EP4219942A1 - Doppeltwirkende kolbenpumpe sowie auftragssystems zum auftragen eines fliessfähigen mediums auf ein substrat - Google Patents

Doppeltwirkende kolbenpumpe sowie auftragssystems zum auftragen eines fliessfähigen mediums auf ein substrat Download PDF

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EP4219942A1
EP4219942A1 EP23168193.3A EP23168193A EP4219942A1 EP 4219942 A1 EP4219942 A1 EP 4219942A1 EP 23168193 A EP23168193 A EP 23168193A EP 4219942 A1 EP4219942 A1 EP 4219942A1
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EP
European Patent Office
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piston
movement
piston pump
reversal point
pump
Prior art date
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Application number
EP23168193.3A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Hofer
Hanspeter Felix
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Robatech AG
Original Assignee
Robatech AG
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Filing date
Publication date
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    • F04B49/06—Control using electricity
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    • F04B2201/02—Piston parameters
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    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B2201/00—Pump parameters
    • F04B2201/02—Piston parameters
    • F04B2201/0202—Linear speed of the piston

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a double-acting, preferably pneumatically driven or drivable piston pump of an application system for applying a flowable medium, in particular a heated adhesive, to a substrate, the piston pump having a piston that can be moved between a first reversal point and a second reversal point for conveying the has flowable medium. When the respective reversal point is reached, the direction of movement of the piston is reversed.
  • the application system has an output device for intermittently outputting the flowable medium conveyed to the output device by means of the piston pump.
  • the invention relates to a double-acting piston pump for delivering a free-flowing medium to a dispensing device.
  • the invention relates to an application system for applying a flowable medium to a substrate.
  • a piston pump for delivering a flowable medium is, for example, from EP 2 732 884 A2 known.
  • the pressure drop and its course over time is highly dependent on the design and the design of some components of the piston pump.
  • the stroke direction of a pneumatically driven piston pump with a pneumatic piston is reversed via an electrically actuated pneumatic switchover valve.
  • the switching process of this valve requires a certain amount of time.
  • the reduction of air pressure on one side of the pneumatic piston and the build-up of air pressure on the other side of the pneumatic piston require a certain amount of time.
  • double-acting piston pumps there are often two check valves, which usually do not have identical designs.
  • the two non-return valves are usually designed in the form of movable balls which, when the piston is in the vertical operating direction, seal alternately at the top and bottom against a flow of the flowable medium to be pumped.
  • the ball of one check valve moves from a sealed position to an open position and the ball of the other check valve moves from an open position to a sealed position and vice versa. This movement of the balls also takes some time.
  • the reversal process at the first reversal point and at the second reversal point of the piston thus while the check valves are being actuated, there is a slight loss of volume flow of the free-flowing medium. This loss or pressure drop is typically of different magnitude in the two reversal points.
  • the EP 2 107 241 A2 proposes a piston pump for this purpose, the piston pump having at least two piston-cylinder units for conveying the flowable medium.
  • the two pumps are operated in such a way that a pressure drop during the delivery of the fluid from one pump is compensated for by the other pump.
  • the use of a pressure accumulator is known, with the pressure accumulator largely compensating for the falling pressure when the direction of movement of the piston of the piston pump is reversed.
  • the disadvantage of this solution is that a pressure accumulator is optimally designed for only one operating state can be. Compensation for the falling pressure is satisfactory only for a specific pressure setting and only for a specific viscosity of the flowable medium. The larger the deviation from the optimal operating point, the worse the compensation of the pressure drop by the pressure accumulator works.
  • the object of the present invention is to specify a method for operating a double-acting piston pump of an application system for applying a flowable medium, in particular a heated adhesive, to a substrate, so that the effects of the pressure drop when reversing the direction of movement on the application pattern are avoided or at least reduced, in particular Constrictions of an application bead can be avoided or at least reduced. Furthermore, it is the object of the present invention to specify a double-acting piston pump for conveying a flowable medium to a dispensing device, with which constrictions in the application of the flowable medium can be avoided. Furthermore, it is the object of the present invention to specify an application system for applying a flowable medium that makes it possible to avoid or at least reduce constrictions in the application of the flowable medium.
  • the method according to the invention is a method for operating a double-acting piston pump of an application system for applying a flowable medium.
  • the flowable medium is in particular a heated adhesive and/or a viscous hot-melt adhesive.
  • the piston pump is a double-acting piston pump, i.e. a piston pump that conveys the flowable medium in both stroke directions of the piston.
  • the application system is used to apply the flowable medium to a substrate, which can be, for example, a sheet of paper, cardboard or a film.
  • a substrate can consist of a large number of separate structures,
  • the substrate can be a large number of strip-like elements, for example strips of paper, strips of cardboard or strips of film, which are arranged at a distance and are successively guided past an application head which is used to dispense the medium.
  • the piston pump has a piston that can be moved between a first reversal point and a second reversal point for conveying the flowable medium, with the direction of movement of the piston being reversed when the respective reversal point is reached.
  • the application system also has a dispensing device, for example one or more spray heads, for the intermittent dispensing of the flowable medium conveyed to the dispensing device by means of the piston pump.
  • the flowable medium is dispensed by means of the dispensing device during periods of dispensing and that the dispensing of the flowable medium by means of the dispensing device is interrupted during periods of interruption.
  • the direction of movement of the piston is reversed during at least one interruption period of the interruption periods, with the piston being in an intermediate position between the first reversal point and the second reversal point during the at least one interruption period when the direction of movement is reversed.
  • the direction of movement of the piston is reversed during the at least one interruption period of the interruption periods in such a way that the time up to the dispensing period following the at least one interruption period is sufficient to build up a target value of the pressure again until the start of the subsequent dispensing period, insofar as this is the case at the beginning of the subsequent dispensing period, the reverse-induced, time-limited pressure drop is over.
  • the flowable medium is preferably dispensed intermittently in such a way that the intermittent dispensing results in a time-recurring pattern of dispensed flowable medium, in particular when a large number of substrates of the same type are provided with the flowable medium.
  • the piston pump preferably has a delivery area and a drive area.
  • the piston is arranged in the conveying area and serves to convey the free-flowing medium.
  • the components serving to drive the movement of the piston are arranged at least partially, preferably completely, in the drive area.
  • the piston pump is preferably a pneumatically drivable piston pump.
  • the piston pump preferably has a pneumatic piston which is operatively connected to the piston which is used to convey the free-flowing medium and which is used to drive the movement of the piston.
  • compressed air is applied to a corresponding side of the pneumatic piston and the other side is vented.
  • the direction of movement of the piston is preferably reversed via an electrically or magnetically actuable pneumatic switching valve.
  • the piston pump has a pneumatic part, also referred to as a pneumatic area, and a delivery area, with the pneumatic piston being arranged in the pneumatic part and the piston, which serves to deliver the free-flowing medium, being arranged in the delivery area.
  • a hydraulic drive in particular with a hydraulic piston
  • an electric drive in particular in the form of a linear motor.
  • the first reversal point and the second reversal point are preferably not designed to be variable, so that the first reversal point and the second reversal point are fixed when the double-acting piston pump is operated.
  • the two reversal points are preferably unchangeable, in particular due to the design.
  • the first reversal point and the second reversal point are preferably a bottom or top dead center of the piston.
  • a delivery quantity of the flowable medium delivered during the respective delivery period by means of the delivery device is smaller than a delivery quantity of the delivery device by means of the piston pump during a piston stroke of the piston pump from the first reversal point to the second reversal point and/or vice versa to the delivery device promoted medium.
  • the flowable medium can be dispensed during the dispensing periods without reversing the direction of movement of the piston. This has a particularly advantageous effect on the quality of the application of the flowable medium to the substrate.
  • a delivery quantity of the flowable medium delivered by means of the delivery device during a delivery period of the delivery periods is greater than a medium delivered to the delivery device over a complete stroke length of the piston pump or when one of the reversal points is reached during a delivery period of the delivery periods
  • a spring accumulator or a pressure accumulator with the principle of a single-acting, pneumatically actuated piston pump can be used as the pressure accumulator.
  • a number of reversals of the direction of movement that occur in intermediate positions of the piston between the first reversal point and the second reversal point is preferably greater than a number of reversals of the direction of movement that occur in the reversal points.
  • the direction of movement is reversed predominantly in intermediate positions of the piston between the first reversal point and the second reversal point.
  • piston speed is understood to mean the absolute value of the piston speed, of the piston is reduced compared to a piston speed during the dispensing periods, in particular the piston speed during the interruption periods is equal to zero. Accordingly, the piston velocity evolution over time is correlated to the dispense periods and the interrupt periods. Accordingly, by detecting the piston speed, it can be determined whether there is a dispensing period or an interruption period.
  • the reversal of the direction of movement can be independent of the higher-level control or knowledge of the operating state of the output device (output or interruption of the output ) are carried out solely on the basis of the measured piston speed, so that the piston pump can be operated more or less independently, meaning that there is no need for a higher-level controller. Because the piston speed is correlated to the dispense periods and interrupt periods, a reversal of the direction of movement of the piston can be made dependent on the piston speed and from a knowledge of the piston speed a reversal of the Direction of movement take place during the at least one interruption period.
  • the recurring application pattern can be recognized by measuring the piston speed. In this way, at the beginning of an interruption period, the expected stroke distance of the piston up to the beginning of the next interruption period can be determined.
  • the programmed or specified application pattern of a higher-level application control is used to determine the time course of the interruption periods for determining the piston positions to be expected with regard to the interruption periods. As a result, the operational reliability of the invention can be improved since unexpected changes in the application pattern can be taken into account.
  • the piston pump is subject to leakage with respect to the flowable medium to be delivered, so that during the interruption periods a piston speed of the piston is reduced compared to a piston speed in the dispensing periods.
  • a piston pump prone to leaks is also to be regarded as advantageous with regard to minimizing wear, avoiding maintenance work and the longest possible service life of the piston pump.
  • the leakage occurs between the piston and the cylinder. This leakage is primarily dependent on the viscosity and the flow behavior of the free-flowing medium, on the size of a gap around the piston and on the pressure that the piston pump builds up. In a leaking piston pump, piston speed during pause periods is reduced relative to piston speed during dispensing periods because during pause periods, resistance to piston movement is increased relative to resistance to piston movement when dispensing the flowable medium.
  • the piston of the piston pump is non-sealing with respect to a cylinder and/or the piston pump has a non-sealing piston rod with respect to a guide.
  • the piston pump preferably has two check valves, one check valve being open and the other check valve being closed, depending on the direction of movement of the piston.
  • the two non-return valves are usually designed in the form of movable balls which, when the piston is in the vertical operating direction, seal alternately at the top and bottom against a flow of the flowable medium to be pumped.
  • the ball of one check valve moves from a sealed position to an open position and the ball of the other check valve moves from an open position to a sealed position and vice versa during a subsequent switchover process.
  • the piston speed is measured and the direction of movement of the piston is reversed outside the reversal points when the piston speed is equal to a certain value, in particular the certain value corresponds to the piston speed of the piston during the interruption periods.
  • the aforementioned condition namely that the piston speed is less than or equal to a specific value, is to be understood as a necessary condition but not a mandatory sufficient condition for reversing the direction of movement of the piston. However, it is quite conceivable that this is a sufficient condition for reversing the direction of movement of the piston.
  • a distance of the piston from the reversal point in the direction of movement of the piston is determined, with the direction of movement of the piston being reversed during the respective interruption period before the reversal point in the direction of movement of the piston is reached if the distance of the piston falls below a certain value from the reversal point in the direction of movement of the piston, and/or wherein a distance of the piston from the reversal point opposite to the direction of movement of the piston is determined, wherein a reversal of the direction of movement of the piston during the respective interruption period before reaching the in direction of movement of the piston reversal point occurs when the distance of the piston from the reversal point opposite to that in the direction of movement of the piston exceeds a certain value.
  • the distance of the piston from the respective reversal point used for the comparison with the determined value is preferably determined at the beginning of the respective interruption period.
  • the determined value with regard to the reversal point in the direction of movement of the piston preferably corresponds to an expected stroke of the piston in the direction of movement of the piston until the beginning of the next interruption period.
  • the determined value with regard to the reversal point lying opposite to the direction of movement of the piston preferably corresponds to an expected stroke of the piston opposite to the direction of movement of the piston until the start of the next interruption period.
  • the piston speed is measured and a distance of the piston from the reversal point in the direction of movement of the piston is determined, with the direction of movement of the piston being reversed when the piston speed falls below a certain value and the distance of the piston from falls below a specific value at the reversal point in the direction of movement of the piston, and/or when the piston speed is measured and a distance of the piston from the reversal point opposite to the direction of movement of the piston is determined, with the direction of movement of the movable piston being reversed when the piston speed falls below a certain value and the distance of the piston from the reversal point opposite to the direction of movement of the piston exceeds a certain value.
