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Dokumentenidentifikation DE102004034422A1 16.02.2006
Titel Auftragskopf mit federnder Düsenleiste
Anmelder Nordson Corp., Westlake, Ohio, US
Erfinder Puffe, Wolfgang, 53567 Buchholz, DE
Vertreter Harwardt Neumann Patent- und Rechtsanwälte, 53721 Siegburg
DE-Anmeldedatum 15.07.2004
DE-Aktenzeichen 102004034422
Offenlegungstag 16.02.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.02.2006
IPC-Hauptklasse B05C 5/02(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   
Zusammenfassung Auftragskopf 11 zum Auftragen von flüssigen Medien auf eine zum Auftragskopf relativ bewegliche Materialbahn 41, mit einem Gehäuse 12, mit einer Walzenkammer 23 im Gehäuse, in der ein Walzenschieber 13 mit zylindrischer Oberfläche drehend antreibbar gelagert ist, und mit einer Lineardüse 18 im Gehäuse 12, die vom Walzenschieber 13 steuerbar mit flüssigem Medium versorgt wird und sich quer zur Bewegungsrichtung der Materialbahn 41 erstreckt, wobei die Lineardüse 18 in einem Düsenblock 17 ausgebildet ist, der federnd im Gehäuse 12 abgestützt ist und sich mit Vordruck an den Walzenschieber 13 anlegt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Auftragskopf zum Auftragen von flüssigen Medien wie verflüssigten thermoplastischen Kunststoffen oder erschmolzenen Heißschmelzklebern auf eine zum Auftragskopf relativ bewegliche Materialbahn, mit einem Gehäuse, mit einer Walzenkammer im Gehäuse, in der ein Walzenschieber mit zylindrischer Oberfläche drehend antreibbar gelagert ist, und mit einer Lineardüse, die vom Walzenschieber steuerbar mit flüssigem Medium versorgt wird und sich quer zur Bewegungsrichtung der Materialbahn erstreckt. Hierbei kann der Auftragskopf mit Abstand oder in Kontakt mit der Materialbahn angeordnet sein.

Ein Auftragskopf dieser Art ist aus der DE 102 16 356 C1 bekannt. Hierbei sind am Walzenschieber achsparallele Oberflächennuten ausgebildet. Hierbei sind jeweils erste Nuten vorgesehen, die einen Auftrag von flüssigem Medium in Linienform quer zur Bewegungsrichtung der Materialbahn erzeugen, und zweite Oberflächennuten, die Verschlußleisten aufnehmen, die an der Oberfläche der Walzenkammer mit Vordruck anliegen. Jeder ersten Oberflächennut ist eine zweite Oberflächennut so zugeordnet, daß sie bei Drehung des Walzenschiebers der ersten Oberflächennut nacheilt. Hiermit soll verhindert werden, daß nach dem Vorbeiwandern einer ersten Oberflächennut an den Zuführungen zur Lineardüse aus dem mantelförmigen Spalt zwischen Walzenschieber und Walzenkammer, dessen Dicke in der Größenordnung von 0,02 mm liegt, flüssiges Medium in die genannten Zuführungen nachfließt. Diese Ausführung mit zweiten Oberflächennuten, die Verschlußleisten aufnehmen, ist nicht übertragbar auf Oberflächennuten, die auf der Zylinderoberfläche komplizierter verlaufen, z. B. einen geschlossenen Linienzug bilden.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Auftragskopf der obenbezeichneten Art bereitzustellen, der einen äußerst trennscharfen Linienauftrag von flüssigem Medium auf Materialbahnen sicherstellt. Die Lösung hierfür besteht darin, daß die Lineardüse in einem Düsenblock ausgebildet ist, der federnd im Gehäuse abgestützt ist und sich mit Vordruck an den Walzenschieber anlegt. Unabhängig von dem genannten zylindermantelförmigen Spalt zwischen Walzenschieber und Walzenkammer, der fertigungsbedingt ist und auch vorgehalten werden muß, um unterschiedliche Wärmedehnungen auszugleichen, wird hiermit sichergestellt, daß im Bereich des Übertritts von flüssigem Medium aus der Oberflächennut des Walzenschiebers in die Zuführungen zur Lineardüse ein spaltfreier Kontakt vorliegt, so daß das sogenannte Nachschmieren nach dem Vorbeilaufen der Oberflächennut an der Lineardüse verhindert wird, d. h. die Form und Breite der Oberflächennut im Walzenschieber wird trennscharf als Auftrag von Medium auf der Materialbahn abgebildet. Auch für die weitere Verarbeitung der Materialbahn sind die sauber begrenzten Auftrage an flüssigem Medium vorteilhaft.

