DE102020130472A1

DE102020130472A1 - Auftragsvorrichtung zum Aufbringen von fließfähigem Medium auf ein Substrat

Info

Publication number: DE102020130472A1
Application number: DE102020130472.2A
Authority: DE
Inventors: Martin Wiehe; Martin Eilts; Jan-Christian Walter
Original assignee: Focke and Co GmbH and Co KG
Current assignee: Focke and Co GmbH and Co KG
Priority date: 2020-11-18
Filing date: 2020-11-18
Publication date: 2022-05-19
Also published as: EP4247566A1; CN116457905A; WO2022106275A1; US20240017285A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Auftragsvorrichtung zum Aufbringen von fließfähigem Medium auf ein Substrat, insbesondere von Hotmelt-Klebstoff, mit einem Auftragsventil (13), das ein Verschlussorgan aufweist, das in einer Öffnungsstellung eine Dosieröffnung des Auftragsventils freigibt, sodass das fließfähige Medium durch die Dosieröffnung in Richtung des Substrats strömen kann, wobei das Verschlussorgan durch einen Elektromagneten des Auftragsventils (13) aus einer Schließstellung, in der es die Dosieröffnung schließt, in die Öffnungsstellung bewegbar ist, und mit einer mit dem Auftragsventil (13) verbundenen Hauptsteuerungseinheit (17), insbesondere einer SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung), die zur gesteuerten Spannungsversorgung des Elektromagneten, insbesondere periodisch, elektrische Ausgangsspannungssignale zur Verfügung stellt, die das Verschlussorgan in die Öffnungsstellung bewegen und dort halten. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Hauptsteuerungseinheit (17) und dem Auftragsventil (13) eine Modifikationseinheit (19) angeordnet ist, die derart ausgebildet ist, dass sie die Ausgangsspannungssignale der Hauptsteuerungseinheit (17) empfängt, modifiziert und in modifizierter Form an den Elektromagneten weiterleitet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufbringen von fließfähigem Medium auf ein Substrat, insbesondere von Hotmelt-Klebstoff, mit einem Auftragsventil, das ein Verschlussorgan aufweist, das in einer Öffnungsstellung eine Dosieröffnung des Auftragsventils freigibt, sodass das fließfähige Medium durch die Dosieröffnung in Richtung des Substrats strömen kann, wobei das Verschlussorgan durch einen Elektromagneten des Auftragsventils aus einer Schließstellung, in der es die Dosieröffnung schließt, in die Öffnungsstellung bewegbar ist, und mit einer mit dem Auftragsventil verbundenen Hauptsteuerungseinheit, insbesondere einer SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung), die zur gesteuerten Spannungsversorgung des Elektromagneten, insbesondere periodisch, elektrische Ausgangsspannungssignale zur Verfügung stellt, die das Verschlussorgan in die Öffnungsstellung bewegen und dort halten.
Auftragsvorrichtungen mit elektromagnetisch betriebenen Auftragsventilen sind umfassend bekannt und werden beispielsweise in der Tabakindustrie eingesetzt, um auf miteinander zu verklebende Packungsteile von Zigarettenpackungen oder dergleichen, wie etwa Faltlappen von Packungszuschnitten, Hotmelt-Klebstoffportionen aufzubringen. Bei einfacheren Hauptsteuerungseinheiten wird den Elektromagneten der Auftragsventile jeweils periodisch ein Spannungssignal mit über die Signaldauer konstanter Amplitude übermittelt, was jeweils eine konstante Stromaufnahme in den Elektromagneten und entsprechend eine jeweils konstante Kraft nach sich zieht, mit der das Verschlussorgan zunächst in die Öffnungsstellung bewegt und dort dann gehalten wird. Es ist allerdings bekannt, dass der sogenannte Haltestrom, der für das Halten des sich bereits in der Öffnungsstellung befindlichen Verschlussorgans erforderlich ist, kleiner sein könnte als der vorher notwendige Öffnungsstrom, der die eigentliche Öffnungsbewegung hervorruft. Nachteiligerweise wird bei diesen (einfachen) Steuerungen daher eine höhere Stromaufnahme der Elektromagneten als eigentlich notwendig in Kauf genommen.
Solche häufig in Schaltschränken der entsprechenden Auftragsvorrichtung bzw. der Maschine, der diese zugeordnet ist, befindlichen Steuerungen vollständig zu ersetzen, ist insbesondere bei Hochgeschwindigkeitsventilen relativ kostenintensiv und wird in der Regel vermieden.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die eingangs genannte Vorrichtung weiterzuentwickeln.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Auftragsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Modifikationseinheit für eine solche Auftragsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 14.
Entsprechend ist die eingangs genannte Auftragsvorrichtung erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Hauptsteuerungseinheit und dem Auftragsventil eine Modifikationseinheit angeordnet ist (insbesondere angeordnet zwischen der Hauptsteuerungseinheit und dem Auftragsventil in einer elektrischen Reihenanordnung von Hauptsteuerungseinheit, Modifikationseinheit und Auftragsventil), die derart ausgebildet ist, dass sie die Ausgangsspannungssignale der Hauptsteuerungseinheit empfängt, modifiziert und in modifizierter Form an den Elektromagneten weiterleitet.
