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Die Erfindung betrifft eine Auftragsvorrichtung und ein Verfahren zum Auftragen von viskosen Medien, insbesondere Heißleim.
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Derartige Auftragsvorrichtungen und Verfahren sind bereits bekannt.
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Der Auftrag erfolgt bei bekannten Vorrichtungen und Verfahren oft mit Hilfe eines Auftragsventils sowie Mitteln, die eine Relativbewegung bewirken zwischen dem Substrat, auf das das Medium aufzutragen ist, und dem Auftragsventil. Meist wird das Substrat an dem Auftragsventil vorbeigeführt.
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In der
US 4 841 907 A wird eine Vorrichtung zum Auftragen von Leim auf das geschnittene vordere Ende eines Furnierblattes beschrieben. Die Vorrichtung umfasst hierfür eine Schneidestation, ein Klebstoffventil und eine Fügestation. Die Furnierblätter werden mittels einer Fördereinrichtung an die einzelnen Stationen gebracht. Als Klebstoff zum Verbinden der Furnierblätter kann ein wärmehärtender Klebstoff verwendet werden. Hierzu wird in der Fügestation ein Heizelement verwendet. Alternativ hierzu kann aber auch ein thermoplastischer Klebstoff z.B. Heißschmelzklebstoff verwendet werden, welcher durch Wärme schmilzt und durch Abkühlen gehärtet wird. In diesem Fall wird in der Druckschrift vorgeschlagen, in der Fügestation anstelle des Heizelement ein Kühlelement vorzusehen.
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Nachteilig an bekannten Vorrichtungen und Verfahren ist, dass im Falle eines Stopps dieser Relativbewegung die Gefahr besteht, dass das Substrat thermisch zu hoch belastet wird. Ein Stopp der Relativbewegung kann beispielsweise durch eine Fehlfunktion eintreten. In diesem Falle kann das Substrat oder ein Bereich des Substrats länger als üblich in der Nähe eines Auftragsventils verweilen und daher einer erhöhten thermischen Belastung ausgesetzt sein. Wenn es sich bei dem Substrat um eine Verpackung handelt, die bereits gefüllt ist, kann das gleiche für den Inhalt gelten.
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Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht eine Auftragsvorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, welche hinsichtlich des genannten Nachteils zumindest verbessert sind.
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Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Auftragsvorrichtung und das in Anspruch 7 wiedergegebene Verfahren gelöst.
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Die erfindungsgemäße Auftragsvorrichtung zum Auftrag von viskosen Medien - bevorzugt von heißen viskosen Medien - auf ein Substrat umfasst mindestens ein Auftragsventil. Bei den viskosen Medien handelt es sich bevorzugt um Heißleim. Es sind Mittel zur Bewirkung einer Relativbewegung zwischen dem Auftragsventil und dem Substrat vorgesehen. Bevorzugt bewirken diese Mittel ein Vorbeiführen des Substrats an dem Auftragsventil. Es ist mindestens eine Substratkühlvorrichtung vorgesehen.
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Das Auftragsventil ist bevorzugt beheizt. Das Auftragsventil umfasst mit Vorteil ein Heißleimventil oder ist hierdurch gebildet. Das Auftragsventil kann elektro-magnetisch oder elektro-pneumatisch angetrieben sein. Das Auftragsventil kann eine thermische Isolierung umfassen. Die Isolierung kann den Körper des Ventils großflächig umschließen.
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Das Substrat kann eine durchgehende Warenbahn umfassen oder hierdurch gebildet sein. Das Substrat kann voneinander getrennte Einzelstücke umfassen oder hierdurch gebildet sein. Das Substrat kann Schnitte aus Papier oder Karton (ungefaltet oder teilweise gefaltet) umfassen oder hierdurch gebildet sein. Das Substrat kann für die Bildung von Verpackungen vorgesehen sein, die beispielsweise Medikamente enthalten können.