  • the advantage of the aforementioned embodiment of the method is that the piston speed is a criterion for whether there is an interruption period. Since a reversal of the direction of movement of the piston is to occur during an interruption period, a reversal of the direction of movement of the piston is to occur only during a period of reduced piston speed.
  • the reduced piston speed is therefore a first criterion for switching.
  • the distance of the piston from the respective reversal point is used as a further criterion to decide whether the direction of movement should be reversed.
  • the piston position for determining the distance value of the piston from the respective reversal point or the distance value of the piston from the respective reversal point is determined when the piston speed falls below a specific value.
  • the piston pump has sensors for measuring a piston position and/or a distance of the piston from the first reversal point or the second reversal point and/or for measuring the direction of movement of the piston and/or for measuring the speed of the piston. It is considered particularly advantageous if the sensor is designed as a Hall sensor. In connection with a Hall sensor, it is considered to be particularly advantageous if the piston pump has a magnet, preferably a ring magnet, the magnet together with the Piston is movable. It is entirely conceivable that the piston pump has a plurality of Hall sensors, preferably at least four Hall sensors, in particular exactly four Hall sensors.
  • distance is to be understood broadly in the aforementioned contexts.
  • the distance of the piston from one reversal point to the other reversal point is divided into at least two sections, with “distance” then meaning that section in which the piston is located.
  • the route can be divided into a first section and a second section, with the first section containing the first reversal point and the second section containing the second reversal point.
  • the section in which the piston is currently located can then be used as the distance criterion or distance.
  • the distance of the piston from the first reversal point is less when the piston is in the first section than when the piston is in the second section. Knowing which section the piston is in can therefore be used as a criterion for falling below or exceeding a distance value.
  • the double-acting piston pump serves to convey a free-flowing medium to a dispensing device.
  • the double-acting piston pump is used to convey a heated adhesive, in particular a viscous hot-melt adhesive, to a dispensing device.
  • the dispensing device can in particular be a spray head.
  • the piston pump has a reversal point between a first and a second Reversal point movable piston, which is used to convey the flowable medium.
  • the piston pump has a control device for controlling the direction of movement of the piston, the control device being set up to reverse the direction of movement of the piston when the respective reversal point is reached.
  • the piston pump has a measuring device for measuring a piston speed, the control device being set up to reverse the direction of movement of the piston when the measured piston speed falls below a certain speed value.
  • the piston speed is a measure of whether flowable medium is being dispensed from the dispenser or the dispensing of flowable medium by the dispenser is interrupted.
  • the double-acting piston pump is therefore suitable for carrying out the method according to the invention, with the corresponding advantages.
  • the piston pump is subject to leakage with respect to the flowable medium to be conveyed.
  • the piston is not designed to be sealing with respect to a cylinder and/or the piston pump has a piston rod that is not designed to be sealing in a guide.
  • a piston pump prone to leaks has the advantage that wear on the piston pump is reduced and also, with regard to the method, the advantage that the speed of the piston during the interruption periods is reduced compared to the speed of the piston during the dispensing periods.
  • the piston pump preferably has two check valves, one check valve being open and the other check valve being closed, depending on the direction of movement of the piston, and in particular the check valves being designed differently.
  • the two check valves are assigned to that part of the piston pump in which the free-flowing medium is conveyed, ie the conveying region.
  • the double-acting piston pump is preferably designed as a pneumatically drivable piston pump.
  • the piston pump has a pneumatic part, also referred to as a pneumatic area, and a delivery area, with the pneumatic piston being arranged in the pneumatic part and the piston, which serves to deliver the free-flowing medium, being arranged in the delivery area.
  • the piston pump preferably has a measuring device for measuring a distance between the piston position of the piston and the reversal point in the direction of movement of the piston, with the control device being set up to change the direction of movement of the reversing the piston, or the piston pump has a measuring device for measuring a distance between the piston position of the piston and the reversal point opposite to the direction of movement of the piston, wherein the control device is set up, when the measured piston speed falls below a certain speed value and the measured piston speed exceeds a certain distance value distance to reverse the direction of movement of the piston.
  • the piston pump preferably has a magnet or a plurality of magnets, preferably one or more ring magnets, the magnet being movable together with the piston or the magnets being movable together with the piston, the measuring device for measuring the piston speed having at least one Hall sensor and/or or the measuring device for measuring the distance has at least one Hall sensor.
  • the piston pump preferably has at least three Hall sensors, in particular at least four Hall sensors. If there are several Hall sensors, the piston pump preferably also has several magnets. In particular, each Hall sensor is assigned a magnet.
  • the control device preferably has an evaluation device for evaluating the magnetic flux density measured by means of the one or more Hall sensors, the evaluation device being set up in particular to determine the first and the second derivation of the measured magnetic flux density. From the measured magnetic flux density, the first derivative of the flux density and the second derivative of the flux density draw conclusions about the piston position, the piston speed and the piston acceleration.
  • the piston pump preferably has at least two Hall sensors, with a distance traveled by the piston from one reversal point to the other reversal point being divided into at least two sections with regard to the measurement of the piston speed and/or a measurement of the piston position, with the respective section being one of the at least two sensors is assignable.
  • the distribution of the distance and the assignment of the Hall sensors is such that for the Hall sensor that can be assigned to the respective section, there is an almost linear relationship between the magnetic flux density detected by this Hall sensor and the piston position of the piston when the piston is in the section assigned to this Hall sensor located.
  • the alignment process also makes it possible to determine the polarity of the magnet during the alignment process.
  • the reference values can be adjusted automatically, in particular digital electronics for evaluating the Hall sensors can be programmed according to the installation position of the magnet. It is therefore not necessary to adhere to a specific alignment of the magnet during assembly. Dismantling to correct an incorrect installation position of the magnet is therefore not necessary.
  • the piston pump is designed as a pneumatically drivable piston pump with a pneumatic piston that is operatively connected to the piston, the control device having an actuatable valve or an actuatable valve arrangement, with actuation of the valve or the valve arrangement in a direction in which pressure is applied to the pneumatic piston changes.
  • the application system according to the invention for applying a flowable medium, in particular a heated adhesive, to a substrate has the above-described double-acting piston pump or one of the above-described embodiments of the double-acting piston pump and a dispensing device for intermittently dispensing the flowable medium conveyed to the dispensing device by means of the double-acting piston pump.
  • the 1 shows an application system 2 for applying a flowable medium, in this case a heated adhesive, to a substrate 3.
  • the substrate 3 can be, for example, sheets of paper or cardboard.
  • the application system 2 has a double-acting piston pump 1 . Since it is a double-acting piston pump 1, the piston pump 1 is effective in both stroke directions of the piston 4.
  • the flowable medium is conveyed by means of the piston pump 1 from a storage container (not shown) that can be connected to the piston pump 1 to a dispensing device 5 .
  • the dispensing device 5 is in fluid communication with the piston pump 1, namely a cylinder bore 12 of the piston pump, by means of a heating hose 11.
  • the adhesive gets from the storage container into a suction chamber 13 for adhesive. From there, the adhesive is sucked into the cylinder bore 12 and conveyed under pressure to the dispensing device 5 via a pressure connection 14 to which the heating hose 11 is connected.
  • the dispensing device 5 is presently suitable for intermittently dispensing the adhesive conveyed to the dispensing device 5, so that the adhesive is dispensed by the dispensing device 5 during dispensing periods and the dispensing of the adhesive by the dispensing device 5 is interrupted during interruption periods.
  • the adhesive is to be applied to substrates 3, which are arranged at a distance from one another on a conveyor belt 15 and are moved past the dispensing device 5, in particular continuously, by means of this conveyor belt 15 in the direction of arrow 16, with the dispensing device 5 each having a bead of adhesive 17 applies to the respective substrate 3.
  • the piston 4 of the piston pump 1 can be moved between a first reversal point 24 and a second reversal point 25 .
  • the direction of movement of the piston 4 is reversed.
  • this drop in pressure has a negative effect on the quantity of adhesive dispensed and thus on the so-called application pattern.
  • a clear constriction 18 is then visible in the applied adhesive bead 17.
  • the direction of movement of the piston 4 is changed in piston pumps 1 or in methods for operating a piston pump 1, as are known from the prior art, always and exclusively at fixed positions, namely at the two fixed reversal points 24, 25, which typically coincide with the dead centers of the piston pump 1: After a complete stroke of the piston 4 has taken place, the switchover process is initiated and then a complete stroke takes place in the opposite direction up to the respective other reversal point of the reversal points 24, 25.
  • the Actuation of the switching process thus reversing the direction of movement of the piston 4, purely mechanically or by actuating an electrical or electronic switch. There is no temporal coordination of the switching process of the direction of movement of the piston 4 of the piston pump 1 and the delivery periods and interruption periods of the adhesive application.
  • the exemplary embodiment according to the invention shown in the illustration provides that the direction of movement of the piston 4 is reversed only during the interruption periods.
  • the development over time of the piston position 26 and the quantity of adhesive dispensed per unit of time 23 are shown schematically in FIG 6 shown.
  • it comes at the 6 does not result in a drop in the amount of adhesive dispensed per unit time 23 during the dispensing periods, since reversal of the direction of movement of the piston 4 occurs only during the pause periods.
  • a delivery quantity of the adhesive delivered during the respective delivery period by means of the delivery device 5 is smaller than a delivery quantity of the adhesive delivered by means of the piston pump 1 during a piston stroke of the piston 4 from one reversal point 24, 25 to the other reversal point 24, 25 to the delivery device 5 funded medium.
  • Piston pump 1 shown is a piston pump 1 which is subject to leakage with respect to the adhesive to be delivered, so that during the interruption periods a piston speed of the piston 4 is reduced compared to a piston speed during the dispensing periods. This is also evident from the development of the piston position over time 26 of the piston 4 can be seen, as in the Figures 5 and 6 is shown.
  • the leakage is realized in that the piston 4 is not designed to seal with respect to a cylinder bore 12 , the cylinder bore 12 being introduced into a housing 19 of the piston pump 1 .
  • the piston pump 1 has an upper pneumatic part with a pneumatic piston 20 for the drive.
  • the pneumatic piston 20 is firmly connected to a piston rod 6, which in turn is connected to the piston 4, which serves to convey the adhesive.
  • a ring magnet 9 is also connected to the pneumatic piston 20 and thus to the piston rod 6.
  • An electronic circuit board 21 is also formed adjacent to the pneumatic piston 20 or the ring magnet 9 , with three Hall sensors 10 being connected to the electronic circuit board 21 .
  • the Hall sensors 10 are designed in such a way that they measure the magnetic flux density in the horizontal direction.
  • the ring magnet 9 moves according to the movement of the piston rod 6, so that due to the change in the position of the ring magnet 9, the position of the respective Hall sensor 10 detected magnetic flux density changes.
  • the piston position 26 and the piston speed can then be determined by means of the output signals of the Hall sensors 10 .
  • the direction of movement of the piston 4 or of the pneumatic piston 20 can also be determined.
  • both the piston position 26, the piston speed and the direction of movement of the piston 4 can be determined using a single Hall sensor 10.
  • at least three Hall sensors 10 are preferably used, since this increases the accuracy on the one hand and increases the redundancy on the other hand, as a result of which the failure, functional and operational reliability of the piston pump 1 is increased.
  • the piston 4 is provided with an axial passage, in the area of which a check valve 7 with associated valve seat is arranged.
  • the piston 4 is guided in the cylinder bore 12 formed in the housing 19 in a non-sealing manner.
  • a second check valve 8 is formed in the cylinder bore 12 .
  • the check valve 8 is associated with the suction chamber 13, so that adhesive can enter from the suction chamber 13 into the adhesive delivery chamber of the piston pump 1 when the check valve 8 is in a defined position. If the non-return valve 7 is in a defined position, adhesive can reach the pressure connection 14 and from there via the heating hose 11 to the dispensing device 5 .
  • a dynamic seal 22 without differential pressure is provided between the pneumatic part and the adhesive-delivering part of the piston pump 1 .
  • the piston pump 1 also has a control device, not shown, for controlling the direction of movement of the piston 4, the control device being set up to reverse the direction of movement of the piston 4 when the respective reversal point 24, 25 is reached.
  • the piston pump 1 also has a measuring device for measuring the piston speed, the control device being set up to reverse the direction of movement of the piston 4 when the measured piston speed falls below a certain speed value.
  • the piston pump 1 has a measuring device for measuring a distance of the piston position 26 of the piston 4 from the reversal point lying in the direction of movement of the piston 4 on.
  • the Hall sensors 10 form part of the measuring device for measuring the piston speed, the piston position 26 or the distance and the direction of movement of the piston 4.
  • the control device is set up to fall below a certain speed value of the measured piston speed and falls below a certain distance value of the measured Distance to reverse the direction of movement of the piston 4.
  • Such a design of the piston pump 1 has the advantage that the switching process of the direction of movement of the piston 4 takes place solely on the basis of the knowledge of internal measurement data or measurement variables of the piston pump 1 . It is therefore not necessary to record data about the status of the dispensing device 5 and to transmit it to the control device of the piston pump 1 .
