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Vorrichtung zum Auftragen von Schmelzkleber auf fort-
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laufend bewegte Werkstücke Die vorliegende Erfindung betrifft eine
Vorrichtung zum Auftragen von Schmelzkleber auf fortlaufend bewegte Werkstücke,
insbesondere für Kantenanleimmaschinen, mit einer Auftragwalze für den Schmelzkleber,
einem einen Schmelzklebervorratsraum aufweisenden Gehäuse, in dem die Auftragwalze
gelagert ist, einen mit dem Schmelzklebervorratsraum in Verbindung stehenden Zufuhrkanal
für den in einer separaten Aufschmelzeinheit aufgeschmolzenen Schmelzkleber' einem
im Gehäuse ausgebildeten Walzenspalt, durch den die Auftragwalze mit einem Teil
ihres Umfanges zur Anlage am Werkstück hindurchragt, mindestens einem neben der
Auftragwalze im Gehäuse angeordneten Dosierschieber zum. Einstellen der Schichtdicke
des Schmelzklebers auf der --Auftragwalze, sowie einer Heizung mit Temperaturregeleinrichtung.
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Bei bekannten Auftragvorrichtungen dieser Art (vgl. beispielsweise
DE-Gbm 80 06 296) wird der in der separaten Aufschmelzeinheit verarbeitungsfertig
aufgeschmolzene Schmelzkleber über einen zur Außenatmosphäre hin offenen Zufuhrkanal
dem Schmelzklebervorratsraum zugeführt. Dabei kommt der Schmelzkleber mit der Umgebungsluft
in Berührung und wird dabei dem Luftsauerstoff sowie der Luftfeuchtigkeit ausgesetzt.
Die heute in der Praxis eingesetzten Schmelzkleber erleiden dadurch Qualitätseinbußen,
die jedoch in Kauf genommen werden und durch eine möglichst rasche Verarbeitung
der-jeweils aufgeschmolzenen Menge in ihren negativen Auswirkungen in vertretbaren
Grenzen gehalten werden.
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In letzter Zeit kommen in zunehmendem Maße neue Schmelzklebersorten
auf den Markt, die eine-bessere und insbesondere haltbarere Verklebung ermöglichen.
Diese neuen Sorten, allgemein als neue Schmelzklebersysteme bezeichnet, sind jedoch
in Bezug auf Umgebungseinflüsse, wie Luft, Sauerstoff, Luftfeuchtigkeit und dergleichen
empfindlicher.
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Zudem erfordert der Trend zur kommissionsweisen Fertigung ein häufigeres
Umrüsten und damit längere Stillstandszeiten für die Auftragvorrichtungen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Auftragvorrichtung
der eingangs beschriebenen Art derart weiterzubilden, daß auch empfindlichere Schmelzklebersysteme
über einen längeren Zeitraum mit häufigeren Auftragsunterbrechungen ohne Qualitätseinbuße
verarbeitet werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Zufuhrkanal
für den Schmelzkleber und das einen kleinen Schmelzklebervorratsraum aufweisende
Gehäuse jeweils als gegenüber der Außenatmosphäre geschlossene Einheiten ausgebildet
sind, daß der Walzenspalt mit einem Abdeckschieber verschließbar ist und daß der
Schmelzklebervorratsraum mit einer Druckausgleichseinrichtung ausgestattet ist.
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Zwar ist es bei mit Auftragdüsen arbeitenden Auftragvorrichtungen
bereits bekannt, die in der Aufschmelzeinheit aufgeschmolzene Menge des Schmelzklebers
in einem gegenüber der Außenatmosphäre geschlossenen System zu halten (vgl.
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beispielsweise DE-OS 31 09 369 und 27 31 799). Bei derartigen mit
Auftragdüsen arbeitenden Auftragvorrichtungen muß jedoch der aufgeschmolzene Teil
des Schmelzklebers in der Auftragvorrichtung unter sehr hohem Druck stehen, um die
erforderliche Schmelzklebermenge durch die Auftragdüsen zu pressen.