Nach einer vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, daß die Anlagefläche des Düsenblocks am Walzenschieber innenzylindrisch an die zylindrische Oberfläche des Walzenschiebers angepaßt ist.

Eine weitere günstige Ausführung geht dahin, daß der Walzenschieber folgende Merkmale aufweist,

  • – einen inneren Hohlraum, dem flüssiges Medium zugeführt werden kann,
  • – zumindest eine Oberflächennut, der aus dem inneren Hohlraum flüssiges Medium zugeführt werden kann, die drehstellungsabhängig mit der Lineardüse kommunizieren kann, sowie
  • – radiale Austrittsbohrungen vom inneren Hohlraum bis in die zumindest eine Oberflächennut.

Ein erfindungsgemäßer Auftragskopf hat den Vorteil, daß die Steuerung des Medium an den Eintrittsöffnungen zu den Zuführungen zur Lineardüse mit sauberen Abrissen durch den Düsenblock stattfindet, so daß die Genauigkeit der Zumessung von flüssigem Medium nicht durch die Zähigkeit des Mediums oder die Elastizität des Mediums nachteilig beeinflußt wird. Durch die genaue Versorgung der Lineardüse mit flüssigem Medium aus dem inneren Hohlraum des Walzenschiebers heraus können gute Auftragsergebnisse über die gesamte Länge des Auftragskopfes ohne Störungen erreicht werden.

In einer ersten Ausführung ist an zumindest einem Ende des Gehäuses eine Querbohrung im Gehäuse vorgesehen und ein Ringkanal zwischen Walzenschieber und Walzenkammer ausgebildet, der mit der Querbohrung im Gehäuse verbunden ist, und es sind radiale Zuführbohrungen im Walzenschieber in der Ebene des Ringkanals ausgeführt, die mit dem inneren Hohlraum verbunden sind und als Zuführung für Medium dienen. Der genannte zumindest eine Ringkanal kann durch eine Ringnut in der Walzenoberfläche und/oder durch eine Umfangsnut in der Walzenkammer gebildet werden.

In einer alternativen Ausführung ist der Walzenschieber zumindest mit einem axial aus dem Gehäuse austretenden Zapfen versehen, in dem eine Axialbohrung ausgeführt ist, die mit dem inneren Hohlraum verbunden ist und als Zuführung für Medium zum inneren Hohlraum dient. Hiermit wird die Gehäuseausführung besonders einfach, allerdings muß eine drehende Dichtung im Bereich der unter Druck stehenden Medienzuführung zum Zapfen vorgesehen werden.

In beiden genannten Fällen ist eine zuverlässige Abdichtung des Gehäuses nach außen eben so wie eine rundum verlaufene Abdichtung des Düsenblocks gegenüber dem Gehäuse erforderlich.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachstehend beschrieben.

1 zeigt einen erfindungsgemäßen Auftragskopf als ganzes

  • a) in Seitenansicht
  • b) in Draufsicht
  • c) in einem senkrechten Längsschnitt;

2 zeigt den Auftragskopf nach 1 in Querschnitt gemäß der Schnittlinie C-C;

3 zeigt den Auftragskopf nach 1 in Querschnitt gemäß der Schnittlinie B-B mit einer vergrößerten Einzelheit;

4 zeigt von einem erfindungsgemäßen Auftragskopf

  • a) den Walzenschieber als Einzelheit in 3D-Darstellung
  • b) den gesamten Auftragskopf in 3D-Darstellung
  • c) eine mittels des Auftragskopfes nach a und b behandelte Materialbahn;

5 zeigt von einem erfindungsgemäßen Auftragskopf

  • a) den Walzenschieber als Einzelheit in 3D-Darstellung mit Kanalverläufen
  • b) den gesamten Auftragskopf in 3D-Darstellung
  • c) eine mittels des Auftragskopfes nach a und b behandelte Materialbahn;

