DE9316085U1 - Auftragskopf für das Aufbringen von Kaltleim auf ein Substrat - Google Patents

Description

28601 Clemens Road, Westlake, Ohio 44145-1148, U.S.A.

Auftragskopf für das Aufbringen von Kaltleim auf ein Substrat

Die Erfindung betrifft einen Auftragskopf für das Aufbringen von Kaltleim auf ein Substrat,

mit einem Leimzuführkanal, mit einem eine offene und eine geschlossene Stellung aufweisenden, von einem Kolben gesteuerten Auftragsventil innerhalb des Auftragskopfes zum Unterbrechen des Leimauftrages, und mit mindestens einem, in Strömungsrichtung des Leims hinter dem Auftragsventil angeordneten Versorgungskanal, der den Leim einer Auftragsdüse zuführt

und mit einem Steuerventil für ein Druckmittel, welches in einer Stellung eine Druckmittel-Quelle mit dem den Kolben aufnehmenden Zylinder zum Öffnen des Auftragsventils und in einer zweiten Stellung diesen Zylinder mit einer Druckentlastungsleitung verbindet.

DKS/an

Auftragsköpfe dieser Art werden in vielen Bereichen der Investitionsgüterindustrie, beispielsweise in Verpackungsstraßen, beim Buchbinden o.dgl. eingesetzt, um Klebstoff auf ein Substrat aufzutragen. Der Leim kann dabei als eine lange Raupe, eventuell auch als eine Flächenbeschichtung aufgetragen werden.

Bei einem solchen Auftragskopf wird der innerhalb eines Zylinders angeordnete Kolben für die Steuerung des Auftragsventils mit Hilfe von Druckluft als Druckmittel innerhalb des Zylinders verschoben und das Auftragsventil somit geöffnet bzw. geschlossen, da das Auftragsventil über eine Stange mit dem Kolben gekoppelt ist. In geöffneter Stellung des Auftragsventils ist der Zylinder mit Druckluft gefüllt, und der Kolben steht in einer ersten Stellung. Zum Schließen des Auftragsventils wird das Steuerventil umgeschaltet, das die im Zylinder befindliche Druckluft über die Druckentlastungsleitung an die Umgebung ableitet.

In Fällen, in denen größere Pausen zwischen zwei Klebstoff-Aufträgen entstehen, wie es bei einem Substratwechsel oder aus vielen anderen Gründen der Fall sein kann, wird immer wieder beobachtet, daß beim Anlaufen des nächsten Auftrages oder Auftragszyklus die Auftragsdüse des Kopfes verstopft ist. Eine derartige Verstopfung ist regelmäßig die Folge von sich verfestigendem Klebstoff innerhalb der Auftragsdüse und des Versorgungskanals, der vom Auftragsventil zur Auftragsdüse des Auftragskopfes führt.

Aus der US-PS 5,048,454 ist ein Auftragskopf für Buchbinderei-Zwecke bekannt, in dem zwei separat zu schaltende Ventile untergebracht sind, die über je einen Kanal einen gemeinsamen Versorgungskanal speisen. Eines der beiden Ventile steuert die Klebstoffzufuhr zur Auftragsdüse während der Dauer der Beleimung von Buchrücken o.dgl. Das andere Ventil wird in Öffnungsstellung gebracht, wenn das erstgenannte Ventil zum Unterbrechen des Klebstoffaufträges geschlossen wird und fördert dann ein Spülmittel durch den Versorgungskanal und

die Auftragsdüse hindurch, wodurch letztere saubergehalten werden.

In vielen Fällen ist die Verwendung von zwei Ventilen im Auftragskopf unerwünscht. Einer der Gründe kann sein, daß der Auftragskopf auf diese Weise zu teuer wird. Ein anderer Grund ist darin zu sehen, daß ein nach dem Stand der Technik aufgebauter Auftragskopf für sehr viele Anwendungsfälle zu groß wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Auftragskopf anzugeben, der eine Spülung seines Versorgungskanals und seiner Düse zuläßt, ohne am Einbauplatz wesentlich mehr Raum zu benötigen als herkömmliche Auftragsköpfe.

