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Die Erfindung betrifft eine Produktionsmaschine mit einem Heißleimauftragssystem. Heißleimauftragssysteme von Produktionsmaschinen sind bereits bekannt. Beispielsweise zeigt die
EP 2 054 785 B1 ein derartiges Heißleimauftragssystem.
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Nachteilig bei bekannten Heißleimauftragssystemen ist, dass sie oft keine wünschenswerte Sicherheit gegen eine thermische Beschädigung des Heißleims (etwa Degradation) bereitstellen.
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Heißleime unterliegen bei einer dauerhaften Exposition bei hohen Temperaturen einem thermischen und oxidativen Abbau. Mit zunehmendem Abbau verfärben sich die meist ursprünglich gelb-transparenten Heißleime zunehmend braun bis schwarz. Der Abbau bzw. die Degradation des flüssigen Heißleims kann so weit gehen, dass der Heißleim fest wird und verkokt. In der Regel ist ein thermischer und oxidativer Abbau auch mit einer Steigerung der Viskosität verbunden, wodurch die Applikation und Förderung des Heißleims erschwert wird. Die Klebkraft des Heißleims kann unter der Degradation leiden. Typischerweise tritt die Degradation des Heißleims in kritischer Weise auf, wenn kein Heißleim aus dem Heißleimauftragssystem heraus und neuer Heißleim nachgefördert wird. Dies ist meist bei längeren Betriebspausen der Fall. Schlimmstenfalls vergisst der Bediener, das Heißleimauftragssystem über ein arbeitsfreies Wochenende auszuschalten und der Heißleim „verbrennt” oder degeneriert. Dies kann einen Totalschaden für ein Heißleimauftragssystem oder einzelne Komponenten des Heißleimauftragssystems bedeuten, da festgebrannter Heißleim nicht mehr entfernt werden kann. Die heißleimführenden Komponenten müssen in diesem Fall häufig getauscht werden. Aber auch eine Reinigung eines Heißleimauftragssystems stellt sich häufig als arbeitsaufwendig und somit kostenintensiv dar.
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Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, eine Produktionsmaschine mit einem Heißleimauftragssystem zu schaffen, sowie ein Steuerungsverfahren eines Heißleimauftragssystems einer Produktionsmaschine, welche hinsichtlich zumindest eines der genannten Nachteile verbessert sind.
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Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Produktionsmaschine und das in Anspruch 10 wiedergegebene Steuerungsverfahren gelöst.
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Die erfindungsgemäße Produktionsmaschine weist ein Heißleimauftragssystem auf. Das Heißleimauftragssystem umfasst ein Schmelzgerät. Das Schmelzgerät umfasst ein Heizungssystem. Das Heißleimauftragssystem umfasst an das Schmelzgerät angeschlossene Komponenten. Das Heißleimauftragssystem umfasst zudem mindestens eine pneumatische Hubkolbenpumpe. Die Hubkolbenpumpe weist Endlagensensoren und mittels Ansteuersignalen angesteuerte pneumatische Umschaltventile auf. Das Heißleimauftragssystem umfasst eine Pumpensteuerung. Das Heißleimauftragssystem umfasst zudem Heißleim-Temperaturmanagement-Mittel. Die Heißleim-Temperaturmanagement-Mittel umfassen einen Timer. Die Heißleim-Temperaturmanagement-Mittel umfassen eine Temperatursteuerung, die so ausgestaltet ist, dass sie den Timer startet, oder auf einen Ausgangswert zurücksetzt, wenn die Endlagensensoren eine Endlage eines Kolbens signalisieren und/oder wenn ein Ansteuersignal der Umschaltventile vorliegt.
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Die Temperatursteuerung ist so ausgestaltet, dass sie nach Ablauf mindestens einer von dem Timer erfassten vorgegebenen oder durch den Bediener voreinstellbaren Zeitspanne eine automatische Temperaturabsenkung des Heißleims bewirkt.
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Die Temperatursteuerung ist bevorzugt so ausgestaltet, dass sie nach mindestens einer von dem Timer erfassten vorgegebenen oder durch den Bediener voreinstellbaren Zeitspanne eine automatische Temperaturabsenkung um einen vorgegebenen oder durch den Bediener voreinstellbaren Differenzwert oder auf einen vorgegebenen oder auf einen durch den Bediener voreinstellbaren Absolut-Temperaturwert bewirkt.
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Mit der Formulierung „Starten des Timers” ist im Rahmen dieser Druckschrift insbesondere gemeint, dass der Timer ausgehend von null Sekunden in Gang gesetzt wird, bevorzugt aufwärts zählend. Bevorzugt umfasst das Starten des Timers – außer bei einem Neustart der Produktionsmaschine – das Zurücksetzten des Timers auf null Sekunden.
