[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum intermittierenden,
einzelne Auftragsbereiche erzeugenden Auftrag von während des Auftrags fließfähigem
Medium mittels einer Auftragseinrichtung auf ein relativ zu der Auftragseinrichtung
in einer Förderrichtung mit Fördergeschwindigkeit verlagertes Substrat.
[0002] Derartige Vorrichtungen dienen regelmäßig beispielsweise zum bereichsweisen Auftragen
von Spuren von Klebstoffen und anderen Beschichtungsstoffen auf Medien, beispielsweise
bahnförmigen Medien oder Zuschnitten beispielsweise aus Papier, Pappwerkstoffen, Folien
oder Textilien.
[0003] Diese Vorrichtungen weisen regelmäßig Auftragseinrichtungen zum Auftrag des während
des Auftrags fließfähigen Medium auf, die Auftragsventile umfassen, mit welchen Auftragsdüsen
wahlweise geöffnet oder geschlossen werden können.
[0004] Die Auftragsventile sind häufig elektrisch betätigbar ausgebildet. Hierzu verfügen
sie üblicherweise über einen Dosierkolben, auch Anker genannt, der Bestandteil eines
Elektromagneten ist, durch welchen der Dosierkolben zum Öffnen der Auftragsdüse angehoben
werden kann. Die Abwärtsbewegung zum Schließen der Auftragsdüse erfolgt oder wird
unterstützt durch eine Rückstellfeder. Durch den in rhythmischen Zeitabständen gesteuert
aktivierbaren Magneten wird ein Antrieb des Dosierkolbens erreicht. Dieser ist einschließlich
der Rückstellfeder bei bekannten elektrischen Auftragsventilen in einer Überströmkammer
gelagert, welche mit dem während des Auftrags fließfähigen Medium gefüllt ist.
[0005] Auch sind Varianten von elektrisch betriebenen Auftragsventilen bekannt, bei welchen
die Bewegung des Dosierkolbens in beide Richtungen durch die Wirkung des Elektromagneten
vollzogen wird.
[0006] Auch sind pneumatisch betätigte Auftragsventile bekannt. Das die Auftragsdüse wahlweise
öffnende oder verschließende Verschlusselement ist bei derartigen Ventilen mit einem
pneumatisch betätigten Kolben gekoppelt, welcher derart in einer Zylinderkammer angeordnet
ist, dass eine Druckluftbeaufschlagung das Verschlusselement entgegen der Wirkung
einer Rückstellfeder in die der Auftragsdüse öffnende Position verlagert. Die intermittierende
Abgabe des Mediums wird dadurch bewirkt, dass dem Druckluftkanal intermittierend Druckluft
zugeführt wird. Hierzu wird eine externe Druckluftquelle mit einer ebenfalls externen
Ventil-anordnung benötigt, mittels welcher unter Druck stehende Luft dem Druckluftkanal
in der für die intermittierende Abgabe des Mediums erforderlichen Frequenz zugeführt
wird.
[0007] Sowohl die elektrisch, als auch die pneumatisch betätigten Auftragsventile sind regelmäßig
in Abgabemodulen angeordnet, welche die Auftragsdüse und sämtliche für den Betrieb
der Ventile und die Zuleitung des aufzutragenden Mediums erforderlichen Anschlüsse
enthalten.
[0008] Beim intermittierenden Auftrag von Medium auf ein Substrat weisen diese Auftragsventile
stets eine technologisch bedingte Mindestöffnungszeit auf. Sie wird bei elektrischen
Ventilen unter anderem durch die Anzugszeit des Elektromagneten und die Dauer bestimmt,
die der Dosierkolben zum Zurücklegen der zum Öffnen bzw. zum Schließen der Abgabeöffnung
erforderlichen Strecke benötigt. Bei pneumatischen Ventilen beeinflussen unter anderem
die Anzugszeiten des Pneumatikventils, die Verzögerungsstrecke des Luftkanals und
die Bewegungszeit des Verschlusselements die Mindestöffnungszeit.
