WO2001026823A2 - Klebstoff-auftragvorrichtung - Google Patents

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WO2001026823A2
WO2001026823A2 PCT/EP2000/010029 EP0010029W WO0126823A2 WO 2001026823 A2 WO2001026823 A2 WO 2001026823A2 EP 0010029 W EP0010029 W EP 0010029W WO 0126823 A2 WO0126823 A2 WO 0126823A2
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nozzle
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filter material
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Hans-Joachim Lippold
Ingo KLEINGÜNTHER
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Jacobi Systemtechnik Gmbh
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    • B05C5/0237—Fluid actuated valves

Definitions

  • the invention relates to an adhesive application device according to the preamble of claim 1.
  • Such an adhesive application device is used in the manufacture of a fluid bottle replacement.
  • Known adhesive application procedures comprise a plurality of application units arranged side by side, with which continuous or interrupted adhesive traces can be placed on a filter material web, which ultimately - after a step of folding the material web along protruding fold edges - for a mechanically stable cohesion of one Provide filter packs with a variety of pleats.
  • the invention has for its object to provide a simply constructed and controllable and easy to maintain and therefore inexpensive to manufacture and operate adhesive application device of this type.
  • this object is achieved by an adhesive application device with the features of claim 1 solved and according to a second aspect by an adhesive application device with the features of claim 13.
  • the invention is based on investigations by the inventors, according to which proportional control of an adhesive application unit with a nozzle and an associated metering element is made more difficult by the system-related high adhesive pressure.
  • proportional control of an adhesive application unit with a nozzle and an associated metering element is made more difficult by the system-related high adhesive pressure.
  • high driving forces are required for the metering element exposed to the system pressure, and the devices become bulky, heavy and expensive overall.
  • the invention therefore includes the essential idea of significantly reducing the system pressure which acts effectively in the direction of actuation of the metering element by means of a suitable measure and thus also achieving a reduction in the driving force required. This is achieved by providing a very small wedge or cone angle on the metering element m in relation to the adjacent wall of the nozzle. This enables precise and precisely reproducible control of the stroke of the dosing element with low driving force, and small, light and inexpensive drives can be used.
  • Each needle / nozzle combination has its own Emzel drive. By integrating a joint point with reduced play, the overall system remains statically determined and the needle has the possibility of self-centering in the nozzle given by.
  • the drive should be insulated according to its temperature tolerance.
  • All linear drives are suitable as drives for this application system, preferably with position measuring systems, which can be controlled electronically individually or in groups. Stroke lengths of the order of 0 to 10 mm must be traversed exactly. The actuating forces are low due to the design solutions described later according to the invention, so that light drives with higher actuating speeds are used: linear motors with displacement measuring system, electro-control magnets with controlled displacement, pneumatic short-stroke cylinders with displacement measuring system, stepper motors can also be used via a spindle / nut system become.
  • the linear motor drive proposed in an advantageous further development of the inventive concept is compact and easy to control and adjust, but can only generate a limited driving force. Its use in the generic adhesive application device is therefore made possible by the measures mentioned above, which bring about a substantial reduction in the system pressure exerted on the driven needle.
  • the linear motors are preferably self-adjusting, i.e. H. they automatically take their rest position when switched on.
  • the provision of a spring biasing the needle in the closed position, against which the linear motor works, enables periodic, non-permanent operation of the linear motor.
  • the application units are not designed as completely independent modules, each with its own adhesive feed, but are attached to a nozzle bar spanning the filter material web in a particularly robust and maintenance-friendly manner. screws, inside of which a continuous adhesive channel runs.
  • the individual nozzles are screwed onto the underside of this bar and the drive units (linear motors) are screwed onto the top, and the needles of all application units pass through the nozzle bar in a vertical direction.
  • the glue supply channels for the nozzles are located inside the nozzle carrier bar. From the main supply duct, radial branch lines preferably pass in the center, through which the adhesive reaches the application nozzles. A central radial arrangement of the stub lines counteracts segregation or outgassing of the processing medium. The excess material arrives at the end of the bar m and is returned to the processing unit.
  • temperature-controlled heaters are assigned to the nozzles.
  • the cross-sectional area of the channel and the media speed must be designed so that the incoming volume flow is at least 125% of the volume flow to be processed.
  • the conveying speed should be within the limits of 0.1 to
  • the media processing temperature is 120 to 200 ° C.
  • the media pressure is 40 to 130 bar.
  • the stub lines are preferably crossed at right angles by the needle.
  • the lower part of the needle is completely in the medium.
  • the respective needle shaft penetrates the nozzle beam and is there over a
  • a common control device for the application units essentially specifies corresponding travel curves for the needles (ie in the preferred embodiment for the linear motors).
  • the shape of these traversing curves is set according to the desired height profile of the adhesive spacers. In a preferred embodiment it comprises - in a symmetrical arrangement with respect to the position of a fold edge - a longer section of slight ascent followed by a short section of steep ascent followed by a short section of steep descent and then a longer section of flat descent symmetrically.