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Mit dem Begriff „Substratkühlvorrichtung“ ist im Rahmen dieser Druckschrift insbesondere eine Vorrichtung gemeint, die in erster Linie oder ausschließlich das Substrat kühlt, bevorzugt unmittelbar, also direkt. Die Substratkühlvorrichtung wird im Rahmen dieser Druckschrift auch kurz als Kühlvorrichtung bezeichnet.
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Mit Vorteil ist eine Relativbewegungs-Überwachungsvorrichtung vorgesehen, die im Falle eines Stopps der Relativbewegung ein Signal ausgibt.
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Mit Vorteil ist eine Aktivierungsvorrichtung vorgesehen, die die Kühlvorrichtung im Falle eines Stopps der Relativbewegung aktiviert und weiter bevorzugt im Falle des Wiedereinsetzens der Relativbewegung deaktiviert. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass eine Kühlung des Substrats nur dann erfolgt, wenn der thermisch besonders belastende Fall eintritt, dass das Substrat oder Bereiche des Substrats länger als üblich in der Nähe eines Auftragsventils verweilen. Die Aktivierungsvorrichtung kann in eine übrige Systemsteuerung integriert sein. In einer Ausführungsform aktiviert die Aktivierungsvorrichtung die Kühlvorrichtung erst nach Ablauf einer bestimmbaren Zeit nachdem die Relativbewegung stoppt. In einer anderen Ausführungsform erfolgt dies unmittelbar nach dem Stopp der Relativbewegung. Entsprechend kann auch die Deaktivierung der Kühlvorrichtung unmittelbar nach einem Wiedereinsetzen der Relativbewegung erfolgen oder erst nach Ablauf einer bestimmbaren Zeit.
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Auf diese Weise kann verhindert werden, dass das Substrat oder Bereiche des Substrats oder etwaiger Inhalt des Substrats im Falle eines Stopps der Relativbewegung - insbesondere aufgrund thermischer Belastung durch das Auftragsventil - überhitzt.
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Mit Vorteil ist eine Substrattemperatur-Überwachungsvorrichtung vorgesehen. Die Substrattemperatur-Überwachungsvorrichtung wird im Rahmen dieser Druckschrift auch als Substratüberwachung bezeichnet. Sie misst mit Vorteil die Temperatur in der Auftragsposition der Auftragsvorrichtung, bei Betrieb der Vorrichtung also die Temperatur des Substrats. Mit dem Begriff „Auftragsposition“ ist im Rahmen dieser Druckschrift eine Position an der Auftragsvorrichtung bezeichnet, die ein Substrat bei Betrieb der Auftragsvorrichtung einnimmt, während es mit viskosem Medium beaufschlagt wird. Bevorzugt ist mittels der Substratüberwachung die Temperatur des Substrats, das in unmittelbarer Nähe zu einem Auftragsventil angeordnet ist, messbar.
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Mit Vorteil ist eine Aktivierungsvorrichtung vorgesehen, die die Kühlvorrichtung in dem Falle, in dem die Substratüberwachung einen Temperaturwert feststellt, der einen bestimmbaren Schwellwert überschreitet, aktiviert und bevorzugt nach Unterschreiten dieses Werts wieder deaktiviert. In einer Ausführungsform ist diese temperaturabhängige Aktivierungsvorrichtung derart ausgestaltet, dass die Kühlvorrichtung nur in dem Falle aktiviert wird, in dem zudem die Relativbewegung stoppt. In einer anderen Ausführungsform erfolgt dies auch unabhängig hiervon. Der Schwellwert ist bevorzugt derart bestimmbar, dass er unterhalb der zulässigen Verarbeitungstemperatur des Substrats und/oder von sich in dem Substrat etwa befindlichem Inhalt und/oder des viskosen Mediums liegt. Die Substratüberwachung ist bevorzugt also nutzbar, um die übrige Auftragsvorrichtung anzusteuern.
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Die Aktivierungsvorrichtung, die die Kühlvorrichtung im Falle eines Stopps der Relativbewegung aktiviert und die Aktivierungsvorrichtung, die die Kühlvorrichtung bei Temperaturüberschreitung aktiviert, können zu einer Vorrichtung zusammengefasst sein.