Diese Aufgabe wird bei einem Auftragskopf der eingangs genannten Art dadurch gelöst,

daß die Druckentlastungsleitung mit dem Steuereingang eines weiteren Ventils verbunden und dieses weitere Ventil von durch die Druckentlastungsleitung zustömendem Druckmittel von einer Ruhe- in eine Arbeitsstellung umschaltbar ist,

daß das weitere Ventil in einer Leitung von einer Spülflüssigkeits-Quelle zu einem Spülflüssigkeits-Einlaß des Auftragskopfes angeordnet ist und in seiner Arbeitsstellung den Weg für die Spülflüssigkeit von der Quelle zu dem Einlaß freigibt, und daß im Auftragskopf ein Kanal für die Spülflüssigkeit vorgesehen ist, der von dem Einlaß zu dem Versorgungskanal führt.

Auf diese Weise wird erreicht, daß herkömmliche Auftragsköpfe ihre kompakte Bauart behalten, denn es wird kein zusätzlicher Raum innerhalb des Auftragskopfes benötigt. Die gegenüber einem gattungsbildenden Auftragskopf hinzugekommenen Teile wie das weitere Ventil und die Spülflüssigkeitsquelle können abgesetzt von dem Auftragskopf untergebracht werden, wo sie keine Abläufe stören. Der Kanal für die Spülflüssigkeit ist als eine Bohrung innerhalb des Auftragskopfes ebenfalls ohne zusätzlichen Platzbedarf.

Darüberhinaus wird die innerhalb des den Kolben aufnehmenden Zylinders gespeicherte Druckenergie nicht einfach an die Umgebung abgeblasen, sondern zum Öffnen des weiteren Ventils für eine Einleitung von Spülflüssigkeit in den Auftragskopf genutzt. Durch die direkte Kopplung der Druckentlastungsleitung mit dem Steuereingang des weiteren Ventils ist es vorteilhafterweise auch nicht nötig, ein Steuerglied einzusetzen, welches bei dem bekannten Auftragskopf erforderlich ist, um das Spülflüssigkeits-Ventil zu öffnen, sobald der Klebstoffauftrag unterbrochen wird.

Hinzu kommt, daß die erfindungsgemäße Lösung ein bequemes Nachrüsten von existierenden Auftragsköpfen ermöglicht.

Verschiedene vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösung sind in den Unteransprüchen angegeben.

So kann vorgesehen sein, daß das weitere Ventil ein von einem Kolben betätigbares 2/2-Wegeventil ist, welches mittels einer Feder in seine Schließstellung vorgespannt ist, und daß der dem Kolben zugeordnete Zylinder über die Druckentlastungsleitung mit dem den Kolben zum Betätigen des Auftragsventils aufnehmenden Zylinder verbunden ist.

Bevorzugt ist der Zylinder des weiteren Ventils über eine verstellbare Drossel mit der Umgebung verbunden, so daß die Dauer der Öffnung des Ventils und somit die Dauer der Einleitung von Spülflüssigkeit in den Versorgungskanal den Umständen des Einzelfalls angepaßt werden kann, wie es beispielsweise bei einem Wechsel des Klebstoffes vorkommt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß das Steuerventil ein 3/2-Wegeventii ist, welches in seiner einen Stellung den Ausgang der Druckmittel quelle sperrt und den den Kolben aufnehmenden Zylinder über einen Anschluß und eine Leitung mit dem

Steuereingang des weiteren Ventils verbindet sowie in seiner anderen Stellung den Steuereingang absperrt und die Druckmittel quelle über die Leitung mit dem Zylinder zum Öffnen des Auftragsventils verbindet und/oder, daß in der Leitung vom Steuerventil zum den Kolben zum Betätigen des Auftragsventils aufnehmenden Zylinder ein Druckspeicher vorgesehen ist.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die Zeichnung stellt in teilweise schematischer Darstellung einen Auftragskopf 1 mit seinem Ventilantrieb 10 dar.

Der Auftragskopf 1 weist einen Anschluß 3 für einen Leimzuführkanal 2 auf und kann bei Bedarf zusätzlich mit einem Anschluß 5 für die Versorgung des Auftragskopfes mit Sprühluft ausgestattet sein. Weiterhin ist in dem Auftragskopf 1 ein Durchgangskanal 9 von dem Leimzuführkanal 2 zu einem Ventilraum 11 vorgesehen, in dem sich ein Auftragsventil 4 befindet, dessen Ventilsitz das in Strömungsrichtung hintenliegende Ende des Durchgangskanals 9 bildet. Bei geöffnetem Auftragsventil kann somit über den Anschluß 3 eingespeister Leim in den Ventilraum 11 sowie von diesem weiter durch einen Versorgungskanal 6 zu einer nicht dargestellten Düse gelangen, die auf einen Gewindestutzen 7 des Auftragskopfes aufschraubbar ist. In der gezeichneten Stellung des Auftragsventils 4 ist dieses geschlossen und unterbricht damit die Abgabe von Leim in den Versorgungskanal 6.