  • the control device expediently has means for fine adjustment of the travel curves of the individual linear motors in order to be able to compensate for the manufacturing and assembly tolerances of the individual application units.
  • FIGS. 2a and 2b schematically illustrate an adhesive application device 100 in which a plurality of needle-nozzle arrangements of the type outlined in FIGS. 2a and 2b are used in so-called application modules 101.
  • the figure shows a detail of six such modules (one of which is a sectional view); in practice includes one Adhesive application device, however, a larger number of such modules.
  • each adhesive application module has an adhesive discharge nozzle 103 and a metering needle 105, each interior of the shower via a branch line 107 with a continuous adhesive channel 109 in the nozzle bar 102 connected is.
  • the adhesive application nozzles 103 are closed on the upper side of the nozzle bar 102 with a sealing union nut arrangement (not shown in more detail here).
  • a linear motor drive is provided in alignment with the longitudinal axis A of the application nozzle, with the runner of which the metering needle is firmly connected.
  • the linear motor By actuating the linear motor with a control signal determined as a function of the desired adhesive metering, the metering needle is raised or lowered by a predetermined amount of displacement, and thus a precisely predetermined amount of adhesive per unit of time is applied to the filter material passing under the nozzle bar.
  • the drive units are fixed in brackets, which are attached to the nozzle bar with an inserted thermal insulation (in a manner not specifically described here).
  • a pressure spring device for prestressing the metering needle in the closed position of the needle / nozzle arrangement, against which the linear motor works, is assigned to the Laufer metering needle / units.
  • linear motors with an integrated position measuring system based on permanent magnets are preferably used as drives, which automatically adjust themselves in the zero position.
  • drives which automatically adjust themselves in the zero position.
  • These are assigned a common control unit, in which a predetermined travel curve for the runner units (and thus the metering needles) is stored in accordance with a desired adhesive application profile.
  • electronic adjustment means are also provided for the adjustment of the traversing curves of the individual linear motors to compensate for the scatter of specimens.
  • FIGS. 2a and 2b show a detail of a function-critical area of a needle nozzle arrangement 201 for applying a hot glue to a fluid filling material with an application quantity that changes over time.
  • the needle nozzle assembly 201 comprises an adhesive application nozzle 203 and a metering needle 205 which can be displaced along its central axis A. Depending on its axial position, the metering needle 205 closes a flow channel 207 which connects an adhesive reservoir inside the adhesive application nozzle with the Outside space connects, more or less completely. This controls the amount of adhesive emerging in the open position and applied to a web of filter material (not shown) that is moved along under the adhesive application nozzle 203 (not shown) per unit time.
  • the nozzle 203 consists of a conical part 203a with an opening angle of 10 ° to 20 °. This is followed by
  • the sections of the nozzle needle 205 are in detail (starting from the end):
  • a metering section 205.1 forms the end section of the nozzle needle and has a cylindrical part 205b, the diameter of which is slightly smaller than the diameter of the cylindrical part 203b of the nozzle 203. Seme Lange amounts to approximately 20% to 30% of the total length of the metering section.
  • This conical part 205b is followed by a cone frustum 205a with a wedge angle of 0.5 ° to 2 ° with respect to the cylindrical section of the nozzle wall 203b. Together with the control edge 203c of the nozzle, this cone frustum forms an annular gap with variable stroke, the surface of which forms the measure of the volume throughput under constant boundary conditions.
  • the diameter thereof suddenly increases to a second cone frustum 205c.
  • ⁇ ort forms a sealing edge 205d which interrupts the nozzle discharge if necessary.
  • the sealing edge is provided with an annular chamfer, the angle of which corresponds to that of the conical nozzle part. To wedge the needle To prevent the nozzle, the angle must be greater than the friction angle of the material pairing.
  • the cylindrical shaft 205.2 is located above the metering section 205.1.
  • the fine metering is achieved via the slenderness degree of the angle of the cone 205a.
  • the reproducibility of the various throughputs (ie thread diameters) that are required in accordance with the production technology ultimately depends on the positioning accuracy of the needle drive.
  • the pressure conditions inside the nozzle and the increase in diameter cause the needle to lift when the system is at operating pressure.
  • the nozzles do not close.
  • the closing point is set to the operating pressure by means of a preloaded spiral spring with a linear characteristic curve, thus relieving the drive and giving the system greater control dynamics thanks to this preload force.
  • This increase in dynamics is particularly necessary for media with higher toughness.
  • Another advantage of the nozzle closure by means of spring force is the safe interruption of the nozzle discharge even if all energy fails.
  • the very small cone angle ensures - and primarily - a very fine metering of the adhesive application, without having to meet unsatisfactory requirements for the positioning accuracy of the drive.
  • the cone stump 205c touches the inner wall of the adhesive application nozzle 203 along the sealing edge 205d and closes off the adhesive reservoir under system pressure (for example approximately 100 bar). No glue can escape.
  • system pressure for example approximately 100 bar.