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Mit der Formulierung „Zurücksetzten des Timers auf einen Ausgangswert” ist im Rahmen dieser Druckschrift insbesondere gemeint, dass der Timer ausgehend von einem von null Sekunden verschiedenen Ausgangswert in Gang gesetzt wird, bevorzugt abwärts zählend.
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Die von dem Timer erfasste Zeitspanne beginnt bevorzugt mit jedem Starten oder Zurücksetzten des Timers neu. Wenn die erfasste Zeitspanne eine vorgegebene Zeitspanne oder durch den Bediener voreingestellte Zeitspanne erreicht, wird mit Vorteil die automatische Temperaturabsenkung bewirkt.
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Das Heißleimauftragssystem dient bevorzugt zum Auftrag von Heißleim. Bei den Komponenten, die an das Schmelzgerät angeschlossen sind, handelt es sich bevorzugt um einen oder mehrere – vorzugsweise beheizbare – Förderschläuche und/oder eine oder mehrere – bevorzugt beheizbare – Klebstoffauftragsvorrichtungen. Die Klebstoffauftragsvorrichtung kann auch als Heißleimauftragsvorrichtung bezeichnet werden. Die Klebstoffauftragsvorrichtung kann ein Auftragsventil umfassen.
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Die Hubkolbenpumpe weist bevorzugt mindestens einen Kolben auf. Die Hubkolbenpumpe wird im Rahmen dieser Druckschrift auch kurz als Pumpe bezeichnet. Die Pumpe ist bevorzugt in das Heißleimauftragssystem integriert. Mit dem Begriff „Hubkolbenpumpe” wird im Rahmen dieser Druckschrift insbesondere eine Verdrängerpumpe bezeichnet, bei der der Verdränger, beispielsweise ein Kolben, eine translatorische Bewegung ausführt. Die Pumpe kann einen oder mehrere Zylinder aufweisen. Die Pumpe ist mit Vorteil einfachwirkend. Es wird also nur bei einer der beiden Bewegungsrichtungen des Kolbens Fördermedium gefördert. Auf diesen Förderhub, der auch als Druckhub bezeichnet werden kann, folgt bevorzugt ein reiner Saughub. Der Vorteil der Einfachwirkung ist, dass, indem stets die gleiche Seite des Kolbens während des Druckhubs mit dem Fördermedium in Kontakt ist, anders als oft bei einer doppeltwirkenden Pumpe, bei jedem Druckhub der gleiche Druck auf das Fördermedium ausgeübt wird. Grundsätzlich ist auch denkbar, dass die Pumpe doppeltwirkend ist, also bei beiden Bewegungsrichtungen des Kolbens Fördermedium gefördert wird. Grundsätzlich ist denkbar, dass die Pumpe eine Kolbenmembranpumpe umfasst.
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Die Endlagensensoren dienen mit Vorteil zur Bestimmung der jeweiligen Endlage des mindestens einen Kolbens. Die Endlagensensoren bewirken bevorzugt ein Signal, wenn ein Kolben eine Endlage erreicht.
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Die Heißleim-Temperaturmanagement-Mittel dienen bevorzugt dazu, die Temperatur des Heißleims unterhalb der Verarbeitungstemperatur des Heißleims abzusenken, wenn kein Heißleim durch das Heißleimauftragssystem aufgetragen wird. Hierdurch kann der thermische und oxidative Abbau des Heißleims verhinderbar oder hinauszögerbar sein.
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Die Heißleim-Temperaturmanagement-Mittel werden im Rahmen dieser Druckschrift auch kurz als Temperiermittel bezeichnet.
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Der Heißleim kann auch als Schmelzklebstoff bezeichnet werden. Mit dem Begriff „Heißleim” wird im Rahmen dieser Druckschrift insbesondere physikalisch abbindender Klebstoff bezeichnet. Dieser liegt bei Raumtemperatur mit Vorteil einkomponentig, vorzugsweise in fester und besonders bevorzugt in lösungsmittelfreier Form vor. Mit dem Begriff „Heißleim” wird im Rahmen dieser Druckschrift auch reaktiver Schmelzklebstoff bezeichnet, der als Einkomponenten- oder Zweikomponenten-Klebstoff verwendet wird. Dieser zeigt mit Vorteil eine chemische Reaktion, wie etwa bei Einkomponenten-Klebstoff mit dem Sauerstoff der Umgebung oder bei Zweikomponenten-Klebstoff mit einem Härter. Mit Vorteil ist der Heißleim der Gruppe der Thermoplaste zuzuordnen.
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Die Endlagensensoren können auch Schalter umfassen oder durch Schalter gebildet sein.
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Die pneumatischen Umschaltventile können auch als Luftschaltventile bezeichnet werden. Die pneumatischen Umschaltventile dienen bevorzugt dazu, den Kolben, wenn er eine Endlage erreicht hat, in eine gegenläufige Richtung zu bewegen.