Mit einer derartigen Modifikationseinheit ist es unter anderem möglich, Auftragsvorrichtungen, bei denen die Hauptsteuerungseinheiten den Elektromagneten der Auftragsventile einfache Ausgangsspannungssignale zur Verfügung stellen, ohne dass differenziert wird einerseits zwischen einer Öffnungsspannung zur Öffnung des Auftragsventils bzw. zum Bewegen des Verschlussorgans aus der Schließstellung in die Öffnungsstellung und andererseits einer geringeren Haltespannung zum Halten des Ventils bzw. des Verschlussorgans in der Öffnungsstellung, auf kostengünstige, aufwandsarme Weise umzurüsten, sodass eine solche Unterscheidung möglich wird. Vorteilhafterweise kann auf diese Weise dann der Stromverbrauch des jeweiligen Auftragsventils und somit der gesamten Auftragsvorrichtung reduziert werden. Gleichzeitig erzeugen die Elektromagneten weniger Abwärme, was unter anderem ungewollte Einflüsse solcher Abwärme auf das fließfähige Medium reduziert. Beispielsweise auf die Viskosität des fließfähigen Mediums und in der Folge auf die Form und/oder Menge der entsprechenden, auf das Substrat aufgetragenen Mediumportionen.
In einer bevorzugten Weiterbildung dieses Konzepts kann vorgesehen sein, dass zur Übertragung der Ausgangsspannungssignale an die Modifikationseinheit ein Stromkabel von der Hauptsteuerungseinheit, an dieses angeschlossen ist oder wird, zu der die Modifikationseinheit geführt ist, und dass zur Übertragung der modifizierten Ausgangsspannungssignale an den Elektromagneten des Auftragsventils ein Stromkabel von der Modifikationseinheit zu dem Auftragsventil geführt ist, an das es angeschlossen ist oder wird. Dabei kann naturgemäß vorgesehen sein, dass das zu dem Auftragsventil geführte Kabel direkt mit dem Elektromagneten verbunden wird oder indirekt über entsprechende, dem Auftragsventil zugeordnete elektrische Verbindungsstromleitungen bzw. Verbindungsstromkabel.
Beispielsweise für den Fall, dass die Hauptsteuerung in einem Schaltschrank mit wenig Raum für weitere Bauteile angeordnet ist, kann die Modifikationseinheit auf diese Weise problemlos außerhalb desselben von diesem entfernt angeordnet werden. Für den Regelfall einer nachträglichen Installation der Modifikationseinheit müssten daher in einem solchen Fall entweder nur neue Kabel von der Hauptsteuerung zu der Modifikationseinheit bzw. zu dem Auftragsventil verlegt werden oder es müsste alternativ das bestehende Kabel zwischen Hauptsteuerung und Auftragsventil aufgetrennt und die Modifikationseinheit in dieses integriert werden.
Entsprechend kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, die Modifikationseinheit von der Hauptsteuerung entfernt anzuordnen, insbesondere außerhalb eines bzw. des Gehäuses der Hauptsteuerung.
Vorzugsweise kann die Hauptsteuerungseinheit derart ausgebildet sein, dass sie für jede Bewegung des Verschlussorgans aus der Schließstellung in die Öffnungsstellung jeweils ein Ausgangsspannungssignal mit einer insbesondere konstanten Spannungsamplitude mit einem Betrag größer null erzeugt, der ausreicht, um das Verschlussorgan durch den Elektromagneten von der Schließstellung in die Öffnungsstellung zu bewegen. Dabei kann die Modifikationseinheit zudem derart ausgebildet sein, dass sie jedes dieser Ausgangsspannungsignale während eines Modifikationszeitraums, nämlich entweder während der gesamten Signaldauer des jeweiligen Ausgangsspannungssignals oder während eines Teilzeitraums der Signaldauer des jeweiligen Ausgangsspannungssignals, derart modifiziert, dass der auf den Modifikationszeitraum bezogene Mittelwert der Spannungsamplitude des jeweiligen Ausgangsspannungssignals kleiner ist als dies der Fall wäre, wenn das jeweilige Ausgangsspannungssignal nicht modifiziert werden würde. Dies kann beispielsweise durch geeignete Taktung des jeweiligen Ausgangsspannungssignals während des Modifikationszeitraums erreicht werden.
In diesem Zusammenhang kann die Modifikationseinheit weiter derart ausgebildet sein, dass die Spannungsamplitude des jeweiligen Ausgangsspannungssignals ohne Modifikation der Modifikationseinheit jeweils über die gesamte Signaldauer einen konstanten Wert aufweist, und dass durch die Taktung des jeweiligen Ausgangsspannungssignals in dem Modifikationszeitraum der Effektivwert der Spannungsamplitude in diesem Modifikationszeitraum weniger als 50% beträgt von dem Wert der vorgenannten konstanten Spannungsamplitude des Ausgangsspannungssignals.