  • the embodiment of the invention is not limited to the specific examples described here, but is also possible in modifications which are within the scope of professional action and can, for example, relate to the specific shape of the nozzles and the nozzle bar and the specific embodiment of the engine motor armature.

Abstract

Klebstoff-Auftragvorrichtung (100) zum Aufbringen von Klebstoff-Abstandshaltern auf eine durchlaufende Filtermaterialbahn, mit einer Mehrzahl von gleichartigen, in Breitenrichtung der Filtermaterialbahn nebeneinander angeordneten Auftrageinheiten (101; 201), die jeweils eine Dosiereinrichtung zur derartigen Einstellung der pro Zeiteinheit ausgetragenen Klebstoffmenge aufweisen, dass die Auftrageinheiten mit durch eine Dosierzykluszeit definierter Pierodizität im wesentlichen identische Klebstoffaggregate mit vorbestimmten Höhenanstieg oder Höhenunterschied in Längsrichtung der Filtermaterialbahn erzeugen, wobei die Dosiereinrichtungen jeweils eine durch eine angetriebene Nadel (105; 205) graduell verschliess- oder öffenbare Düse (103; 203) umfassen, wobei mindestens eine Innenwand eines Austrittsabschnitts der Düse mit einem benachbarten Umfangsflächenabschnitt der Nadel einen kleinen Keil- bzw. Konuswinkel, insbesondere von weniger als 5°, einschliesst.

Description

Titel: Klebstoff-Auftragvorriehtung
Besehreibung
Die Erfindung betrifft eine Klebstoff-Auftragvorπchtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
E ne solche Klebstoff-Auftragvorπchtung findet Anwendung bei der Herstellung eines Fluidfllteremsatzes .
Bekannte Klebstoff-Auftragvomehtungen umfassen eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Auftragemheiten, mit de- nen durchgehende oder auch unterbrochene Klebstoffspuren auf eine Filtermaterialbahn gelegt werden können, die letztlich - nach einem Schritt des Faltens der Materialbahn längs vorge- pragter Faltenkanten - für einen mechanisch stabilen Zusammenhalt eines Filterpakets mit einer Vielzahl von Falten sor- gen.
Aus der DE 298 07 580.6 ist eine Klebstoff-Auftragvorπchtung der gattungsgemaßen Art bekannt, die den Auftrag von Klebstoff-Aggregaten mit in Längsrichtung der Filtermaterialbahn veränderlicher Hohe auf die Materialbahn ermöglicht. Hierdurch lassen sich Abstandshalter aus Klebstoff mit erheblicher Hohe realisieren, die ein entscheidendes Merkmal neuartiger Filterstrukturen darstellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute und zu steuernde und leicht zu wartende und daher kostengünstig zu erstellende und zu betreibende Klebstoff-Auf- tragvorπchtung dieser Art anzugeben.
Diese Aufgabe wird nach einem ersten Aspekt durch eine Klebstoff-Auftragvorπchrung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelost und nach einem zweiten Aspekt durch eine Klebstoff- Auftragvorπchtung mit den Merkmalen des Anspruchs 13.
Die Erfindung geht aus von Untersuchungen der Erfinder, wo- nach eine proportionale Steuerung einer Klebstoff-Auftragem- heit mit einer Düse und einem zugehörigen Dosierelement durch den systembedingt hohen Klebstoffdruck erschwert ist. Insbesondere sind bei herkömmlichen Auftrageinrichtungen hohe Antriebskräfte für das dem Systemdruck ausgesetzte Dosierele- ment erforderlich und die Einrichtungen werden insgesamt voluminös, schwer und teuer.
Die Erfindung schließt daher den wesentlichen Gedanken ein, durch eine geeignete Maßnahme den m Betatigungsrichtung des Dosierelementes effektiv wirkenden Systemdruck wesentlich zu reduzieren und damit auch eine Verringerung der benotigten Antriebskraft zu erreichen. Dies gelingt durch das Vorsehen eines sehr kleinen Keil- oder Konuswinkels am Dosierelement m Bezug auf die benachbarte Wandung der Düse. Hierdurch wird eine präzise und exakt reproduzierbare Steuerung des Hubes des Dosier-elementes mit geringer Antriebskraft möglich, und es können kleine, leichte und kostengünstige Antriebe eingesetzt werden.
Durch den sehr kleinen Keilwmkel zwischen Nadelumfang und Dusenmnenwand wird die durch den Systemdruck am Nadelumfang bewirkte Ruckstellkraft in axialer Richtung der Nadel effektiv wesentlich reduziert und der Arbeitshub vergrößert, so daß sie in den Bereich der mit einem relativ kleinen Linear- motor realisierbaren Antriebskräfte und Hube kommen.
Jede Nadel-/Duse-Kombmatιon besitzt einen eigenen Emzelan- trieb. Durch die Einbindung eines spielreduz erten Gelenkpunktes bleibt das Gesamtsystem statisch bestimmt, und der Nadel ist die Möglichkeit der Selbstzentrierung im Dusenkor- per gegeben. Der Antrieb sollte warmeisoliert , entsprechend seiner Temperaturvertraglichkeit, eingeordnet werden.