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Die Pumpensteuerung bewirkt bevorzugt ein Umschalten der pneumatischen Umschaltventile, wenn der Kolben eine Endlage erreicht hat, um den Kolben in eine gegenläufige Richtung zu bewegen.
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Die Pumpensteuerung ist mit Vorteil mit den Endlagensensoren wirkverbunden. Die Pumpensteuerung generiert mit Vorteil ein Ansteuersignal der pneumatischen Umschaltventile. Die Temperatursteuerung ist mit Vorteil mit den Endlagensensoren wirkverbunden. Auf die Temperatursteuerung wirkt mit Vorteil das Ansteuersignal der pneumatischen Umschaltventile. Die Temperatursteuerung kann mit der Pumpensteuerung wirkverbunden sein oder die Pumpensteuerung kann mit der Temperatursteuerung zu einer Steuerung zusammengefasst sein.
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Das Schmelzgerät umfasst mit Vorteil ein Heizungssystem. Die Temperatursteuerung ist bevorzugt mit dem Heizungssystem des Schmelzgeräts wirkverbunden.
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Die automatische Temperaturabsenkung senkt die Temperatur des Heißleims mit Vorteil auf einen niedrigeren, als den zuvor am Heißleimauftragssystem eingestellten Temperaturwert ab. Die automatische Temperaturabsenkung senkt die Temperatur des Heißleims mit Vorteil auf einen niedrigeren Temperaturwert, als die Verarbeitungstemperatur ab, um den thermischen Abbau der Schmelzklebstoffe zu verhindern oder zumindest zu verlangsamen. Die Verarbeitungstemperatur ist mit Vorteil der Temperaturwert, der an den einzelnen Komponenten des Heißleimauftragssystems vorliegt, wenn Schmelzklebstoffe appliziert werden. Beispielsweise liegt der Wert der Temperaturabsenkung bei 10 Kelvin oder bei 20 Kelvin, da höhere Absenkwerte bei einem erneuten Starten der Produktion höhere Aufheizzeiten auf die Verarbeitungstemperatur bedingen würden. Es hat sich gezeigt, dass schon die Absenkung um wenige Kelvin den thermischen und/oder oxidativen Abbauvorgang des Heißleims bremsen. Bei längeren Inaktivitätszeiten, zum Beispiel über mehrere Stunden, ist es mit Vorteil möglich, das Heizungssystem des Schmelzgeräts und/oder die Heizung der Komponenten vollständig zu deaktivieren, um auch eine Degradation bzw. einen Abbau des Schmelzklebstoffs zu verhindern. Die Temperatursteuerung bewirkt mit Vorteil eine Temperaturabsenkung des Heißleims, bevorzugt durch Senken der Heizleistung des Heizungssystems des Schmelzgeräts und/oder der Heizung der Komponenten.
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Bei fehlender Zurücksetzung des Timers für eine voreingestellte oder von dem Bediener wählbare Zeitspanne oder wenn nach dem Start des Timers eine wählbare oder von dem Bediener wählbare Zeitspanne abgelaufen ist, bewirkt die Temperatursteuerung mit Vorteil die Temperaturabsenkung.
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Die Produktionsmaschine weist mit Vorteil eine Hauptsteuerung auf. Die Temperatursteuerung und/oder die Pumpensteuerung sind bevorzugt mit der Hauptsteuerung wirkverbunden oder mit der Hauptsteuerung zusammen in genau einer Steuerung integriert.
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Die Produktionsmaschine ist mit Vorteil dem Heißleimauftragssystem übergeordnet. Das Heißleimauftragssystem ist mit Vorteil in die Produktionsmaschine integriert.
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Das Schmelzgerät umfasst bevorzugt folgende Komponenten:
- – Einen beheizbaren Tank, in dem Heißleim mit Vorteil in festem Aggregatszustand, etwa als Granulat oder in Blockform aufgegeben wird. Der Tank dient mit Vorteil zur Bevorratung und zur Verflüssigung des Heißleims. Mittels des Heizungssystems des Schmelzgeräts, welches mit Vorteil eine Tankheizung umfasst, die eine oder mehrere Heizzonen aufweisen kann, wird der Tank bevorzugt so weit erwärmt, dass sich der Heißleim verflüssigt. Zur Einhaltung der Betriebstemperatur wird bevorzugt, je nach Anzahl der Heizzonen über einen oder mehrere Temperatursensoren, vorzugsweise die Ist-Temperatur für eine Reglung erfasst.
- – Die Pumpe, die den aufgeschmolzenen Heißleim zu den angeschlossenen Verbrauchern fördert.
- – Es kann ein Überdruckventil vorgesehen sein, das bei Überschreitung des Betriebsdrucks die Verbraucherseite entlastet und Heißleim in den Tank zurückleitet.
