DE19721029C1 - Vorrichtung zum Auftragen eines fließfähigen Mediums auf eine Fläche entlang einer gekrümmten Auftragkurve - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Auftragen eines fließfähigen Me­ diums auf eine Fläche eines Gegenstands entlang einer von der Kreisform abweichenden Auftragkurve nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Blechdosen, deren Inhalt luftdicht und/oder flüssigkeitsdicht zu verpacken ist, werden zumeist mit aufgesetzten Deckeln durch Umbördeln des Deckelrandes verschlossen. Der Deckelrand wird mit einer Gummierung versehen, um die erforderliche Dichtigkeit be­ reitzustellen. Bei runden, d. h. der Kreisform entsprechenden Deckeln bereitet das Gum­ mieren des Randes keine Probleme. In der DE-OS 21 56 238 ist beschrieben, zu diesem Zweck eine Düse fest anzuordnen und einen Deckel um seine Achse rotieren zu lassen.

Um einen gleichmäßigen Auftrag zu erhalten, sollte die Winkelgeschwindigkeit, die der aufzutragende Bereich aufweist, nach Möglichkeit konstant sein.

Problematischer ist das Auftragen von dichtendem Material bei unrunden Deckeln. Hier­ für ist bereits bekanntgeworden, das flüssige Dichtmittel mit einem Stempel auf den Deckelrand aufzutragen oder mit einer Vielzahl von entsprechend der Deckelform neben­ einander angeordneten Düsen (Nadelventile). Beide Verfahren führen nicht zu einem zu­ friedenstellenden Ergebnis. Das sogenannte Stempelverfahren führt nicht immer zu einem gleichmäßigen Auftrag, so daß die Dichtungsqualität unbefriedigend ist. Mit einer Vielzahl von Düsen läßt sich zwar ein relativ gleichmäßiger Auftrag erhalten, die Gefahr ist jedoch, daß Störungen auftreten und bereits bei Ausfall einer Düse die Gleichmäßig­ keit des Auftrags nicht mehr gewährleistet ist. Außerdem treten Schwierigkeiten auf, wenn eine Betriebsunterbrechung eintritt, weil das Beschichtungsmedium aushärtet.

Aus der DE 195 12 649 C1 eine Vorrichtung bekanntgeworden, bei der die Aufnahme für einen Deckel verschiebbar gelagert ist und eine der Kontur des Deckels entsprechende Zahnscheibe aufweist, deren neutrale Linie mit der Mittellinie des zu gummierenden Deckelrandes übereinstimmt. Mit der Zahnscheibe kämmt ein Zahnrad, das synchron mit einer Hauptantriebswelle umläuft. Mit der Hauptantriebswelle sind zwei Steuerkurven drehfest verbunden, wobei die erste Steuerkurve die Lage der Vierkantzahnscheibe in be­ zug auf das Zahnrad so anpaßt, daß deren Zähne stets im Eingriff sind und die zweite Steuerkurve die Achse des Zahnrades so verschiebt, daß die Mündung der Spritzdüse sich stets über der Mittellinie des Deckelrandes befindet. Die bekannte Vorrichtung gewähr­ leistet zwar einen gleichmäßigen Auftrag durch eine konstante Relativgeschwindigkeit zwischen stationärer Auftragdüse und bewegtem Deckelrand, der mechanische Aufwand ist jedoch nicht unbeträchtlich. Außerdem bedarf es einer aufwendigen Beschickung und Entnahme der Deckel in die bzw. aus der Aufnahmevorrichtung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute, schnell arbeitende Vorrichtung zum Auftragen eines fließfähigen Mediums auf eine Fläche entlang einer gekrümmten, von der Kreisform abweichenden Auftragkurve zu schaffen, die eine hohe Durchsatzgeschwindigkeit ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung wird nachstehend im wesentlichen anhand des Auftragens einer Gummie­ rung auf unrunde Deckel beschrieben, ist jedoch hierauf in keiner Weise beschränkt. Sie erfaßt alle Beschichtungen mit beliebigen fließfähigen und beschichtungsgeeigneten Me­ dien entlang einer Bahnkurve, die von der Kreisform abweicht.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Haltevorrichtung oder Aufnahmevor­ richtung für den zu beschichtenden Gegenstand, zum Beispiel Deckel, unbeweglich, d. h. der Deckel wird während des Beschichtungsvorgangs unbeweglich gehalten. Die Über­ gabe des Deckels in die Haltevorrichtung sowie seine Entnahme kann daher innerhalb kürzester Zeit und ohne besonderen apparativen Aufwand erfolgen. Die Auftragvorrich­ tung, z. B. eine Düse, braucht nicht an einer bestimmten Ausgangsposition zu stehen, kann vielmehr ständig bewegt werden. Das Auftragen wird dann durch Steuerung des Be­ schichtungsmediums gesteuert, z. B. über ein entsprechendes Ventil. Diese Betriebsweise spart ebenfalls Zeit und kommt der Taktzeit zugute.