Als Antriebe für dieses Auftragsystem eignen sich alle Li- nearantriebe, vorzugsweise mit Wegmeßsystem, die elektronisch einzeln bzw. in Gruppen zu steuern sind. Hublangen in der Größenordnung von 0 bis 10 mm sind exakt zu verfahren. Die Stellkrafte sind aufgrund spater beschriebener erfmdungsge- maß konstruktiver Losungen gering, so daß leichte Antriebe mit höheren Stellgeschwmdigkeiten zum Einsatz kommen: Linearmotoren mit Wegmeßsystem, Elektrosteuermagnete mit kontrollierter Wegverfahrung, Pneuma-Kurzhubzylmder mit Wegmeßsystem, über ein Spindel/Mutter-System können Schrittmotoren ebenfalls eingesetzt werden.
Der in einer vorteilhaften Fortbildung des Erfindungsgedankens vorgeschlagene Linearmotorantrieb ist kompakt und leicht Steuer- und justierbar, kann jedoch nur eine begrenzte Antriebskraft erzeugen. Sein Einsatz m der gattungsgemaßen Klebstoff-Auftragvorπchtung wird daher möglich durch die oben erwähnten Maßnahmen, die eine wesentliche Reduzierung des auf die angetriebene Nadel ausgeübten Systemdrucks bewirken.
Die Linearmotoren sind bevorzugt selbst ustierend ausgeführt, d. h. sie nehmen beim Einschalten selbsttätig ihre Ruhestellung ein. Durch das Vorsehen einer die Nadel in Schließstellung vorspannenden Feder, gegen die der Linearmotor arbeitet, wird ein periodischer, nicht-permanenter Betrieb des Lmear- motors ermöglicht.
Die Auftrageinheiten sind gemäß einem weiteren grundlegenden Gedanken der Erfindung nicht als völlig selbständige Module mit jeweils eigener KlebstoffZuleitung ausgeführt, sondern in besonders robuster und wartungsfreundlicher Art und Weise an einen d e Filtermaterialbahn überspannenden Dusenbalken ange- schraubt, in dessen Innerem ein durchgehender Klebstoffkanal verlauft. An die Unterseite dieses Balkens sind die einzelnen Düsen und an die Oberseite die Antriebseinheiten (Linearmotoren) angeschraubt, und die Nadeln aller Auftrageinheiten ge- hen durch den Dusenbalken m Hohenπchtung hindurch.
Im Inneren des Dusentragerbalkens befinden sich die Klebstoff-Versorgungskanale der Düsen. Vom Versorgungshauptkanal gehen bevorzugt mittig radial Stichleitungen ab, durch die der Klebstoff zu den Auftragdusen gelangt. Durch eine mittig- radiale Anordnung der Stichleitungen wird einer Entmischung bzw. Ausgasung des Verarbeitungsmediums entgegnet. Das überschüssige Material gelangt am Ende des Balkens m den Rucklauf und wird der Aufbereitung wieder zugeführt.
Den Düsen sind insbesondere beidseitig temperaturgeregelte Heizungen zugeordnet.
Die Querschnittsflache des Kanals und die Mediengesch mdig- keit muß so ausgelegt sein, daß der ankommende Volumenstrom mindestens 125 % des zu verarbeitenden Volumenstromes ist.
Die Fordergeschwindigkeit soll m den Grenzen von 0,1 bis
0,5 m/s sich bewegen, je nach Gasaufschmischung des Mediums.
Die Medienverarbeitungstemperatur betragt 120 bis 200°C. Der Mediendruck betragt 40 bis 130 bar.
Die Stichleitungen werden von der Nadel vorzugsweise rechtwinklig gekreuzt. Es befindet sich der untere Teil der Nadel vollständig im Medium. Im oberen Teil durchdringt der jewei- lige Nadelschaft den Dusenbalken und wird dort über eine
Dichtungskombination gegen das Austreten von Verarbeitungsmedium abgedichtet. Am oberen Ende des Dusenschaftes befindet sich ein Befestigungsgewinde, das die Möglichkeit des Anschlusses eines Nadelantriebes bietet. Eine gemeinsame Steuereinrichtung für die Auftrageinheiten gibt im wesentlichen übereinstimmende Verfahrkurven für die Nadeln (d. h. in der bevorzugten Ausfuhrung für die Linearmotoren) vor. Die Gestalt dieser Verfahrkurven wird nach dem gew nschten Hohenprofil der Klebstoff-Abstandshalter eingestellt. In einer bevorzugten Ausfuhrung umfaßt sie - in zur Lage einer Faltenkante symmetrischer Anordnung - einen längeren Abschnitt geringen Anstiegs, gefolgt von einem kurzen Abschnitt steilen Anstiegs, woran sich ein kurzer Abschnitt steilen Abfalls und dann ein längerer Abschnitt flachen Abfalls symetrisch anschließen.
