[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufbringen eines flüssigen Auftragsmediums,
insbesondere Lack, auf flächige Werkstücke mittels einer auf dem Werkstück abrollenden
Auftragswalze und einer zur Ausbildung eines Spaltes an die Mantelfläche der Auftragswalze
anstellbaren Dosiereinrichtung, insbesondere in Form einer auf der Auftragswalze abrollenden
Dosierwalze, derart, dass oberhalb des Spaltes zwischen Auftragswalze und Dosiereinrichtung
ein Reservoir für das Auftragsmedium entsteht, dessen Nachfüllung durch eine Zulaufleitung
oberhalb des Niveaus des Auftragsmediums im Reservoir erfolgt, wobei die Nachfüllung
insbesondere durch diskontinuierliche Pumpen wie Membranpumpen erfolgt.
[0002] Derartige Walzmaschinen sind in vielfachen Ausführungsformen und zum Aufbringen unterschiedlicher
Auftragsmedien bekannt. Ihr Haupteinsatzgebiet ist das Aufbringen von Lack auf plattenförmige
Werkstücke, vergleiche EP 427 045. Die Dosiereinrichtung besteht meist aus einer an
die Auftragswalze anstellbaren Dosierwalze; sie kann statt dessen aber auch aus einem
Rakel bestehen, vergleiche beispielsweise DE 100 30 310. In beiden Fällen entsteht
oberhalb des Spaltes ein etwa V-förmiges Reservoir, in dem das Auftragsmedium mit
einem gewissen Mindestniveau bereitgehalten wird. Der stirnseitige Abschluss dieses
Reservoirs erfolgt meist durch sogenannte Abschlussbacken, die an den Stirnseiten
der Auftragswalze angeordnet sind.
[0003] Die Füllung des Reservoirs erfolgt über eine Zulaufleitung mit freiem Auslauf oberhalb
des Niveaus des Auftragsmediums, und zwar meist in der Maschinenmitte. Die Förderleistung
wird dabei so eingestellt, dass eine etwas größere Menge gefördert wird, als es dem
augenblicklichen Bedarf entspricht. Die überschüssige Menge an Auftragsmedium läuft
über die Oberkante der seitlichen Abschlussbacken in Rücklaufsammelleitungen zum Pumpenbehälter
in den Kreislauf des Auftragsmediums zurück.
[0004] Untersuchungen der Anmelderin haben nun ergeben, dass bei hohen Anforderungen an
die Oberflächenqualität, insbesondere beim Auftrag von Lacken mit Feststoffanteilen,
mitunter optische Unregelmäßigkeiten in der Oberflächentextur auftreten und dass diese
Auftragsfehler möglicherweise mit dem bei diskontinuierlichen Pumpen auftretenden
Nachfüllstoß zusammenhängen.
[0005] Versuche der Anmelderin, den Zulauf des Auftragsmediums in das Reservoir zu vergleichmäßigen,
insbesondere durch Verteilrinnen mit über die Walzenbreite verteilten Ablaufbohrungen,
ergaben zwar eine gewisse Besserung. Gleichzeitig entstanden aber räumliche Probleme,
weil an den Dosier- und Auftragswalzen meist schwenkbar gelagerte Abstreifrakel angreifen,
die dann mit der Verteilrinne kollidieren können. Außerdem wird dadurch die Reinigung
der Maschine sehr erschwert.
[0006] Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Walzen-Auftragsvorrichtung
der eingangs beschriebenen Art hinsichtlich der Beschichtungsqualität zu verbessern,
und zwar insbesondere bei solchen Anwendungsfällen, wo die Zufuhr des Auftragsmediums
in das Reservoir durch diskontinuierliche Pumpen erfolgt, wie sie bei hochabrasiven
und aggressiven Lacken notwendig sind.
[0007] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in dem Reservoir ein in das
Auftragsmedium eintauchender Homogenisierkörper angeordnet ist, der in Längsrichtung
etwa parallel zum Spalt verläuft und der in Querrichtung so angeordnet ist, dass seine
Oberseite überwiegend von dem aus der Zulaufleitung ausströmenden Auftragsmedium beaufschlagt
wird.