Der einleitend erwähnte Ventilantrieb 10 weist einen Zylinder 18 auf, in dem ein Kolben 16 hin- und herbewegbar ist. Mittels einer Feder 20 ist der Kolben 16 so vorgespannt, daß das Volumen des Zylinders 18 vor dem Kolben ein Minimum hat.

Der Ventilantrieb 10 ist mit der Ventil-Betätigungsstange 44 des Auftragskopfes 1 auf die Weise gekoppelt, daß der Kolben 16 in der Schließstellung des Auftragsventils 4 seine gezeichnete Endstellung einnimmt, in der das vor dem Kolben 16 befindliche Volumen des Zylinders 18 sein Minimum hat; beim Öffnen des Auftragsventils 4 fährt der Kolben 16 üblicherweise unter einem Druckmitteldruck von etwa 5 bar in seine andere Endstellung, in der das genannte Volumen ein Maximum hat. Die Kopplung zwischen dem Kolben 16 und der Betätigungsstange 44 ist in der Zeichnung durch eine gestrichelte Linie angedeutet und besteht in der Praxis aus einer Fortsetzung der Betätigungsstange 44, so daß der Kolben 16 fest mit der Betätigungsstange 44 verbunden ist. Aus einer noch zu beschreibenden Druckluftquelle 26 kann der Ventilantrieb 10 mit Druckluft versorgt werden..

Für die vorliegende Erfindung bedeutsam ist die Entlüftung des Zylinders 18 des Ventilantriebs 10 und die Verwendung der aus dem Zylinder 18 herausströmenden Druckluft während des Schließvorgangs des Auftragsventils 4.

Wie in der Zeichnung ersichtlich, weist der Zylinder 18 des Stellglieds 10 einen Anschluß 19 auf. An diesen Anschluß 19 ist eine Leitung 22 angeschlossen, innerhalb deren Verlauf ein Druckspeicher 24 angeordnet sein kann und die im Ausführungsbeispiel zu einem gesteuerten Eingang eines Steuerventils 12 führt, das im Ausführungsbeispiel als 3/2-Wegeventil ausgebildet ist und drei gesteuerte Eingänge und zwei Schaltstellungen aufweist. Das Steuerventil 12 ist ein Magnetventil, das von einem nicht dargestellten Schalter oder einem Rechner über eine Anschlußleitung 13 zwischen seinen beiden Stellungen umschaltbar ist.

In der gezeichneten Stellung des Steuerventils 12 gelangt die aus dem Zylinder 18 ausgestoßene Druckluft durch die Leitung 22 hindurch zu einem Anschluß 31 eines weiteren, gesteuerten Ventils 14.

Das Ventil 14 ist im Ausführungsbeispiel ein 2/2-Wegeventil, hat also zwei gesteuerte Anschlüsse sowie zwei Stellungen. Zum Umschalten des Ventils 14 zwischen den beiden Stellungen dient im Ausführungsbeispiel ein in einem Zylinder 30 bewegbarer Kolben 28, der gegen die Kraft einer Feder 32 aus seiner gezeichneten Stellung herausbewegbar ist, die der Sperrstellung des Ventils 14 entspricht, und von durch die Leitung 22' zuströmender Druckluft in seine andere (nicht-gezeichnete) Stellung verschiebbar ist, in der die beiden Anschlüsse des Ventils 14 miteinander verbunden sind. Während der Kolben 16 des Ventilantriebs 10 einen Druckmitteldruck von üblicherweise 5 bar benötigt, um gegen seine Vorspannfeder 20 bewegt werden zu können, reicht bei dem Kolben 28 des Ventils 14 ein Druck von üblicherweise 2 bar aus, um die Kraft der Vorspannfeder 32 zu überwinden und das Ventil 14 zu schalten.