Ferner sieht die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Steuerkurve vor, die von einem Kurvenfolger abgetastet wird. Die Bewegung des Kurvenfolgers wird über ein entspre­ chendes, eine lineare Bewegung übertragendes Getriebe mit einer Auftragvorrichtung ge­ koppelt, welche das Beschichtungsmedium auf den Gegenstand aufträgt. Im Normalfall wird die Beschichtungsvorrichtung von mindestens einer Düse gebildet, über die das Medium auf die zu beschichtende Fläche aufgetragen wird. Es versteht sich, daß auch an­ dere Beschichtungsorgane verwendet werden können. Getriebe, mit denen die Bewegung eines Elements auf ein anderes Element übertragen werden kann, zum Beispiel geeignete Hebelgetriebe oder dergleichen, sind an sich bekannt. Vorzugsweise ist die Steuerkurve mit der Auftragskurve übereinstimmend, d. h. sie weist die gleiche Form auf. Dies ist jedoch nicht obligatorisch. Es ist auch denkbar, durch ein entsprechend ausgebildetes Getriebe eine von der Auftragskurve abweichende Steuerkurve vorzusehen.

Der Kurvenfolger wird von einer Antriebsvorrichtung angetrieben, so daß der Kurvenfol­ ger sich entlang der Steuerkurvenbahn bewegt. Die Antriebsvorrichtung ist nun derart ausgeführt, daß der Kurvenfolger die Steuerkurvenbahn mit konstanter Geschwindigkeit entlangfährt. Insbesondere wenn zwischen Steuerkurve und Auftragbahnkurve Kongru­ enz besteht, wird auf einfache Weise gewährleistet, daß auch die Auftragsvorrichtung durch die entsprechende Kopplung mit dem Kurvenfolger eine konstante Bahnge­ schwindigkeit aufweist.

Die Antriebsvorrichtung enthält vorzugsweise einen geeigneten Motor, der entweder über ein Kurvengetriebe oder über eine numerische Steuerung den Kurvenfolger antreibt. Kur­ vengetriebe, mit denen eine wegabhängige Geschwindigkeitsänderung an der Ab­ triebsseite erhalten wird, sind an sich bekannt. Für eine gegebene Steuerkurve ist eine entsprechende "Auslegung" des Kurvengetriebes erforderlich, damit zu jedem Zeitpunkt dieselbe Bahngeschwindigkeit des Kurvenfolgers erhalten wird. Besonders bevorzugt ist die Verwendung eines numerisch gesteuerten Antriebs. Durch entsprechende Program­ mierung läßt sich die konstante Bahngeschwindigkeit unabhängig von dem Verlauf bzw. für einen beliebigen Verlauf der Steuerbahnkurve erreichen. Ändert sich der Verlauf der Auftragkurve bei zum Beispiel anderen Deckelformen, ist einfach eine entsprechende Umprogrammierung der numerischen Steuerung vorzunehmen. Bei der erfindungsge­ mäßen Vorrichtung ist daher mit geringem Aufwand und innerhalb kürzester Zeit eine Umrüstung für die Beschichtung eines Werkstücks entlang einer anderen Bahnkurve möglich.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird zwar die Auftragvorrichtung, zum Beispiel die Düse, bewegt. Die Bewegung findet jedoch in einem räumlich relativ beschränkten Umfang statt, nämlich entsprechend der Ausdehnung der Auftragkurve. Hierfür eine ge­ eignete Vorrichtung bereitzustellen, ist jedoch nicht problematisch. Die Quelle für das aufzutragende Medium muß ständig mit der Auftragvorrichtung verbunden sein. Die Verbindung kann auf einfache Weise durch eine flexible Leitung hergestellt werden.