  • the piston pump 1 can thus be used completely independently of the dispensing device 5 actually used and can carry out the method described above.
  • the piston pump 1 can be used universally.
  • existing application systems 2 can be converted by replacing the piston pump 1 in such a way that these application systems 2 can carry out the method described above.

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Abstract

Doppeltwirkende Kolbenpumpe zum Fördern eines fließfähigen Mediums zu einer Ausgabevorrichtung (5), wobei die Kolbenpumpe (1) einen zwischen einem ersten Umkehrpunkt (24) und einem zweiten Umkehrpunkt (25) bewegbaren Kolben (4) aufweist, zum Fördern des fließfähigen Mediums, wobei die Kolbenpumpe (1) eine Steuereinrichtung zum Steuern der Bewegungsrichtung des Kolbens (4) aufweist, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, bei Erreichen des jeweiligen Umkehrpunkts (24, 25) die Bewegungsrichtung des Kolbens (4) umzukehren, wobei die Kolbenpumpe (1) eine Messeinrichtung zum Messen einer Kolbengeschwindigkeit aufweist, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, bei Unterschreiten eines bestimmten Geschwindigkeitswertes der gemessenen Kolbengeschwindigkeit die Bewegungsrichtung des Kolbens (4) umzukehren.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer doppeltwirkenden, vorzugsweise pneumatisch angetriebenen oder antreibbaren Kolbenpumpe eines Auftragssystems zum Auftragen eines fließfähigen Mediums, insbesondere eines erhitzten Klebstoffs, auf ein Substrat, wobei die Kolbenpumpe einen zwischen einem ersten Umkehrpunkt und einem zweiten Umkehrpunkt bewegbaren Kolben zum Fördern des fließfähigen Mediums aufweist. Bei Erreichen des jeweiligen Umkehrpunkts erfolgt eine Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens. Das Auftragssystem weist eine Ausgabevorrichtung auf, zum intermittierenden Ausgeben des mittels der Kolbenpumpe zu der Ausgabevorrichtung geförderten fließfähigen Mediums. Ferner betrifft die Erfindung eine doppeltwirkende Kolbenpumpe zum Fördern eines fließfähigen Mediums zu einer Ausgabevorrichtung. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Auftragssystem zum Auftragen eines fließfähigen Mediums auf ein Substrat.
  • Eine Kolbenpumpe zum Fördern eines fließfähigen Mediums ist beispielsweise aus der EP 2 732 884 A2 bekannt.
  • Auf dem Gebiet des Auftragens von fließfähigen Medien, insbesondere auf dem Gebiet des Auftragens von Klebstoffen, besteht der Wunsch, ein möglichst präzises Auftragsmuster zu erhalten. Insofern besteht insbesondere Interesse daran, die Einflüsse einer Klebstofffördervorrichtung, beispielsweise einer doppeltwirkenden Kolbenpumpe, auf das Auftragsbild zu minimieren. Bei der Verwendung von doppeltwirkenden Kolbenpumpen, insbesondere bei doppeltwirkenden, pneumatisch angetriebenen Kolbenpumpen, besteht die Problematik, dass in den Umkehrpunkten, bei deren Erreichen eine Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens erfolgt, es zu einem Druckabfall des mittels der Kolbenpumpe geförderten, fließfähigen Mediums kommt. Dieser Druckabfall und dessen zeitlicher Verlauf sind insbesondere abhängig von der Viskosität und den Fließeigenschaften des fließfähigen Mediums, beispielsweise des geförderten erhitzten Klebstoffs. Ferner ist der Druckabfall und dessen zeitlicher Verlauf stark abhängig von der Bauform und von der Ausführung einiger Komponenten der Kolbenpumpe. Beispielsweise erfolgt das Umkehren der Hubrichtung einer pneumatisch antreibbaren Kolbenpumpe mit einem Pneumatikkolben über ein elektrisch betätigtes pneumatisches Umschaltventil. Der Umschaltvorgang von diesem Ventil erfordert eine gewisse Zeit. Ebenso erfordern beim Umschalten der Abbau von anstehendem Luftdruck auf der einen Seite vom Pneumatikkolben und der Aufbau von Luftdruck auf der anderen Seite vom Pneumatikkolben eine gewisse Zeit. Häufig sind bei doppeltwirkenden Kolbenpumpen zwei Rückschlagventile vorhanden, die üblicherweise nicht identische Bauformen aufweisen. Die beiden Rückschlagventile sind üblicherweise in Form von beweglichen Kugeln ausgeführt, die bei vertikaler Betriebsrichtung vom Kolben wechselseitig oben und unten gegen einen Fluss des zu fördernden, fließfähigen Mediums abdichten. Beim Umschaltvorgang bewegt sich die Kugel des einen Rückschlagventils von einer Dichtposition in eine Durchlassposition und die Kugel des anderen Rückschlagventils von einer Durchlassposition in eine Dichtposition und umgekehrt. Diese Bewegung der Kugeln benötigt ebenfalls etwas Zeit. Während des Umkehrvorgangs am ersten Umkehrpunkt und am zweiten Umkehrpunkt des Kolbens, somit während des Betätigens der Rückschlagventile, tritt ein geringfügiger Verlust von Volumenstrom des fließfähigen Mediums auf. Dieser Verlust bzw. Druckabfall ist in den beiden Umkehrpunkten typischerweise unterschiedlich groß. Bei einer doppeltwirkenden Kolbenpumpe tritt somit die Problematik auf, dass der Druck des geförderten, fließfähigen Mediums bei der Umkehrung der Bewegungsrichtung des Kolbens für eine begrenzte Zeit abfällt bzw. es eine gewisse Zeit benötigt, bis der Druck des fließfähigen Mediums wieder einen annähernd konstanten Wert einnimmt. Der Druckabfall in den Umkehrpunkten wirkt sich negativ auf die Qualität des auf das Substrat aufgetragenen fließfähigen Mediums bzw. das Auftragsmuster aus. Bei einem kontinuierlichen Auftrag des fließfähigen Mediums auf das Substrat mittels der Ausgabevorrichtung führt eine Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens und ein damit einhergehender Druckabfall zu einer zeitlich begrenzten verminderten Ausgabe von fließfähigem Medium. Dementsprechend kommt es bei einem Auftragssystem mit einer doppeltwirkenden Kolbenpumpe in den Umkehrpunkten der Kolbenpumpe zu einer verminderten Ausgabe von fließfähigem Medium, was sich negativ auf das Auftragsbild auswirkt. Beispielsweise kommt es bei einer kontinuierlichen Ausgabe des fließfähigen Mediums in Art eines Streifens, auch als Auftragsraupe oder Raupe bezeichnet, in der aufgetragenen Raupe zu deutlichen Einschnürungen im Querschnitt der Raupe, die zeitlich mit den Umkehrpunkten der Bewegungsrichtung des Kolbens der Klebstoffpumpe korrelieren. Das sogenannte Auftragsbild zeigt dann deutliche, regelmäßige Einschnürungen.
  • Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Möglichkeiten bekannt, den Druckabfall beim Umkehren der Bewegungsrichtung des Kolbens der Kolbenpumpe zu vermeiden oder zu vermindern bzw. die Auswirkungen dieses Druckabfalls auf das Auftragsbild zu minimieren.
  • Beispielsweise schlägt die EP 2 107 241 A2 zu diesem Zweck eine Kolbenpumpe vor, wobei die Kolbenpumpe zumindest zwei Kolben-Zylinder-Einheiten zur Förderung des fließfähigen Mediums aufweist. Die beiden Pumpen werden dabei derart betrieben, dass ein Druckabfall bei der Förderung des Fluids der einen Pumpe durch die jeweils andere Pumpe ausgeglichen wird. Ferner ist aus dem Stand der Technik ES 2 064 183 A2 die Verwendung eines Druckspeichers bekannt, wobei bei einem Umkehren der Bewegungsrichtung des Kolbens der Kolbenpumpe der Druckspeicher den abfallenden Druck weitgehend kompensiert. Nachteilig an dieser Lösung ist, dass ein Druckspeicher nur für einen Betriebszustand optimal ausgelegt werden kann. Nur für eine bestimmte Druckeinstellung und nur für eine bestimmte Viskosität vom fließfähigen Medium erfolgt die Kompensation vom abfallenden Druck zufriedenstellend. Je größer die Abweichung vom optimalen Betriebspunkt ist, desto schlechter wirkt die Kompensation des Druckabfalls durch den Druckspeicher.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben einer doppeltwirkenden Kolbenpumpe eines Auftragssystems zum Auftragen eines fließfähigen Mediums, insbesondere eines erhitzten Klebstoffs, auf ein Substrat anzugeben, sodass Auswirkungen des Druckabfalls beim Umkehren der Bewegungsrichtung auf das Auftragsbild vermieden oder zumindest vermindert werden, insbesondere Einschnürungen einer Auftragsraupe vermieden oder zumindest vermindert werden. Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine doppeltwirkende Kolbenpumpe zum Fördern eines fließfähigen Mediums zu einer Ausgabevorrichtung anzugeben, mit der Einschnürungen im Auftrag des fließfähigen Mediums vermieden werden können. Des Weiteren ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Auftragssystem zum Auftragen eines fließfähigen Mediums anzugeben, das es ermöglicht, Einschnürungen im Auftrag des fließfähigen Mediums zu vermeiden oder zumindest zu vermindern.
  • Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren, das die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist, eine doppeltwirkende Kolbenpumpe, die die Merkmale des Patentanspruchs 8 aufweist, sowie ein Auftragssystem, das die Merkmale des Patentanspruchs 15 aufweist, gelöst.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich um ein Verfahren zum Betreiben einer doppeltwirkenden Kolbenpumpe eines Auftragssystems zum Auftragen eines fließfähigen Mediums. Bei dem fließfähigen Medium handelt es sich insbesondere um einen erhitzten Klebstoff und/oder einen viskosen Schmelzklebstoff. Bei der Kolbenpumpe handelt es sich um eine doppeltwirkende Kolbenpumpe, somit eine Kolbenpumpe, die in beiden Hubrichtungen des Kolbens das fließfähige Medium fördert. Das Auftragssystem dient dem Auftragen des fließfähigen Mediums auf ein Substrat, wobei es sich bei dem Substrat beispielsweise um einen Papierbogen, einen Karton oder eine Folie handeln kann. Ein Substrat kann durchaus aus einer Vielzahl von separaten Strukturen bestehen, beispielsweise kann es sich bei dem Substrat um eine Vielzahl von streifenartigen Elementen, z.B. Papierstreifen, Kartonstreifen oder Folienstreifen, handeln, die beabstandet angeordnet und nacheinander an einem Auftragskopf, der der Ausgabe des Mediums dient, vorbeigeführt werden.
  • Die Kolbenpumpe weist einen zwischen einem ersten Umkehrpunkt und einem zweiten Umkehrpunkt bewegbaren Kolben auf zum Fördern des fließfähigen Mediums, wobei bei Erreichen des jeweiligen Umkehrpunkts eine Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens erfolgt. Das Auftragssystem weist ferner eine Ausgabevorrichtung, beispielsweise einen oder mehrere Spritzköpfe auf, zum intermittierenden Ausgeben des mittels der Kolbenpumpe zu der Ausgabevorrichtung geförderten, fließfähigen Mediums. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass während Ausgabezeiträumen eine Ausgabe des fließfähigen Mediums mittels der Ausgabevorrichtung erfolgt und während Unterbrechungszeiträumen eine Ausgabe des fließfähigen Mediums mittels der Ausgabevorrichtung unterbrochen ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass während zumindest eines Unterbrechungszeitraums der Unterbrechungszeiträume eine Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens erfolgt, wobei sich der Kolben bei der Umkehr der Bewegungsrichtung während des zumindest einen Unterbrechungszeitraums in einer Zwischenposition zwischen dem ersten Umkehrpunkt und dem zweiten Umkehrpunkt befindet.
  • Da eine Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens während zumindest eines Unterbrechungszeitraums der Unterbrechungszeiträume erfolgt, erfolgt zumindest diese Umkehr der Bewegungsrichtung während eines Zeitraums, bei dem die Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens und der damit einhergehende Druckabfall sich nicht oder nur gering auf das Auftragsbild des fließfähigen Mediums auf das Substrat auswirkt, da während des Unterbrechungszeitraums gerade keine Ausgabe des fließfähigen Mediums durch die Ausgabevorrichtung erfolgt. Insbesondere erfolgt die Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens während des zumindest einen Unterbrechungszeitraums der Unterbrechungszeiträume derart, dass die Zeit bis zu dem an den zumindest einen Unterbrechungszeitraum anschließenden Ausgabezeitraum ausreichend ist, um einen Soll-Wert des Drucks bis zum Beginn des anschließenden Ausgabezeitraums wieder aufzubauen, insofern zum Beginn des anschließenden Ausgabezeitraums der umkehrbedingte, zeitlich begrenzte Druckabfall vorbei ist.