Die Steuereinrichtung verfugt zweckmaßigerweise über Mittel zur Feinjustierung der Verfahrkurven der einzelnen Linearmo- toren, um Fertigungs- sowie Montagetoleranzen der einzelnen Auftrageinheiten ausgleichen zu können.
Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich im übrigen aus den Unteranspruchen sowie der nachfolgenden Be- Schreibung bevorzugter Aspekte der Ausfuhrung der Erfindung anhand der Figuren. Von diesen zeigen:
Fig. la bis le zwei Ansichten und drei Schnittdarstellungen des Dusentragerbalkens in einer bevor- zugten Ausfuhrung und
Fig. 2a und 2b eine Seitenansicht der Nadel sowie eine
Langsschnittdarstellung der Nadel-Duse-An- ordnung m einer bevorzugten Ausfuhrung.
In Fig. la bis le ist schematisch eine Klebstoff-Auftragvor- richtung 100 dargestellt, bei der eine Mehrzahl von Nadel-Du- se-Anordnungen der in Fig. 2a und 2b skizzierten Art in sogenannten Auftragmodulen 101 Anwendung findet. Die Figur zeigt in einer Ausschnittsdarstellung sechs derartige Module (davon eines in Schnittdarstellungen) ; in αer Praxis umfaßt eine Klebstoff-Auftragvorπchtung jedoch eine größere Anzahl derartiger Module.
Die Module 101 sind an einem zugleich als eine (nicht gezeig- te) Filtermaterialbahn überspannender Trager und gemeinsames Klebstoffreservoir fungierenden Dusenbalken 102 montiert, der über eine KlebstoffZuleitung mit einer Anlage zur Bereitstellung von Heiß- bzw. Schaumkleber verbunden ist. Jedes Klebstoff-Auftragmodul weist - wie an den Querschnittsdarstellun- gen deutlich wird und in Fig. 2b genauer dargestellt ist - eine Klebstoff-Austragduse 103 und eine Dosiernadel 105 auf, wobei jeder Dusemnnenraum über jeweils eine Stichleitung 107 mit einem durchgehenden Klebstoffkanal 109 im Dusenbalken 102 verbunden ist. Die Klebstoff-Auftragdusen 103 sind an der Oberseite des Dusenbalkens 102 mit einer (hier nicht genauer dargestellten) Dichtungs-Uberwurfmutter-Anordnung verschlossen .
Oberhalb des Dusenbalkens ist jeweils ein Linearmotor-Antrieb m Ausrichtung mit der Langsachse A der Auftragduse vorgesehen, mit dessen Laufer die Dosiernadel fest verbunden ist. Durch Ansteuerung des Linearmotors mit einem m Abhängigkeit von der gewünschten Klebstoffdosierung bestimmten Ansteuer- signal wird die Dosiernadel um vorbestimmte Verschiebungsbe- trage angehoben bzw. abgesenkt und damit eine präzise vorbestimmte Klebstoffmenge pro Zeiteinheit auf das unter dem Dusenbalken durchlaufende Filtermateπal aufgetragen.
Die Antriebseinheiten sind in Haltern fixiert, welche lhrer- seits mit einer eingefugten Wärmeisolierung (auf hier nicht naher bezeichnende Weise) am Dusenbalken befestigt sind. Den Laufer-Dosiernadel/Emheiten ist jeweils eine Druckfedereinrichtung zum Vorspannen der Dosiernadel in Schließstellung der Nadel-Dusen-Anordnung zugeordnet, gegen die jeweils der Linearmotor arbeitet . Der beschriebene Aufbau der Klebstoff-Auftragvorrichtung aus einem Dusenbalken und in diese eingefugten Modulen, die einen Klebstoffkanal im Dusenbalken als gemeinsames Reservoir und den Dusenbalken selbst zugleich als integrales Konstruktion- selement nutzen, ist besonders materialsparend und kostengünstig .
Als Antriebe werden bevorzugt handelsübliche Linearmotoren mit integriertem Wegmeßsystem auf Permanentmagnet-Basis em- gesetzt, die sich selbstatig m Nullstellung justieren. Diesen ist eine gemeinsame Steuereinheit zugeordnet, m der eine vorbestimmte Verfahrkurve für die Laufereinheiten (und damit die Dosiernadeln) entsprechend einem gewünschten Klebstoff- Auftragprofil gespeichert ist. In dieser Steuereinheit sind auch elektronische Emstellmittel zur Femjustierung der Verfahrkurven der einzelnen Linearmotoren zum Ausgleich von Exemplarstreuungen vorgesehen.
