO 2015/189323 offenbart wird. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird eine Klebemasse vorzugsweise dann als haftklebrig und somit als Haftklebemasse verstanden, wenn bei einer Temperatur von 23 °C im Deformationsfrequenzbereich von 10° bis 101 rad/sec G‘ und G“ jeweils zumindest zum Teil im Bereich von 103 bis 107 Pa liegen.
Der Fachmann versteht, dass sich das erfindungsgemäße Verfahren unter Einsatz der erfindungsgemäßen Applikationsvorrichtung ganz besonders für die Applikation von passivierten, geschäumten Klebebändern, beispielswiese dem Handelsprodukt ACXplus 76730 Box Seal der Firma tesa eignet.
Besonders bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das bahnförmigen Klebeelemente eine geschäumte Klebemasse, besonders bevorzugt eine (Meth)Acrylat-basierte Klebemasse, ganz besonders bevorzugt eine syntaktisch geschäumte Klebemasse umfasst. Besonders bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ auch ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei zumindest eine Seite des bahnförmigen Klebeelements eine adhäsionsverringernde Beschichtung, bevorzugt eine Polyurethan-basierte Beschichtung, umfasst, wobei das bahnförmige Klebeelement bevorzugt dazu eingerichtet ist, dass die Haftklebemasse unter Einwirkung von Druck durch die adhäsionsverringernde Beschichtung hindurch diffundieren kann.
Nachfolgend werden die Erfindung und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Applikationsvorrichtung in einer ersten bevorzugten Ausführungsform;
Fig. 2 die erfindungsgemäße Applikationsvorrichtung der Fig. 1 in einer schematischen Darstellung der Rückansicht;
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Applikation eines bahnförmigen Klebeelements an ein Substrat mit der Applikationsrolle einer erfindungsgemäßen Applikationsvorrichtung in der Seitenansicht;
Fig. 4 eine schematische Frontansicht der Applikationsrolle der Fig. 3 bei der Applikation eines bahnförmigen Klebeelements an ein Substrat; Fig. 5 eine schematische Darstellung einer bevorzugten erfindungsgemäßen Applikationsvorrichtung in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform; und
Fig. 6 Eine schematische Darstellung der Rückansicht der erfindungsgemäßen Applikationsvorrichtung der Fig. 5.
Fig. 1 zeigt eine schematische Frontansicht einer erfindungsgemäßen Applikationsvorrichtung 10 bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die erfindungsgemäße Applikationsvorrichtung 10 umfasst eine erste Rollenaufnahme 14, welche als Dorn ausgeführt ist, auf dem eine Klebebandrolle 16 reversibel und zerstörungsfrei auswechselbar angeordnet werden kann, so dass diese rotierbar ist. Die Klebebandrolle 16 umfasst ein bahnförmiges Klebeelement 12, auf dessen in radialer Richtung außen liegenden Seite ein Trennliner als bahnförmiges Trennmaterial 32 angeordnet ist. Die gemeinsame Materialbahn des bahnförmigen Klebeelements 12 und des bahnförmigen Trennmaterials 32 wird durch einen Rollenspalt 40 geführt, welcher zwischen einer Vorförderrolle 18 und einer gegenüberliegend angeordneten, federgelagerten Gegenrolle 38 ausgebildet wird.
In Bahnrichtung hinter dem Rollenspalt 40 ist eine Trennvorrichtung 44 angeordnet, welche im gezeigten Beispiel als Schneidvorrichtung ausgeführt ist, wobei die Schneide etwa 20 % breiter ist als die Breite des bahnförmigen Klebeelements 12 quer zur Bahnrichtung. In Bahnrichtung hinter der Trennvorrichtung 44 wird die Materialbahn über eine Messerkante geführt, an der das bahnförmige Trennmaterial 32 um mehr als 90° umgelenkt und von dem bahnförmigen Klebeelement 12 abgezogen wird. Das bahnförmigen Trennmaterial 32 wird nach der Abtrennung zu einer Aufwickelrolle 28 geführt und dort aufgewickelt.
Die Aufwickelrolle 28 ist rotierbar auf einer zweiten Rollenaufnahme 30 gelagert, welche ebenfalls als ein Dorn ausgeführt ist. Sobald die Aufwickelrolle 28 vollständig mit aufgewickeltem bahnförmigen Trennmaterial 32 befüllt ist, kann diese aus der Applikationsvorrichtung 10 entnommen und gegen eine leere Aufwickelrolle 28 ausgetauscht werden. Das von dem bahnförmigen Trennmaterial 32 befreite bahnförmige Klebeelement 12 wird in der Applikationsvorrichtung 10 hinter der Messerkante zu der Applikationsrolle 20 geführt, über die das bahnförmige Klebeelement 12 anschließend an ein Substrat 48 angerollt wird.