[0009] Derartige Auftragsventile sind heutzutage derart technologisch ausgereift, dass die
Mindestöffnungszeit nur noch beschränkt verringert werden kann. Denn noch höhere Beschleunigungen
des Dosierkolbens bzw. des Verschlusselements würden zu einem erhöhten Verschleiß
führen. Auch eine theoretische Möglichkeit der Reduzierung der zu dosierenden Menge
pro einzelnem Auftragsbereich scheidet regelmäßig aus, da stets eine Mindestmenge
an Medium benötigt wird, um die mit dem Auftrag gewünschte Wirkung zu erzielen. Zwar
könnte der Auftrag pro einzelnem Auftragsbereich reduziert werden und damit schneller
erfolgen, müsste aber gegebenenfalls häufiger wiederholt werden, was den positiven
Effekt des beschleunigenden Auftragens konterkarieren würde.
[0010] Diese technologisch bedingte Mindestöffnungszeit der Auftragsventile ist für die
Weiterentwicklung bestehender Produktionen hinderlich, da diese regelmäßig eine Erhöhung
der Produktionsgeschwindigkeit beschränkt.
[0011] Die Problematik soll nachfolgend an verschiedenen Anwendungsbeispielen erläutert
werden:
- a) In vielen Anwendungsfällen erfolgt ein Auftrag des Mediums über einen Luftspalt
auf das Substrat. Das heißt, das Substrat liegt nicht an der Auftragsdüse an, wenn
es relativ zu dieser in Förderrichtung mit Fördergeschwindigkeit bewegt wird. Häufig
ist es erforderlich, einzelne Punkte auf ein eng begrenztes Gebiet des Substrats zu
setzen. Würden diese Punkte gelängt, könnte es passieren, dass Medium auf unerwünschte
Bereiche des Substrates gelangt, und/oder die Auftragseinrichtung oder weitere Anlagenteile
verschmutzt werden, wenn über den seitlichen Rand des Substrats hinaus Medium aufgetragen
wird. Genau dies ist aber der Fall, wenn das Substrat mit einer Fördergeschwindigkeit
relativ zur Auftragsdüse verlagert wird, die oberhalb eines Fördergeschwindigkeitsgrenzwertes,
der durch die Mindestöffnungszeiten des jeweiligen Auftragsventils bestimmt wird,
liegt. Der Punkt würde sich längen, da der Strahl des Mediums, der weit unterhalb
des Fördergeschwindigkeitsgrenzwertes zu einem Punkt zusammenfällt, sich strichförmig
ausprägen würde.
- b) Im Kontaktauftrag ist es häufig erforderlich, auf eng begrenzte Bereiche einen
spur- oder flächenförmigen Auftrag zu applizieren. Sollen beispielsweise Spuren oder
Flächen mit in Förderrichtung gesehen mit maximal 1 mm Länge aufgetragen werden, so
würde sich diese Länge bei Überschreiten des Fördergeschwindigkeitsgrenzwertes erhöhen.
Diese Problematik sei an folgendem Beispiel verdeutlicht:
Es sei angenommen, dass die Mindestöffnungszeit des Ventils 20 ms, die gewünschte
Auftragslänge 1 mm beträgt. Bei 187,5 m/min Fördergeschwindigkeit des Substrats wäre
die Länge des Auftrags exakt 1 mm, d.h. die gewünschte Auftragsbreite wäre möglich.
Bei Fördergeschwindigkeiten über diesem Grenzwert würde sich die Auftragslänge sukzessive
vergrößern. Hinzu kämen noch Verzögerungen durch die charakteristische Austrittsgeschwindigkeit
des Mediums und - bei Auftrag über einen Luftspalt - die Laufzeit des Mediums nach
dem Moment der Abgabe.
[0012] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welchem bzw. mit welcher ein punktförmiger
Auftrag oder ein Auftrag von Spuren oder Flächen von in Förderrichtung kurzer Länge
auch bei einer weiteren Erhöhung der Produktionsgeschwindigkeit durch Erhöhung der
Fördergeschwindigkeit möglich ist.