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Die Kühlvorrichtung wirkt bevorzugt auf das Substrat oder den Bereich des Substrats, das bzw. der sich in unmittelbarer Nähe zu dem Auftragsventil befindet bzw. in der Auftragsposition. Mit Vorteil wirkt die Kühlvorrichtung ausschließlich auf ein derartiges Substrat oder einen derartigen Bereich des Substrats. Bevorzugt ist jedem Auftragsventil eine Kühlvorrichtung zugeordnet.
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Die Kühlvorrichtung wirkt bevorzugt mithilfe eines Kühlfluids, vorzugsweise eines Kühlfluid-Stroms. Es hat sich gezeigt, dass ein Kühlfluid-Strom sich besonders gut zur Kühlung eignet. Der Kühlfluid-Strom strömt bevorzugt frei in der Atmosphäre, also der Umgebungsluft. Das Kühlfluid umfasst bevorzugt Luft oder ist durch Luft gebildet. Der Kühlfluid-Strom umfasst bevorzugt einen Kaltluftstrom oder ist hierdurch gebildet. Der Kaltluftstrom ist bevorzugt mit Hilfe von Druckluft gebildet. Die Kühlvorrichtung umfasst bevorzugt eine Luftdruckminderungsvorrichtung zur Entspannung von Druckluft. Die Luftdruckminderungsvorrichtung mindert den Druck der Druckluft bevorzugt um mehrere bar, besonders bevorzugt um zwei bis 15 bar. Druckluft ist in der Industrie, insbesondere der Verpackungsindustrie, üblicherweise reichlich vorhanden. Sobald sie in die Atmosphäre (beispielsweise in die Luft einer Fabrikhalle) austritt, entspricht ihr Druck zumindest nahezu dem Umgebungsdruck. Bevorzugt weist die Druckluft vor der Entspannung Raumtemperatur auf. Bei der Entspannung kühlt sie wegen des Joule-Thomson-Effektes ab. Die Abkühlung des Kaltluftstroms wird mit Vorteil - bevorzugt ausschließlich - durch Entspannung von Druckluft erzielt, bevorzugt durch genau einmalige Entspannung.
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Bevorzugt ist eine Kühlfluidtemperatur-Überwachungsvorrichtung vorgesehen, die auch als Kühlfluidüberwachung bezeichnet wird. Die Kühlfluidüberwachung misst mit Vorteil die Temperatur des Kühlfluids, vorzugsweise des austretenden Kühlfluid-Stroms.
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Die Substratüberwachung und/oder die Kühlfluidüberwachung können berührende Fühler umfassen, zum Beispiel PT100 oder nichtberührende Temperaturmessgeräte, beispielsweise auf Infrarotbasis arbeitend.
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In einer Ausführungsform sind Mittel vorgesehen, um die Intensität der aktivierten Kühlvorrichtung in Abhängigkeit des von der Substratüberwachung gemessenen Wertes oder/und des von der Kühlfluidüberwachung gemessenen Wertes zu beeinflussen. In einer Ausführungsform ist eine Vorrichtung vorgesehen, die das Volumen und/oder den Druck und/oder die Geschwindigkeit des ausströmenden Kühlfluids in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur des Substrats und/oder des Kühlfluids beeinflusst. Je wärmer das Substrat, desto mehr Kühlfluid wird in einer Ausführungsform frei gegeben.
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Durch die Substratüberwachung und/oder die Kühlfluidüberwachung ist bevorzugt ein Versagen der Auftragsvorrichtung überwachbar und eine Warnung ausgebbar. Es kann eine Warnvorrichtung und/oder eine Anzeigevorrichtung vorgesehen sein, die in dem Falle, in dem die gemessene Temperatur des Substrats und/oder des Kühlfluids einen bestimmbaren Wert überschreitet, ein Warnsignal abgibt bzw. dies anzeigt.
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Mit Vorteil umfasst die Kühlvorrichtung ein Schaltventil mit dem ein Kühlfluid-Strom schaltbar ist. Das Schaltventil umfasst bevorzugt ein Luftventil.