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Bei mit Auftragwalzen arbeitenden Auftragvorrichtungen muß das System
jedoch vollkommen drucklos sein, damit die aufgeschmolzene Schmelzklebermenge allein
über die Auftragwalze
auf das Werkstück aufgebracht und nicht aus
dem Walzenspalt herausgepreßt wird.
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Der Erfindung liegt die Uberlegung zugrunde, einerseits -die Menge
des aufgeschmolzenen Schmelzklebers und die Berührungsmöglichkeiten mit der Außenatmosphäre
möglichst klein zu halten und andererseits sicherzustellen, daß die Vorrichtung
im Bereich der Auftragwalze absolut drucklos arbeitet. Erfindungsgemäß wird daher
das Volumen des Schmelzklebervorratsraumes im Gehäuse auf ein Minimum reduziert
und die den Schmelzkleber führenden Räume und Leitungen gegenüber der Außenatmosphäre
vollkommen abgeschlossen.
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Da sich jedoch bei kleinem Raumvolumen, fehlenden Pufferzonen und
vollkommenem Abschluß gegenüber der Außenatmosphäre bei der Zufuhr von aufgeschmolzenem
Schmelzkleber aus der separaten Aufschmelzeinheit zwangsläufig sofort innerhalb
der Vorrichtung ein Druck aufbauen würde, wird erfindungsgemäß eine mit dem Schmelzklebervorratsraum
in Verbindung stehende Druckausgleichseinrichtung eingesetzt, so daß die Vorrichtung
vollkommen drucklos arbeitet und keine Gefahr besteht, daß Schmelzkleber aus dem
Walzenspalt herausgepreßt wird. Um die Berührungsmöglichkeiten des Schmelzklebers
mit der Außenatmosphäre auch im Auftragsbereich auf das Werkstück auf ein Minimum
zu beschränken, wird erfindungsgemäß zudem im Bereich des Walzenspaltes ein Abdeckschieber
vorgesehen, der bei Leimauftrag auf das Werkstück den über der Oberseite des Werkstückes
liegenden Teil der Auftragwalze abdeckt und bei Auftragsunterbrechung, d.h.
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bei fehlendem Werkstück oder Stillstand der Maschine den Walzenspalt
vollkommen schließt.
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Die erfindungsgemäße Reduzierung der Menge des aufgeschmolzenen Schmelzklebers
in der Vorrichtung hat darüberhinaus noch eine Reihe weiterer funktioneller Vorteile.
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So muß stets nur eine kleine Schmelzklebermenge im Verarbeitungszustand
gehalten werden. Dadurch ergeben sich kurze Aufheiz- und in deren Folge kurze Vorbereitungszeiten.
Darüberhinaus ist bei Farbwechsel ein schnellerer Kleberwechsel möglich. Auch wird
die Gefahr der Verkrackung verringert und die Belastung der Bedienungspersonen durch
austretende Dämpfe reduziert.
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Aus der Mengenreduzierung resultiert auch ein kleineres Bauvolumen
für die Vorrichtung, so daß die Einbaumöglichkeiten verbessert werden.
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Die technisch einfachste Möglichkeit des Abschlusses des Zufuhrkanales
gegenüber der Außenatmosphäre besteht darin, daß der Zufuhrkanal als geschlossene
Zufuhrleitung ausgebildet wird. Vorteilhaft ist es dabei, in der Zufuhrleitung einen
steuerbaren Schieber anzuordnen.
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Die Anordnung eines steuerbaren Schiebers in der Zufuhrleitung hat
den Vorteil, daß die separate Aufschmelzeinheit mit relativ hohem Druck gefahren
werden kann, so daß vor dem Schmelzklebervorratsraum Schmelzkleber unter relativ
hohem Druck abzapfbereit zur Verfügung steht. Trotz hoher Viskosität können daher
im Bedarfsfall pro Zeiteinheit relativ große Schmelzklebermengen abgezogen werden.
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Außer dieser Dosierfunktion hat der Schieber im Falle von Auftragsunterbrechungen
auch eine Absperrfunktion. So kann die Zufuhr von Schmelzkleber zur Auftragvorrichtung
bei fehlendem Werkstück oder Stillstand der Maschine unmittelbar durch Schließen
des Schiebers unterbrochen werden.