[0013] Diese Aufgabe wird in ihrem Verfahrensaspekt durch das in Anspruch 1 wiedergegebene
Verfahren gelöst.
[0014] Erfindungsgemäß wird die Auftragseinrichtung während des Auftrags mit einer bestimmten
Geschwindigkeit in Förderrichtung bewegt, wenn die Fördergeschwindigkeit einen Fördergeschwindigkeitsgrenzwert
übersteigt. Dabei ist der Begriff "Fördergeschwindigkeitsgrenzwert" weit auszulegen,
er kann auch den Wert "Null" annehmen.
[0015] Aufgrund der erfindungsgemäßen Maßnahme reduziert sich die Relativgeschwindigkeit
zwischen dem Substrat und der Auftragseinrichtung, wenn das Substrat in Förderrichtung
verlagert wird. Da die Fähigkeit eines punktförmigen Auftrags bzw. eines Auftrags
mit einer bestimmten Maximallänge bei ansonsten unveränderten Auftragsbedingungen
von der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Substrat und der Auftragseinrichtung abhängt,
kann aufgrund dieser Maßnahme ein punktförmiger bzw. auf eine maximale Länge beschränkter
Auftrag auch bei oberhalb des Fördergeschwindigkeitsgrenzwertes, ab welchem bei still
stehender Auftragseinrichtung ein derartiger Auftrag eben nicht mehr möglich wäre,
erfolgen.
[0016] Die Geschwindigkeit, mit der die Auftragseinrichtung mit bewegt wird, kann im Sinne
der Erzielung eines Auftragsmusters mit einer maximal zulässigen Größe eines einzelnen
Auftragsbereichs bestimmt werden. Die Geschwindigkeit wird mit anderen Worten so festgelegt,
dass bei einer Reduzierung dieser Geschwindigkeit die maximal zulässige Größe eines
einzelnen Auftragsbereichs überschritten würde. Die Auftragseinrichtung wird aufgrund
dieser Maßnahme also stets mit der minimal erforderlichen Geschwindigkeit bewegt.
[0017] Auch ist es möglich, den Fördergeschwindigkeitsgrenzwert und/oder die Geschwindigkeit,
mit der die Auftragseinrichtung mit bewegt wird, unter Berücksichtigung von dem intermittierenden
Auftrag beeinflussenden Parametern, wie Schaltgeschwindigkeit der Auftragseinrichtung,
Auftragsdüsengrößen, Auftragsdüsenkanallängen und/oder Viskosität des während des
Auftrags fließfähigen Mediums bestimmt werden.
[0018] Zusätzlich oder alternativ können der Fördergeschwindigkeitsgrenzwert und/oder die
Geschwindigkeit, mit der die Auftragseinrichtung mit bewegt wird, unter Berücksichtigung
der Bewegung eines Dosierkolbens der Auftragseinrichtung bestimmt werden.
[0019] Auch ist es zusätzlich oder alternativ möglich, den Fördergeschwindigkeitsgrenzwert
und/oder die Geschwindigkeit, mit der die Auftragseinrichtung mit bewegt wird, unter
Verwendung eines die Auftragsbereiche erfassenden Bildbearbeitungssystems und/oder
Sensorsystemen zur Erfassung aufgetragenen Mediums zu bestimmen.
[0020] Wenn vorstehend oder nachfolgend von der Bestimmung des Fördergeschwindigkeitsgrenzwertes
und/oder der Geschwindigkeit, mit der die Auftragseinrichtung mit bewegt wird, die
Rede ist, so sei damit zum Ausdruck gebracht, dass die Differenz zwischen Fördergeschwindigkeit
und Geschwindigkeit, d.h. die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Substrat und der
Auftragseinrichtung einen bestimmten Betrag nicht übersteigen darf, und beide Geschwindigkeiten
in diesem Sinne angepasst werden können.