In der gezeigten Ausführungsform der Fig. 1 sind die Vorförderrolle 18, die Gegenrolle 38, die erste Rollenaufnahme 14 und die zweite Rollenaufnahme 30 jeweils so kinematisch miteinander gekoppelt, dass eine Rotation der Applikationsrolle 20 jeweils in eine Rotation der weiteren rotierbaren Elemente überführt wird. Hierdurch wird das bahnförmige Klebeelement 12 unter gleichzeitiger Aufwicklung des bahnförmigen Trennmaterials 32 schonend durch die Applikationsvorrichtung 10 zu der Applikationsrolle 20 gefördert wird.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung der Rückseite der Applikationsvorrichtung 10 der Fig. 1. Gezeigt sind schraffiert jeweils die fest mit den jeweiligen Rotationsachse verbundenen Gegenscheiben der Applikationsrolle 20, der Vorförderrolle 18, der ersten Rollenaufnahme 14, der zweiten Rollenaufnahme 30 und der Gegenrolle 38. In dem Beispiel der Fig. 2 sind der erste Kopplungsmechanismus 26 und der zweite Kopplungsmechanismus 34 als gemeinsamer Gesamtkopplungsmechanismus ausgelegt, wohingegen der dritte Kopplungsmechanismus 36 und der vierte Kopplungsmechanismus 42 ebenfalls als separater Gesamtkopplungsmechanismus ausgeführt sind. In dem gezeigten Beispiel sind sämtliche Kopplungsmechanismen ausschließlich über kraftschlüssige Riemengetriebe realisiert, wobei der Einsatz einer gekreuzten Riemenführung im ersten Kopplungsmechanismus 26 dazu führt, dass die Vorförderrolle 18 und die Aufwickelrolle 28 einen gegenüber der Applikationsrolle 20 invertierten Drehsinn aufweisen.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer rotierbaren Applikationsrolle 20 bei der Applikation eines bahnförmigen Klebeelements 12 an ein Substrat 48. Die Frontalansicht dieses Aufbaus ist in Fig. 4 gezeigt. Fig. 4 verdeutlicht, dass das applizierte bahnförmige Klebeelement 12 in der umlaufenden Vertiefung 24 der Applikationsrolle 20 geführt wird. Beiderseits der umlaufenden Vertiefung 24 sind jeweils umlaufende Reibungselemente 46a, 46b angeordnet, welche als Gummiringe ausgeführt sind. Die umlaufenden Reibungselemente 46a, 46b bilden den Rand der umlaufenden Vertiefung 24, welche sich auch in die Mantelfläche 22 hinein erstreckt. Beim Applizieren des bahnförmigen Klebeelements 12 an ein Substrat 48 kontaktieren die Reibungselemente 46a, 46b dessen Oberfläche und verhindern, dass das in der umlaufenden Vertiefung 24 geführte bahnförmige Klebeelement 12 zu stark komprimiert wird.
Die Fig. 5 und 6 zeigen eine erfindungsgemäße Applikationsvorrichtung 10 in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung. In dieser besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die Applikationsrolle 20 mit der Vorförderrolle 18 und der als nicht auswechselbar ausgeführten Aufwickelrolle 28 gekoppelt, wobei der erste Kopplungsmechanismus 26 und der zweite Kopplungsmechanismus 34 als Gesamtkopplungsmechanismus ausgeführt sind. Hierbei wird für den Gesamtkopplungsmechanismus zunächst auf eine formschlüssige Kopplung zur Applikationsrolle 20 in Form eines Zahnradgetriebes gesetzt, durch die der Drehsinn invertiert wird. Nach dem Übertrag wird die Rotation durch einen Zahnriemen an eine im hinteren Teil der Applikationsvorrichtung 10 positionierte Zwischenrolle weitergegeben, die auf der Vorderseite der Applikationsvorrichtung wiederum über entsprechende Zahnriemen mit der Vorförderrolle 18 und der Aufwickelrolle 28 gekoppelt ist. Die federgelagerte Gegenrolle 38 ist in der beispielhaften Applikationsvorrichtung 10 der Fig. 5 und 6 ebenso wenig angetrieben wie die Klebebandrolle 16.