Weiter kann die Modifikationseinheit derart ausgebildet sein, dass die Spannungsamplitude des jeweiligen Ausgangsspannungssignals ohne Modifikation der Modifikationseinheit jeweils über die gesamte Signaldauer einen konstanten Wert von 24 V aufweist, und dass das jeweilige Ausgangsspannungssignal während des Modifikationszeitraums derart modifiziert wird, dass der Effektivwert der Spannungsamplitude in dem Modifikationszeitraum weniger als 12 V beträgt, vorzugsweise weniger als 10 V.
Was die oben erwähnte Taktung des jeweiligen Ausgangsspannungssignals betrifft, so kann diese derart erfolgen, dass eine vorzugsweise periodische Abfolge von einzelnen, insbesondere rechteckförmigen Signalimpulsen mit ersten Spannungsamplituden entsteht, insbesondere von Spannungsamplituden, die der Spannungsamplitude des jeweiligen, noch unmodifizierten Ausgangsspannungssignals entsprechen, wobei für die gesamte Abfolge der Signalimpulse gilt, dass jeweils zwei aufeinanderfolgende Signalimpulse durch jeweils eine Signalpause mit einer zweiten, im Vergleich zu den ersten Spannungsamplituden kleineren Spannungsamplitude voneinander getrennt sind, insbesondere einer Signalamplitude mit einem Betrag von null.
Was den jeweiligen Modifikationszeitraum betrifft, während dessen das jeweilige Ausgangsspannungssignal modifiziert wird, so kann der sich jeweils an einen Zeitraum anschließen, in dem keine Modifikation des jeweiligen Ausgangsspannungssignals erfolgt und in dem somit die Spannungsamplitude des an den Elektromagneten weitergeleiteten Ausgangsspannungssignals der Spannungsamplitude des jeweiligen unmodifizierten, von der Hauptsteuerung erzeugten Ausgangsspannungssignals entspricht.
Dabei kann das jeweilige Ausgangsspannungssignal in dem vorgenannten Zeitraum, in dem keine Modifikation erfolgt, einen Öffnungsstrom in dem Elektromagneten bewirken, infolge dessen das Verschlussorgan von der Schließstellung in die Öffnungsstellung überführt wird, und in dem sich anschließenden Modifikationszeitraum einen gegenüber dem Öffnungsstrom kleineren Haltestrom.
Zweckmäßigerweise kann die Modifikationseinheit eine elektronische Schaltung zur Durchführung der Modifikation der Ausgangsspannungssignale aufweisen, insbesondere einen Treiber.
Weiter kann die Modifikationseinheit eine insbesondere als Microcontroller ausgebildete Analyseeinrichtung zur Analyse der jeweiligen Ausgangsspannungssignale aufweisen und/oder eine Einrichtung zur Erkennung von Betriebszuständen des Auftragsventils, insbesondere des Elektromagneten des Auftragsventils, oder von Fehlern, wie etwa einem Bruch, des von der Modifikationseinheit zu dem Auftragsventil geführten Stromkabels.
Die Modifikationseinheit kann des Weiteren ein Display aufweisen zur Anzeige von Informationen und/oder eine Sendeeinheit zum insbesondere drahtlosen Übertragen von Informationen an eine entfernte Empfangseinheit, insbesondere von Informationen über die Betriebszustände des Auftragsventils oder über Fehler des Kabels.
Weiter kann die Modifikationseinheit einen vorzugsweise elektronischen Speicher aufweisen, in dem, bevorzugt durch den Mikrocontroller, Informationen speicherbar sind und/oder aus dem, bevorzugt durch den Mikrocontroller, Informationen auslesbar sind, insbesondere bevorzugt von dem Microcontroller erzeugte oder bereitgestellte Informationen über Betriebszustände des Auftragsventils oder über Fehler des von der Hauptsteuerungseinheit zu der Modifikationseinheit geführten Stromkabels oder des von der Modifikationseinheit zu dem Auftragsventil geführten Stromkabels.