In Fig. 2a und 2b ist in einer Ausschnittdarstellung ein funktionsentscheidender Bereich einer Nadel-Duse-Anordnung 201 zum Auftragen eines Heißklebers auf ein Fluidflltermate- rial mit zeitlich veränderlicher Auftragmenge dargestellt. Die Nade-Duse-Anordnung 201 umfaßt eine Klebstoff-Auftragduse 203 und eine längs deren Mittenachse A verschiebliche Dosier- nadel 205. In Abhängigkeit von ihrer axialen Stellung verschließt die Dosiernadel 205 einen Fließkanal 207, der ein Klebstoffreservoir im Inneren der Klebstoff-Auftragduse mit dem Außenraum verbindet, mehr oder weniger vollständig. Hierdurch wird die in Offnungsstellung austretende und auf ein unter der Klebstoff-Auftragduse 203 entlang bewegte (nicht dargestellte) Filtermaterialbahn aufgetragene Klebstoffmenge pro Zeiteinheit gesteuert.
Die Düse 203 besteht aus einem konischen Teil 203a mit einem Offnungswmkel von 10° bis 20°. An diesen schließt sich in
Medienflußπchtung ein zylindrischer Kanal 203b an. Der Über- gang des Konus m den zylindrischen Kanal bildet die Steuerkante 203c der Düse. Der zylindrische Teil, der ca. 20 % bis 30 % langer als ein korrespondierendes Ende der Dusennadel ist, bildet eine Beruhigungsstrecke und Homogenisierungsstre- cke des Glattstrahles vor seiner Expansion beim Dusenaus- tπtt. Diese Expansion tritt insbesondere bei der Verarbeitung von geschäumtem Heißklebstoff auf, da dieser aufgrund seiner Gasanteile kompressibel ist.
Die Abschnitte der Dusennadel 205 sind im einzelnen (vom Ende ausgehend) :
Ein Dosierabschnitt 205.1 bildet den Endabschnitt der Dusennadel und hat einen zylindrischen Teil 205b, dessen Durchmesser geringfügig kleiner ist als der Durchmesser des zylindrischen Teils 203b der Düse 203. Seme Lange betragt ca. 20 % bis 30 % der Gesamtlange des Dosierabschnitts .
- An diesen zylindrischen Teil 205b schließt sich ein Konusstumpf 205a mit einem Keilwinkel von 0,5° bis 2° bezüglich des zylindrischen Abschnitts der Dusenwandung 203b an. Dieser Konusstumpf bildet mit der Steuerkante 203c der Düse einen hubveranderlichen Ringspalt, dessen Flache bei konstanten Randbedingungen das Maß für den Volumendurchsatz bildet.
Auf der gegenüberliegenden Seite des zylindrischen Nadelabschnitts 205b erweitert sich deren Durchmesser sprunghaft zu einem zweiten Konusstumpf 205c. Mit dem konischen Teil 203a der Düse bildet sich αort eine Dichtkante 205d, die den Dusenaustrag im Bedarfsfall unterbricht. Aus mechanischen Tragfahigkeitsgrunden ist die Dichtkante mit einer Ringfase versehen, deren Winkel den des koni- sehen Dusenteils entspricht. Um ein Verkeilen der Nadel der Düse zu verhindern, muß der Winkel großer als der Reibwinkel der Werκstoffpaarung sein.
Über dem Dosierabschnitt 205.1 befindet sich der zyl dπ- sehe Nadelschaft 205.2.
Die Feindosierung wird erreicht über den Schlankheitsgrad des Winkels des Konus 205a. Die Reproduzierbarkeit der unterschiedlichsten Durchsatze (sprich Fadendurchmesser), die ent- sprechend der Produktionstechnologie erforderlich sind, ist letztendlich abhangig von der Positioniergenauigkeit des Nadelantriebes .
Die Druckverhaltnisse im Inneren der Düse und die Durchmes- sererweiterung fuhren zu einem Auftrieb der Nadel bei Betriebsdruck des Systems. Damit schließen die Düsen nicht. Mittels einer vorgespannten Spiralfeder mit linearer Kennlinie wird der Schließpunkt auf den Betriebsdruck eingestellt und somit der Antrieb entlastet und dem System wird durch diese Vorspannkraft eine höhere Steuerungsdynamik verliehen. Diese Erhöhung der Dynamik ist insbesondere notwendig bei Medien höherer Zähigkeit. Ein weiterer Vorteil des Dusenab- schlusses mittels Federkraft ist eine sichere Unterbrechung des Dusenaustrages auch bei Ausfall aller Energien.
Der sehr kleine Konuswinkel sichert im übrigen - und primär - eine sehr feine Dosierbarkeit des Klebstoffaufträges, ohne daß an die Positioniergenauigkeit des Antriebes unerfüllbare Anforderungen gerichtet werden mußten.