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In einer Ausführungsform umfasst die Kühlvorrichtung eine Reinigungs- und/oder Trocknungseinrichtung der Druckluft, die weiter bevorzugt kurz vor dem Austritt der Luft vorgesehen ist, beispielsweise in einem Abstand von weniger als zehn Zentimetern oder weniger als 0,5 m oder 1 m oder 2 m von dem Luftaustritt. Die Reinigungs- und/oder Trocknungseinrichtung umfasst bei hoher Relevanz der hygienischen Verhältnisse bevorzugt Überwachungseinrichtungen, die bei Sättigung und/oder Wartungsbedarf eine Warnmeldung ausgeben. Die Warnmeldung kann über eine akustische und/oder optische Anzeige (Hupe und/oder Signallampe) und/oder über eine Warnmeldung auf einem Bedienbildschirm der Auftragsvorrichtung angezeigt werden. In einer Ausführungsform wird auch der Gut-Zustand angezeigt.
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Mit Vorteil umfasst die Kühlvorrichtung eine Kühlfluid-Düse. Mittels dieser Düse kann der Kühlfluid-Strom bevorzugt ausgerichtet werden. Diese Düse ist mit Vorteil mittels einer Kühlfluid-Leitung von dem Schaltventil beabstandet. Der Kühlfluid-Strom ist mit Hilfe der Kühlfluid-Düse vorzugsweise auf das Substrat richtbar. Die Kühlfluid-Düse umfasst bevorzugt eine Strahldüse oder eine Fächerdüse oder eine andere geeignete Düse, die den austretenden Kühlfluid-Strom bevorzugt aufweitet.
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Die Kühlfluid-Leitung ist bevorzugt selbsttragend und weiter bevorzugt flexibel. Auf diese Weise kann die Kühlfluid-Düse und mit ihr der Kühlfluid-Strom besonders gut ausgerichtet werden. Die Kühlfluid-Leitung umfasst mit Vorteil eine kugelgelenkartig zusammengesteckte Kette aus Buchsen, bevorzugt Kunststoff-Buchsen und kann auch als Gelenkschlauch bezeichnet werden.
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Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Auftrag von viskosen Medien - bevorzugt heißen viskosen Medien - insbesondere von Heißleim, auf ein Substrat mit Hilfe eines Auftragsventils, bei dem das Auftragsventil und das Substrat im Normalbetrieb relativ zueinander bewegt werden und das Substrat gekühlt wird. Bevorzugt wird das Substrat an dem Auftragsventil vorbeigeführt.
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Bevorzugt wird das Substrat nur während eines Stopps der Relativbewegung, also im Nicht-Normalbetrieb, gekühlt. In einer Ausführungsform wird erst nach Ablauf einer bestimmbaren Zeit nachdem die Relativbewegung stoppt, gekühlt. In einer anderen Ausführungsform erfolgt dies unmittelbar nach dem Stopp der Relativbewegung. In einer Ausführungsform wird das Kühlen unmittelbar nach Wiedereinsetzen der Relativbewegung beendet, in einer anderen Ausführungsform erst nach Ablauf einer bestimmbaren Zeit.
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Mit Vorteil wird der Auftrag des viskosen Mediums im Falle des Stopps der Relativbewegung ebenfalls gestoppt.
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Bevorzugt wird in erster Linie oder ausschließlich das Substrat gekühlt, bevorzugt unmittelbar, also direkt. Mit Vorteil wird - bevorzugt ausschließlich - sich in unmittelbarer Nähe zu dem Auftragsventil oder in Auftragsposition befindliches Substrat oder Bereiche des Substrats gekühlt. Bevorzugt wird an jedem Auftragsventil gekühlt.
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Mit Vorteil wird mittels eines Kühlfluids, bevorzugt mittels eines Kühlfluid-Stroms gekühlt. In dem Falle, in dem das Substrat eine Verpackung umfasst, die noch geöffnet ist, wird der Kühlfluid-Strom in einer Ausführungsform in das Innere der Verpackung gerichtet und durchströmt diese.