- – Es kann ein Filter vorgesehen sein, der verhindert, dass Partikel mit einer Größe, die zur Verstopfung der Auftragsventile führen könnten, zur Verbraucherseite gelangen.
- – Es kann ein Verteiler vorgesehen sein, der über mehrere Hydraulikanschlüsse verfügt, an die beheizbare Förderschläuche zur Versorgung mit Heißleim angeschlossen werden können.
- – Das Schmelzgerät kann eine elektronische Steuerung umfassen, mit einer Mehrzonen-Temperaturregelung und -überwachung und einem Bedien- und Anzeigegerät. Diese elektronische Steuerung kann die Pumpensteuerung und/oder die Temperatursteuerung umfassen oder mit diesen Steuerungen wirkverbunden sein. In einer Ausführungsform ist diese elektronische Steuerung durch die Temperatursteuerung gebildet. Die Mehrzonen-Temperaturregelung und -überwachung sorgt mit Vorteil für die Erreichung und Einhaltung der Soll-Temperatur der Tankheizzonen und weiter bevorzugt über mehrere externe Anschlüsse für die Erreichung und Einhaltung der Soll-Temperatur für die angeschlossenen beheizbaren Förderschläuche und beheizbaren Auftragsventile sowie für deren Überwachung.
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Die Bedienung kann auch alternativ über eine Datenschnittstelle erfolgen, über die Daten aus der Bedienumgebung und der Steuerung der Produktionsmaschine an das Heißleimauftragssystem übermittelbar sind.
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Die beheizbaren Förderschläuche dienen mit Vorteil zur Versorgung der Klebstoffauftragsvorrichtungen – mit Vorteil der Auftragsventile – mit flüssigem Heißleim. Sie werden bevorzugt über eine Heizung erwärmt, um den vom Schmelzgerät zugeführten Heißleim in flüssigem Zustand zu halten. Zur Einhaltung der Betriebstemperatur wird mit Vorteil mit dem Temperatursensor die Ist-Temperatur erfasst und für die Regelung an die Steuerung gemeldet.
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Die beheizbaren Auftragsventile sorgen mit Vorteil über ein elektrisch oder elektropneumatisch betätigtes Verschlussorgan und eine Düse für die Dosierung und Positionierung einer auf das zu verklebende Produkt aufzubringenden Heißleimportion. Sie werden bevorzugt über eine Heizung erwärmt, um den vom Schmelzgerät über die beheizbaren Förderschläuche zugeführten Heißleim so weit zu verflüssigen, das er abhängig von der Anwendung mit der benötigten Viskosität und Temperatur über die Düse aufgetragen werden kann. Bevorzugt wird zur Einhaltung der Betriebstemperatur mit einem Temperatursensor die Ist-Temperatur erfasst und für die Regelung an die Steuerung gemeldet.
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Je nach Anwendung kann an das Schmelzgerät eine variable Anzahl von beheizbaren Förderschläuchen und beheizbaren Auftragsventilen mit variabler Heizleistung und Regelverhalten angeschlossen werden. Die Konfiguration des Heißleimauftragssystems kann auch nach der Erstinstallation häufiger wechseln, wenn abweichende Produkte verklebt werden, der Heißleim verändert wird oder nach Ausfall einer der Komponenten eine Ersatzkomponente angeschlossen wird, deren Eigenschaften verschieden von der ausgefallenen Komponente ist.
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Die Aufheizzeit des Heißleimauftragssystems und die Regelabweichung der Betriebstemperatur vom eingestellten Soll-Wert der einzelnen Heizkreise sind wichtige Anwendungsparameter, die Produktivität und Betriebssicherheit derartiger Systeme unmittelbar beeinflussen. Zur Optimierung des Regelverhaltens ist es wünschenswert, dass die Mehrzonen-Temperaturregelung und -überwachung über die Regelparameter, wie Totzeit und Verstärkungsfaktor, sowie weitere technische Daten, wie Heizleistung und Maximaltemperaturen, sämtlicher angeschlossener Komponenten verfügt.
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Das Heißleimauftragssystem kann in die Produktionsmaschine, die mit Vorteil übergeordnet ist, integriert sein, um in dieser Produktionsmaschine Produkte mit Heißleim zu versehen. Mit dieser Produktionsmaschine kann das Heißleimauftragssystem, etwa per Hardwareverbindung, zum Beispiel Schalten eines 24 V Signals oder per Datenschnittstelle, beispielsweise Profibus, Modbus oder Ethernet, verbunden sein und Signale austauschen.