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Wie bereits erwähnt, ist die Druckausgleichseinrichtung ein wesentliches
Element der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Grundsätzlich kann die Druckausgleichseinrichtung in jeder beliebigen
Weise ausgebildet sein. Eine besonders einfach aufgebaute und betriebssicher arbeitende
Druckausgleichseinrichtung stellt jedocheine Membrananordnung dar, die das für den
Betrieb erforderliche "Atmen" des Schmelzklebervolumens ermöglicht. Die Druckausgleichseinrichtung
kann jedoch vorteilhafter Weise auch als Kolben-Zylinderanordnung ausgebildet sein,
deren Zylinderinnenraum mit dem Schmelzklebervorratsraum in Verbindung steht.
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Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich, wenn die Druckausgleichseinrichtung
mit einem Drucksensor ausgestattet ist, mit der der in der Zufuhrleitung angeordnete
Schieber steuerbar ist. Auf diese Weise wird die Zufuhr von aufgeschmolzenem Schmelzkleber
aus der separaten Aufschmelzeinheit unmittelbar in Abhängigkeit des Druckes im Schmelzklebervorratsraum
gesteuert, wodurch sich optimale Verhältnisse ergeben.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Drucksensor
nicht nur mit dem in der Zufuhrleitung angeordneten Schieber, sondern auch mit einem
Stellzylinder verbunden, der auf die Membrane der Membrananordnung bzw.
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auf den Kolben der mit dem Schmelzklebervorratsraum verbundenen Zylinderanordnung
einwirkt. Mit einer derartigen Steuerung ergeben sich umfassende Steuerungsmöglichkeiten
für das Gesamtsystem. So kann der Druck im Schmelzklebervorratsraum nicht nur durch
Öffnen und Schließen des in der Zufuhrleitung angeordneten Schiebers, sondern auch
durch Ein- oder Ausfahren der Membrane der Membrananordnung bzw.
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des Kolbnes der Kolben-Zylinderanordnung gesteuert werden.
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Bei einer derartigen Ausgestaltung ist es sogar möglich, nicht nur
die Schmelzkleberzufuhr bei Fehlen eines Werkstückes oder bei Stillstand der Maschine
unmittelbar zu stoppen, sondern auch in einer derartigen Situation in dem Schmelzklebervorratsraum
einen Unterdruck zu erzeugen.
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Auf diese Weise wird nicht nur ein unbeabsichtigtes Austreten von
Schmelzkleber aus dem Walzenspalt verhindert, sondern darüberhinaus auch sichergestellt,
daß möglichst wenig Schmelzkleber im Bereich des Walzenspaltes mit der Außenatmosphäre
in Verbindung gelangt.
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Auftragvorrichtungen der hier zur Diskussion stehenden Art müssen
in der Maschine "pendelnd" gelagert sein, damit die Auftragwalze stets zuverlässig
mit dem gleichen Anpreßdruck an der mit Schmelzkleber zu beschichtenden Fläche des
Werkstückes anliegt. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist nunmehr
die Zufuhrleitung als elastische Leitung ausgebildet.
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Dadurch kann trotz geschlossener Anordnung die relativ schwere separate
Aufschmelzeinheit ortsfest in der Maschine aufgehängt werden, ohne daß die "Pendelbewegung"
der Auftragvorrichtung beeinträchtigt wird. Aufgrund des relativ geringen Volumens
des Schmelzklebervorratsraumes ist die Auftragvorrichtung zudem hinsichtlich ihrer
Außenabmessungen relativ klein und in Bezug auf ihr Gewicht relativ leicht, wodurch
die Anordnungsmöglichkeiten-erhöht werden und der technische Aufwand für die "Pendelaufhängung"
reduziert wird.
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Vorrichtungen der gattungsgemäßen Art besitzen zum Einstellen der
Schichtdicke des Schmelzklebers auf der Auftragwalze einen neben dieser angeordneten
Dosierschieber.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind nun zwei
Dosierschieber vorgesehen, die auf gegenüberliegenden Seiten der Auftragwalze angeordnet
sind. Dadurch kann die Auftragwalze sowohl im Gleichlauf als auch im Gegenlauf arbeiten.