Mit erfindungsgemäßen Applikationsvorrichtung gemäß den Fig. 1 und 2 oder den Fig. 5 und 6 lassen sich auch besonders druck- und dehnungssensible Klebebänder, insbesondere solche mit geschäumten Klebemassen und passivierten Oberflächen, zuverlässig und reproduzierbar in einer hohen Qualität applizieren. Die Ausgestaltung der Applikationsrolle 20 erlaubt dabei bei der Applikation vorteilhaft kleine Kurvenradien und infolge der als Gummiringe ausgeführten umlaufenden Reibungselemente 46a, 46b eine sichere und rutschfeste Kontaktierung des zu beklebenden Substrats 48. Bezuqszeichenliste
Applikationsvorrichtung
Bahnförmiges Klebeelement
Erste Rollenaufnahme,
Klebebandrolle
Vorförderrolle
Applikationsrolle
Mantelfläche
Umlaufende Vertiefung
Erster Kopplungsmechanismus
Aufwickelrolle
Zweite Rollenaufnahme
Bahnförmiges Trennmaterial
Zweiter Kopplungsmechanismus
Dritter Kopplungsmechanismus
Gegenrolle
Rollenspalt
Vierter Kopplungsmechanismus
Trennvorrichtung a-b Umlaufendes Reibungselement
Substrat

Claims

Ansprüche
1. Applikationsvorrichtung (10) für die Applikation von bahnförmigen Klebeelementen (12), umfassend: i) eine erste Rollenaufnahme (14), wobei die erste Rollenaufnahme (14) dazu eingerichtet ist, dass eine mit einem bahnförmigem Klebeelement (12) befüllte Klebebandrolle (16) rotierbar in der ersten Rollenaufnahme (14) angeordnet werden kann, ii) eine rotierbare Vorförderrolle (18), und iii) eine rotierbare Applikationsrolle (20), wobei die Applikationsrolle (20) auf der Mantelfläche (22) eine entlang der Umfangsrichtung umlaufende Vertiefung (24) aufweist, wobei die Applikationsvorrichtung (10) dazu eingerichtet ist, dass ein von einer in der ersten Rollenaufnahme (14) angeordneten Klebebandrolle (16) bereitgestelltes bahnförmiges Klebeelement (12) über die Vorförderrolle (18) zur Applikationsrolle (20) geführt werden kann, wobei die Applikationsrolle (20) und die Vorförderrolle (18) mit einem ersten Kopplungsmechanismus (26) gekoppelt sind, so dass eine Rotation der Applikationsrolle (20) eine Rotation der Vorförderrolle (18) bewirkt.
2. Applikationsvorrichtung (10) nach Anspruch 1 , wobei die Applikationsvorrichtung (10) ein Handapplikator ist.
3. Applikationsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, zusätzlich umfassend: iv.a) eine rotierbare Aufwickelrolle (28), oder iv.b) eine zweite Rollenaufnahme (30), wobei die zweite Rollenaufnahme (30) dazu eingerichtet ist, dass eine Aufwickelrolle (28) rotierbar in der zweiten Rollenaufnahme (30) angeordnet werden kann, wobei die Applikationsvorrichtung (10) dazu eingerichtet ist, dass ein von einem in der Applikationsvorrichtung (10) geführten bahnförmigen Klebeelement (12) separiertes bahnförmiges Trennmaterial (32) auf der Aufwickelrolle (28) aufgewickelt werden kann.
4. Applikationsvorrichtung (10) nach Anspruch 3, wobei die Applikationsrolle (20) und die Aufwickelrolle (28) mit einem zweiten Kopplungsmechanismus (34) gekoppelt sind, so dass eine Rotation der Applikationsrolle (20) eine Rotation der Aufwickelrolle (28) bewirkt.
5. Applikationsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Applikationsrolle (20) und die erste Rollenaufnahme (14) mit einem dritten Kopplungsmechanismus (36) gekoppelt sind, so dass eine Rotation der Applikationsrolle (20) eine Rotation einer in der ersten Rollenaufnahme (14) angeordneten Klebebandrolle (16) bewirkt.
6. Applikationsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, zusätzlich umfassend: v) eine rotierbare Gegenrolle (38), wobei die Gegenrolle (38) mit der Vorförderrolle (18) einen zwischen der Gegenrolle (38) und der Vorförderrolle (18) angeordneten Rollenspalt (40) ausbildet, wobei die Applikationsvorrichtung (10) dazu eingerichtet ist, dass das in der Applikationsvorrichtung (10) geführte bahnförmige Klebeelement (12) durch den Rollenspalt (40) zur Applikationsrolle (20) geführt werden kann.