Einer der beiden gesteuerten Anschlüsse des Ventils 14 ist über eine Leitung 50 mit einem Behälter 40 verbunden. Dieser stellt eine mögliche Form einer Quelle für eine Spülflüssigkeit, insbesondere für Wasser dar. Die Spülflüssigkeit gelangt unter einem gewissen Vordruck zu dem erwähnten einen Anschluß des Ventils 14 und von dort - bei in seine Durchgangsstellung geschaltetem Ventil 14 - durch eine Leitung 38, ein Rückschlagventil 33 und eine weitere Leitung 52 zu einem Einlaß 46 des Auftragskopfes 1. Dieser Einlaß 46 ist wiederum durch einen Spülkanal 8 im Inneren des Auftragskopfes 1 mit dessen Versorgungskanal 6 verbunden, der - wie oben dargelegt - von dem Ventilraum 11 zum Gewindestutzen 7 und weiter zu der nicht dargestellten Düse führt. Das erwähnte Rückschlagventil 36 ist so in den Leitungszweig gelegt, daß es Spülflüssigkeit von der Quelle 40 zum Auftragskopf 1 passieren läßt, aber eine Strömung in Gegenrichtung wirksam unterbindet.

Schließlich ist in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel an den Zylinder 30 des Ventils 14 ein verstellbares Drosselventil 42 angeschlossen, dessen Ausgang in die Umgebungsluft mündet und das

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dazu dient, die Betätigungsdauer des Ventils 14 bei Bedarf zu verändern,

Soll der Leimauftrag durch die Auftragsdüse unterbrochen werden, so wird zunächst das Steuerventil 12 mit Hilfe eines Impulses durch die Leitung 13 aus seiner ersten Stellung, in der der Zylinder 18 mit der Druckmittel quelle 26 verbunden ist, in seine zweite Stellung gebracht. In dieser zweiten Stellung des Steuerventils 12 ist zwischen dem Zylinder 18 des Ventilantriebs 10 und dem Zylinder 30 des Ventils 14 eine Verbindung über die Leitung 22, den Druckspeicher 24, die Fortsetzung der Leitung 22, das Steuerventil und die Druckentlastungsleitung 22' hergestellt. Aufgrund des erhöhten Druckes innerhalb des Zylinders 18 gegenüber dem Druck in dem Zylinder 30 kommt es solange zu einer Strömung von Luft in den Zylinder 30, bis in beiden Zylindern gleicher Druck herrscht. Die mit diesem Druckausgleich einhergehende Abnahme des Drucks im Kolben 18 hat zur Folge, daß der Kolben 16 durch die von der Feder 20 auf ihn ausgeübte Kraft verschoben wird, mit der Folge, daß das Auftragsventil 4 schließt.

Während des Druckausgleichs zwischen den Zylindern 18 und 30 erhöht sich der Druck in Letzterem mit der Folge, daß der Kolben 28 entgegen der Wirkrichtung der auf ihn wirkenden Federkraft der Feder 32 verschoben wird. Gleichzeitig wird also das Ventil 14 geöffnet. Der Druck in der Druckmittelquelle 26, die Volumina der Zylinder 18 und 30, des Druckspeichers 24 sowie der Leitungen 22 und 22'sind so bemessen, daß das Ventil 14 in seine vollständig geöffnete Stellung kommt. Der Druckspeicher 24 dient insbesondere dazu, das Volumen des aus dem Zylinder 18 und den Leitungen 22 bestehenden Raumes zu erhöhen, um eine für die vollständige Öffnung des Ventils 14 während des Druckausgleiches erforderliche Speicherkapazität bereitzustellen.

In der geöffneten Stellung des Ventils 14 wird eine Spülflüssigkeit

von der Quelle 40 durch die Leitung 50 und das Ventil 14 hindurch zum Einlaß 46 des Auftragskopfes 1 gelangen und durch den Spülkanal 8 in den Versorgungskanal 6, wo die Spül flüssigkeit einerseits den Versorgungskanal und andererseits die an diesen angeschlossene Düse durchspülen kann, so daß sich im Versorgungskanal 6 und in der Düse kein Klebstoff festsetzen und den nachfolgenden nächsten Leimauftrag beeinträchtigen kann.

Die für diese Düsenreinigung verwendete Menge an Spülflüssigkeit ist abhängig von der Offnungsdauer des Ventils 14. Diese Dauer läßt sich mit Hilfe des Drosselventils 42 einstellen. Man wird bestrebt sein, die Öffnungszeit möglichst geringzuhalten, um auch nur eine sehr geringe Menge an Spül flüssigkeit durch den Versorgungskanal 6 gelangen zu lassen. Die Betriebserfahrung hat gezeigt, daß die Mengen an Spülflüssigkeit so gering sein können, daß das anschließende Leimbild beim Weiterarbeiten des Auftragskopfes 1 nicht beeinträchtigt wird.