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Vorteilhaft ist es, die Dosierschieber als achsparallel mit der Auftragwalze
angeordnete, pneumatisch gesteuerte
Drehschieber mit etwa halbmondartigen
Querschnitt auszubilden. Auf diese Weise kann die Schichtdicke des Schmelzklebers
auf der Auftragwalze bei entsprechender Koppelung mit der Druckausgleichseinrichtung
im Falle eines Maschinenstillstandes gegebenenfalls auf Null reduziert und damit
verhindert werden, daß auf der Außenseite der Auf tragswalze befindlicher Schmelzkleber
mit der Außenatmosphäre in Verbindung gelangt.
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Um den Schutz des Schmelzklebers noch zu verbessern, ist gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung eine Einrichtung zum Einspeisen von Schutzgas
vorgesehen. Dadurch kann vermieden werden, daß Schmelzkleber beim Füllvorgang mit
Umgebungsluft in Berührung kommt und sichergestellt werden, daß etwa noch vorhandene
Restluftvolumen durch Schutzgas verdrängt werden. Vorteilhaft ist es im Bereich
des Walzenspaltes eine Düse zur Erzeugung eines Schutzgasvorhanges anzuordnen, um
auch in diesem Bereich den Zutritt von Umgebungsluft zum Schmelzkleber zu verhindern.
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Wie bereits erwähnt, arbeitet die erfindungsgemäße Auftragvorrichtung
mit einem relativ kleinen Schmelzklebervolumen. Dieses geringe Volumen erfordert
eine flexible Heizung, d.h. eine Arbeitsweise, bei der innerhalb kürzester Zeitspannen
eine relativ hohe Heizleistung zur Verfügung stehen muß, uie auch unverzüglich wieder
abschaltbar sein muß.
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Versuche haben nun ergeben,daB dieibei gattungsgemäßen Vorrichtungen
verwendeten Heizpatronen für eine derartige Arbeitsweise zu träge sind und bei den
beschriebenen Betriebsverhältnissen nur eine sehr kurze Lebensdauer aufweisen.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden daher
als Heizung stabförmige Wärmestrahlelemente eingesetzt, die im Gehäuse und in einer
in der Achse der Auftragwalze angeordneten Bohrung angeordnet sind. Mit derartigen
Wärmestrahlelementen ist ein hochflexibler Heizbetrieb möglich, zumal durch die
spezielle Anordnung in der Achse der Auftragwalze die Wärmequelle optimal nahe an
der Auftragsstelle liegt.
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Im folgenden ist zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis
ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
näher beschrieben.
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Figur 1 zeigt schematisch in einer Vorderansicht eine erfindungsgemäße
Vorrichtung zum Auftragen von Schmelzkleber, welche über eine elastische Zufuhrleitung
mit einer separaten Aufschmelzeinheit verbunden ist, Figur 2 zeigt die Vorrichtung
gemäß Figur 1 ohne Aufschmelzeinheit und ohne elastische Zufuhrleitung in einer
Seitensicht, und Figur 3 zeigt die Vorrichtung nach den Figuren 1 und 2 ohne Aufschmelzeinheit
in einer teilweise geschnittenen Draufsicht.
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Wie aus Figur 1 hervorgeht, ist die lediglich teilweise dargestellte
Aufschmelzeinheit A über einen Zufuhrkanal Z in Form einer elastischen Zufuhrleitung
1 mit der Auftragvorrichtung V verbunden.
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Die Auftragvorrichtung V besteht aus einem Gehäuse 2, welches einen
Einlaßkanal 3 aufweist, an den die elastische Zufuhrleitung 1 angeschlossen ist.
-Im Bereich der Einmündung in den Einlaßkanal 3 ist ein Schieber 4 vorgesehen, der
im vorliegenden Ausführungsbeispiel mittels einer Kolbenzylinderanordnung 5 betätigbar
ist.
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Der Einlaßkanal 3 mündet in einen Schmelzklebervorratsraum 6, dessen
eine Wandung von einer Membrane 7 einer Druckausgleichseinrichtung 8 gebildet wird.