  • Bei üblichen Kolbenpumpen bzw. Verfahren zum Betreiben einer Kolbenpumpe erfolgt eine Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens ausschließlich bei Erreichen des jeweiligen Umkehrpunkts. Somit erfolgt bei derartigen Verfahren bzw. Kolbenpumpen keine zeitliche Koordination von Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens und Unterbrechungszeitraum bzw. Unterbrechungszeiträumen. Hingegen erfolgt bei der erfindungsgemäßen Lösung ein Richtungswechsel der Bewegung vom Kolben der Kolbenpumpe während des zumindest einen Unterbrechungszeitraum der Unterbrechungszeiträume in einer Zwischenposition, somit vor Erreichen des in Bewegungsrichtung liegenden Umkehrpunkts.
  • Es ist durchaus denkbar, dass eine Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens der Kolbenpumpe während eines Unterbrechungszeitraums der Unterbrechungszeiträume in einer Zwischenposition zwischen den beiden Umkehrpunkten erfolgt und eine Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens der Kolbenpumpe während eines anderen Unterbrechungszeitraums der Unterbrechungszeiträume in einer anderen Zwischenposition zwischen den beiden Umkehrpunkten erfolgt.
  • Es ist durchaus denkbar, dass bei dem Verfahren der Kolben auch den ersten und/oder zweiten Umkehrpunkt erreicht.
  • Es ist auch durchaus denkbar, dass während eines oder mehrerer anderer Unterbrechungszeiträume der Kolben sowieso den ersten Umkehrpunkt oder den zweiten Umkehrpunkt erreicht, sodass keine zeitlich vorgelagerte Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens in einer Zwischenposition erfolgt.
  • Vorzugsweise erfolgt das intermittierende Ausgeben des fließfähigen Mediums derart, dass sich bei der intermittierenden Ausgabe ein zeitlich wiederkehrendes Muster von ausgegebenem fließfähigen Medium ergibt, insbesondere wenn eine Vielzahl von gleichartigen Substraten mit dem fließfähigen Medium versehen werden.
  • Vorzugsweise weist die Kolbenpumpe einen Förderbereich und einen Antriebsbereich auf. Der Kolben ist im Förderbereich angeordnet und dient der Förderung des fließfähigen Mediums. Die dem Antrieb der Bewegung des Kolbens dienenden Komponenten sind zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, im Antriebsbereich angeordnet.
  • Vorzugsweise handelt es sich bei der Kolbenpumpe um eine pneumatisch antreibbare Kolbenpumpe. Die Kolbenpumpe weist vorzugsweise einen mit dem Kolben, der der Förderung des fließfähigen Mediums dient, wirkverbundenen Pneumatikkolben auf, der dem Antrieb der Bewegung des Kolbens dient. Vorzugsweise wird für die Hubbewegung des Kolbens in Richtung des ersten Umkehrpunkts bzw. des zweiten Umkehrpunkts eine entsprechende Seite des Pneumatikkolbens mit Druckluft beaufschlagt und die andere Seite entlüftet. Die Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens erfolgt vorzugsweise über ein elektrisch oder magnetisch betätigbares pneumatisches Umschaltventil.
  • Insbesondere weist die Kolbenpumpe einen Pneumatikteil, auch als pneumatischer Bereich bezeichnet, und einen Förderbereich auf, wobei der Pneumatikkolben im Pneumatikteil angeordnet ist und der Kolben, der der Förderung des fließfähigen Mediums dient, im Förderbereich angeordnet ist.
  • Es sind auch andere Antriebe als ein pneumatischer Antrieb denkbar, die eine alternierende Bewegung des Kolbens bewirken. Beispielsweise ein hydraulischer Antrieb, insbesondere mit einem Hydraulikkolben, ein elektrischer Antrieb, insbesondere in Art eines Linearmotors.
  • Vorzugsweise sind der erste Umkehrpunkt und der zweite Umkehrpunkt nicht variabel gestaltet, sodass der erste Umkehrpunkt und der zweite Umkehrpunkt beim Betreiben der doppeltwirkenden Kolbenpumpe fix sind. Vorzugsweise sind die beiden Umkehrpunkte unveränderlich, insbesondere konstruktionsbedingt.
  • Vorzugsweise handelt es sich bei dem ersten Umkehrpunkt und dem zweiten Umkehrpunkt um einen unteren bzw. oberen Totpunkt des Kolbens.
  • Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn ausschließlich oder zumindest mehrheitlich während der Unterbrechungszeiträume eine Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens erfolgt. Dadurch sind die negativen Einflüsse des jeweiligen Umkehrens der Bewegungsrichtung auf das Auftragsbild besonders gering. Allerdings erfolgt nicht notwendigerweise während jedes Unterbrechungszeitraums eine Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens.
  • Es wird als besonders bevorzugt angesehen, wenn eine Ausgabemenge des während des jeweiligen Ausgabezeitraums mittels der Ausgabevorrichtung ausgegebenen fließfähigen Mediums kleiner ist als eine Fördermenge des mittels der Kolbenpumpe bei einem Kolbenhub der Kolbenpumpe von dem ersten Umkehrpunkt zu dem zweiten Umkehrpunkt und/oder umgekehrt zu der Ausgabevorrichtung geförderten Mediums. Bei einer derartigen Ausführungsform kann während der Ausgabezeiträume eine Ausgabe des fließfähigen Mediums ohne eine Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens erfolgen. Dies wirkt sich besonders vorteilhaft auf die Qualität des Auftrags des fließfähigen Mediums auf das Substrat aus.
  • Für den Fall, dass eine Ausgabemenge des während eines Ausgabezeitraums der Ausgabezeiträume mittels der Ausgabevorrichtung ausgegebenen fließfähigen Mediums größer ist als eine bei einer kompletten Hublänge der Kolbenpumpe zu der Ausgabevorrichtung geförderten Mediums oder bei Erreichen eines der Umkehrpunkte während eines Ausgabezeitraums der Ausgabezeiträume, ist es durchaus denkbar, den Druckabfall beim Umkehren der Bewegungsrichtung des Kolbens der Kolbenpumpe zu kompensieren. Zu diesem Zweck ist es denkbar, einen Druckspeicher gesteuert zu aktivieren, damit der Druckabfall beim Umschaltvorgang ausgeglichen wird. Als Druckspeicher kommt ein Federspeicher oder ein Druckspeicher mit dem Prinzip einer einfachwirkenden pneumatisch betätigten Kolbenpumpe in Frage.
  • Beim Betrieb der Kolbenpumpe ist vorzugsweise eine Anzahl der Umkehrungen der Bewegungsrichtung, die in Zwischenpositionen des Kolbens zwischen dem ersten Umkehrpunkt und dem zweiten Umkehrpunkt erfolgen, größer als eine Anzahl der Umkehrungen der Bewegungsrichtung, die in den Umkehrpunkten erfolgen. Somit erfolgt die Umkehr der Bewegungsrichtung vorwiegend in Zwischenpositionen des Kolbens zwischen dem ersten Umkehrpunkt und dem zweiten Umkehrpunkt.
  • Es ist durchaus denkbar, dass beim Betrieb eine Umkehr der Bewegungsrichtung ausschließlich in Zwischenpositionen erfolgt, insofern die Umkehrpunkte nicht erreicht werden. Die Umkehrpunkte würden dann lediglich erreicht, wenn, beispielsweise aufgrund einer Fehlfunktion der Pumpe beim Ausführen des Verfahrens bzw. einer Steuerung zur Durchführung des Verfahrens, eine Umkehr der Bewegungsrichtung in der Zwischenposition ungewollt nicht erfolgt. Da dann eine Umkehr der Bewegungsrichtung hinsichtlich einer Bewegung des Kolbens in Richtung eines der Umkehrpunkte spätestens bei Erreichen dieses Umkehrpunkts erfolgt, wird eine Beschädigung von Komponenten der Kolbenpumpe vermieden.
  • Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn während der Unterbrechungszeiträume eine Kolbengeschwindigkeit, wobei unter Kolbengeschwindigkeit der Betrag der Kolbengeschwindigkeit verstanden wird, des Kolbens reduziert ist gegenüber einer Kolbengeschwindigkeit während der Ausgabezeiträume, insbesondere die Kolbengeschwindigkeit während der Unterbrechungszeiträume gleich Null ist. Dementsprechend ist die zeitliche Entwicklung der Kolbengeschwindigkeit korreliert mit den Ausgabezeiträumen und den Unterbrechungszeiträumen. Dementsprechend kann über die Erfassung der Kolbengeschwindigkeit ermittelt werden, ob ein Ausgabezeitraum oder ein Unterbrechungszeitraum vorliegt. Dementsprechend ist es nicht notwendig, eine übergeordnete Steuerung vorzusehen, welche erfasst, ob die Ausgabevorrichtung das Medium ausgibt oder die Ausgabe unterbrochen ist, sondern die Umkehr der Bewegungsrichtung kann losgelöst von der übergeordneten Steuerung bzw. Kenntnis des Betriebszustands der Ausgabevorrichtung (Ausgabe oder Unterbrechung der Ausgabe) allein anhand der gemessenen Kolbengeschwindigkeit erfolgen, sodass die Kolbenpumpe quasi autark betrieben werden kann, somit eine übergeordnete Steuerung entfallen kann. Da die Kolbengeschwindigkeit mit den Ausgabezeiträumen und Unterbrechungszeiträumen korreliert ist, kann eine Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens abhängig von der Kolbengeschwindigkeit erfolgen und aus einer Kenntnis der Kolbengeschwindigkeit eine Umkehr der Bewegungsrichtung während des zumindest einen Unterbrechungszeitraums erfolgen.
  • Bei einem wiederkehrenden Auftragsmuster, kann das wiederkehrende Auftragsmuster durch Messung der Kolbengeschwindigkeit erkannt werden. Dadurch lässt sich zu Beginn von einem Unterbrechungszeitraum der erwartete Hubweg vom Kolben bis zum Beginn vom nächsten Unterbrechungszeitraum bestimmen. Alternativ ist es denkbar, dass das programmierte respektive vorgegebene Auftragsmuster einer übergeordneten Auftragssteuerung verwendet wird, um den zeitlichen Verlauf der Unterbrechungszeiträume zur Bestimmung der zu erwartenden Kolbenpositionen bezüglich der Unterbrechungszeiträume zu bestimmen. Dadurch kann die Betriebssicherheit der Erfindung verbessert werden, da unerwartete Änderungen im Auftragsmuster berücksichtigt werden können.
  • Es wird als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die Kolbenpumpe bezüglich des zu fördernden fließfähigen Mediums leckagebehaftet ist, sodass während der Unterbrechungszeiträume eine Kolbengeschwindigkeit des Kolbens reduziert ist gegenüber einer Kolbengeschwindigkeit in den Ausgabezeiträumen. Eine leckagebehaftete Kolbenpumpe ist auch hinsichtlich einer Minimierung des Verschleißes, einer Vermeidung von Wartungsarbeiten und einer möglichst langen Lebensdauer der Kolbenpumpe als vorteilhaft anzusehen. Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Leckage zwischen Kolben und Zylinder stattfindet. Diese Leckage ist vor allem abhängig von der Viskosität und vom Fließverhalten des fließfähigen Mediums, von einer Größe eines Spalts um den Kolben und von dem Druck, den die Kolbenpumpe aufbaut. Bei einer leckagebehafteten Kolbenpumpe ist während der Unterbrechungszeiträume eine Kolbengeschwindigkeit des Kolbens reduziert gegenüber einer Kolbengeschwindigkeit während der Ausgabezeiträume, da während der Unterbrechungszeiträume der Widerstand der Kolbenbewegung erhöht ist gegenüber einem Widerstand der Kolbenbewegung bei Ausgabe des fließfähigen Mediums.
  • Vorzugsweise ist der Kolben der Kolbenpumpe nicht dichtend bezüglich eines Zylinders ausgeführt und/oder die Kolbenpumpe weist eine nicht dichtend bezüglich einer Führung ausgeführte Kolbenstange auf.