7. Applikationsvorrichtung (10) nach Anspruch 6, wobei die Gegenrolle (38) federgelagert ist, so dass sich der Rollenspalt (40) gegen die Federkraft der Federlagerung aufweiten lässt und/oder sodass die Gegenrolle (38) auf das im Rollenspalt (40) geführte bahnförmige Klebeelement (12) einen vorbestimmten Anpressdruck an die Vorförderrolle (18) ausübt.
8. Applikationsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Applikationsrolle (20) und die Gegenrolle (38) mit einem vierten Kopplungsmechanismus (42) gekoppelt sind, so dass eine Rotation der Applikationsrolle (20) eine Rotation der Gegenrolle bewirkt.
9. Applikationsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, zusätzlich umfassend: vi) eine Trennvorrichtung (44), wobei die Trennvorrichtung (44) dazu eingerichtet ist, das in der Applikationsvorrichtung (10) geführte bahnförmige Klebeelement (12) bezogen auf den Bahnverlauf in der Applikationsvorrichtung (10) vor der Applikationsrolle (20) zu zertrennen.
10. Applikationsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der erste Kopplungsmechanismus (26) und/oder der zweite Kopplungsmechanismus (34) und/oder der dritte Kopplungsmechanismus (36) und/oder der vierte Kopplungsmechanismus (42) auf einer formschlüssigen Kopplung basieren.
11. Applikationsvorrichtung (10) nach Anspruch 10, wobei der erste Kopplungsmechanismus (26) und/oder der zweite Kopplungsmechanismus (34) und/oder der dritte Kopplungsmechanismus (36) und/oder der vierte Kopplungsmechanismus (42), ein Rädergetriebe, insbesondere ein Zahnradgetriebe oder ein Reibradgetriebe umfasst.
12. Applikationsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , wobei die Applikationsrolle (20) und die Vorförderrolle (18) derart gekoppelt sind, dass eine Rotation der Applikationsrolle (20) eine Rotation der Vorförderrolle (18) in die entgegengesetzte Drehrichtung bewirkt.
13. Applikationsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Applikationsrolle (20) und die Aufwickelrolle (28) derart gekoppelt sind, dass eine Rotation der Applikationsrolle (20) eine Rotation der Aufwickelrolle (28) in die entgegengesetzte Drehrichtung bewirkt.
14. Applikationsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Applikationsrolle (20) entlang der axialen Richtung oberhalb und/oder unterhalb der umlaufenden Vertiefung (24) ein umlaufendes Reibungselement (46a, 46b) umfasst.
15. Verfahren zur Applikation von bahnförmigen Klebeelementen (12) mit einer Applikationsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, umfassend die Verfahrensschritte: a) Bereitstellen einer mit einem aufgewickelten bahnförmigen Klebeelement (12) befüllten Klebebandrolle (16) in der ersten Rollenaufnahme (14) der Applikationsvorrichtung (10), b) Anordnen eines freien Endabschnitts des bahnförmigen Klebeelements (12) in der Applikationsvorrichtung (10), so dass das bahnförmige Klebeelement (12) derart zwischen der Applikationsrolle (20) und der Klebebandrolle (16) verläuft, dass das bahnförmige Klebeelement (12) bezogen auf den Bahnverlauf in der Applikationsvorrichtung (10) zwischen der Applikationsrolle (20) und der Klebebandrolle (16) über die Vorförderrolle (18) geführt wird, und c) Applizieren des bahnförmigen Klebeelements (12) an ein zu beklebendes Substrat (48), wobei das bahnförmige Klebeelement (12) beim Applizieren durch die umlaufende Vertiefung (24) der Applikationsrolle (20) geführt wird, wobei die Applikationsrolle (20) beim Applizieren über das zu beklebende Substrat (48) gerollt wird, wobei die Rotation der Applikationsrolle (20) durch den ersten Kopplungsmechanismus (26) eine Rotation der Vorförderrolle (18) bewirkt, und wobei die durch den ersten Kopplungsmechanismus (26) bewirkte Rotation der Vorförderrolle (18) das bahnförmige Klebeelement (12) bezogen auf den Bahnverlauf in der Applikationsvorrichtung (10) in Richtung der Applikationsrolle (20) fördert.
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