Was die Hauptsteuerungseinheit betrifft, so kann sie derart ausgebildet sein, dass sie die Ausgangsspannungssignale mit einer zusätzlichen Kleinstspannung beaufschlagt zur Energieversorgung der Modifikationseinheit.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie aus den beigefügten Zeichnungen. Dabei zeigt:

1 eine Schrägansicht (Prinzipdarstellung) einer erfindungsgemäßen Auftragsvorrichtung mit einem elektromagnetisch betriebenen Auftragsventil zum Auftragen von Portionen aus flüssigem Medium auf ein Substrat, mit einer Hauptsteuerung zum Erzeugen von Ausgangsspannungssignalen für das Auftragsventil sowie mit einer Modifikationseinheit zum Modifizieren der Ausgangsspannungssignale,
2 eine Seitenansicht eines Ausschnitts der Vorrichtung aus 1,
3 ein Diagramm, das mit der Modifikationseinheit modifizierte Ausgangsspannungssignale zeigt, wobei auf der Ordinate die elektrische Spannung U aufgetragen ist und auf der Abszisse die Zeit t,
4 ein zeitlich zugeordnetes Diagramm, das den zeitlichen Verlauf des elektrischen Stroms I zeigt (Ordinate), der sich in einem Elektromagneten des Auftragsventils der Auftragsvorrichtung aus 1 einstellt, wenn dieser mit den Ausgangsspannungssignalen aus 3 beaufschlagt wird,
5 eine Draufsicht auf einen Teilabschnitt des in 1 gezeigten Substrats mit Mediumportionen, die von dem mit den in 3 gezeigten Ausgangsspannungssignalen gesteuertem Auftragsventil aus 1 aufgebracht wurden,
6 eine Prinzipskizze, die die in 1 gezeigte Modifikationseinheit zeigt sowie deren Anordnung zwischen dem Auftragsventil und der Hauptsteuerung.

Die in 1 gezeigte Auftragsvorrichtung 10 dient im vorliegenden Beispiel zum Aufbringen von voneinander beabstandeten (länglichen) Portionen 11 aus fließfähigem Medium, vorliegend Hotmelt-Klebstoff, auf ein Substrat 12, vorliegend eine Materialbahn 12 (vorliegend eine Materialbahn, insbesondere aus Papier).
Die gezeigte Materialbahn ist nur ein Beispiel eines Substrats 12, auf das eine erfindungsgemäße Auftragsvorrichtung 10 fließfähiges Medium aufbringen kann. Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf diese Art von Substrat beschränkt ist.
Zum Aufbringen der Mediumportionen 11 umfasst die Auftragsvorrichtung 10 im vorliegenden Fall als Kernbauteil ein an sich bekanntes Auftragsventil 13, das in ebenfalls bekannter Weise über ein nicht gezeigtes Verschlussorgan verfügt, das mittels eines nicht dargestellten Elektromagneten von einer Schließstellung, in der es eine (untere) Dosieröffnung 14 des Auftragsventils 13 verschließt, in eine (obere) Öffnungsstellung bewegt werden kann.
In der Schließstellung wird ein derartiges Verschlussorgan in der Regel durch ein eine Schließkraft aufbringendes Schließorgan gehalten, beispielsweise eine eine Rückstellkraft ausübende Feder, oder durch Dauermagneten, die sich voneinander abstoßen und auf diese Weise die Rückstellkraft aufbringen.
Das Verschlussorgan bildet dabei den Anker des Elektromagneten und ist entsprechend mindestens abschnittsweise metallisch ausgebildet, damit das durch den Elektromagneten erzeugte Magnetfeld das Verschlussorgan in die Öffnungsstellung bewegen kann.
Das flüssige Medium bzw. vorliegend der flüssige Hotmelt-Klebstoff wird dem Auftragsventil 13 aus einer entsprechenden Mediumquelle 34, vorliegend einem Schmelzgerät, zur Verfügung gestellt, und zwar mittels einer vorliegend durch eine Heizung beheizten Mediumleitung 15 bzw. einem Mediumschlauch. Ein Stromkabel 16, das an eine Stromversorgungseinheit der Mediumquelle 14 angeschlossen ist, sorgt dabei für die Stromversorgung der Heizung der Mediumleitung 15.
Zur Abgabe der einzelnen Mediumportionen 11 wird der Elektromagnet des Auftragsventils 13 geeignet gesteuert. Zu diesem Zweck umfasst die Auftragsvorrichtung 10 eine Hauptsteuerungseinheit 17, vorliegend eine SPS (speicherprogrammierbare Steuerung), die periodisch einzelne, zeitlich voneinander beabstandete Ausgangsspannungssignale 18, vgl. 3, erzeugt und dem Elektromagneten des Auftragsventils 13 zur Verfügung stellt.
Diese Ausgangsspannungssignale werden dabei zuvor in später noch näher beschriebener Weise durch eine Modifikationseinheit 19 modifiziert, die zwischen dem Auftragsventil 13 und der Hauptsteuerung 17 angeordnet ist, und zwar derart, dass diese die Ausgangsspannungssignale der Hauptsteuerungseinheit 17 empfängt, dann modifiziert und schließlich in geänderter Form als modifizierte Ausgangsspannungssignale 18 an das Auftragsventil 13 bzw. den Elektromagneten des Auftragsventils 13 weiterleitet. Mit anderen Worten sind die Hauptsteuerung 17, die Modifikationseinheit 19 und das Auftragsventil 13 bzw. der Elektromagnet desselben insofern elektrisch (aufeinander folgend) in Reihe geschaltet bzw. in Reihe angeordnet.