[0008] Durch diese Maßnahme trifft der schwallartige Nachschub aus der Zulaufleitung nicht
mehr - zumindest aber nicht mehr in vollem Umfang - auf die freie Flüssigkeitsoberfläche
des Reservoirs, sondern dieser Nachfüllimpuls wird ganz oder teilweise von dem Homogenisierkörper
aufgenommen und somit in seiner Dynamik erheblich geschwächt. Die bisher auftretende
Störung in der Lackströmung des Reservoirs wird somit drastisch verringert und die
sogenannten Glanzstreifen auf der Produktoberfläche werden zuverlässig beseitigt.
Außerdem entfallen die erwähnten Verteilrinnen und deren aufwendige Reinigung.
[0009] Damit das Auftragsmedium unabhängig von seiner Viskosität und seiner Fördergeschwindigkeit
auf den Homogenisierkörper trifft, empfiehlt es sich, dass die Zulaufleitung zumindest
einen auf den Homogenisierkörper gerichteten Auslauf, vorzugsweise aber eine Vielzahl
in Spaltrichtung aufeinanderfolgender, derart ausgerichteter Auslauföffnungen aufweist.
Diese Öffnungen können sich nahezu über die gesamte Länge des Reservoirs erstrecken.
[0010] Hinsichtlich des Homogenisierkörpers empfiehlt es sich ebenfalls, dass er sich nahezu
über die gesamte Länge des Reservoirs erstreckt, wobei aus Gründen der einfacheren
Reinigung vorzugsweise mit einem durchgehenden Körper anstelle mehrerer Einzelkörper
gearbeitet wird. Die Form des Homogenisierkörpers ist zweckmäßigerweise kreiszylindrisch.
Er kann dabei im Reservoir rotieren - sei es allein aufgrund der sich ausbildenden
Strömung, sei es aufgrund temporärer Anlage an der Auftragswalze oder der Dosierwalze.
Statt dessen kann der Homogenisierkörper aber auch undrehbar im Reservoir angeordnet
sein, etwa als keilförmige Leiste.
[0011] Damit der Homogenisierkörper seine dämpfenden Eigenschaften auf den Zufluss des Auftragsmediums
optimal erfüllen kann, empfiehlt es sich, dass er zumindest in Vertikalrichtung, vorzugsweise
ganz frei schwimmend im Reservoir gelagert ist, so dass er unabhängig vom Füllniveau
stets mit seiner Oberseite aus dem Auftragsmedium auftaucht. Damit diese Positionierung
für Auftragsmedien mit stark unterschiedlichem spezifischen Gewicht beibehalten werden
kann, liegt es im Rahmen der Erfindung, entweder unterschiedlich schwere Homogenisierkörper
zu verwenden oder der Homogenisierkörper wird in einer Niveauregulierung gelagert;
die ihn stets in einer nur teilweise eingetauchten Stellung hält, gleichgültig, wie
hoch das Reservoir gefüllt ist und welches spezifische Gewicht das Auftragsmedium
hat.
[0012] Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung des Homogenisierkörpers besteht darin, dass
er als Hohlkörper ausgebildet ist und sein Innenraum mit unterschiedlichen Gewichten
zu füllen ist. Dadurch kann sein Gewicht optimal an das spezifische Gewicht des Auftragsmediums
angepasst werden, derart, dass seine ideale Eintauchposition gewährleistet ist. Bei
den Gewichten kann es sich um zylindrische Einsätze aus unterschiedlichem Material
handeln, die einfach in den ebenfalls zylindrischen Homogenisierkörper axial eingesteckt
werden, so dass sie reibschlüssig und/oder formschlüssig im Inneren des Homogenisierkörpers
gehalten werden. Statt dessen kann es sich bei den Gewichten auch um lose Füllkörper
wie Granulat handeln.