Zu erwähnen sei, daß es sich bei der Spülflüssigkeit innerhalb der Quelle 40 nicht notwendigerweise um Wasser handeln muß, sondern im Grundsatz um jedes beliebige Lösungsmittel, das auf den jeweils verwendeten Leim abgestimmt ist.

Für den Fall, daß der Auftragskopf 1 im oszillierenden Betrieb verwendet wird, d.h. daß Klebstoff in Form von Punkten oder sehr kurzen Raupenabschnitten auf das Substrat aufgetragen wird, ist es regelmäßig unerwünscht und unnötig, daß zwischen den jeweiligen Klebstoffauftragen eine Spülung des Versorgungskanals 6 mit Spül flüssigkeit vorgenommen wird. Für diesen Fall können das Ventil 14 sowie die zuvor beschriebenen Einrichtungen zum Einleiten der Spülflüssigkeit passiviert werden, indem entweder in die Druckentlastungsleitung 22' ein nicht dargestelltes Ventil eingeschaltet ist, mit dem ein Fluß durch die Druckentlastungsleitung 22' unterbunden werden kann, oder indem der Kolben 28 in der Stellung, in der

das Ventil 14 geschlossen ist, mechanisch festgelegt wird. Das Auftragsventil 14 kann hiervon unberührt mit Hilfe des Steuerventils 12 geöffnet und geschlossen werden.

Claims (7)

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1. Auftragskopf für das Aufbringen von Leim auf ein Substrat, mit einem Leimzuführkanal,

mit einem eine offene und eine geschlossene Stellung aufweisenden, von einem Kolben gesteuerten und dem Auftragskopf zum Unterbrechen des Leimauftrages zugeordneten Auftragsventil, mit mindestens einem, in Strömungsrichtung des Leims hinter dem Auftragsventil angeordneten Versorgungskanal, der den Leim einer Auftragsdüse zuführt und

mit einem Steuerventil für ein Druckmittel, welches in einer Stellung eine Druckmittel-Quelle mit dem den Kolben aufnehmenden Zylinder zum Öffnen des Auftragsventils und in einer zweiten Stellung diesen Zylinder mit einer Druckentlastungsleitung verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckentlastungsleitung (22') mit dem Steuereingang (31) eines weiteren Ventils (14) verbunden und dieses weitere Ventil von durch die Druckentlastungsleitung zustömendem Druckmittel von einer Ruhe- in eine Arbeitsstellung umschaltbar ist,

daß das weitere Ventil (14) in einer Leitung (50, 38, 52) von einer Spülflüssigkeits-Quelle (40) zu einem Spülflüssigkeits-Einlaß (46) des Auftragskopfes (1) angeordnet ist und in seiner Arbeitsstellung den Weg für die Spülflüssigkeit von der Quelle (40) zu dem Einlaß (46) freigibt,

und daß im Auftragskopf (1) ein Kanal (8) für die Spülflüssigkeit vorgesehen ist, der von dem Einlaß (46) zu dem Versorgungskanal (6) führt.

2. Auftragskopf nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Ventil (14) ein von einem Kolben (28) betätigbares 2/2-Wegeventil ist, welches mittels einer Feder (32) in seine Ruhestellung vorgespannt ist, und daß der dem Kolben (28) zugeordnete Zylinder (30) mit der Druckentlastungsleitung (22') verbunden ist.

3. Auftragskopf nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (30) des weiteren Ventils (14) über eine verstellbare Drossel (42) mit der Umgebung verbunden

4. Auftragskopf nach einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (12) ein 3/2-Wegeventil ist, welches in seiner einen Stellung den Ausgang der Druckmittel quelle (26) sperrt und den Zylinder (18) über einen Anschluß (19) und eine Leitung (22) mit dem Steuereingang (31) des weiteren Ventils (14) verbindet sowie in seiner anderen Stellung den Steuereingang (31) absperrt und die Druckmittelquelle (26) über die Leitung (22) mit dem Zylinder (18) zum Öffnen des Auftragsventils (4) verbindet.

5. Auftragskopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Zuge der Leitung (50, 38, 52) von der Spülflüssigkeits-Quelle (40) zum Spülflüssigkeits-Einlaß (46) des Auftragskopfes (1) ein Rückschlagventil (36) angeordnet ist, welches einen Rückfluß vom Auftragskopf zur Quelle (40) sperrt.

6. Auftragskopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leitung (22) vom Steuerventil (12) zum Zylinder (18) ein Druckspeicher (24) vorgesehen ist.

7. Auftragskopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmittel Druckluft ist.