Dabei ist die Modifikationseinheit 19 nach Art einer Reihenschaltung zum einen über ein erstes Stromkabel 20a mit der Hauptsteuerungseinheit 17 elektrisch leitend verbunden, zum anderen ist sie über ein zweites Stromkabel 20b mit dem Auftragsventil 13 bzw. dem Elektromagneten elektrisch leitend verbunden.
Im vorliegenden Fall erzeugt die Hauptsteuerungseinheit 17 die einzelnen periodischen, das heißt zeitlich voneinander beabstandeten (elektrischen) Ausgangsspannungssignale mit jeweils über die gesamte Signaldauer konstanter Spannungsamplitude bzw. konstantem Spannungswert von im vorliegenden Fall jeweils 24 V.
Im Diagramm der 3 sind exemplarisch zwei aufeinanderfolgende, von der Modifikationseinheit 19 bereits modifizierte Ausgangsspanungssignale 18 dargestellt.
Erkennbar ist zum einen ein zeitlicher Abstand 21 zwischen den beiden modifizierten Ausgangsspanungssignalen 18. Dieser entspricht auch dem zeitlichen Abstand der unmodifzierten Ausgangsspannungssignale, wie sie von der Modifikationseinheit 19 empfangen werden.
Die Modifikationseinheit 19 sorgt dafür, dass jedes von ihr empfangene Ausgangsspannungssignal innerhalb eines Modifikationszeitraums 22 modifiziert wird, der kürzer ist als die Gesamtsignaldauer des jeweiligen empfangenen Ausgangsspannungssignals bzw. einen Teilzeitraum der Gesamtsignaldauer bildet. In einem vorgelagerten Zeitraum 25 dagegen bzw. während des Rests der Signaldauer wird das jeweilige empfangene Ausgangssignal nicht modifiziert, sodass das von der Modifikationseinheit 19 weitergeleitete, modifizierte Ausgangsspannungssignal 18 dort dem empfangenen bzw. unmodifzierten Ausgangssignal entspricht.
Die Modifikation in dem Modifikationszeitraum 22 erfolgt dabei derart, dass sich in dem Elektromagneten des Auftragsventils 13 ein schwächerer Strom einstellt, vgl. 4, als dies ohne diese Modifikation der Fall wäre.
Vorliegend wird jedes Ausgangsspannungssignal 18 zu diesem Zweck in dem Modifikationszeitraum 22 getaktet, sodass die modifizierten Ausgangsspannungssignale 18 jeweils (nur) in diesem Modifikationszeitraum 22 anstatt der zeitlich konstanten Spannungsamplitude des jeweils empfangenen unmodifizierten Ausgangsspannungssignals eine periodische Abfolge von einzelnen, im vorliegenden Fall rechteckförmigen Signalimpulsen 23 enthalten.
Dabei ist die jeweilige Spannungsamplitude jedes Signalimpulses 23 vorliegend genauso groß wie die Spannungsamplitude des unmodifizierten Ausgangsspannungssignals.
Jeweils zwei aufeinanderfolgende Signalimpulse 23 sind im Übrigen durch jeweils eine Signalpause 24 voneinander getrennt bzw. durch kurze Zeitabschnitte 24 ohne Spannung bzw. mit jeweils einer Spannungsamplitude von null.
Anstelle durch die Signalpausen 24 mit Spannungsamplituden mit jeweils dem Betrag null könnten die Spannungsimpulse 23 theoretisch auch durch Spannungsimpulse getrennt sein, die jeweils einen Betrag größer null aufweisen, allerdings kleiner als die Spannungsamplitude der unmodifizierten Ausgangsspannungssignale.
Die erfindungsgemäßen, vorliegend entsprechend 3 modifizierten Ausgangsspannungssignale 18 führen in dem Elektromagneten des Auftragsventils 13 zu dem in 4 gezeigten Verlauf des durch diesen fließenden Stroms I.
Der Signalabschnitt des modifizierten Ausgangsspannungssignals 18, der dem Zeitraum 25 entspricht, in dem das modifizierte Ausgangsspanungssignal 18 dem unmodifzierten Ausgangsspannungssignal entspricht, führt zu einem Anstieg des Stroms I in dem Elektromagneten bis zu einem Maximalwert I_peak.
Dies wiederum führt zu einem (insofern maximal starken) Magnetfeld des Elektromagneten, das die für die Öffnungsbewegung des Verschlussorgans des Auftragsventils 13 notwendige Magnetkraft erzeugt, mit der die Rückstellkraft, die das Verschlussorgan in der Schließstellung hält, überwunden werden kann.
Als gestrichelte Linie ist in 4 der zeitlich sich daran anschließende Verlauf der Stromkurve I gezeigt, wie er sich ohne Modifikation des Ausgangsspannungssignals 18 bzw. ohne eine solche Modifikationseinheit 19 einstellen würde. Der Strom I würde dabei bis zum jeweiligen Signalende des unmodifzierten Ausgangsspannungssignals auf dem Wert I_peak bleiben.