Die Druckausgleichseinrichtung 8 umfaßt einen Stellzylinder 9, der mit seiner Kolbenstange
an die Membrane 7 angekoppelt ist.
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Der Schmelzklebervorratsraum erstreckt sich bis etwa in die Mitte
des Gehäuses und umfaßt einen Raumabschnitt 6a, in dem eine Auftragwalze 11 um eine
vertikale Achse drehbar gelagert ist. Der Raumabschnitt 6ades Schmelzklebervorratsraumes
6 besitzt ein sich längs der Auftragwalze erstreckendes Fenster, durch das die Auftragwalze
11 mit einem Teil ihres Umfanges hindurchragt. Dieses Fenster, welches in der vorliegenden
Patentanmeldung als Walzenspalt 12 bezeichnet ist, besitzt im Bereich seiner Ränder
vertikal verlaufende Führungen 13, in denen ein Abdeckschieber 14 in Richtung des
Pfeiles 15 (vgl. Figur 1)in vertikaler Richtung verschiebbar gelagert ist.
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Auf der Innenseite der Führungen 13 für den Abdeckschieber 14 sind
im Gehäuse 2 zu beiden Seiten der Auftragwalze 11 zwei Dosierschieber 16 angeordnet,
die als Drehschieber mit etwa halbmondartigem Querschnitt ausgebildet sind.
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Die Vorrichtung ist ferner mit einer Heizung ausgestattet, welche
aus stabförmigen Wärmestrahlelementen 18 besteht, die in entsprechenden Bohrungen
im Gehäuse 2 eingelassen sind.
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Einer dieser stabförmigen Wärmestrahlelemente 18 ist eine in der Achse
der Auftragwalze 11 angeordnete Bohrung 19 eingesenkt. Wie aus Figur 3 hervorgeht,
hat die Bohrung 19 einen größeren Durchmesser als das in dieser angeordnete stabförmige
Wärmestrahlelement 18, das mit seinem einen Ende am Gehäuse 2 undrehbar befestigt
ist.
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Die Druckausgleichseinrichtung 8 besitzt ferner einen in den Zeichnungen
nicht dargestellten Drucksensor, der den Druck im Schmelzklebervorratsraum und dessen
Raumabschnitt 6a mißt.
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Dieser Drucksensor ist mit einem ebenfalls nicht dargestellten Steuerkreis
verbunden, der mit Mitteln zur Betätigung der Kolbenzylinderanordnung 5 für den
Schieber 4 und mit Mitteln zur Betätigung des Stellzylinders 9 für die Membrane
7 ausgestattet ist.
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solange die Maschine steht bzw. sich kein Werkstück im Bereich der
Auftragwalze 11 befindet, sind die als Drehschieber ausgebildeten Dosierschieber
16 geschlossen, so daß kein Schmelzkleber aus dem Raumabschnitt 6a durch den Walzenspalt
12 ausfließen kann. In dieser Phase ist ferner der Abdeckschieber 14 in Figur 1
vollkommen nach unten geschoben, so daß er den Walzenspalt 12 vollkommen verschließt.
Ferner ist der Schieber 4 durch die Kolbenzylinderanordnung 5 geschlossen, so daß
über die Zufuhrleitung 1 kein Schmelzkleber aus der Aufschmelzeinheit A in den Einlaßkanal
3 des Gehäuses 2 gelangen kann. Der Drucksensor steuert darüberhinaus über den Stellzylinder
9 die Membrane 7 derart, daß im Schmelzklebervorratsraum 6 derselbe Druck wie in
der umgebenden Atmosphäre herrscht.
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Wird nun ein Werkstück W angeliefert, so wird der Abdeckschieber 14
so weit hochgezogen, daß seine Unterkante knapp über der Oberseite des Werkstückes
W liegt und dieses mit der zu beschichtenden Seitenkante an der Auftragswalze 11
entlang bewegt werden kann. Auf diese Weise ist der Walzenspalt 12 nur so weit wie
unbedingt notwendig geöffnet.
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Dies bedeutet, daß lediglich eine minimale Menge von auf der Walzenaußenfläche
angeordnetem Schmelzkleber mit der Umgebungsluft in Kontakt gelangen kann.