[0013] Damit der im Auftragsmedium schwimmende Homogenisierkörper nicht an der rotierenden
Auftragswalze anstößt, insbesondere nicht zwischen zwei Walzen verklemmt wird, kann
es zweckmäßig sein, die maximale Absinkbewegung des Homogenisierkörpers durch Anschläge
zu begrenzen. Diese Anschläge können etwa im Reservoir angebracht werden und entweder
mit dem äußeren Umfang des Homogenisierkörpers korrespondieren oder mit stirnseitig
zentral angeordneten Zapfen oder dergleichen.
[0014] Zweckmäßig ist der Homogenisierkörper an seinen äußeren Enden vertikal verschiebbar
an den stirnseitigen Abschlussbacken des Reservoirs gelagert. Jedoch kommen hierfür
auch andere Lagerungsmöglichkeiten in Betracht; grundsätzlich kann der Homogenisierkörper
sogar völlig frei schwimmend in das Reservoir eingelegt werden.
[0015] Weitere Untersuchungen der Anmelderin haben ergeben, dass eine erhebliche Verbesserung
der Oberflächenqualität des aufgebrachten Mediums auch dadurch erreicht werden kann,
dass der Zulauf des Auftragsmediums in den Zwickelraum zwischen Abstreifrakel und
Auftragswalze verlegt wird, wobei dann auf den Homogenisierkörper verzichtet werden
kann. Das Abstreifrakel wird dann zweckmäßig etwas tiefer am Umfang der Auftragswalze
angeordnet, nämlich auf dem Niveau des bei der zuvor beschriebenen Bauform entstehenden
Reservoirs, damit man eine hinreichend steile Ausrichtung des Zwickelraumes zwischen
Abstreifrakel und Auftragswalze erreicht.
[0016] Zusätzliche Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung und aus der Zeichnung selbst; dabei
zeigt
- Fig. 1
- einen Ausschnitt aus einer Lackwalzmaschine im Querschnitt gemäß einer ersten Alternative;
- Fig. 2
- den gleichen Ausschnitt gemäß einer zweiten Alternative;
- Fig. 3
- eine Ansicht von oben;
- Fig. 4
- eine Stirnansicht mit dem Lagerschild für den Homogenisierkörper und
- Fig. 5
- einen Ausschnitt entsprechend Fig. 1 bei einer dritten Alternative.
[0017] In den Figuren 1 und 2 erkennt man ein plattenförmiges Werkstück 1, auf dessen Oberseite
ein Feststoff-basierter Lack mit geringer Schichtdicke, im Ausführungsbeispiel von
etwa 5 µ bis etwa 20 µ aufgetragen werden soll. Die Auftragsvorrichtung hat zunächst
den üblichen Aufbau, nämlich eine untere Transportwalze 2 und eine darüber angeordnete
Auftragswalze 3, zwischen denen das Produkt horizontal hindurchgefördert wird. Die
Auftragswalze 3 arbeitet mit einer etwas kleineren Dosierwalze 4 zusammen, derart,
dass zwischen beiden Walzen ein minimaler Spalt entsteht, oberhalb dem sich ein Lackreservoir
5 befindet. Das Lackreservoir 5 wird längsseits durch die beiden gegeneinanderstehenden
Umfangsflächen der Auftragswalze 3 und der Dosierwalze 4 gebildet, so dass es einen
etwa V-förmigen Querschnitt erhält, wogegen es stirnseits durch hier nicht abgebildete,
an sich bekannte Abschlussbacken begrenzt ist.
[0018] Mit Abstand oberhalb des Reservoirs erkennt man eine Zulaufleitung 6. Sie ist an
eine bei Lacken mit Feststoffen übliche diskontinuierlich arbeitende Pumpe angeschlossen
und gießt den Lack von oben über eine endständige Öffnung 6a in das Reservoir 5. Wie
Figur 3 zeigt, erstreckt sich die Zulaufleitung 6 in Längsrichtung des Reservoirs,
und zwar nur etwa über 1/3 der Reservoir-Länge. Diese Position der Abflussöffnung
6a ergibt in Verbindung mit dem Förderimpuls eine relativ homogene Durchmischung der
nachgelieferten Lackmenge mit dem bereits im Reservoir befindlichen Lack. Selbstverständlich
kann die Abflussöffnung aber auch weiter in den mittleren Bereich der Reservoir-Länge
hineinragen.