Es ist zwar denkbar, die Steuerkurve beweglich anzuordnen und den Kurvenfolger sta­ tionär oder beide bewegen zu lassen. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist es in­ dessen vorteilhaft, wenn die Steuerkurve stationär und der Kurvenfolger beweglich auf einem Haltebauteil gelagert ist, das seinerseits von der Antriebsvorrichtung um eine Achse drehend angetrieben ist. Der Kurvenfolger wird nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung von einem Zwangsmittel, z. B. einer weiteren Steuerkurve, vorzugsweise einer Feder in ständigem Eingriff mit der Steuerkurve gehalten. Da, wie erwähnt, die Steuerkurve von der Kreisform abweicht, bewegt sich das Haltebauteil, das die Auftrag­ vorrichtung hält, relativ zur Drehachse, um den das Haltebauteil in Drehung versetzt wird, beispielsweise mittels eines numerischen Antriebs.

Nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind zwei im Abstand voneinander angeordnete Steuerkurven vorgesehen mit jeweils einem Kurvenfolger. Die Haltebauteile der Kurvenfolger werden synchron von der Antriebsvorrichtung drehend angetrieben, und die Kurvenfolger sind an einer starren Brücke angelenkt, an der die Auftragvorrichtung angebracht ist. Vorzugsweise ist das Haltebauteil ein Schlitten, der auf einer linearen Schlittenführung verschiebbar gelagert ist, wobei die Schlittenführung um die Achse drehbar gelagert ist. Bei einer derartigen Kopplung von zwei Kurvenfol­ gern beschreibt jeder Punkt der Brücke, die kinematisch als starrer Stab zu verstehen ist, den gleichen Kurvenverlauf wie die Bahnen beider Steuerkurven. Eine derartige Ausge­ staltung hat den Vorteil, daß nur relativ kleine Massen bewegt werden müssen, was der Geschwindigkeit des Auftragsvorgangs zugute kommt.

Eine Drehung der Auftragvorrichtung um sich selbst findet nicht statt. Es werden daher keine Drehkupplungen oder dergleichen benötigt. Es ist denkbar, die Steuerkurve so aus­ zuführen, daß der Nockenfolger, beispielsweise eine Rolle, zwischen zwei Kurvenflä­ chen, die parallel zueinander verlaufen, zwangsgeführt ist. Es ist auch denkbar, den Kur­ venfolger auf der Außenseite einer vorzugsweise geschlossenen Steuerkurvenbahn anzu­ ordnen. Bevorzugt ist hingegen die Anordnung des Kurvenfolgers auf der Innenseite der Steuerkurve. Zur Aufrechterhaltung des ständigen Eingriffs des Kurvenfolgers mit der Steuerkurvenbahn ist vorzugsweise eine Feder vorzusehen, welche den Kurvenfolger gegen die Steuerkurve andrückt.

Besonders bei der zuletzt erwähnten Ausgestaltung werden für die Kinematik nur relativ geringe Massen benötigt. Da ferner eine konstante Bahngeschwindigkeit gefahren wird, benötigen die angetriebenen Teile nur diejenige Kraft, die für die Überwindung der Rei­ bung notwendig sind. Es können daher kleine Taktzeiten realisiert werden.

Die zuletzt beschriebene konstruktive Ausgestaltung der Erfindung ist besonders dann vorteilhaft, wenn an der Brücke eine Mehrzahl von Auftragvorrichtungen, beispielsweise Auftragdüsen angeordnet ist, so daß eine entsprechende Anzahl von Gegenständen, zum Beispiel Deckel, gleichzeitig mit einer Gummierung bzw. Beschichtung versehen werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch in Draufsicht eine Vorrichtung nach der Erfindung.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Vorrichtung nach der Linie 2-2.