  • Vorzugsweise weist die Kolbenpumpe zwei Rückschlagventile auf, wobei je nach Bewegungsrichtung des Kolbens das eine Rückschlagventil offen und das andere Rückschlagventil geschlossen ist. Die beiden Rückschlagventile sind üblicherweise in Form von beweglichen Kugeln ausgeführt, die bei vertikaler Betriebsrichtung vom Kolben wechselseitig oben und unten gegen einen Fluss des zu fördernden, fließfähigen Mediums abdichten. Beim Umschaltvorgang bewegt sich die Kugel des einen Rückschlagventils von einer Dichtposition in eine Durchlassposition und die Kugel des anderen Rückschlagventils bewegt sich von einer Durchlassposition in eine Dichtposition und bei einem darauffolgenden Umschaltvorgang entsprechend umgekehrt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Kolbengeschwindigkeit gemessen und eine Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens außerhalb der Umkehrpunkte erfolgt, wenn die Kolbengeschwindigkeit gleich einem bestimmten Wert ist, insbesondere der bestimmte Wert der Kolbengeschwindigkeit des Kolbens während der Unterbrechungszeiträume entspricht. Die vorgenannte Bedingung, nämlich dass die Kolbengeschwindigkeit kleiner oder gleich einem bestimmten Wert ist, ist als notwendige Bedingung aber nicht zwingend hinreichende Bedingung für die Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens zu verstehen. Es ist allerdings durchaus denkbar, dass es sich um eine hinreichende Bedingung für die Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens handelt.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass ein Abstand des Kolbens von dem in Bewegungsrichtung des Kolbens liegenden Umkehrpunkt bestimmt wird, wobei eine Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens während des jeweiligen Unterbrechungszeitraums vor Erreichen des in Bewegungsrichtung des Kolbens liegenden Umkehrpunkts erfolgt, wenn der Abstand des Kolbens von dem in Bewegungsrichtung des Kolbens liegenden Umkehrpunkt einen bestimmten Wert unterschreitet, und/oder wobei ein Abstand des Kolbens von dem entgegen der Bewegungsrichtung des Kolbens liegenden Umkehrpunkt bestimmt wird, wobei eine Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens während des jeweiligen Unterbrechungszeitraums vor Erreichen des in Bewegungsrichtung des Kolbens liegenden Umkehrpunkts erfolgt, wenn der Abstand des Kolbens von dem entgegen der in Bewegungsrichtung des Kolbens liegenden Umkehrpunkt einen bestimmten Wert überschreitet.
  • Es ist durchaus denkbar, dass die Kolbenposition dauerhaft gemessen wird.
  • Der für den Vergleich mit dem bestimmten Wert verwendete Abstand des Kolbens von dem jeweiligen Umkehrpunkt wird vorzugsweise zu Beginn des jeweiligen Unterbrechungszeitraums bestimmt.
  • Der bestimmte Wert hinsichtlich des in Bewegungsrichtung des Kolbens liegenden Umkehrpunkts entspricht vorzugsweise einem erwarteten Hub des Kolbens in Bewegungsrichtung des Kolbens bis zum Beginn des nächsten Unterbrechungszeitraums.
  • Der bestimmte Wert hinsichtlich des entgegen der Bewegungsrichtung des Kolbens liegenden Umkehrpunkts entspricht vorzugsweise einem erwarteten Hub des Kolbens entgegen der Bewegungsrichtung des Kolbens bis zum Beginn des nächsten Unterbrechungszeitraums.
  • Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Kolbengeschwindigkeit gemessen wird und ein Abstand des Kolbens von dem in Bewegungsrichtung des Kolbens liegenden Umkehrpunkt bestimmt wird, wobei eine Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens erfolgt, wenn die Kolbengeschwindigkeit einen bestimmten Wert unterschreitet und der Abstand des Kolbens von dem in Bewegungsrichtung des Kolbens liegenden Umkehrpunkt einen bestimmten Wert unterschreitet, und/oder wenn die Kolbengeschwindigkeit gemessen wird und ein Abstand des Kolbens von dem entgegen der Bewegungsrichtung des Kolbens liegenden Umkehrpunkt bestimmt wird, wobei eine Umkehr der Bewegungsrichtung des bewegbaren Kolbens erfolgt, wenn die Kolbengeschwindigkeit einen bestimmten Wert unterschreitet und der Abstand des Kolbens von dem entgegen der Bewegungsrichtung des Kolbens liegenden Umkehrpunkt einen bestimmten Wert überschreitet.
  • Der Vorteil bei der vorgenannten Ausführungsform des Verfahrens liegt darin, dass die Kolbengeschwindigkeit ein Kriterium dafür ist, ob ein Unterbrechungszeitraum vorliegt. Da eine Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens während eines Unterbrechungszeitraums erfolgen soll, soll eine Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens nur während eines Zeitraums mit reduzierter Kolbengeschwindigkeit erfolgen. Daher ist die reduzierte Kolbengeschwindigkeit ein erstes Kriterium für das Umschalten. Der Abstand des Kolbens von dem jeweiligen Umkehrpunkt wird als weiteres Kriterium herangezogen, um zu entscheiden, ob eine Umkehr der Bewegungsrichtung erfolgen soll. Dies vor dem Hintergrund, dass bei einem zu geringen Abstand des Kolbens von dem entgegen der Bewegungsrichtung des Kolbens liegenden Umkehrpunkt die Gefahr besteht, dass bei einer Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens der Kolben in dem nachfolgenden Ausgabezeitraum diesen Umkehrpunkt erreicht, folglich eine Umkehr der Bewegungsrichtung in diesem Ausgabezeitraum erfolgt und dementsprechend ein Druckabfall während der Ausgabe des Mediums auftritt mit den entsprechenden negativen Auswirkungen auf das Auftragsbild.
  • Es ist durchaus denkbar, dass die Kolbenposition zur Bestimmung des Abstandswerts des Kolbens von dem jeweiligen Umkehrpunkt oder der Abstandswert des Kolbens von dem jeweiligen Umkehrpunkt dann bestimmt wird, wenn die Kolbengeschwindigkeit einen bestimmten Wert unterschreitet. Insofern wird zuerst geprüft, ob das erste Kriterium, nämlich das Unterschreiten eines bestimmten Geschwindigkeitswerts der Kolbengeschwindigkeit, vorliegt. Erst bei Vorliegen des ersten Kriteriums wird das zweite Kriterium, nämlich der Abstand, geprüft. Dadurch wird der Mess- und Auswerteaufwand reduziert.
  • Es wird als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die Kolbenpumpe Sensoren zur Messung einer Kolbenposition und/oder eines Abstands des Kolbens von dem ersten Umkehrpunkt oder dem zweiten Umkehrpunkt und/oder zur Messung der Bewegungsrichtung des Kolbens und/oder zur Messung der Geschwindigkeit des Kolbens aufweist. Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn der Sensor als Hall-Sensor ausgebildet ist. Im Zusammenhang mit einem Hall-Sensor wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die Kolbenpumpe einen Magneten aufweist, vorzugsweise einen Ringmagneten aufweist, wobei der Magnet gemeinsam mit dem Kolben bewegbar ist. Es ist durchaus denkbar, dass die Kolbenpumpe mehrere HallSensoren, vorzugsweise zumindest vier Hall-Sensoren, insbesondere genau vier Hall-Sensoren, aufweist.
  • Der Begriff "Abstand" ist in den vorgenannten Zusammenhängen weit zu verstehen. So ist es beispielsweise denkbar, dass die Strecke des Kolbens von dem einen Umkehrpunkt zu dem anderen Umkehrpunkt in zumindest zwei Abschnitte aufgeteilt wird, wobei dann unter "Abstand" derjenige Abschnitt zu verstehen ist, in dem sich der Kolben befindet. Bspw. kann die Strecke in einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt aufgeteilt sein, wobei der erste Abschnitt den ersten Umkehrpunkt und der zweite Abschnitt den zweiten Umkehrpunkt beinhaltet. Als Abstandskriterium bzw. Abstand kann dann herangezogen werden, in welchem Abschnitt sich der Kolben gerade befindet. So ist der Abstand des Kolbens von dem ersten Umkehrpunkt geringer, wenn sich der Kolben in dem ersten Abschnitt befindet, als wenn sich der Kolben in dem zweiten Abschnitt befindet. Die Kenntnis, in welchem Abschnitt sich der Kolben befindet, kann daher als Kriterium für das Unterschreiten bzw. Überschreiten eines Abstandswertes herangezogen werden.
  • Grundsätzlich ist es denkbar, bei einem Auftragssystem mit zwei doppeltwirkenden Kolbenpumpen in ähnlicher Art und Weise die Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens der jeweiligen Kolbenpumpe derart zu steuern, sodass eine Umkehr der Bewegungsrichtung der Kolben der beiden Kolbenpumpen nicht gleichzeitig erfolgt, sondern die Bewegungsrichtung des Kolbens der einen Kolbenpumpe vorzeitig zu ändern, wenn absehbar ist, dass eine Umkehr der Bewegungsrichtung der einen Kolbenpumpe in dem ersten oder zweiten Umkehrpunkt mit einer Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens der anderen Pumpe in dem ersten Umkehrpunkt oder dem zweiten Umkehrpunkt zusammenfallen würde.
  • Die erfindungsgemäße doppeltwirkende Kolbenpumpe dient dem Fördern eines fließfähigen Mediums zu einer Ausgabevorrichtung. Insbesondere dient die doppeltwirkende Kolbenpumpe dem Fördern eines erhitzten Klebstoffs, insbesondere eines viskosen Schmelzklebstoffs, zu einer Ausgabevorrichtung. Bei der Ausgabevorrichtung kann es sich insbesondere um einen Spritzkopf handeln. Die Kolbenpumpe weist einen zwischen einem ersten Umkehrpunkt und einem zweiten Umkehrpunkt bewegbaren Kolben auf, der dem Fördern des fließfähigen Mediums dient. Ferner weist die Kolbenpumpe eine Steuereinrichtung zum Steuern der Bewegungsrichtung des Kolbens auf, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, bei Erreichen des jeweiligen Umkehrpunkts die Bewegungsrichtung des Kolbens umzukehren. Ferner weist die Kolbenpumpe eine Messeinrichtung zum Messen einer Kolbengeschwindigkeit auf, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, bei Unterschreiten eines bestimmten Geschwindigkeitswerts der gemessenen Kolbengeschwindigkeit die Bewegungsrichtung des Kolbens umzukehren.
  • Da die Geschwindigkeit des Kolbens in der Regel davon abhängig ist, ob von der Ausgabevorrichtung fließfähiges Medium ausgegeben wird oder nicht, ist die Kolbengeschwindigkeit ein Maß dafür, ob von der Ausgabevorrichtung fließfähiges Medium ausgegeben wird oder die Ausgabe von fließfähigem Medium mittels der Ausgabevorrichtung unterbrochen ist. Die doppeltwirkende Kolbenpumpe ist somit dazu geeignet, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen mit den entsprechenden Vorteilen.
  • Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Kolbenpumpe bezüglich des zu fördernden fließfähigen Mediums leckagebehaftet ist. In diesem Zusammenhang wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn der Kolben nicht dichtend bezüglich eines Zylinders ausgeführt ist und/oder die Kolbenpumpe eine nicht dichtend in einer Führung ausgeführte Kolbenstange aufweist. Eine leckagebehaftete Kolbenpumpe hat zum einen den Vorteil, dass ein Verschleiß der Kolbenpumpe vermindert ist und zudem bezüglich des Verfahrens den Vorteil, dass die Geschwindigkeit des Kolbens während der Unterbrechungszeiträume gegenüber einer Geschwindigkeit des Kolbens während der Ausgabezeiträume reduziert ist.
  • Vorzugsweise weist die Kolbenpumpe zwei Rückschlagventile auf, wobei je nach Bewegungsrichtung des Kolbens das eine Rückschlagventil offen und das andere Rückschlagventil geschlossen ist, insbesondere die Rückschlagventile unterschiedlich gestaltet sind. Die beiden Rückschlagventile sind dabei dem Teil der Kolbenpumpe zugeordnet, in dem eine Förderung des fließfähigen Mediums stattfindet, somit dem Förderbereich.
  • Die doppeltwirkende Kolbenpumpe ist vorzugsweise als pneumatisch antreibbare Kolbenpumpe ausgebildet. Insbesondere weist die Kolbenpumpe einen Pneumatikteil, auch als pneumatischer Bereich bezeichnet, und einen Förderbereich auf, wobei der Pneumatikkolben im Pneumatikteil angeordnet ist und der Kolben, der der Förderung des fließfähigen Mediums dient, im Förderbereich angeordnet ist.
  • Vorzugsweise weist die Kolbenpumpe eine Messeinrichtung zum Messen eines Abstands der Kolbenposition des Kolbens von dem in Bewegungsrichtung des Kolbens liegenden Umkehrpunkt auf, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, bei Unterschreiten eines bestimmten Geschwindigkeitswerts der gemessenen Kolbengeschwindigkeit und Unterschreiten eines bestimmten Abstandswertes des gemessenen Abstands die Bewegungsrichtung des Kolbens umzukehren, oder die Kolbenpumpe weist eine Messeinrichtung zum Messen eines Abstands der Kolbenposition des Kolbens von dem entgegen der Bewegungsrichtung des Kolbens liegenden Umkehrpunkt auf, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, bei Unterschreiten eines bestimmten Geschwindigkeitswertes der gemessenen Kolbengeschwindigkeit und Überschreiten eines bestimmten Abstandswertes des gemessenen Abstands die Bewegungsrichtung des Kolbens umzukehren.