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In einer Ausführungsform wird in dem Falle, in dem das Substrat eine Verpackung umfasst, die bereits geschlossen ist, der Kühlfluid-Strom derart auf die Verpackung gerichtet, dass er die Verpackung möglichst großflächig umströmt.
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In einer anderen Ausführungsform wird der Kühlfluid-Strom - bevorzugt konzentriert - auf Bereiche des Substrats gerichtet, die möglichst nahe dem Auftragsventil angeordnet sind.
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Die Kühlvorrichtung ist bevorzugt nicht zeitgleich mit einem Auftrag von viskosem Medium aktiv. Bei einem Stopp der Relativbewegung wird mit Vorteil der Auftrag von viskosem Medium gestoppt.
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Der Kühlfluid-Strom umfasst bevorzugt einen Kaltluftstrom. Der Kaltluftstrom wird bevorzugt durch Entspannung von Druckluft, bevorzugt um zwei bis 15 bar, erzeugt. Bevorzugt wird die Druckluft lediglich genau einmal entspannt. Die Druckluft kann gereinigt und/oder entwässert (also getrocknet) werden. Hierdurch kann verhindert werden, dass ein feuchter Kaltluftstrom das Substrat und/oder den Inhalt schädigt.
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Das Auftragsventil wird bevorzugt beheizt. Durch das Auftragsventil wird bevorzugt Heißleim aufgetragen. Das Auftragsventil kann elektro-magnetisch oder elektro-pneumatisch angetrieben werden. Das Auftragsventil kann thermisch isoliert werden. Die Isolierung kann den Körper des Ventils großflächig umschließen. Bevorzugt wird die Relativbewegung überwacht und im Falle eines Stopps der Relativbewegung ein Signal ausgegeben.
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Mit Vorteil wird die Temperatur des Substrats überwacht. Mit Vorteil wird die Temperatur desjenigen Substrats überwacht, das sich in unmittelbarer Nähe zu einem Auftragsventil bzw. in der Auftragsposition befindet.
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Bevorzugt wird das Substrat gekühlt, wenn seine gemessene Temperatur einen bestimmbaren Schwellwert überschreitet. Nach Unterschreiten dieses Werts wird die Kühlung bevorzugt beendet.
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In einer Ausführungsform wird bei Substrattemperaturüberschreitung nur dann gekühlt, wenn die weitere Voraussetzung erfüllt ist, dass die Relativbewegung stoppt. In einer anderen Ausführungsform erfolgt dies auch unabhängig hiervon. Der Schwellwert wird bevorzugt derart bestimmt, dass er unterhalb der zulässigen Verarbeitungstemperatur des Substrats und/oder von sich in dem Substrat etwa befindlichem Inhalt und/oder des viskosen Mediums liegt. Die Substratüberwachung wird bevorzugt also genutzt, um die übrige Auftragsvorrichtung anzusteuern.
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Bevorzugt wird die Temperatur des Kühlfluids überwacht, vorzugsweise des austretenden Kühlfluid-Stroms.
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Bevorzugt wird durch die Substratüberwachung und/oder die Kühlfluidüberwachung ein Versagen der Auftragsvorrichtung überwacht und gegebenenfalls eine Warnung ausgegeben.
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Die Überwachung der Substrattemperatur und/oder der Temperatur des Kühlfluids kann durch berührende Fühler, zum Beispiel PT100, oder nichtberührende Temperaturmessgeräte, beispielsweise auf Infrarotbasis, erfolgen.
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In einer Ausführungsform wird die Intensität der aktivierten Kühlvorrichtung in Abhängigkeit des von der Substratüberwachung gemessenen Wertes oder/und des von der Kühlfluidüberwachung gemessenen Wertes beeinflusst.
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In einer Ausführungsform werden das Volumen und/oder der Druck und/oder die Geschwindigkeit des ausströmenden Kühlfluids in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur des Substrats und/oder des Kühlfluids beeinflusst.