[0021] Grundsätzlich ist es denkbar, die Auftragseinrichtung kontinuierlich für die Dauer
der gesamten Förderung eines Substratzuschnitts mitzubewegen. Je nach Größe des Zuschnitts
müsste die Auftragseinrichtung jedoch über große Strecken bewegt werden, was den konstruktiven
Aufwand einer zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Vorrichtung jedoch deutlich
erhöhen würde. Es ist daher bevorzugt, die Auftragseinrichtung während des Auftragsvorganges
eines jeden Auftragsbereichs aus seiner Ursprungslage in Förderrichtung mit der Geschwindigkeit
zu bewegen, sie jedoch zwischen zwei Auftragsvorgängen in ihre Ursprungslage vorzugsweise
mit einer möglichst hohen Rückführgeschwindigkeit zurück zu verlagern. Auf diese Weise
ist lediglich eine Hin- und Her-Verlagerung der Auftragsvorrichtung in und entgegengesetzt
der Förderrichtung erforderlich.
[0022] Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst
daher eine Verlagerungseinrichtung, mittels welcher die Auftragseinrichtung parallel
zur Verlagerungsrichtung mit einer im oben beschriebenen Sinne bestimmten Geschwindigkeit
verlagerbar ist.
[0023] Um die für eine Hin- und Her-Bewegung der Auftragseinrichtung erforderlichen Beschleunigungswerte
bei möglichst geringem Verschleiß und Leistungseinsatz erreichen zu können, ist es
wünschenswert, die Auftragseinrichtung möglichst reibungsarm verlagern zu können.
Die Verlagerungseinrichtung umfasst daher vorzugsweise ein Luftlager und/oder Magnetlager
zur Lagerung der Auftragseinrichtung. Mit "Luftlager" sind solche Lager gemeint, bei
welchen die zueinander bewegten Lagerungspartner durch einen dünnen Luftfilm voneinander
getrennt sind. Unter "Magnetlager" seien solche Lager zu verstehen, bei welchen ein
direkter Kontakt der Lagerungspartner durch magnetische Kräfte verhindert wird.
[0024] Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst darüber hinaus vorzugsweise einen Antrieb,
mittels welchem die Auftragseinrichtung in der oder entgegengesetzt zur Förderrichtung
verlagerbar ist.
[0025] Dieser Antrieb kann insbesondere ein elektrisch aktivierbarer Linearantrieb sein.
[0026] Die Erfindung soll nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen, die - rein schematisch
und ausschnittsweise - den intermittierenden Auftrag eines Mediums auf ein Substrat
bei verschiedenen Geschwindigkeiten, mit der die Auftragseinrichtung in Förderrichtung
bewegt wird, zeigen, weiter erläutert werden.
[0027] Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine Auftragseinrichtung 1, welche ein Auftragsventil
2 mit einer Auftragsdüse 3 aufweist. Innerhalb des Auftragventils ist ein in der Zeichnung
nicht erkennbares Verschlusselement angeordnet, was im vorliegenden Fall elektromagnetisch
zwischen einer die Auftragsdüse 3 verschließenden Verschlussstellung und einer die
Auftragsdüse 3 öffnenden Offenstellung verlagerbar ist.
[0028] Die Auftragsdüse dient so dem intermittierenden, d.h. einzelne Auftragsbereiche 4
erzeugenden Auftrag eines während des Auftrags fließfähigem Medium 5 auf ein Substrat
6, welches mit der Geschwindigkeit V1 relativ zur Auftragsdüse 3 in Fördergeschwindigkeit
verlagert wird.
[0029] Erfindungsgemäß wird die Auftragseinrichtung 1 während des Auftrags parallel zur
Förderrichtung mit einer Geschwindigkeit V2 verlagert. Die Höhe der Geschwindigkeit
V1 und V2 ist in Fig. 1 und 2 durch die Länge der beiden Richtungspfeile charakterisiert.