Die gezeigte Vorrichtung zeigt eine Möglichkeit zum Gummieren von Deckelrändern. Wie schon weiter oben erwähnt, ist die Erfindung jedoch nicht auf diese Anwendung be­ schränkt, vielmehr können beliebige Beschichtungen entlang einer Kurve vorgenommen werden. Im Hinblick auf Fig. 1 sei noch erwähnt, daß die Halte- oder Aufnahmevorrich­ tung für die Deckel aus Darstellungsgründen weggelassen ist.

In Fig. 1 sind zwei Kurvenelemente 10, 12 in Form von Platten oder dergleichen darge­ stellt, die stationär angeordnet sind und in denen eine Steuerkurve 14 bzw. 16 ausgeformt ist. Die Halterung der Elemente 10, 12 ist in den Figuren nicht gezeigt.

In Fig. 2 ist eine Maschinenplatte 18 zu erkennen, welche eine Halte- oder Aufnahmevor­ richtung 20 für einen Deckel 22 trägt. Der Deckel weist einen versetzt zur Deckelebene geformten Rand 24 auf, der an seiner Innenseite, die in Fig. 2 nach oben gekehrt ist, mit einer Beschichtung, d. h. Gummierung, versehen werden soll. Die Beschichtung erfolgt mit Hilfe einer Düse 26, die zum Deckelrand 24 ausrichtbar ist und an einer Brücke 28 in nicht näher beschriebener Weise angebracht ist. Die Befestigung der Düse 26 kann lösbar sein, um sie an der Brücke an einem anderen Ort zu fixieren. Die Düse 26 ist über eine nicht gezeigte Leitung mit einer Quelle für das Beschichtungsmedium verbunden.

Die Maschinenplatte 18 lagert eine Welle 30 mit Hilfe eines auf der Platte 18 angeord­ neten Wälzlagers 32a. Auf dem unteren Ende der Welle 30 sitzt ein Zahnrad 32, mit dem ein Zahnriemen 34 kämmt. Wie aus Fig. 1 zu erkennen, ist der Zahnriemen 34 mit einem Antriebszahnrad 36a in Eingriff, das von einem numerisch gesteuerten Motor (nicht ge­ zeigt) angetrieben ist.

Am oberen Ende hält die Welle eine lineare Schlittenführung 36 für einen Schlitten 38, der von einer Feder 40 in Fig. 2 nach rechts vorgespannt ist. Mit der Schlittenführung 36 ist ein aufrechter Stab 42 fest verbunden, auf dem eine Rolle 44 drehbar gelagert ist. Die Rolle befindet sich in Höhe der Steuerkurve 14. Im oberen Bereich ist der Stab 42 über ein Wälzlager 46 in der Brücke 28, die als Rechteckstange ausgebildet ist, drehbar gela­ gert.

In Fig. 2 ist nur die linke Hälfte von Fig. 1 zu erkennen. In Fig. 1 sind daher die Teile der rechten Hälfte, die mit der linken Hälfte von Fig. 2 übereinstimmen, mit den gleichen Be­ zugszeichen versehen.

Wenn der Antriebsmotor das Zahnrad 32 antreibt, werden die Wellen 30 synchron ge­ dreht, wobei die Rollen 44 die Steuerkurven 14 bzw. 16 abfahren. Die Schlittenführung 36 ermöglicht, daß die Rollen 44 entsprechend radial einwärts oder auswärts bewegt wer­ den können, wobei die Federn 40 dafür sorgen, daß ein ständiger Eingriff mit den Steuer­ kurven 14, 16 stattfindet. Bei konstanter Drehzahl des Antriebsmotors würde die Bahnge­ schwindigkeit der Rollen 44 naturgemäß verschieden sein, je nachdem, in welchem Kur­ venbereich sich die Rollen 44 befinden. Der numerisch gesteuerte Antriebsmotor ist je­ doch so programmiert, daß die Rollen 44 stets die gleiche Geschwindigkeit entlang der Steuerkurve haben. Die Brücke 28 ist an den Rollen 44 angelenkt, fährt somit mit diesen mit. Jeder Punkt der Brücke 28 folgt daher der gleichen oder einer ähnlichen Kurve ent­ sprechend den Steuerkurven 14, 16. In Fig. 1 ist die Bahn, die die Düse 26 beschreibt, ge­ strichelt gezeichnet und mit 48 bezeichnet. Die Bahn 48 entspricht dem Verlauf des Ran­ des 24 des Deckels 22.