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Die Temperiermittel sind mit Vorteil universell einsetzbar, also unabhängig von der Art der Klebstoffzuführung oder Klebstoffförderung der Produktionsmaschine. Die Temperiermittel senken mit Vorteil nach Ablauf einer inaktiven Zeit des Heißleimauftragssystems die Temperatur des Heißleims auf einen vorgegebenen oder voreingestellten Wert ab. Hierdurch kann der thermische und oxidative Abbau des Heißleims verhindert oder zumindest zeitlich hinausgezögert werden.
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Mit Vorteil kommen die Temperiermittel ohne zusätzlichen apparativen Aufwand auf. Hiermit ist gemeint, dass die Temperiermittel bevorzugt lediglich Schaltglieder und/oder Sensoren auswerten, die ohnehin in der Produktionsmaschine, für andere Zwecke, bereits vorhanden sind.
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Die Pumpe weist bevorzugt einen Endlagensensor, zum Beispiel in der Form eines Hall-Sensors, auf. Der Kolben der Pumpe kann magnetisch sein oder mit einem Magnet verbunden sein. Der Endlagensensor wird mit Vorteil durch den magnetischen Kolben oder den mit dem Kolben verbundenen Magnet ausgelöst. Grundsätzlich denkbar ist auch, dass der Endlagensensor einen mechanisch wirkenden Endlagenschalter zur Erfassung der Endlagen umfasst. Der Endlagensensor kann einen beliebigen Sensor umfassen, der die Endlage des Kolbens oder dessen Position erfasst. Die Pumpe weist mit Vorteil einen Luftantrieb auf. Das Signal des Endlagensensors dient mit Vorteil zur Umschaltung der pneumatischen Umschaltventile des Luftantriebs der Kolbenpumpe in eine gegenläufige Stellung, damit der Kolben in die gegenläufige Richtung bewegt wird. Alle Endlagensensoren umfassen mit Vorteil Sensoren, die ohnehin für den Pumpenbetrieb erforderlich sind.
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Die Endlagensensoren dienen mit Vorteil darüber hinaus zur Steuerung bzw. Regelung der Temperatur des Heißleims. Bei mangelnder Heißleimabnahme, also nicht vorhandenem oder reduziertem Heißleimauftrag durch das Heißleimauftragssystem, erfolgt bevorzugt keine Signalisierung einer Endlage durch die Endlagensensoren. Anders ausgedrückt verändert sich dann die Aktivierung der Endlagensensoren nicht. Bevorzugt sind die Endlagensensoren ohnehin bereits Bestandteil der Pumpe und es entstehen daher kein zusätzlicher Installationsaufwand oder höhere Kosten, wie dies bei einer denkbaren Installation etwa eines Durchflussmessgeräts nach der Pumpe entstehen würde. Alternativ oder zusätzlich zur Nutzung der Signale der Endlagensensoren kann der Wechsel eines Ansteuersignals der Umschaltventile der pneumatisch angetriebenen Pumpe als Trigger-Signal für die Rücksetzung des Timers genutzt werden.
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Bevorzugt bewirken die Endlagensensoren jedes Mal dann ein Signal, wenn ein Kolben in eine Endlage gerät. Bevorzugt startet das Signal des Endlagensensors einen mit Vorteil permanent laufenden Timer oder setzt diesen auf einen Ausgangswert zurück, der die Zeit misst, die seit der letzten Aktivierung, also dem letzten Endlagensignal, vergangen ist. Die Zeit kann in diskreten Schritten oder in jeder geeigneten Zeiteinheit erfasst werden. Der Timer kann auch von einer vorgegebenen Zeit, also von einem Ausgangswert, herunterzählen und bei Erreichen eines Mindestwerts eine Aktion auslösen. In diesem Fall würde der Timer durch ein Signal eines Endlagensensors wieder auf den Ausgangswert zurückgesetzt werden. Erfindungsgemäß wichtig ist ausschließlich, dass der Zeitablauf nach der letzten Aktivierung der Endlagenkontrolle der Pumpe in einer geeigneten Weise erfasst wird. Der Timer kann auch als Zeitmesser bezeichnet werden. Als „Timer” wird im Rahmen dieser Druckschrift insbesondere ein Steuerbaustein bezeichnet, der zur Realisierung der unterschiedlichsten zeitbezogenen Funktionen sowie in Zählern einsetzbar ist. Der Timer kann als Software oder als Hardware, also als elektronische Schaltung, realisiert sein. Der Timerschaltkreis kann zur Zeitfestlegung einen externen Wiederstand und einen Kondensator umfassen. Er kann einen programmierbaren Teiler umfassen, sodass sich Zeiten im Bereich von Mikrosekunden bis zu mehreren Stunden realisieren lassen. Mit dem Begriff „Timer” ist im Rahmen dieser Druckschrift auch ein Taktzähler gemeint, der nur Takte, etwa eines Schwingquarzes zählt, ohne einen direkten Zeitbezug herzustellen.