1 zeigt einen Auftragskopf 11 von länglicher kubischer Form. Die einzelnen Darstellungen werden nachstehend gemeinsam beschrieben. Im mehrteiligen Gehäuse 12 des Auftragskopfes befindet sich ein Walzenschieber 13, der über einen aus dem Gehäuse austretenden Zapfen 15 drehend antreibbar ist. Auf der Unterseite des Gehäuses befindet sich ein Düsenblock 17, der in das Gehäuse 12 passend und abgedichtet eingesetzt ist und in unmittelbarem Kontakt mit dem Walzenschieber 13 steht. Im Düsenblock 17 ist eine aus einer Reihe von Bohrungen bestehend Lineardüse 18 ausgebildet. Der Walzenschieber 13 ist über einen ersten Zapfen 14 und den genannten austretenden Zapfen 15 im Gehäuse gelagert. Die Zapfen 14, 15 laufen jeweils in Lagerhülsen 19, 20. Im Gehäuse befinden sich Querbohrungen 21, 22, über die flüssiges Medium einer zylindrischen Walzenkammer 23 zugeführt wird, in dem der Walzenschieber im wesentlichen spaltfrei einsitzt. In den Ebenen der Querbohrungen 21, 22, von denen die eine bei C-C geschnitten ist, weist der Walzenschieber jeweils Bohrungskreuze 24, 25 auf, deren äußere Enden jeweils über Umfangsnuten 26, 27 untereinander verbunden sind. Die Bohrungskreuze durchsetzen einen zentralen inneren Hohlraum 28 im Walzenschieber 13. Über die Umfangsnuten 26, 27, die in ständig offener Verbindung mit den Querbohrungen 21, 22 stehen, und die Bohrungskreuze 24, 25, wird dem zentralen inneren Hohlraum 28 im Walzenschieber 13 ständig flüssiges Medium zugeführt. Vom zentralen inneren Hohlraum 28 werden über eine Mehrzahl von radialen Bohrungen im Walzenschieber, von denen drei (29, 30, 31) beispielhaft bezeichnet sind, flüssiges Medium einer Oberflächennut 32 im Walzenschieber zugeleitet, die eine geschlossene Kurve bildet und nachstehend noch näher beschrieben wird. Über die Oberflächennut 32 werden jeweils definierte Bereiche der Lineardüse 18, also bestimmte einzelne Bohrungen so zeitlich begrenzt mit flüssigem Medium versorgt, daß es zeitlich begrenzt aus der Lineardüse austreten kann.

In 2 ist gemäß dem Schnitt C-C das hier als Block gezeigte Gehäuse 12, der Walzenschieber 13 und der Düsenblock 17 erkennbar. Im Gehäuse 12 ist die Querbohrung 22 erkennbar, die bis in die Walzenkammer 23 führt und außen zu einer Anschlußmuffe aufgeweitet ist. Im Walzenschieber 13 ist das Bohrungskreuz 25, die Umfangsnut 27 und der zentrale innere Hohlraum 28 im einzelnen sichtbar.

In 3 ist im Schnitt nach B-B der Gehäuseblock 12 und der Walzenschieber 13 mit dem zentralen inneren Hohlraum 28 und einer der von diesem ausgehenden Radialbohrungen 30 gezeigt. Die Radialbohrung 30 ist in offener Verbindung mit einer der Einzelbohrungen der Lineardüse 18. In der gezeigten Stellung kann somit flüssiges Medium vom zentralen inneren Hohlraum 28 zu einem bestimmten Abschnitt der Lineardüse 18 gelangen. Der Düsenblock 17 ist in eine Öffnung des Gehäuses 12 eingepaßt und mehrfach gegenüber dem Gehäuse abgedichtet. Er liegt mit einer Hohlzylinderfläche 33 unter Federvorspannung unmittelbar am Walzenschieber 13 an. Zur Erzeugung dieser Federvorspannung ist der Düsenblock 17 von Schrauben 34, 35 gehalten und stützt sich an deren Köpfen mit Tellerfedern 36, 37 elastisch am Gehäuse 12 ab. Dies ist in der Einzelheit d besonders gut erkennbar.

In den 2 und 3 erscheinen die Walzenkammer 23 und der Walzenschieber 13 im Querschnitt zeichnerisch als Polygone; dies ist ausschließlich zeichentechnisch bedingt, beide Teile bilden reine Innen- bzw. Außenzylinderflächen mit geringem Radialspiel zueinander.