Man kann erkennen, daß bei einem entsprechenden Abstand der Elemente 10, 12 auch mehrere Düsen an der Brücke 28 angeordnet werden können, um eine Mehrzahl von Bahnverläufen 48 zu erzeugen. Daher kann eine entsprechende Anzahl von Deckeln gleichzeitig gummiert werden.

Der Schlitten 38 kann mittig mit Stab 42 verbunden sein, damit er mit der Rolle 44 die gleiche Bahngeschwindigkeit hat, was die Massenkräfte weiter reduziert.

Claims (14)

1. Vorrichtung zum Auftragen eines fließfähigen Mediums auf eine Fläche eines Gegen­ stands entlang einer gekrümmten, von der Kreisform abweichenden Auftragkurve, mit einer Auftragvorrichtung, die mit einer Zuleitung für das Medium verbunden ist, einer Haltevorrichtung für den Gegenstand, einer Antriebsvorrichtung, die zwischen der Haltevorrichtung und der Auftragvorrichtung eine relative Bewegung erzeugt derart, daß die Auftragvorrichtung mit annähernd konstanter Geschwindigkeit entlang der Auftragkurve bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (20) den Gegenstand (22) unbeweglich hält, mindestens eine Steuerkurve (14, 16) vorgesehen ist, mit der ein Kurvenfolger (44) in Eingriff ist, der Kurvenfolger (44) über ein eine lineare Bewegung übertragendes Getriebe mit der Auftragvorrichtung (26) gekoppelt ist, wobei die Übersetzung des Getriebes derart ist, daß die Bahn der Steuerkurve (14, 16) in den gewünschten Verlauf der Auftragbahnkurve (48) umgewandelt wird und eine Antriebsvorrichtung für den Kurvenfolger (44) vorgesehen ist derart, daß der Kurvenfolger (44) die Steuerkurve (14, 16) mit annähernd konstanter Geschwindigkeit abfährt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurve (14, 16) mit der Auftragkurve (48) kongruent oder identisch ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvor­ richtung einen Antriebsmotor mit einem Kurvengetriebe aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvor­ richtung einen numerisch gesteuerten Motor aufweist, dessen Steuerprogramm die Winkelgeschwindigkeit des Motors so ändert, daß der Kurvenfolger (44) eine kon­ stante Abfahrgeschwindigkeit hat.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurve (14, 16) stationär ist und der Kurvenfolger (44) beweglich auf einem Haltebauteil (38) gelagert ist, das seinerseits von der Antriebsvorrichtung um eine Achse (30) drehend angetrieben ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Zwangsmittel (40) vor­ gesehen sind, welche den Kurvenfolger (44) in ständigem Eingriff mit der Steuer­ kurve (14, 16) halten.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwangsmittel (44) eine Druckfeder aufweisen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei im Abstand voneinander angeordnete Steuerkurven (14, 16) mit jeweils einem Kurven­ folger (44) vorgesehen sind, die Haltebauteile (38) der Kurvenfolger (44) synchron von der Antriebsvorrichtung drehend angetrieben sind und die Kurvenfolger (44) an einer starren Brücke (28) angelenkt sind, an der die Auftragsvorrichtung (26) ange­ bracht ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Haltebauteil (38) ein Schlitten ist, der auf einer linearen Schlittenführung (36) ver­ schiebbar gelagert und die Schlittenführung (34) um die Achse (30) drehend angetrie­ ben ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurve (14, 16) eine geschlossene Kurve ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurvenfolger (44) sich auf der Innenseite der Steuerkurve (14, 16) befindet.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurvenfolger (44) eine Rolle aufweist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftragvorrichtung (26) eine Auftragdüse aufweist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß an der Brücke (28) eine Mehrzahl von Düsen im Abstand angeordnet ist, von denen jeder eine Haltevorrichtung für einen Gegenstand (22) zugeordnet ist.