  • Vorzugsweise weist die Kolbenpumpe einen Magneten oder mehrere Magnete auf, vorzugsweise einen oder mehrere Ringmagnete auf, wobei der Magnet gemeinsam mit dem Kolben bewegbar ist oder die Magnete gemeinsam mit dem Kolben bewegbar sind, wobei die Messeinrichtung zum Messen der Kolbengeschwindigkeit zumindest einen Hallsensor aufweist und/oder die Messeinrichtung zum Messen des Abstands zumindest einen Hallsensor aufweist. Vorzugsweise weist die Kolbenpumpe zumindest drei Hall-Sensoren, insbesondere zumindest vier HallSensoren, auf. Vorzugsweise weist die Kolbenpumpe bei mehreren Hall-Sensoren auch mehrere Magnete auf. Insbesondere ist jedem Hall-Sensor ein Magnet zugeordnet. Vorzugsweise weist die Steuereinrichtung eine Auswerteeinrichtung zum Auswerten der mittels des einen oder der mehreren Hall-Sensoren gemessenen magnetischen Flussdichte auf, wobei die Auswerteeinrichtung insbesondere dazu eingerichtet ist, die erste und die zweite Ableitung der gemessenen magnetischen Flussdichte zu bestimmen. Aus der gemessenen magnetischen Flussdichte, der ersten Ableitung der Flussdichte und der zweiten Ableitung der Flussdichte lassen sich Rückschlüsse auf die Kolbenposition, die Kolbengeschwindigkeit und die Kolbenbeschleunigung ziehen.
  • Vorzugsweise weist die Kolbenpumpe zumindest zwei Hallsensoren auf, wobei eine Wegstrecke des Kolbens von dem einen Umkehrpunkt zu dem anderen Umkehrpunkt bezüglich der Messung der Kolbengeschwindigkeit und/oder einer Messung der Kolbenposition in zumindest zwei Abschnitte aufgeteilt ist, wobei dem jeweiligen Abschnitt einer der zumindest zwei Sensoren zuordenbar ist. Insbesondere ist die Aufteilung der Wegstrecke und die Zuordnung der Hallsensoren derart, dass für den dem jeweiligen Abschnitt zuordenbaren Hallsensor zwischen der von diesem Hallsensor erfassten magnetischen Flussdichte und der Kolbenposition des Kolbens ein nahezu linearer Zusammenhang besteht, wenn sich der Kolben in dem diesem Hallsensor zugeordneten Abschnitt befindet.
  • In Hinblick auf eine Messung der Kolbenposition und/oder Kolbengeschwindigkeit aufgrund der magnetischen Flussdichte durch die Hall-Sensoren wird es als vorteilhaft angesehen, einen Abgleichvorgang durchzuführen, insbesondere um Fertigungstoleranzen der Einzelteile auszugleichen. Es ist möglich, diesen Abgleichvorgang automatisch bei Inbetriebnahme der Kolbenpumpe durchzuführen. Dazu kann der Kolben mit kleiner Geschwindigkeit während mehreren Zyklen ohne Klebstoff bewegt werden. Dabei können die Referenzwerte der Flussdichten eingelernt werden.
  • Der Abgleichvorgang ermöglicht es ferner, die Polarität vom Magneten beim Abgleichvorgang festzustellen. Die Referenzwerte können automatisch angepasst werden, insbesondere eine digitale Elektronik zur Auswertung der Hall-Sensoren entsprechend der Einbaulage des Magneten programmiert werden. Somit ist es nicht notwendig, bei der Montage eine bestimmte Ausrichtung des Magneten einzuhalten. Eine Demontage zwecks Korrektur einer falschen Einbaulage des Magneten ist somit nicht notwendig.
  • Durch eine Bestimmung der Geschwindigkeit und/oder einer Beschleunigung vom Kolben ist es möglich ein Schwingverhalten oder eine Vibration vom Kolben zu messen. Dieses Schwingverhalten kann als Indikation für eine Abnutzung und ein mögliches baldiges Versagen von Komponenten der Kolbenpumpe dienen. Es kann damit eine präventive Wartung oder Ersatz von Komponenten erfolgen. Damit kann ein für den Kunden teurer Produktionsausfall vermieden werden.
  • Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Kolbenpumpe als pneumatisch antreibbare Kolbenpumpe mit einem mit dem Kolben wirkverbunden Pneumatikkolben ausgebildet ist, wobei die Steuereinrichtung ein betätigbares Ventil oder eine betätigbare Ventilanordnung aufweist, wobei bei Betätigen des Ventils oder der Ventilanordnung eine Richtung einer Druckbeaufschlagung des Pneumatikkolbens wechselt. Durch Betätigen des Ventils oder der Ventilanordnung kann somit auf einfache Art und Weise eine Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens erfolgen.
  • Das erfindungsgemäße Auftragssystems zum Auftragen eines fließfähigen Mediums, insbesondere eines erhitzten Klebstoffs, auf ein Substrat, weist die vorbeschriebene doppeltwirkende Kolbenpumpe oder eine der vorbeschriebenen Ausführungsformen der doppeltwirkenden Kolbenpumpe und eine Ausgabevorrichtung zum intermittierenden Ausgeben des mittels der doppeltwirkenden Kolbenpumpe zu der Ausgabevorrichtung geförderten fließfähigen Mediums auf.
    • Aspekte der Erfindung:
    • Aspekt 1: Verfahren zum Betreiben einer doppeltwirkenden Kolbenpumpe eines Auftragssystems zum Auftragen eines fließfähigen Mediums, insbesondere eines erhitzten Klebstoffs, auf ein Substrat, wobei die Kolbenpumpe einen zwischen einem ersten Umkehrpunkt und einem zweiten Umkehrpunkt bewegbaren Kolben aufweist, zum Fördern des fließfähigen Mediums, wobei bei Erreichen des jeweiligen Umkehrpunkts eine Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens erfolgt, wobei das Auftragssystem eine Ausgabevorrichtung zum intermittierenden Ausgeben des mittels der Kolbenpumpe zu der Ausgabevorrichtung geförderten fließfähigen Mediums aufweist, wobei während Ausgabezeiträumen eine Ausgabe des fließfähigen Mediums mittels der Ausgabevorrichtung erfolgt und während Unterbrechungszeiträumen eine Ausgabe des fließfähigen Mediums mittels der Ausgabevorrichtung unterbrochen ist, wobei während zumindest eines Unterbrechungszeitraums der Unterbrechungszeiträume eine Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens erfolgt, wobei sich der Kolben bei der Umkehr der Bewegungsrichtung während des zumindest einen Unterbrechungszeitraums in einer Zwischenposition zwischen dem ersten Umkehrpunkt und dem zweiten Umkehrpunkt befindet.
    • Aspekt 2: Verfahren nach Aspekt 1, wobei eine Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens mehrheitlich während der Unterbrechungszeiträume erfolgt, insbesondere ausschließlich während der Unterbrechungszeiträume erfolgt.
    • Aspekt 3: Verfahren nach Aspekt 1 oder 2, wobei eine Anzahl der Umkehrungen der Bewegungsrichtung, die in Zwischenpositionen des Kolbens zwischen dem ersten Umkehrpunkt und dem zweiten Umkehrpunkt erfolgen, größer ist als eine Anzahl der Umkehrungen der Bewegungsrichtung, die in den Umkehrpunkten erfolgen.
    • Aspekt 4: Verfahren nach einem der Aspekte 1 bis 3, wobei während der Unterbrechungszeiträume eine Kolbengeschwindigkeit des Kolbens reduziert ist gegenüber einer Kolbengeschwindigkeit während der Ausgabezeiträume, insbesondere die Kolbenpumpe bezüglich des zu fördernden fließfähigen Mediums leckagebehaftet ist, sodass während der Unterbrechungszeiträume eine Kolbengeschwindigkeit des Kolbens reduziert ist gegenüber einer Kolbengeschwindigkeit während der Ausgabezeiträume.
    • Aspekt 5: Verfahren nach Aspekt 1-4, wobei die Kolbengeschwindigkeit gemessen wird und eine Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens erfolgt, wenn die Kolbengeschwindigkeit kleiner oder gleich einem bestimmten Wert ist, insbesondere der bestimmte Wert der Kolbengeschwindigkeit des Kolbens während der Unterbrechungszeiträume entspricht.
    • Aspekt 6: Verfahren nach einem der Aspekte 1 bis 5, wobei ein Abstand des Kolbens von dem in Bewegungsrichtung des Kolbens liegenden Umkehrpunkt bestimmt wird, wobei eine Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens während des jeweiligen Unterbrechungszeitraums vor Erreichen des in Bewegungsrichtung des Kolbens liegenden Umkehrpunkts erfolgt, wenn der Abstand des Kolbens von dem in Bewegungsrichtung des Kolbens liegenden Umkehrpunkt einen bestimmten Wert unterschreitet,
      und/oder
      wobei ein Abstand des Kolbens von dem entgegen der Bewegungsrichtung des Kolbens liegenden Umkehrpunkt bestimmt wird, wobei eine Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens während des jeweiligen Unterbrechungszeitraums vor Erreichen des in Bewegungsrichtung des Kolbens liegenden Umkehrpunkts erfolgt, wenn der Abstand des Kolbens von dem entgegen der Bewegungsrichtung des Kolbens liegenden Umkehrpunkt einen bestimmten Wert überschreitet.
    • Aspekt 7: Verfahren nach einem der Aspekte 1 bis 6, wobei die Kolbengeschwindigkeit gemessen wird und ein Abstand des Kolbens von dem in Bewegungsrichtung des Kolbens liegenden Umkehrpunkt bestimmt wird, wobei eine Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens erfolgt, wenn die Kolbengeschwindigkeit einen bestimmten Wert unterschreitet und der Abstand des Kolbens von dem in Bewegungsrichtung des Kolbens liegenden Umkehrpunkt einen bestimmten Wert unterschreitet,
      und/oder
      wobei die Kolbengeschwindigkeit gemessen wird und ein Abstand des Kolbens von dem entgegen der Bewegungsrichtung des Kolbens liegenden Umkehrpunkt bestimmt wird, wobei eine Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens erfolgt, wenn die Kolbengeschwindigkeit einen bestimmten Wert unterschreitet und der Abstand des Kolbens von dem entgegen der Bewegungsrichtung des Kolbens liegenden Umkehrpunkt einen bestimmten Wert überschreitet.
    • Aspekt 8: Doppeltwirkende Kolbenpumpe zum Fördern eines fließfähigen Mediums zu einer Ausgabevorrichtung, wobei die Kolbenpumpe einen zwischen einem ersten Umkehrpunkt und einem zweiten Umkehrpunkt bewegbaren Kolben aufweist, zum Fördern des fließfähigen Mediums, wobei die Kolbenpumpe eine Steuereinrichtung zum Steuern der Bewegungsrichtung des Kolbens aufweist, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, bei Erreichen des jeweiligen Umkehrpunkts die Bewegungsrichtung des Kolbens umzukehren, wobei die Kolbenpumpe eine Messeinrichtung zum Messen einer Kolbengeschwindigkeit aufweist, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, bei Unterschreiten eines bestimmten Geschwindigkeitswertes der gemessenen Kolbengeschwindigkeit die Bewegungsrichtung des Kolbens umzukehren.
    • Aspekt 9: Doppeltwirkende Kolbenpumpe nach Aspekt 8, wobei die Kolbenpumpe bezüglich des zu fördernden fließfähigen Mediums leckagebehaftet ist, vorzugsweise der Kolben nicht dichtend bezüglich eines Zylinders ausgeführt ist, und/oder die Kolbenpumpe eine nicht dichtend bezüglich einer Führung ausgeführte Kolbenstange aufweist.
    • Aspekt 10: Doppeltwirkende Kolbenpumpe nach Aspekt 8 oder 9, wobei die Kolbenpumpe zwei Rückschlagventile aufweist, wobei je nach Bewegungsrichtung des Kolbens das eine Rückschlagventil der Rückschlagventile offen und das andere Rückschlagventil der Rückschlagventile geschlossen ist, insbesondere die Rückschlagventile unterschiedlich gestaltet sind.
    • Aspekt 11: Doppeltwirkende Kolbenpumpe nach einem der Aspekte 8 bis 10, wobei die Kolbenpumpe eine Messeinrichtung zum Messen eines Abstands der Kolbenposition des Kolbens von dem in Bewegungsrichtung des Kolbens liegenden Umkehrpunkt aufweist, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, bei Unterschreiten eines bestimmten Geschwindigkeitswertes der gemessenen Kolbengeschwindigkeit und Unterschreiten eines bestimmten Abstandswertes des gemessenen Abstands die Bewegungsrichtung des Kolbens umzukehren,
      und/oder wobei die Kolbenpumpe eine Messeinrichtung zum Messen eines Abstands der Kolbenposition des Kolbens von dem entgegen der Bewegungsrichtung des Kolbens liegenden Umkehrpunkt aufweist, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, bei Unterschreiten eines bestimmten Geschwindigkeitswertes der gemessenen Kolbengeschwindigkeit und Überschreiten eines bestimmten Abstandswertes des gemessenen Abstands die Bewegungsrichtung des Kolbens umzukehren.