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Der Bediener kann mit Vorteil einen bestimmten Zeitraum eines inaktiven Heißleimauftragssystems definieren, nach dessen Ablauf mindestens eine Temperaturabsenkung – mit Vorteil automatisch – bevorzugt auf einen niedrigeren Temperaturwert erfolgt. Die Angabe des Zieltemperaturwerts kann mit Vorteil als Absolut-Temperaturwert oder vorzugsweise als Differenzwert zu dem zuvor eingestellten Temperaturwert erfolgen. Hierdurch kann der Heißleim geschont und die Degradation zumindest zeitlich verzögert werden.
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Die Inaktivität des Heißleimauftragssystems wird mit Vorteil über die fehlende Bewegung der Kolben der Pumpe bestimmt. Dieses System ist einfach, praktikabel und bedarf keiner komplexen Auswertealgorithmen, wie beispielsweise eine denkbare Zählung von Schaltzyklen der Klebstoffauftragsventile.
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Mit Vorteil kann der Bediener die Zeiten vorgeben, nach deren Ablauf das System eine Temperaturabsenkung vornehmen soll.
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Mit der erfinderischen Lösung ist ein einfaches Temperaturmanagement gegeben, das ohne großen Aufwand an Benutzerdefinitionen auskommt. Es ist auch kostengünstig und zuverlässig umzusetzen, da auf Komponenten zurückgegriffen wird, die ohnehin, etwa für die Pumpensteuerung, erforderlich sind. Zudem sind die Temperiermittel universell einsetzbar, unabhängig von der Art der Zuführung des Klebstoffs und der Art der Aufbereitung des ungeschmolzenen Klebstoffs.
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Mit Vorteil sind in der Temperatursteuerung mehrere Zeitspannen hinterlegt, nach deren Ablauf die Temperatursteuerung jeweils eine Temperaturabsenkung um einen vorgegebenen oder durch den Bediener voreinstellbaren Differenzwert oder auf einen vorgegebenen oder auf einen durch den Bediener voreinstellbaren Absolut-Temperaturwert bewirkt.
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Die Zeitspannen sind mit Vorteil der Länge nach geordnet.
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Es kann also beispielsweise nach einer ersten Zeitspanne eine erste Temperaturabsenkung um beispielsweise 10 Kelvin erfolgen und nach einer zweiten Zeitspanne, die länger als die erste Zeitspanne ist, eine zweite Temperaturabsenkung, beispielsweise um erneut 10 Kelvin. In einer anderen Ausführungsform kann nach einer ersten Zeitspanne eine erste Temperaturabsenkung beispielsweise auf 130°C erfolgen und nach einer zweiten Zeitspanne, die länger als die erste Zeitspanne ist, eine zweite Temperaturabsenkung, beispielsweise auf 120°C.
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Mit Vorteil umfasst die Produktionsmaschine Eingabemittel, mittels derer der Timer zurücksetzbar oder deaktivierbar ist. Die Eingabemittel können beispielsweise eine Taste umfassen. Die Eingabemittel können auch ein Symbol auf einem Touchscreen umfassen.
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Mit Vorteil umfasst die Produktionsmaschine Hardware. Die Hardware kann Sensoren umfassen. Der Timer ist mit Vorteil durch ein Hardwaresignal startbar, auf einen Ausgangswert zurücksetzbar oder deaktivierbar. Das Hardwaresignal kann das Schalten eines 24 V Signals sein. Das Hardwaresignal kann durch Sensoren der Hardware generiert sein. Das Hardwaresignal kann beispielsweise auch in einer Spannung bestehen, die an einem Antriebsmotor anliegt und ohne Sensor erfasst wird. Bei der Hardware kann es sich um eine Zuführeinrichtung der Produktionsmaschine handeln. Durch das Starten dieser Zuführeinrichtung kann ein Signal bewirkt und einer Steuerung, etwa der Temperatursteuerung übermittelt werden. Die Steuerung kann ein Starten des Timers oder ein Zurücksetzen des Timers auf einen Ausgangswert bewirken, wenn sie dieses Signal erhält. Bei der Hardware kann es sich auch um ein beliebiges Element handeln, welches rotiert, wenn die Produktionsmaschine in einem Betriebszustand ist, in dem üblicher Weise Klebstoff aufgetragen wird. Die Hardware kann einen Sensor für einen Drehwinkel, etwa ein Encoder, an diesem rotierenden Element umfassen und das Signal dieses Sensors kann einer Steuerung, etwa der Temperatursteuerung übermittelt werden, welche ihrerseits den Timer bei Vorliegen dieses Signals starten kann oder auf einen Ausgangswert zurücksetzen kann.