Die erfindungsgemäße Modifikation bzw. vorliegende Taktung des jeweiligen Ausgangsspannungssignals 18 dagegen führt nun anstelle dessen zu einer Stromreduktion in dem Modifikationszeitraum 22.
Dabei erfolgt die Taktung vorliegend derart, dass im Ergebnis der Mittelwert der Spannungsamplitude in dem Modifikationszeitraum kleiner ist als die Spannungsamplitude des unmodifizierten Spannungssignals, vorliegend kleiner als 50% desselben. Der Effektivwert der Spannungsamplitude ist dabei in dem Modifikationszeitraum 22 kleiner als 12 Volt, vorzugsweise kleiner als 10 Volt.
Die Modifikation des Ausgangsspannungssignals 18 ist so gewählt, dass sich während des Modifikationszeitraums 22 in dem Elektromagneten im Ergebnis ein Haltestrom I_hold einstellt, der ausreicht, um das Verschlussorgan in dem Auftragsventil 13 in seiner Haltestellung zu halten. Dabei bringt der Elektromagnet eine Magnetkraft auf, die geringer ist und geringer sein kann als die Öffnungskraft, die erforderlich ist, um das Verschlussorgan während der Öffnungsbewegung in diese Öffnungsstellung bewegen zu können.
Diese Stromreduktion führt neben Energieeinsparungseffekten insbesondere auch dazu, dass sich der Elektromagnet im Betrieb weniger erwärmt als dies der Fall wäre, wenn er während der jeweils ganzen Signaldauer mit dem (höheren) Öffnungsstrom betrieben werden würde. Hierdurch können unter anderem ungewollte Einflüsse der entsprechenden Abwärme des Elektromagneten auf das fließfähige Medium reduziert werden.
In 5 ist mit gestrichelten Linien angedeutet, wie sich die Form der entsprechenden Mediumportion 11 nachteiliger Weise bei einer zu starken Erwärmung des Auftragsventils 13 jeweils einstellen, nämlich gegenüber der optimalen Form aufweiten kann.
Was schließlich den Aufbau der Modifikationseinheit 19 betrifft, so weist diese vorliegend unter anderem ein (Schutz-)Gehäuse 26 auf.
Innerhalb des Gehäuses 26 befindet sich neben anderen Bauteilen ein Treiber 27, nämlich eine geeignete elektronische Schaltung, die für die eigentliche Modifikation des eingehenden, unmodifzierten Ausgangsspannungssignals sorgt.
Im vorliegenden Fall ist darin des Weiteren ein Microcontroller 28 angeordnet, der in der Lage ist, das eingehende Ausgangsspannungssignal zu analysieren, vgl. Bezugsziffer 29. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Microcontroller 28 Betriebszustände des Auftragsventils 13 erkennt, insbesondere des Elektromagneten des Auftragsventils 13, oder Fehler detektiert, wie etwa einen Bruch eines der Stromkabel 20a oder 20b.
Dabei kann die Modifikationseinheit 19 einen nicht gezeigten, vorzugsweise elektronischen Speicher aufweisen. In diesem kann der Microcontroller 28 dann die genannten Informationen über die Betriebszustände des Auftragsventils 13 oder über Fehler der Stromkabel 20a, 20b abspeichern. Später können diese Informationen bei Bedarf ausgelesen bzw. abgerufen werden.
Die Modifikationseinheit 19 verfügt im vorliegenden Fall des Weiteren über eine Energieversorgungseinheit 30, insbesondere für den Treiber 27 und den Microcontroller 28.
Diese kann beispielsweise über ein separates Stromkabel an eine entfernte Spannungsversorgung angeschlossen sein, beispielsweise an eine von der Hauptsteuerung 17 bereitgestellte Spannungsversorgung.
Denkbar ist aber auch, dass die Hauptsteuerungseinheit 17 die einzelnen Ausgangsspannungssignale mit einer zusätzlichen Kleinstspannung beaufschlagt, die dann von der Energieversorgungseinheit 30 in nutzbare Energie für die entsprechenden, Energie benötigenden Bauteile bzw. Einheiten der Modifikationseinheit umgewandelt wird.
Weiter denkbar ist, dass die Modifikationseinheit 19 ein Funkmodul 31 aufweist, das die ermittelten Betriebszustände oder andere Informationen, insbesondere nachdem sie aus dem oben erwähnten Speicher ausgelesen wurden, über Funk einem entsprechenden (entfernten) Empfänger zur Verfügung stellt, beispielsweise einem Smartphone 32. Zusätzlich oder alternativ kann noch ein Display 33 zur Anzeige solcher Informationen vorgesehen sein.