    • Aspekt 12: Doppeltwirkende Kolbenpumpe nach einem der Aspekte 8 bis 11, wobei die Kolbenpumpe einen Magneten oder mehrere Magnete aufweist, vorzugsweise einen oder mehrere Ringmagnete aufweist, wobei der Magnet oder die Magnete gemeinsam mit dem Kolben bewegbar ist bzw. sind, wobei die Messeinrichtung zum Messen der Kolbengeschwindigkeit zumindest einen Hallsensor aufweist und/oder die Messeinrichtung zum Messen des Abstands der Kolbenposition des Kolbens von dem in Bewegungsrichtung des Kolbens liegenden Umkehrpunkt zumindest einen Hallsensor aufweist und/oder die Messeinrichtung zum Messen des Abstands der Kolbenposition des Kolbens von dem entgegen der Bewegungsrichtung des Kolbens liegenden Umkehrpunkt zumindest einen Hallsensor aufweist.
    • Aspekt 13: Doppeltwirkende Kolbenpumpe nach Aspekt 12, wobei die Kolbenpumpe zumindest zwei Hallsensoren aufweist, vorzugsweise vier Hallsensoren aufweist, wobei eine Wegstrecke des Kolbens von dem einen Umkehrpunkt zu dem anderen Umkehrpunkt bezüglich der Messung der Kolbengeschwindigkeit und/oder einer Messung der Kolbenposition in zumindest zwei Abschnitte aufgeteilt ist, wobei dem jeweiligen Abschnitt einer der zumindest zwei Sensoren zuordenbar ist, insbesondere für den dem jeweiligen Abschnitt zuordenbaren Hallsensor zwischen der von diesem HallSensor erfassten magnetischen Flussdichte und der Kolbenposition des Kolbens ein nahezu linearer Zusammenhang besteht, wenn sich der Kolben in dem diesem Hallsensor zugeordneten Abschnitt befindet.
    • Aspekt 14: Doppeltwirkende Kolbenpumpe nach einem der Aspekte 8 bis 13, wobei die Kolbenpumpe als pneumatisch antreibbare Kolbenpumpe ausgebildet ist, wobei die Steuereinrichtung ein betätigbares Ventil oder eine betätigbare Ventilanordnung aufweist, wobei bei Betätigen des Ventils oder der Ventilanordnung eine Richtung einer Druckbeaufschlagung eines Pneumatikkolbens wechselt, wobei der Pneumatikkolben mit dem Kolben wirkverbunden ist.
    • Aspekt 15: Auftragssystem zum Auftragen eines fließfähigen Mediums, insbesondere eines erhitzten Klebstoffs, auf ein Substrat, aufweisend eine doppeltwirkende Kolbenpumpe nach einem der Aspekte 8 bis 14 und aufweisend eine Ausgabevorrichtung zum intermittierenden Ausgeben des mittels der doppeltwirkenden Kolbenpumpe zu der Ausgabevorrichtung geförderten fließfähigen Mediums.
  • In den nachfolgenden Figuren wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, ohne hierauf beschränkt zu sein.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    ein Auftragssystem zum Auftragen eines fließfähigen Mediums aufweisend eine doppeltwirkende Kolbenpumpe und aufweisend eine Ausgabevorrichtung,
    Fig. 2
    die Kolbenpumpe gemäß Fig. 1 mit einem Kolben in einem ersten Umkehrpunkt,
    Fig. 3
    die Kolbenpumpe gemäß Fig. 1 mit dem Kolben in einer Zwischenposition,
    Fig. 4
    die Kolbenpumpe gemäß Fig. 1 mit dem Kolben in einem zweiten Umkehrpunkt,
    Fig. 5
    ein Diagramm zur Veranschaulichung eines zeitlichen Verlaufs einer Kolbenposition einer Kolbenpumpe, einer Ausgabemenge des fließfähigen Mediums pro Zeiteinheit sowie eine schematische Darstellung der daraus resultierenden Auftragsraupe, einer Kolbenpumpe bzw. eines Verfahrens zum Betreiben der Kolbenpumpe bei der/dem eine Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens ausschließ in fixen Umkehrpunkten erfolgt,
    Fig. 6
    ein Diagramm zur Veranschaulichung des zeitlichen Verlaufs der Kolbenposition, der Ausgabemenge des fließfähigen Mediums pro Zeiteinheit sowie eine schematische Darstellung der daraus resultierenden Auftragsraupe, bei einer erfindungsgemäßen Kolbenpumpe bzw. erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Kolbenpumpe.
  • Die Fig. 1 zeigt ein Auftragssystem 2 zum Auftragen eines fließfähigen Mediums, vorliegend eines erhitzten Klebstoffs, auf ein Substrat 3. Bei dem Substrat 3 kann es sich beispielsweise um Papierbögen oder Pappbögen handeln. Das Auftragssystem 2 weist eine doppeltwirkende Kolbenpumpe 1 auf. Da es sich um eine doppeltwirkende Kolbenpumpe 1 handelt, ist die Kolbenpumpe 1 in beiden Hubrichtungen des Kolbens 4 wirksam. Mittels der Kolbenpumpe 1 wird das fließfähige Medium aus einem mit der Kolbenpumpe 1 verbindbaren, nicht dargestellten Vorratsbehältnis zu einer Ausgabevorrichtung 5 gefördert. Die Ausgabevorrichtung 5 ist mittels eines Heizschlauchs 11 mit der Kolbenpumpe 1, nämlich einer Zylinderbohrung 12 der Kolbenpumpe, fluidverbunden. Beim Betrieb der Kolbenpumpe gelangt der Klebstoff aus dem Vorratsbehältnis in einen Ansaugraum 13 für Klebstoff. Von dort wird der Klebstoff in die Zylinderbohrung 12 angesaugt und unter Druck über einen Druckanschluss 14, mit dem der Heizschlauch 11 verbunden ist, zu der Ausgabevorrichtung 5 gefördert.
  • Die Ausgabevorrichtung 5 ist vorliegend dazu geeignet, den zu der Ausgabevorrichtung 5 geförderten Klebstoff intermittierend auszugeben, sodass während Ausgabezeiträumen eine Ausgabe des Klebstoffs mittels der Ausgabevorrichtung 5 erfolgt und während Unterbrechungszeiträumen eine Ausgabe des Klebstoffs mittels der Ausgabevorrichtung 5 unterbrochen ist. Dies ist beispielsweise dann von Vorteil, wenn, wie in der Fig. 1 schematisch dargestellt, der Klebstoff auf Substrate 3 aufgetragen werden soll, die beabstandet voneinander auf einem Förderband 15 angeordnet sind und mittels dieses Förderbands 15 in Richtung des Pfeils 16 an der Ausgabevorrichtung 5, insbesondere kontinuierlich, vorbeibewegt werden, wobei die Ausgabevorrichtung 5 jeweils eine Klebstoffraupe 17 auf das jeweilige Substrat 3 aufträgt. Um einen sauberen Klebstoffauftrag auf die Substrate 3 zu gewährleisten, ist es sinnvoll, die Ausgabe des Klebstoffs mittels der Ausgabevorrichtung 5 zeitweise zu unterbrechen, insbesondere zu solchen Zeiten, zu denen unterhalb der Ausgabevorrichtung 5 kein Substrat 3 angeordnet ist.
  • Der Kolben 4 der Kolbenpumpe 1 ist zwischen einem ersten Umkehrpunkt 24 und einem zweiten Umkehrpunkt 25 bewegbar. Bei Erreichen des jeweiligen Umkehrpunkts 24, 25 erfolgt eine Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens 4. Bei einer Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens 4 kommt es zu einem zeitlich begrenzten Abfall des Drucks des geförderten Klebstoffs. Wenn während dieses begrenzten Zeitraums eine Ausgabe von Klebstoff mittels der Ausgabevorrichtung 5 erfolgt, wirkt sich dieser Druckabfall negativ auf die Ausgabemenge des Klebestoffs und somit negativ auf das sogenannte Auftragsbild aus. Während des Umschaltvorgangs der Kolbenpumpe 1 und somit während des Abfalls vom Klebstoffdruck, erfolgt ein deutlich geringerer Klebstoffauftrag wie während einer kontinuierlichen Bewegung des Kolbens 4 der Kolbenpumpe 1. Bei der aufgetragenen Klebstoffraupe 17 ist dann eine deutliche Einschnürung 18 sichtbar. Die Auswirkungen der Umschaltvorgänge der Kolbenpumpe 4 auf die Ausgabemenge des Klebstoffs pro Zeiteinheit 23 und das Klebstoffbild bzw. die Klebstoffraupen 17 sind aus der Fig. 5 ersichtlich.
  • Üblicherweise erfolgt der Wechsel der Bewegungsrichtung des Kolbens 4 bei Kolbenpumpen 1 bzw. bei Verfahren zum Betreiben einer Kolbenpumpe 1, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, stets und ausschließlich an fixen Positionen, nämlich in den beiden fixen Umkehrpunkten 24, 25, welche typischerweise mit den Totpunkten der Kolbenpumpe 1 zusammenfallen: Nachdem ein kompletter Hub vom Kolben 4 erfolgt ist, wird der Umschaltvorgang eingeleitet und anschließend erfolgt ein kompletter Hub in der Gegenrichtung bis zu dem jeweils anderen Umkehrpunkt der Umkehrpunkte 24, 25. Üblicherweise erfolgt die Betätigung vom Umschaltvorgang somit der Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens 4, rein mechanisch oder durch das Betätigen von einem elektrischen oder elektronischen Schalter. Es erfolgt keine zeitliche Koordination vom Umschaltvorgang der Bewegungsrichtung des Kolbens 4 der Kolbenpumpe 1 und der Ausgabezeiträume und Unterbrechungszeiträume des Klebstoffauftrags.
  • Bei dem in der Figur 6 dargestellten, erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass ausschließlich während der Unterbrechungszeiträume eine Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens 4 erfolgt. Die zeitliche Entwicklung der Kolbenposition 26 und der Ausgabemenge des Klebstoffs pro Zeiteinheit 23 sind schematisch in der Fig. 6 dargestellt. Wie aus einem Vergleich der Fig. 5 und 6 ersichtlich wird, kommt es bei der Fig. 6 nicht zu einem Abfall der Ausgabemenge des Klebstoffs pro Zeiteinheit 23 während der Ausgabezeiträume, da eine Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens 4 ausschließlich während der Unterbrechungszeiträume erfolgt. Dementsprechend weisen die in der Fig. 6 dargestellten Klebstoffraupen 17 im Gegensatz zu den in der Fig. 5 dargestellten Klebstoffraupen 17 keine Einschnürungen 18 auf.
  • Wie ebenfalls aus der Fig. 6 ersichtlich ist, befindet sich der Kolben 4 bei der Umkehr der Bewegungsrichtung jeweils in einer Zwischenposition zwischen dem ersten Umkehrpunkt 24und dem zweiten Umkehrpunkt 25, wobei die Zwischenpositionen unterschiedlich sind.
  • Wie aus der Fig. 6 ebenfalls ersichtlich ist, ist eine Ausgabemenge des während des jeweiligen Ausgabezeitraums mittels der Ausgabevorrichtung 5 ausgegebenen Klebstoffs kleiner als eine Fördermenge des mittels der Kolbenpumpe 1 bei einem Kolbenhub des Kolbens 4 von dem einen Umkehrpunkt 24, 25 zu dem anderen Umkehrpunkt 24, 25 zu der Ausgabevorrichtung 5 geförderten Mediums.
  • Bei der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Kolbenpumpe 1 handelt es sich um eine Kolbenpumpe 1, die bezüglich des zu fördernden Klebstoffs leckagebehaftet ist, sodass während der Unterbrechungszeiträume eine Kolbengeschwindigkeit des Kolbens 4 reduziert ist gegenüber einer Kolbengeschwindigkeit während der Ausgabezeiträume. Dies wird auch aus der zeitlichen Entwicklung der Kolbenposition 26 des Kolbens 4 ersichtlich, wie sie in den Fig. 5 und 6 dargestellt ist. Die Leckage ist dadurch verwirklicht, dass der Kolben 4 nicht dichtend bezüglich einer Zylinderbohrung 12 ausgeführt ist, wobei die Zylinderbohrung 12 in ein Gehäuse 19 der Kolbenpumpe 1 eingebracht ist.