[0019] Schließlich erkennt man in den Figuren 1 und 2 noch zwei Abstreifrakel 7 und 8, die
in an sich bekannter Weise mit der ihnen zugeordneten Dosierwalze 4 bzw. Auftragswalze
3 zusammenwirken.
[0020] In soweit hat die beschriebene Walzmaschine den an sich bekannten Aufbau.
[0021] Wesentlich ist nun, dass in dem Reservoir 5, und zwar etwa unterhalb der Zulaufleitung
6 ein Homogenisierkörper 9 schwimmt, der mit einem gewissen Abstand zwischen beiden
Walzen angeordnet ist und teilweise in den im Reservoir stehenden Lack eintaucht,
oben jedoch aus dem Lack vorsteht. In Figur 1 erkennt man, dass der von der Zulaufleitung
6 kommende Lack zum überwiegenden Teil nicht direkt in das Reservoir 5 hineinfällt,
sondern auf den Homogenisierkörper 9 trifft. Dadurch nimmt der Homogenisierkörper
die aus der stoßartigen Fördercharakteristik der Pumpe resultierenden Impulse auf
und verhindert deren Weitergabe an den Abströmspalt zwischen Auftragswalze 3 und Dosierwalze
4 und somit auf die Oberfläche des Lackfilmes auf dem Werkstück.
[0022] Bei der in Figur 1 gezeigten Alternative besteht der Homogenisierkörper aus einer
etwa keilförmigen Leiste, die sich nach unten verjüngt und diese Orientierung auch
beibehält, wogegen sie in Vertikalrichtung vorzugsweise schwimmend gelagert ist.
[0023] Bei der in Figur 2 gezeigten Alternative besteht der Homogenisierkörper statt dessen
aus einer runden Stange 19, die frei drehbar im Reservoir schwimmt. Dadurch ergibt
sich folgender Effekt: In Folge der Rotation von Dosier- und Auftragswalze - gleichgültig,
ob die Walzen gleich- oder gegenläufig drehen - entsteht meist auch eine Zirkulation
der Lackflüssigkeit um eine zu den Walzenachsen parallele Achse. Diese Zirkulation
der Lackflüssigkeit erzeugt eine gleichsinnige Rotation des stabförmigen Homogenisierkörpers
19 - gegebenenfalls noch verstärkt durch dessen tangentiale Berührung mit einer der
beiden Walzen 3 oder 4. Somit wird der auf die Oberseite des Homogenisierkörpers stoßweise
fallende Lackstrom in erheblich vergleichmäßigter Form dem Reservoir 5 zugeführt.
[0024] Figur 4 zeigt eine Stirnansicht der Lackwalzmaschine. Man erkennt dort insbesondere
ein Lagerschild für die stirnseitige Lagerung des Homogenisierkörpers 9 oder 19. Es
besteht aus einer Lagerplatte 10, die zugleich auch die stirnseitige Abschlussbacke
für die Walzen 3 und 4 bildet. Dazu weist sie einen etwa vertikalen, nach oben offenen
Schlitz 11 auf, in dem die axial überstehenden Enden des Homogenisierkörpers 9 oder
19 gelagert sind, im Falle des Homogenisierkörpers 9 undrehbar, im Falle des Homogenisierkörpers
19 drehbar. In beiden Fällen kann der Homogenisierkörper ohne zusätzliche Werkzeuge
nach oben aus dem Lagerschild 10 entnommen werden, so dass seine Reinigung problemlos
möglich ist.