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Sofern auch diese Kontaktmöglichkeit unterbunden werden soll, kann
eine erfindungsgemäße Auftragvorrichtung auch mit einer Einrichtung (nicht dargestellt)
zum Einspeisen von Schutzgas ausgestattet sein. In einem solchen Fall wird im Bereich
des Walzenspaltes eine Düse angeordnet, die einen Schutzgasvorhang erzeugt, so daß
auch die vom Abdeckschieber nicht abgedeckte Walzenoberfläche und damit der auf
dieser haftende Schmelzkleberfilm nicht mit der Umgebungsluft in Verbindung gelangen
kann.
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Wird im Verlaufe des Beschichtungsvorganges Schmelzkleber
verbraucht,
so registriert dies der Drucksensor, welcher über die Kolbenzylinderanordnung 5
den Schieber 4 öffnet, so daß aufgeschmolzener Schmelzkleber von der Aufschmelzeinheit
A in den Einlaßkanal des Gehäuses 2 nachströmen kann. Der dabei zwangsläufig auftretende
Druckanstieg wird ebenfalls vom Drucksensor registriert und über den Stellzylinder
9 über die Membrane 7 kompensiert. Ist eine entsprechende Menge aus der Aufschmelzeinheit
A in den Einlaßkanal 3 eingespeist worden, so schließt der Schieber wieder. Wird
weiterhin Schmelzkleber abgezogen, so stellt die Druckausgleichseinrichtung 8 über
den Stellzylinder 9 und die Membrane 7 sicher, daß der für das Funktionieren des
Systems notwendige Druck im Schmelzklebervorratsraum 6 herrscht.
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Verläßt das Werkstück W mit seiner Hinterkante die Auftragwalze 11
und folgt diesem kein neues Werkstück, so werden über eine entsprechende Schaltung
die Dosierschieber 16 geschlossen, so daß sich kein Schmelzkleberfilm mehr auf der
Auftragwalze ausbilden kann. Gleichzeitig wird durch die Kolbenzylinderanordnung
5 der Schieber 4 geschlossen und durch den Stellzylinder 9 die Membrane 7 zurückgezogen,
so daß sich ein leichter Unterdruck im Schmelzklebervorratsraum ausbildet, der die
Schließfunktion der Dosierschieber 16 unterstützt. Gleichzeitig wird der Abdeckschieber
14 nach unten gefahren (Figur 1) und damit der Walzenspalt 12 vollständig geschlossen.
In Verbindung mit dem Schutzgasvorhang ist durch die geschilderten Maßnahmen sichergestellt,
daß der Schmelzkleber nicht mit der Umgebungsluft in Berührung kommen kann. Qualitätseinbußen
sind bei einer derartigen Arbeitsweise selbst bei außergewöhnlich empfindlichen
Schmelzklebersystemen folglich nicht möglich.
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Erreicht ein neues Werkstück W die Auftragvorrichtung, so wird der
Abdeckschieber 14 wieder so weit hochgezogen, bis seine Unterkante knapp über der
Oberseite des Werkstückes
liegt. Gleichzeitig werden die Dosierschieber
16 geöffnet und dadurch auf der Auftragwalzenoberfläche ein Schmelzkleberfilm in
der erforderlichen Schichtdicke ausgebildet. Nach dem Auflaufen des Werkstückes
auf die Auftragwalze 11 läuft dann ein neuer Arbeitszyklus ab, wie er oben bereits
beschrieben wurde.
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Neben dem Druckregelkreis besitzt die Vorrichtung auch einen Temperaturregelkreis.
Entsprechend einem im Schmelzklebervorratsraum gemes-senen Temperaturwert werden
die stabförmigen Wärmestrahlelemente 18 mit Energie versorgt.
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Durch die stabförmigen Wärmestrahlelemente ist innerhalb eines relativ
kurzen Zeitraumes eine relativ hohe Heizleistung verfügbar, die ebenso schnell wieder
abgeschaltet werden kann. Aufgrund dessen ist die Heizung in Anpassung an das in
der Vorrichtung gespeicherte relativ kleine Schmelzklebervolumen sehr "flexibel".