Die 4 und 5 werden nachstehend gemeinsam beschrieben. Der Walzenschieber 13 ist hierbei mit seinen Zapfen 14, 15 und den Umfangsnuten 26, 27 im Bereich der Bohrungskreuze 24, 25 als Einzelheit gezeigt. Weiterhin ist die über die Zylinderoberfläche des Walzenschiebers 13 verlaufende Oberflächennut 32 sichtbar, die eine geschlossene Kurve bildet. Bei Versorgung mit flüssigem Medium über die Querbohrungen 21, 22 entsteht bei Umdrehung des Walzenschiebers um 360° auf einer am Walzenschieber quer vorbeigeführten Materialbahn 41 eine Mediumauftragskurve 42, die einer Abwicklung der Umfangsnut 32 in die Ebene entspricht. Hierbei ist Idealerweise die Umfangsgeschwindigkeit an der Oberfläche des Walzenschiebers 13 und die Transportgeschwindigkeit der Materialbahn etwa gleich. In dem Phantombild nach Darstellung 5a sind die Bohrungskreuze 24, 25, der Zentralkanal 28, einige der Radialbohrungen 29, 30, 31 und die von der Gesamtheit der Querbohrungen versorgte Oberflächennut 32 nochmals dargestellt.


Anspruch[de]
  1. Auftragskopf (11) zum Auftragen von flüssigen Medien auf eine zum Auftragskopf relativ bewegliche Materialbahn (41), mit einem Gehäuse (12), mit einer Walzenkammer (23) im Gehäuse, in der ein Walzenschieber (13) mit zylindrischer Oberfläche drehend antreibbar gelagert ist, und mit einer Lineardüse (18) im Gehäuse (12) die vom Walzenschieber (13) steuerbar mit flüssigem Medium versorgt wird und sich quer zur Bewegungsrichtung der Materialbahn (41) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die Lineardüse (18) in einem Düsenblock (17) ausgebildet ist, der federnd im Gehäuse (12) abgestützt ist und sich mit Vordruck an den Walzenschieber (13) anlegt.
  2. Auftragskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche (33) des Düsenblocks (17) am Walzenschieber (13) innenzylindrisch an die zylindrische Oberfläche des Walzenschiebers (13) angepaßt ist.
  3. Auftragskopf nach einem der Ansprüche 1 oder 2,

    dadurch gekennzeichnet,

    daß der Walzenschieber (13) folgende Merkmale aufweist,

    – einen inneren Hohlraum (28), dem flüssiges Medium zugeführt werden kann,

    – zumindest eine Oberflächennut (32), der aus dem inneren Hohlraum (28) flüssiges Medium zugeführt werden kann und die drehstellungsabhängig mit der Lineardüse (18) kommunizieren kann, sowie

    – radiale Austrittsbohrungen (29, 30, 31) vom inneren Hohlraum (28) bis in die zumindest eine Oberflächennut (32).
  4. Auftragskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Düsenblock (17) mittels auf Schraubbolzen (34, 35) gehaltene Tellerfedern (36, 37) am Gehäuse (12) abstützt.
  5. Auftragskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine Oberflächennut (32) einen geschlossenen Linienzug auf der zylindrischen Oberfläche des Walzenschiebers (13) bildet.
  6. Auftragskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (12) zumindest ein Ringkanal (26, 27) zwischen Walzenschieber (13) und Walzenkammer (23) ausgebildet ist, der mit Anschlüssen für flüssiges Medium verbunden ist, und daß radiale Zuführbohrungen (24, 25) im Walzenschieber (13) in der Ebene des zumindest einen Ringkanals (26, 27) ausgeführt sind, die mit dem inneren Hohlraum (28) verbunden sind.
  7. Auftragskopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zumindest eine Ringkanal durch eine Ringnut in der Oberfläche der Walzenkammer (23) gebildet wird.
  8. Auftragskopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zumindest eine Ringkanal durch Umfangsnuten (26, 27) am Walzenschieber (13) gebildet wird.
  9. Auftragskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lineardüse (18) durch eine Reihe von Bohrungen gebildet wird.
  10. Auftragskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lineardüse (18) als Schlitz ausgebildet ist, in dem eine Blende mit einer Mehrzahl von Austrittsnuten eingesetzt ist.
Es folgen 5 Blatt Zeichnungen






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