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Der Kühlfluid-Strom wird mit Vorteil mittels eines Schaltventils geschaltet.
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Der Kühlfluid-Strom kann mithilfe einer Kühlfluid-Düse ausgerichtet werden.
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Die Erfindung soll nun anhand eines in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:
- 1 eine Seitendarstellung eines Teils eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Auftragsvorrichtung mit Kühlvorrichtung;
- 2 eine Darstellung wie in 1, jedoch perspektivisch und aus einem anderen Blickwinkel.
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1 zeigt einen Teil eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Auftragsvorrichtung. Die Auftragsvorrichtung ist im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Heißleimauftragsvorrichtung. Es sind zwei Auftragsventile 1, 1' gezeigt. Ebenfalls erkennbar ist das Substrat S, das im gezeigten Ausführungsbeispiel aus Substrateinzelstücken E, E' besteht. Jedes der gezeigten vier Substrateinzelstücke E, E' besteht aus einem bereits teilweise gefalteten Karton-Zuschnitt.
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Im Normalbetrieb bewegt sich das Substrat S relativ zu den Auftragsventilen 1, 1'. Es wird genauer gesagt in der durch den Pfeil R symbolisierten Richtung an den Auftragsventilen 1, 1' vorbeigeführt.
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Eines der vier gezeigten Substrateinzelstücke E' befindet sich in der Auftragsposition P, in der es mit Heißleim mit Hilfe des Auftragsventils 1 beaufschlagbar ist. In dieser Position ist das Substrat S einer thermischen Beanspruchung durch das - im gezeigten Ausführungsbeispiel beheizte - Auftragsventil 1 ausgesetzt. Zur Reduktion dieser thermischen Beanspruchung, insbesondere in dem Fall, in dem die Relativbewegung des Substrats zu dem Auftragsventil 1, etwa aufgrund einer Fehlfunktion stoppt, ist eine Kühlvorrichtung 2 vorgesehen. Und es ist eine in den Figuren nicht gezeigte Aktivierungsvorrichtung vorgesehen, die diese Kühlvorrichtung 2 im Falle eines Stopps der Relativbewegung aktiviert.
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Zudem ist eine Substratüberwachung 4 vorgesehen, die etwa auf Infrarotbasis die Substrattemperatur des sich in der Auftragsposition P befindlichen Substrats S misst. Und es ist eine in den Zeichnungen ebenfalls nicht gezeigte Aktivierungsvorrichtung vorgesehen, die die Kühlvorrichtung 2 in dem Falle aktiviert, in dem diese Substratüberwachung einen Temperaturwert feststellt, der einen bestimmten Schwellwert überschreitet.
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Die Kühlvorrichtung 2 umfasst im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Schaltventil 3, mit dem ein Kühlfluid-Strom, im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Kaltluftstrom, schaltbar ist. Dieses Schaltventil ist ein Luftventil und ist mit ohnehin vorhandener Druckluft (in den Figuren nicht gezeigt) verbunden. Von dem Schaltventil 3 führt eine Kühlfluid-Leitung 6, die im gezeigten Ausführungsbeispiel durch einen Gelenkschlauch gebildet ist, zu einer Kühlfluid-Düse 5, aus der die Luft austritt. Der Kaltluftstrom entsteht dadurch, dass sich die ohnehin vorhandene, Raumtemperatur aufweisende Druckluft bei dem Durchströmen des Schaltventils 3, der Kühlfluid-Leitung 6 und der Kühlfluid-Düse 5 entspannt und hierdurch unter Ausnutzung des Joule-Thomson-Effekts abkühlt. Die Kühlvorrichtung 2 umfasst im gezeigten Ausführungsbeispiel also eine Luftdruckminderungsvorrichtung, die aus dem Schaltventil 3, der Kühlfluid-Leitung 6 und der Kühlfluid-Düse 5 gebildet ist.
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2 lässt erkennen, dass der Kaltluftstrom im gezeigten Ausführungsbeispiel auf die Bereiche des Substrats S gerichtet ist, die möglichst nahe des Auftragsventils 1 angeordnet sind.