[0025] Fig. 5 zeigt eine alternative Bauform, bei der auf den Homogenisierkörper verzichtet
wird. Stattdessen ist das mit der Auftragswalze 3 zusammenwirkende Abstreifrakel 8
etwa weiter nach unten verlegt und steiler angestellt und die Zulaufleitung 6 befindet
sich nicht mehr zwischen den beiden Abstreifrakeln, sondern zwischen dem Abstreifrakel
8 und der Auftragswalze 3, so dass sich in dem dort gebildeten Zwickelraum das Lackreservoir
15 bildet.
[0026] Es liegt aber selbstverständlich im Rahmen der Erfindung, den Homogenisierkörper
auch bei der in Fig. 5 gezeigten Alternative einzusetzen.
[0027] Zusammenfassend bietet die Erfindung den Vorteil, dass durch Zwischenschaltung eines
Homogenisierkörpers in Form eines Schwimmkörpers oder durch die seitliche Verlagerung
der Zulaufleitung zwischen Auftragswalze und zugeordnetem Abstreifrakel ein direktes
Aufprallen des von der Zulaufleitung abfließenden Auftragsmediums in das Reservoir
und die daraus resultierenden Störungen der Einlaufbedingungen in den Dosierspalt
weitestgehend vermieden werden. Die bisher auftretenden Fehler in der Oberflächentextur
des lackierten Produktes werden dadurch zuverlässig beseitigt.
1. Vorrichtung zum Aufbringen eines flüssigen Auftragsmediums, insbesondere Lack, auf
flächige Werkstücke (1) mittels einer auf dem Werkstück (1) abrollenden Auftragswalze
(3) und einer zur Ausbildung eines Spaltes an die Mantelfläche der Auftragswalze (3)
anstellbaren Dosiereinrichtung, insbesondere in Form einer an der Auftragswalze (3)
abrollenden Dosierwalze (4), derart, dass oberhalb des Spaltes zwischen Auftragswalze
(3) und Dosiereinrichtung ein Reservoir (5) für das Auftragsmedium entsteht, dessen
Füllung durch eine Zulaufleitung (6) oberhalb des Niveaus des Auftragsmediums im Reservoir
(5) erfolgt, wobei die Füllung insbesondere durch diskontinuierliche Pumpen wie Membranpumpen
erfolgt,
dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Reservoir (5) zumindest ein in das Auftragsmedium eintauchender Homogenisierkörper
(9, 19) angeordnet ist, der in Längsrichtung etwa parallel zu dem genannten Spalt
verläuft und der in Querrichtung so angeordnet ist, dass seine Oberseite zumindest
teilweise von dem aus der Zulaufleitung (6) ausströmenden Auftragsmedium beaufschlagt
wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Zulaufleitung (6) zumindest einen auf den Homogenisierkörper (9, 19) gerichteten
Auslauf (6a) aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das von der Zulaufleitung (6) kommende Auftragsmedium über einen gewissen Längsabschnitt
verteilt auf den Homogenisierkörper (9, 19) auftrifft.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Homogenisierkörper (9, 19) stangenartig ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Homogenisierkörper (19) frei drehbar gelagert ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Homogenisierkörper (9, 19) zumindest in Vertikalrichtung frei schwimmend gelagert
ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass sie Anschläge aufweist, die das Absinken des Homogenisierkörpers begrenzen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Homogenisierkörper als Hohlkörper ausgebildet ist, der mit Gewichten zu füllen
ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Homogenisierkörper (9, 19) an seinen Enden an stirnseitigen Abschlussbacken (10)
des Reservoirs (5) gelagert ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Homogenisierkörper (9, 19) nach oben frei herausnehmbar gelagert ist.
11. Vorrichtung, nach Anspruch 1, wobei ein Abstreifrakel (8) an der Auftragswalze (3)
angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass - gegebenenfalls unter Verzicht auf den Homogenisierkörper - der Zulauf (6) des Auftragsmediums
in den Zwickelraum zwischen Abstreifrakel (8) und Auftragswalze (3) verlegt ist.