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Es kann eine Hardware-Schnittstelle vorgesehen sein, über die Signale der Hardware der Produktionsmaschine an das Heißleimauftragssystem, insbesondere die Temperatursteuerung, übermittelt werden. Es kann eine Datenschnittstelle vorgesehen sein, über die Signale der übergeordneten Produktionsmaschine an das Heißleimauftragssystem, insbesondere die Temperatursteuerung, übermittelt werden.
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Die Produktionsmaschine umfasst bevorzugt eine Datenschnittstelle und weiter bevorzugt eine Hauptsteuerung. Die Hauptsteuerung ist mit Vorteil so ausgestaltet, dass sie mittels eines Signals über die Datenschnittstelle ein Starten des Timers oder ein Zurücksetzen des Timers auf einen Ausgangswert oder eine Deaktivierung des Timers bewirken kann. Die Hauptsteuerung erhält in einer Ausführungsform über die Datenschnittstelle das Signal, aufgrund dessen sie in einer Ausführungsform ein Starten, Zurücksetzen auf einen Ausgangswert oder eine Deaktivierung des Timers bewirkt und/oder die Hauptsteuerung bewirkt das Starten, Zurücksetzen auf einen Ausgangswert oder die Deaktivierung des Timers, in dem sie ein Signal über die Datenschnittstelle sendet.
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Die Hauptsteuerung ist bevorzugt mittels einer Datenschnittstelle mit der Temperatursteuerung wirkverbunden.
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Die Hardware ist bevorzugt mit der Temperatursteuerung wirkverbunden, etwa über eine Datenschnittstelle oder eine Hardware-Schnittstelle. Die Begriffe „Hardware-Schnittstelle” und „Hardware-Interface” werden im Rahmen dieser Druckschrift synonym verwendet.
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Mit Vorteil sind die Temperiermittel so ausgestaltet, dass sie nach Ablauf einer vorgegebenen oder durch den Bediener voreinstellbaren Zeitspanne, die der Timer erfasst, eine Deaktivierung des Heizungssystems bewirken. Die Temperiermittel bieten also auch die Option, nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne des Timers das Heizungssystem des Heißleimauftragssystems komplett zu deaktivieren.
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Mit Vorteil umfasst das Heißleimauftragssystem oder die Produktionsmaschine Eingabemittel, zur Bestimmung oder Eingabe der Größe der Temperaturabsenkung. Beispielsweise kann der Bediener bestimmen, dass nach Ablauf einer von dem Timer erfassten Zeitspanne eine Temperaturabsenkung um 10 Kelvin oder 20 Kelvin oder 30 Kelvin erfolgt, oder auf 130°C, 120°C oder 110°C.
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In einer Ausführungsform sind für unterschiedliche Komponenten unterschiedliche Parameter für die Temperaturabsenkung bestimmbar. Die Parameter umfassen bevorzugt die Größe der Temperaturabsenkung und/oder die Größe der Zeitspanne. Die Parameter sind bevorzugt in der Steuerung der Produktionsmaschine und/oder der Temperatursteuerung und/oder der Pumpensteuerung hinterlegbar. Die Komponenten können einen Tank, Schläuche und Klebstoffauftragsvorrichtungen, insbesondere Auftragsventile umfassen. Alle oder einzelne Komponenten sind bevorzugt beheizbar. Nach Ablauf einer Zeitspanne kann beispielsweise die Temperatur in dem Tank um 10 Kelvin abgesenkt werden und in den Schläuchen und den Auftragsventilen um 20 Kelvin. Nach Ablauf einer ersten Zeitspanne kann beispielsweise zunächst lediglich die Temperatur des Heißleims in den Schläuchen und/oder in den Auftragsventilen abgesenkt werden und erst nach Ablauf einer zweiten Zeitspanne die Temperatur des Heißleims im Tank. Auf diese Weise kann dem Umstand Rechnung getragen werden, dass eine Wiederanhebung der Temperatur zur Wiederaufnahme des Klebstoffauftrags in unterschiedlichen Komponenten unterschiedlich viel Zeit in Anspruch nehmen kann. Beispielsweise dauert es oft länger, den Tank wieder aufzuheizen, als Schläuche und/oder Auftragsventile.
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Mit Vorteil können also für mehrere beheizte Komponenten des Heißleimauftragssystems unterschiedliche Parameter für die Temperaturabsenkung – mit Vorteil in der Temperatursteuerung – hinterlegt werden. Der Grund hierfür kann sein, dass die Wärmekapazität des in dem Tank befindlichen Klebstoffs eine schnelle Nachregelung nicht zulassen kann. Bei einer plötzlich anstehenden höheren Abnahme, zum Beispiel wenn der Bediener die Geschwindigkeit der Produktionsmaschine erhöht, kann eine plötzliche Temperaturerhöhung erforderlich sein. Aufgrund der trägen Aufheizzeiten kann daher der Schmelzklebstoff zu kalt sein, wodurch Probleme bei der Applikation des Schmelzklebstoffs auftreten können. Die Zeiten bzw. Zeitspannen können, müssen aber nicht, für jede Komponente des Heißleimauftragssystems unterschiedlich sein. So kann die Temperatur eines Klebstoff-Auftragskopfes oder Auftragsventils oder eines Heißleimschlauches früher abgesenkt werden, als die des Tanks, weil diese Komponenten schneller wieder auf Verarbeitungstemperatur gebracht werden können.