In der untersten Stellung der Dosiernadel 205 berührt der Konusstumpf 205c längs der Dichtkante 205d die Innenwandung der Klebstoff-Auftragduse 203 und schließt das unter Systemdruck (beispielsweise ca. 100 bar) stehende Klebstoffreservoir nach unten ab. Es kann kein Klebstoff austreten. Bei einem Anheben der Dosiernadel 205 in axialer Richtung (durch eine weiter unten an einem Beispiel genauer beschriebene Antriebseinheit) wird zum einen die kreisförmige Unterkante 205d des Konusstumpf von der kegelförmig verlaufenden Innenwandung der Klebstoff-Auftragduse 203 entfernt und der untere Dusenmnenraum unter Systemdruck gestellt. Zugleich wird mit zunehmender Hohe der Dosiernadel 205 ein zunehmend breiter Ringspalt zwischen der Außenwandung des Dosierabschnitts 205.1 und der Innenwandung der Düse 203 freigegeben, durch den Klebstoff aus dem Klebstoffreservoir hindurch und auf die Filtermaterialbahn austritt.
In diesem Zustand stehen mit der kreisrmgformigen Stirnseite des Konusstumpf 205a und dessen konischer Wandungsflache auch zwei nicht zur Langsachse A parallele Flachen der Dosiernadel 205 unter Systemdruck, wodurch sich einer in Richtung der Langsachse A nach oben gerichtete Kraft aufbaut, die durch die Stellkraft des Antriebes der Dosiernadel kompensiert werden muß, um eine wirksame Steuerung zu realisieren. Durch die vorgeschlagene Geometrie mit relativ dünnem Nadeloberteil und kleinem Keilwinkel des Dosierabschnitts im Fließkanal 7 wird die Kraftwirkung jedoch vergleichsweise gering gehalten, so daß auch bei hohem Systemdruck ein Antrieb mit geringer Stellkraft eingesetzt werden kann.
Die Ausfuhrung der Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen konkreten Beispiele beschrankt, sondern ebenso in Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmannischen Handelns liegen und beispielsweise die konkrete Form der Düsen sowie des Dusenbalkens und die spezielle Ausfuhrung der Lmearmo- tor-Antπebe betreffen können.

Claims

Patentanspr che
1. Klebstoff-Auftragvorrichtung (100) zum Aufbringen von Klebestoff-Abstandshaltern auf eine durchlaufende Filtermaterialbahn, mit einer Mehrzahl von gleichartigen, in Breitenrichtung der Filtermaterialbahn nebeneinander angeordneten Auf- trageinheiten (101; 201), die jeweils eine Dosierem- richtung zur derartigen Einstellung der pro Zeiteinheit ausgetragenen Klebstoffmenge aufweisen, daß die Auftrag- emheiten mit durch eine Dosierzykluszeit definierter Periodizit'at im wesentlichen identische Klebstoffaggre- gate mit vorbestimmten Hohenanstieg oder Hohenunter- schied in Längsrichtung der Filtermaterialbahn erzeugen, wobei die Dosiereinrichtungen jeweils eine durch eine angetriebene Nadel (105; 205) graduell verschließ- oder offenbare Düse (103; 203) umfassen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß mindestens eine Innenwand eines Austrittsabschnitts
(203b) der Düse mit einem benachbarten Umfangsflachenabschnitt (205a) der Nadel einen kleinen Keil- bzw. Konuswinkel, insbesondere von weniger als 5°, einschließt.
2. Klebstoff-Auftragvorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Keil- bzw. Konuswinkel zwischen 0,5° und 2° liegt.
3. Klebstoff-Auftragvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Düse (203) einen im Inneren konischen Abschnitt (203a) , insbesondere mit einem Offnungswmkel im Bereich zwischen 10° und 20°, und einen sich m Klebstoff-Fluß- πchtung an diesen anschließenden zylindrischen Kanal (203b) aufweist, wobei der letztere als Beruhigungs- und Homogenisierungsstrecke eines Klebstoff-Glattstrahles vor dessen Expansion beim Austritt aus der Düse dient.
4. Klebstoff-Auftragvorrichtung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Nadel (205) einen Nadelschaft (205.2) mit einem ersten Konusstumpfabschnitt (205c) und einen sich Klebstoff-Flußrichtung an diesen anschließenden Dosierabschnitt (205.1) aufweist, wobei letzterer einen zweiten Konusstumpfabschnitt (205a), welcher mit dem zylindrischen Bereich (203b) der Düse (203) einen Konuswmkel im Bereich zwischen 0,5° und 2° einschließt und einen hub- veranderli'chen Rmgspalr bildet, und einen sich entgegen Klebstoff-Flußrichtung an diesen anschließenden zylm- drischen Teil (205b) umfaßt, dessen Durchmesser geringfügig kleiner als der Durchmesser des zylindrischen Teils der Düse ist und dessen Lange insbesondere 1/5 bis 1/3 der Gesamtlange des Dosierabschnittes betragt, wobei die Ringkante zwischen dem zylindrischen Teil und dem ersten Konusstumpfabschnitt mit dem konischen Abschnitt (203a) der Düse (203) eine Dichtkante (203c) zur Unterbrechung des Klebstoffaufträges im Bedarfsfall bildet.
5. Klebstoff-Auftragvorrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Dichtkante (203c) mit einer Ringfase versehen ist, deren Winkel dem Konuswmkel des konischen Dusenteiles entspricht .