  • Die Kolbenpumpe 1 weist einen oberen Pneumatikteil mit einem Pneumtikkolben 20 für den Antrieb auf. Der Pneumatikkolben 20 ist fest mit einer Kolbenstange 6 verbunden, die wiederum mit dem Kolben 4 verbunden ist, der dem Fördern des Klebstoffs dient. Im pneumatischen Bereich der Kolbenpumpe 1 ist ferner ein Ringmagnet 9 mit dem Pneumatikkolben 20 und somit mit der Kolbenstange 6 verbunden. Benachbart des Pneumatikkolbens 20 bzw. des Ringmagneten 9 ist ferner ein Elektronikprint 21 ausgebildet, wobei drei Hall-Sensoren 10 mit dem Elektronikprint 21 verbunden sind. Die Hall-Sensoren 10 sind derart ausgebildet, dass diese die magnetische Flussdichte in horizontaler Richtung messen. Bei einem Hub des Pneumatikkolbens 20 bzw. des Kolbens 4, die mittels der Kolbenstange 6 miteinander verbunden sind, bewegt sich der Ringmagnet 9 entsprechend der Bewegung der Kolbenstange 6, sodass aufgrund der Veränderung der Position des Ringmagneten 9 sich die von dem jeweiligen Hall-Sensor 10 erfasste magnetische Flussdichte ändert. Mittels der Ausgabesignale der Hall-Sensoren 10 kann dann eine Ermittlung der Kolbenposition 26 und der Kolbengeschwindigkeit erfolgen. Ferner kann auch die Bewegungsrichtung des Kolbens 4 bzw. des Pneumatikkolbens 20 ermittelt werden.
  • Grundsätzlich können sowohl die Kolbenposition 26, die Kolbengeschwindigkeit als auch die Bewegungsrichtung des Kolbens 4 mittels eines einzigen Hall-Sensors 10 ermittelt werden. Vorzugsweise werden allerdings zumindest drei Hall-Sensoren 10 verwendet, da dadurch zum einen die Genauigkeit erhöht wird und zum anderen die Redundanz erhöht wird, wodurch die Ausfall-, Funktions- und Betriebssicherheit der Kolbenpumpe 1 erhöht werden.
  • Außerhalb des pneumatischen Teils der Kolbenpumpe 1, somit im Klebstoffförderbereich der Kolbenpumpe 1, weist diese im Bereich des dem Pnaumatikkolben 20 abgewandten Endes der Kolbenstange 6 eine Erweiterung auf, die den doppeltwirkenden Kolben 4 bildet.
  • Der Kolben 4 ist mit einem axialen Durchgang versehen, im Bereich dessen ein Rückschlagventil 7 mit zugehörigem Ventilsitz angeordnet ist. Der Kolben 4 ist nicht dichtend in der in dem Gehäuse 19 ausgebildeten Zylinderbohrung 12 geführt. In der Zylinderbohrung 12 ist ein zweites Rückschlagventil 8 ausgebildet. Das Rückschlagventil 8 ist dem Ansaugraum 13 zugeordnet, sodass Klebstoff vom Ansaugraum 13 in den Klebstoffförderraum der Kolbenpumpe 1 eintreten kann, wenn sich das Rückschlagventil 8 in einer definierten Position befindet. Befindet sich das Rückschlagventil 7 in einer definierten Position, kann Klebstoff zum Druckanschluss 14 und von dort über den Heizschlauch 11 zu der Ausgabevorrichtung 5 gelangen.
  • Zwischen dem pneumatischen Teil und dem klebstofffördernden Teil der Kolbenpumpe 1 ist eine dynamische Dichtung 22 ohne Differenzdruck vorgesehen.
  • Bei einem Hub der Kolbenstange 6 vom ersten Umkehrpunkt 24 in Richtung des zweiten Umkehrpunkts 25 wird gleichzeitig Klebstoff zu der Ausgabevorrichtung 5 gefördert und Klebstoff aus dem nicht dargestellten Vorratsbehältnis in den Ansaugraum 13 angesaugt. Es treten Leckageverluste zwischen der Kolbenstange 6 und dem Gehäuse 19 und zwischen dem Kolben 4 und dem Gehäuse 19 auf. Bei einem Verfahren der Kolbenstange 6 in entgegengesetzter Richtung, somit beim Bewegen der Kolbenstange 6 vom zweiten Umkehrpunkt 25 in Richtung des ersten Umkehrpunkts 24 wird kein Klebstoff angesaugt, sondern lediglich Klebstoff zu der Ausgabevorrichtung 5 gefördert.
  • Die Kolbenpumpe 1 weist ferner eine nicht dargestellte Steuereinrichtung zum Steuern der Bewegungsrichtung des Kolbens 4 auf, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, bei Erreichen des jeweiligen Umkehrpunkts 24, 25 die Bewegungsrichtung des Kolbens 4 umzukehren. Die Kolbenpumpe 1 weist ferner eine Messeinrichtung zum Messen der Kolbengeschwindigkeit auf, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, bei Unterschreiten eines bestimmten Geschwindigkeitswertes der gemessenen Kolbengeschwindigkeit die Bewegungsrichtung des Kolbens 4 umzukehren. Ferner weist die Kolbenpumpe 1 eine Messeinrichtung zum Messen eines Abstands der Kolbenposition 26 des Kolbens 4 von dem in Bewegungsrichtung des Kolbens 4 liegenden Umkehrpunkt auf. Die Hall-Sensoren 10 bilden dabei Bestandteile der Messeinrichtung zum Messen der Kolbengeschwindigkeit, der Kolbenposition 26 bzw. des Abstands und der Bewegungsrichtung des Kolbens 4. Die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, bei Unterschreiten eines bestimmten Geschwindigkeitswertes der gemessenen Kolbengeschwindigkeit und Unterschreiten eines bestimmten Abstandswertes des gemessenen Abstands die Bewegungsrichtung des Kolbens 4 umzukehren. Eine derartige Gestaltung der Kolbenpumpe 1 hat den Vorteil, dass der Umschaltvorgang der Bewegungsrichtung des Kolbens 4 allein anhand der Kenntnis von internen Messdaten bzw. Messgrößen der Kolbenpumpe 1 erfolgt. Es ist somit nicht notwendig, Daten über den Zustand der Ausgabevorrichtung 5 zu erfassen und an die Steuereinrichtung der Kolbenpumpe 1 zu übermitteln. Die Kolbenpumpe 1 kann damit völlig unabhängig von der konkret verwendeten Ausgabevorrichtung 5 verwendet werden und das vorher beschriebene Verfahren ausführen. Somit ist die Kolbenpumpe 1 universell einsetzbar. Insbesondere können bestehende Auftragssysteme 2 durch einen Austausch der Kolbenpumpe 1 derart umgerüstet werden, dass diese Auftragssysteme 2 das vorher beschriebene Verfahren ausführen können.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kolbenpumpe
    2
    Auftragssystem
    3
    Substrat
    4
    Kolben
    5
    Ausgabevorrichtung
    6
    Kolbenstange
    7
    Rückschlagventil
    8
    Rückschlagventil
    9
    Ringmagnet
    10
    Hallsensoren
    11
    Heizschlauch
    12
    Zylinderbohrung
    13
    Ansaugraum
    14
    Druckanschluss
    15
    Förderband
    16
    Pfeil
    17
    Klebstoffraupe
    18
    Einschnürung
    19
    Gehäuse
    20
    Pneumatikkolben
    21
    Elektronikprint
    22
    Dynamische Dichtung
    23
    Ausgabemenge pro Zeiteinheit
    24
    erster Umkehrpunkt
    25
    zweiter Umkehrpunkt
    26
    Kolbenposition

Claims (8)

  1. Doppeltwirkende Kolbenpumpe zum Fördern eines fließfähigen Mediums zu einer Ausgabevorrichtung (5), wobei die Kolbenpumpe (1) einen zwischen einem ersten Umkehrpunkt (24) und einem zweiten Umkehrpunkt (25) bewegbaren Kolben (4) aufweist, zum Fördern des fließfähigen Mediums, wobei die Kolbenpumpe (1) eine Steuereinrichtung zum Steuern der Bewegungsrichtung des Kolbens (4) aufweist, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, bei Erreichen des jeweiligen Umkehrpunkts (24, 25) die Bewegungsrichtung des Kolbens (4) umzukehren, wobei die Kolbenpumpe (1) eine Messeinrichtung zum Messen einer Kolbengeschwindigkeit aufweist, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, bei Unterschreiten eines bestimmten Geschwindigkeitswertes der gemessenen Kolbengeschwindigkeit die Bewegungsrichtung des Kolbens (4) umzukehren.
  2. Doppeltwirkende Kolbenpumpe nach Anspruch 1, wobei die Kolbenpumpe (1) bezüglich des zu fördernden fließfähigen Mediums leckagebehaftet ist, vorzugsweise der Kolben (4) nicht dichtend bezüglich eines Zylinders ausgeführt ist, und/oder die Kolbenpumpe (1) eine nicht dichtend bezüglich einer Führung ausgeführte Kolbenstange (6) aufweist.
  3. Doppeltwirkende Kolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kolbenpumpe (1) zwei Rückschlagventile (7, 8) aufweist, wobei je nach Bewegungsrichtung des Kolbens (4) das eine Rückschlagventil der Rückschlagventile (7, 8) offen und das andere Rückschlagventil der Rückschlagventile (7, 8) geschlossen ist, insbesondere die Rückschlagventile (7, 8) unterschiedlich gestaltet sind.
  4. Doppeltwirkende Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Kolbenpumpe (1) eine Messeinrichtung zum Messen eines Abstands der Kolbenposition (26) des Kolbens (4) von dem in Bewegungsrichtung des Kolbens (4) liegenden Umkehrpunkt (24, 25) aufweist, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, bei Unterschreiten eines bestimmten Geschwindigkeitswertes der gemessenen Kolbengeschwindigkeit und Unterschreiten eines bestimmten Abstandswertes des gemessenen Abstands die Bewegungsrichtung des Kolbens (4) umzukehren,
    und/oder
    wobei die Kolbenpumpe (1) eine Messeinrichtung zum Messen eines Abstands der Kolbenposition (26) des Kolbens (4) von dem entgegen der Bewegungsrichtung des Kolbens (4) liegenden Umkehrpunkt (24, 25) aufweist, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, bei Unterschreiten eines bestimmten Geschwindigkeitswertes der gemessenen Kolbengeschwindigkeit und Überschreiten eines bestimmten Abstandswertes des gemessenen Abstands die Bewegungsrichtung des Kolbens (4) umzukehren.
  5. Doppeltwirkende Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Kolbenpumpe (1) einen Magneten oder mehrere Magnete aufweist, vorzugsweise einen oder mehrere Ringmagnete (9) aufweist, wobei der Magnet oder die Magnete gemeinsam mit dem Kolben (4) bewegbar ist bzw. sind, wobei die Messeinrichtung zum Messen der Kolbengeschwindigkeit zumindest einen Hallsensor (10) aufweist und/oder die Messeinrichtung zum Messen des Abstands der Kolbenposition (26) des Kolbens (4) von dem in Bewegungsrichtung des Kolbens (4) liegenden Umkehrpunkt (24, 25) zumindest einen Hallsensor (10) aufweist und/oder die Messeinrichtung zum Messen des Abstands der Kolbenposition (26) des Kolbens (4) von dem entgegen der Bewegungsrichtung des Kolbens (4) liegenden Umkehrpunkt (24, 25) zumindest einen Hallsensor (10) aufweist.
  6. Doppeltwirkende Kolbenpumpe nach Anspruch 5, wobei die Kolbenpumpe (1) zumindest zwei Hallsensoren (10) aufweist, vorzugsweise vier Hallsensoren (10) aufweist, wobei eine Wegstrecke des Kolbens (4) von dem einen Umkehrpunkt (24, 25) zu dem anderen Umkehrpunkt (24, 25) bezüglich der Messung der Kolbengeschwindigkeit und/oder einer Messung der Kolbenposition (26) in zumindest zwei Abschnitte aufgeteilt ist, wobei dem jeweiligen Abschnitt einer der zumindest zwei Sensoren (10) zuordenbar ist, insbesondere für den dem jeweiligen Abschnitt zuordenbaren Hallsensor (10) zwischen der von diesem Hall-Sensor (10) erfassten magnetischen Flussdichte und der Kolbenposition (26) des Kolbens (4) ein nahezu linearer Zusammenhang besteht, wenn sich der Kolben (4) in dem diesem Hallsensor (10) zugeordneten Abschnitt befindet.
  7. Doppeltwirkende Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Kolbenpumpe (1) als pneumatisch antreibbare Kolbenpumpe (1) ausgebildet ist, wobei die Steuereinrichtung ein betätigbares Ventil oder eine betätigbare Ventilanordnung aufweist, wobei bei Betätigen des Ventils oder der Ventilanordnung eine Richtung einer Druckbeaufschlagung eines Pneumatikkolbens (20) wechselt, wobei der Pneumatikkolben (20) mit dem Kolben (4) wirkverbunden ist.
  8. Auftragssystem zum Auftragen eines fließfähigen Mediums, insbesondere eines erhitzten Klebstoffs, auf ein Substrat (3), aufweisend eine doppeltwirkende Kolbenpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und aufweisend eine Ausgabevorrichtung (5) zum intermittierenden Ausgeben des mittels der doppeltwirkenden Kolbenpumpe (1) zu der Ausgabevorrichtung (5) geförderten fließfähigen Mediums.
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