Bezugszeichenliste

10: Auftragsvorrichtung
11: Mediumportionen
12: Substrat
13: Auftragsventil
14: Dosieröffnung
15: Mediumleitung
16: Stromkabel
17: Hauptsteuerungseinheit
18: modifiziertes Ausgangsspannungssignal
19: Modifikationseinheit
20a: Stromkabel
20b: Stromkabel
21: Abstand
22: Modifikationszeitraum
23: Signalimpuls
24: Signalpause
25: Zeitraum
26: (Schutz-)Gehäuse
27: Treiber
28: Microcontroller
29: Analyse
30: Energieversorgungseinheit
31: Funkmodul
32: Smartphone
33: Display
34: Mediumquelle

Claims

Auftragsvorrichtung zum Aufbringen von fließfähigem Medium auf ein Substrat, insbesondere von Hotmelt-Klebstoff, mit einem Auftragsventil (13), das ein Verschlussorgan aufweist, das in einer Öffnungsstellung eine Dosieröffnung des Auftragsventils freigibt, sodass das fließfähige Medium durch die Dosieröffnung in Richtung des Substrats strömen kann, wobei das Verschlussorgan durch einen Elektromagneten des Auftragsventils (13) aus einer Schließstellung, in der es die Dosieröffnung schließt, in die Öffnungsstellung bewegbar ist, und mit einer mit dem Auftragsventil (13) verbundenen Hauptsteuerungseinheit (17), insbesondere einer SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung), die zur gesteuerten Spannungsversorgung des Elektromagneten, insbesondere periodisch, elektrische Ausgangsspannungssignale zur Verfügung stellt, die das Verschlussorgan in die Öffnungsstellung bewegen und dort halten, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Hauptsteuerungseinheit (17) und dem Auftragsventil (13) eine Modifikationseinheit (19) angeordnet ist, die derart ausgebildet ist, dass sie die Ausgangsspannungssignale der Hauptsteuerungseinheit (17) empfängt, modifiziert und in modifizierter Form an den Elektromagneten weiterleitet.
Auftragsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Übertragung der Ausgangsspannungssignale an die Modifikationseinheit (19) ein Stromkabel von der Hauptsteuerungseinheit (17) zu der Modifikationseinheit (19) geführt ist, und dass zur Übertragung der (modifizierten) Ausgangsspannungssignale an den Elektromagneten ein Stromkabel von der Modifikationseinheit (19) zu dem Auftragsventil (13) geführt ist.
Auftragsvorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptsteuerungseinheit (17) derart ausgebildet ist, dass sie für jede Bewegung des Verschlussorgans aus der Schließstellung in die Öffnungsstellung jeweils ein Ausgangsspannungssignal mit einer insbesondere konstanten Spannungsamplitude mit einem Betrag größer null erzeugt, der ausreicht, um das Verschlussorgan durch den Elektromagneten von der Schließstellung in die Öffnungsstellung zu bewegen, und dass die Modifikationseinheit (19) derart ausgebildet ist, dass sie jedes dieser Ausgangsspannungssignale während eines Modifikationszeitraums (22), nämlich entweder während der gesamten Signaldauer des jeweiligen Ausgangsspannungssignals oder während eines Teilzeitraums der Signaldauer des jeweiligen Ausgangsspannungssignals, derart modifiziert, insbesondere durch Taktung des jeweiligen Ausgangsspannungssignals während des Modifikationszeitraums (22), dass der auf den Modifikationszeitraum (22) bezogene Mittelwert der Spannungsamplitude des jeweiligen Ausgangsspannungssignals kleiner ist als er dies der Fall wäre, wenn das jeweilige Ausgangsspannungssignal nicht modifiziert werden würde.
Auftragsvorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ohne Modifikation der Modifikationseinheit (19) die Spannungsamplitude des jeweiligen Ausgangsspannungssignals jeweils über die gesamte Signaldauer einen konstanten Wert aufweist, und dass durch die Taktung des jeweiligen Ausgangsspannungssignals in dem Modifikationszeitraum (22) der Effektivwert der Spannungsamplitude in diesem Modifikationszeitraum (22) weniger als 50% beträgt von dem Wert der vorgenannten konstanten Spannungsamplitude des Ausgangsspannungssignals .
Auftragsvorrichtung gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ohne Modifikation der Modifikationseinheit (19) die Spannungsamplitude des jeweiligen Ausgangsspannungssignals jeweils über die gesamte Signaldauer einen konstanten Wert von 24 V aufweist, und dass das jeweilige Ausgangsspannungssignal während des Modifikationszeitraums (22) derart modifiziert wird, dass der Effektivwert der Spannungsamplitude in dem Modifikationszeitraum (22) kleiner als 12 V ist, vorzugsweise kleiner als 10 V.
Auftragsvorrichtung gemäß Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Taktung des jeweiligen Ausgangsspannungssignals derart erfolgt, dass eine vorzugsweise periodische Abfolge von einzelnen, insbesondere rechteckförmigen Signalimpulsen mit ersten Spannungsamplituden entsteht, insbesondere von Spannungsamplituden, die der Spannungsamplitude des jeweiligen noch unmodifizierten Ausgangsspannungssignals entsprechen, wobei für die gesamte Abfolge der Signalimpulse gilt, dass jeweils zwei aufeinanderfolgende Signalimpulse mit jeweils einer zweiten, im Vergleich zu den ersten Spannungsamplituden kleineren Spannungsamplitude voneinander getrennt sind, insbesondere einer Spannungsamplitude mit einem Betrag von Null.
Auftragsvorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 2-6, dadurch gekennzeichnet, dass sich der jeweilige Modifikationszeitraum (22), während dessen das jeweilige Ausgangsspannungssignal modifiziert wird, jeweils an einen Zeitraum anschließt, in dem keine Modifikation des jeweiligen Ausgangsspannungssignals erfolgt und in dem somit die Spannungsamplitude des an den Elektromagneten weitergeleiteten Ausgangsspannungssignals der Spannungsamplitude des jeweiligen unmodifizierten, von der Hauptsteuerung erzeugten Ausgangsspannungssignals entspricht.
Auftragsvorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Ausgangsspannungssignal in dem vorgenannten Zeitraum, in dem keine Modifikation erfolgt, einen Öffnungsstrom in dem Elektromagneten bewirkt, infolge dessen das Verschlussorgan von der Schließstellung in die Öffnungsstellung überführt wird, und dass das jeweilige Ausgangsspannungssignal in dem sich anschließenden Modifikationszeitraum (22) einen gegenüber dem Öffnungsstrom kleineren Haltestrom in dem Elektromagneten bewirkt.
Auftragsvorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Modifikationseinheit (19) von der Hauptsteuerung (17) entfernt angeordnet ist, insbesondere außerhalb deren Gehäuse.
Auftragsvorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Modifikationseinheit (19) eine elektronische Schaltung zur Durchführung der Modifikation der Ausgangsspannungssignale aufweist, insbesondere einen Treiber.
Auftragsvorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Modifikationseinheit (19) eine insbesondere als Microcontroller ausgebildete Analyseeinrichtung zur Analyse der jeweiligen Ausgangsspannungssignale aufweist und/oder eine Einrichtung zur Erkennung von Betriebszuständen des Auftragsventils (13), insbesondere des Elektromagneten des Auftragsventils (13), oder von Fehlern, wie etwa einem Bruch, des von der Modifikationseinheit (19) zu dem Auftragsventil (13) geführten Kabels.
Auftragsvorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Modifikationseinheit (19) ein Display aufweist zur Anzeige von Informationen und/oder eine Sendeeinheit zum insbesondere drahtlosen Übertragen von Informationen an eine entfernte Empfangseinheit, insbesondere von Informationen über die Betriebszustände des Auftragsventils (13) oder Fehler des Kabels.
Auftragsvorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Modifikationseinheit (19) einen vorzugsweise elektronischen Speicher aufweist, in dem, bevorzugt durch den Microcontroller, Informationen speicherbar sind und/oder aus dem, bevorzugt durch den Microcontroller, Informationen auslesbar sind, insbesondere bevorzugt von dem Microcontroller erzeugte oder bereitgestellte Informationen über Betriebszustände des Auftragsventils oder über Fehler des von der Hauptsteuerungseinheit (17) zu der Modifikationseinheit (19) oder des von der Modifikationseinheit (19) zu dem Auftragsventil (13) geführten Stromkabels.
Auftragsvorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptsteuerungseinheit (17) derart ausgebildet ist, dass sie die Ausgangsspannungssignale mit einer zusätzlichen Kleinstspannung beaufschlagt zur Energieversorgung der Modifikationseinheit (19).
Modifikationseinheit für eine Auftragsvorrichtung zum Aufbringen von fließfähigem Medium auf ein Substrat, insbesondere von Hotmelt-Klebstoff, insbesondere gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auftragsvorrichtung über ein Auftragsventil (13) verfügt, das ein Verschlussorgan aufweist, das in einer Öffnungsstellung eine Dosieröffnung des Auftragsventils (13) freigibt, sodass das fließfähige Medium durch die Dosieröffnung in Richtung des Substrats strömen kann, wobei das Verschlussorgan durch einen Elektromagneten des Auftragsventils (13) aus einer Schließstellung, in der es die Dosieröffnung schließt, in die Öffnungsstellung bewegbar ist, und wobei die Auftragsvorrichtung über eine mit dem Auftragsventil (13) verbundene Hauptsteuerungseinheit (17) verfügt, insbesondere eine SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung), die zur gesteuerten Spannungsversorgung des Elektromagneten, insbesondere periodisch, elektrische Ausgangsspannungssignale zur Verfügung stellt, die das Verschlussorgan in die Öffnungsstellung bewegen und dort halten, wobei die Modifikationseinheit (19) derart ausgebildet ist, dass sie zwischen der Hauptsteuerungseinheit (17) und dem Auftragsventil (13) anordenbar ist und die Ausgangsspannungssignale der Hauptsteuerungseinheit (17) empfangen, modifizieren und in modifizierter Form an den Elektromagneten weiterleiten kann.
Modifikationseinheit gemäß Anspruch 15, gekennzeichnet durch ein oder mehrere Merkmale der vorhergehenden Ansprüche 1-14.