6. Klebstoff-Auftragvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Nadel (105; 205) durch eine Spiralfeder mit linearer Kennlinie entgegen der Antriebskraft der Antπebsem- πchtung zur Erreichung einer höheren Steuerungsdynamik vorgespannt ist, wobei der Schließpunkt der Nadel-Duse- Kombination auf den Betriebsdruck des Klebstoffs innerhalb der Klebstoff-Auftragvorrichtung eingestellt ist.
7. Klebstoff-Auftragvorrichtung nach einem der vorangehen- den Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß als Antriebe für die Nadeln Linearantriebe, insbesondere mit Wegmeßsystem vorgesehen sind, welche elektronisch einzeln oder in Gruppen steuerbar sind, insbesondere Li- nearmotoren mit Wegmeßsystem, Elektrosteuermagnete mit kontrollierter Wegverfahrung oder Pneuma-Kurzhubzylinder mit Wegmeßsystem.
8. Klebstoff-Auftragvorrichtung nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Linearmotoren bezüglich ihrer Ruhestellung selbstjustierend ausgeführt sind.
9. Klebstof f-Auf tragvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Nadel (105) durch den Linearmotor mit einem Hub im Bereich bis zu 5 mm verfahrbar ist.
10. Klebstoff-Auftragvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Linearmotor gemäß einer nicht linearen Verfahrkurve angesteuert wird, welche insbesondere in symmetrischer Anordnung einen langen Bereich kleinen Anstiegs mit ei- nem anschließenden kurzen Bereich hohen Anstiegs, gefolgt von einem kurzen Bereich starken Abfalls und einem anschließenden langen Bereich schwachen Abfalls aufweist .
11. Klebstoff-Auftragvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß den Linearmotoren aller Auftrageinheiten (101) eine gemeinsame Steuereinrichtung zur für alle Auftrageinheiten im wesentlichen gleichlaufenden zeitabhängigen Einstel- lung der ausgetragenen Klebstoffmenge zugeordnet ist, in der eine vorbestimmte Verfahrkurve für die Linearmotoren gespeichert ist.
12. Klebstoff-Auftragvorrichtung nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Steuereinrichtung Mittel zur Feinjustierung der Verfahrkurven der einzelnen Linearmotoren aufweist.
13. Klebstoff-Auftragvorrichtung (100) zum Aufbringen von Klebestoff-Abstandshaltern auf eine durchlaufende Filtermaterialbahn, mit einer Mehrzahl von gleichartigen, in Breitenrichtung der Filtermaterialbahn nebeneinander angeordneten Auftrageinheiten (101; 201), die jeweils eine Dosiereinrichtung zur derartigen Einstellung der pro Zeiteinheit ausgetragenen Klebstoffmenge aufweisen, daß die Auftrageinheiten mit durch eine Dosierzykluszeit definierter Periodizität im wesentlichen identische Klebstoffaggregate mit vorbestimmten Höhenanstieg oder Höhenunterschied in Längsrichtung der Filtermaterialbahn erzeugen, wobei die Dosiereinrichtungen jeweils eine durch eine angetriebene Nadel (105; 205) graduell verschließ- oder offenbare Düse (103; 203) umfassen, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h .g e k e n n z e i c h n e t, daß die Auftragmodule (101) an einem über die Breite der Filtermaterialbahn reichenden Düsenbalken (102) angebracht sind, der einen durchgehenden und mit den Dosiereinrichtungen aller Auftrageinheiten verbundenen Klebstoffkanal (109) aufweist.
14. Klebstof f-Auf tragvorrichtung nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß im Düsenbalken ein Versorgungshauptkanal (109) vorgese¬ hen ist, von dem Stichleitungen (107) zu den einzelnen Düsen (103) abzweigen.
15. Klebstof f-Auf tragvorrichtung nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Stichleitungen (107) in der Mitte des Versorgungs- hauptkanals (109) und in senkrechter Orientierung zu diesem abzweigen.
16. Klebstof f-Auf tragvorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Querschnittsfläche des Versorgungshauptkanals (109) und die Geschwindigkeit des zugeführten Klebstoffs so eingestellt sind, daß der ankommende Klebstoff-Volumenstrom mindestens um 25 % größer als der zu verarbeitende Klebstoff-Volumenstrom ist, wobei die Klebstoffgeschwin- digkeit insbesondere im Bereich zwischen 0,1 m/s und 0, 5 m/s liegt .
17. Klebstoff-Auftragvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Stichleitungen (107) senkrecht zur Längsachse der jeweiligen Nadel (105) verlaufen und deren unteren Teil vollständig umgeben.
18. Klebstoff-Auftragvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß den Düsen (103) Heizeinrichtungen zugeordnet sind, welche insbesondere temperaturgeregelt ausgeführt sind.
9. Klebstoff-Auftragvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h die Ausbildung zur Aufrechterhaltung einer Medienverar- beitungstemperatur im Bereich zwischen 120 und 200°C und eines Mediendruckes im Bereich zwischen 40 und 130 bar.
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