[0030] Wird nun das Auftragsventil 2 mit seiner maximalen Schaltfrequenz betrieben, mit
anderen Worten in einem Betriebszustand, in welchem es lediglich für die Mindestöffnungszeit
öffnet und Medium 5 abgibt, reduzieren sich bei ansonsten unveränderten Betriebsbedingungen
die Länge L und der Abstand zwischen zwei benachbarten Auftragsbereichen 4, wie dies
durch Vergleich von Fig. 1 und 2 sinnfällig wird. Durch Reduzierung der Relativgeschwindigkeit
zwischen der Auftragseinrichtung 1 und dem Substrat 6 durch Verlagerung der Auftragseinrichtung
1 in Förderrichtung des Substrats 6 lässt sich somit die minimale Länge L eines mit
einer Auftragseinrichtung 1 aufgetragenen Auftragsbereichs 4 verändern.
1. Verfahren zum intermittierenden, einzelne Auftragsbereiche (4) erzeugenden Auftrag
von während des Auftrags fließfähigem Medium (5) mittels einer Auftragseinrichtung
(1) auf ein relativ zu der Auftragseinrichtung (1) in einer Förderrichtung mit Fördergeschwindigkeit
(V1) verlagertes Substrat (6),
dadurch gekennzeichnet,
dass die Auftragseinrichtung (1) während des Auftrags mit einer bestimmten Geschwindigkeit
(V2) in Förderrichtung bewegt wird, wenn die Fördergeschwindigkeit (V1) einen Fördergeschwindigkeitsgrenzwert
übersteigt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit (V2), mit der die Auftragseinrichtung (1) mit bewegt wird, im
Sinne der Erzielung eines Auftragsmusters mit einer maximal zulässigen Länge (L) eines
einzigen Auftragsbereichs (4) bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Fördergeschwindigkeitsgrenzwert und/oder die Geschwindigkeit, mit der die Auftragseinrichtung
(1) mit bewegt wird, unter Berücksichtigung von den intermittierenden Auftrag beeinflussenden
Parametern, wie Schaltgeschwindigkeit der Auftragseinrichtung, Auftragsdüsengrößen,
Auftragsdüsenkanallängen und/oder Viskosität des während des Auftrags fließfähigen
Mediums (5) bestimmt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Fördergeschwindigkeitsgrenzwert und/oder die Geschwindigkeit, mit der die Auftragseinrichtung
(1) mit bewegt wird, unter Berücksichtigung der Bewegung eines Dosierkolbens der Auftragseinrichtung
(1) bestimmt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Fördergeschwindigkeitsgrenzwert und/oder die Geschwindigkeit, mit der die Auftragseinrichtung
(1) mit bewegt wird, unter Verwendung eines die Auftragsbereiche (4) erfassenden Bildverarbeitungssystems
und/oder Sensorsystems zur Erfassung aufgetragenen Mediums (5) bestimmt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftragseinrichtung (1) während des Auftragsvorganges eines Auftragsbereichs
(4) aus seiner Ursprungslage in Förderrichtung bewegt wird und zwischen zwei Auftragsvorgängen
in die Ursprungslage zurück verlagert wird.
7. Vorrichtung zum intermittierenden, einzelne Auftragsbereiche erzeugenden Auftrag von
während des Auftrags fließfähigem Medium (5) auf ein in einer Förderrichtung mit Fördergeschwindigkeit
(V1) verlagertes Substrat (6), zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche
1 bis 6,
mit einer Auftragseinrichtung (1)
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Verlagerungseinrichtung vorgesehen ist, mit welcher die Auftragseinrichtung
(1) parallel zur Verlagerungsrichtung verlagerbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlagerungseinrichtung ein Luftlager und/oder Magnetlager zur Lagerung der Auftragseinrichtung
umfasst.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlagerungseinrichtung einen Antrieb umfasst, mittels welchem die Auftragseinrichtung
(1) parallel zur Förderrichtung in oder entgegengesetzt zur Förderrichtung verlagerbar
ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb ein elektrisch aktivierbarer Linearantrieb ist.