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Das Heißleimauftragssystem und/oder die übergeordnete Produktionsmaschine weist bevorzugt eine Benutzerschnittstelle auf. Hierbei kann es sich um ein Bedien- und Anzeigegerät handeln. Dieses kann einen Touchscreen umfassen.
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Die Vorgaben bzw. Parameter können mit Vorteil über die Benutzerschnittstelle – bevorzugt des Heißleimauftragssystems – eingegeben oder über eine Datenschnittstelle von der Hauptsteuerung an das Heißleimauftragssystem übermittelt werden.
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Bevorzugt erfolgt die Temperaturabsenkung in Stufen. Dies kann zum Beispiel derart erfolgen, dass die Temperatur nach zehn Minuten inaktiver Zeit des Heißleimauftragssystems um 5 Kelvin abgesenkt wird, nach zwanzig Minuten um 10 Kelvin und nach zwei Stunden inaktiver Zeit des Heißleimauftragssystems die Heizung des Heißleimauftragssystems bzw. alle Heizungen des Heißleimauftragssystems komplett deaktiviert werden. Mit dem Begriff „inaktive Zeit des Heißleimauftragssystems” ist im Rahmen dieser Druckschrift eine Zeit gemeint, in der kein Heißleimauftrag erfolgt. Jegliche andere Abstufung ist dabei denkbar.
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Eine komplette Abschaltung der Heizung bzw. aller Heizungen des Heißleimauftragssystems nach einer längeren Zeit verhindert zum Beispiel, dass ein Heißleimauftragssystem eine komplette arbeitsfreie Zeit durchheizt. Dies geschieht gelegentlich, wenn ein Bediener vergisst, das Heißleimauftragssystem bei Arbeitsende zu deaktivieren. Bei längeren Heizzeiten während einer inaktiven Zeit des Heißleimauftragssystems, auch bei niedriger Temperatur, ist eine Degradation des Schmelzklebstoffs zu erwarten.
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Die Timerfunktion kann sich durch Benutzereingabe an dem Heißleimauftragssystem oder einer übergeordneten Steuerung zurücksetzen oder deaktivieren lassen. Bei einer Zurücksetzung fängt der Timer mit Vorteil erneut vom Ausgangspunkt an zu laufen. Der Timer ist bevorzugt durch Benutzereingabe an dem Heißleimauftragssystem oder einer übergeordneten Steuerung startbar oder auf einen Ausgangswert zurücksetzbar.
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Mit Vorteil sind optische Anzeigemittel vorgesehen und/oder akustische Signalgeber. Die optischen Anzeigemittel und/oder akustischen Signalgeber sind bevorzugt mit einer Steuerung – insbesondere der Temperatursteuerung – wirkverbunden und bewirken weiter bevorzugt vor der Ausführung einer Temperaturabsenkung ein optisches und/oder akustisches Signal.
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Vorzugsweise gibt das Heißleimauftragssystem eine Meldung vor der akustischen Temperaturabsenkung aus, um den Bediener die Möglichkeit zu geben, das System zurückzusetzen. Die Meldung kann über ein optisches und/oder akustisches Signal oder durch eine Meldungsausgabe an der Bedienerschnittstelle des Heißleimauftragssystems und/oder an der Bedienerschnittstelle der übergeordneten Produktionsmaschine erfolgen. Die Bedienerschnittstelle kann ein Eingabemittel und/oder ein Bedien- und Anzeigegerät umfassen.
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Nach einer Temperaturabsenkung erfolgt mit Vorteil bei einer neuen Produktionsaufnahme die Temperaturerhöhung auf die Verarbeitungstemperatur des Schmelzklebstoffs. Diese kann durch Benutzereingabe am Heißleimauftragssystem oder über ein Signal- oder Datenbefehl der übergeordneten Produktionsmaschine ausgelöst werden. Das Signal der übergeordneten Produktionsmaschine kann durch eine Benutzereingabe in der Hauptsteuerung der Produktionsmaschine bewirkt werden oder durch ein anders geeignetes Maschinen-Signal, wie ein Encoder-Signal oder ein Starten einer Zuführeinrichtung der Produktionsmaschine, aktiviert werden. Signale der übergeordneten Produktionsmaschine können über ein Hardware-Interface oder über eine Datenschnittstelle an das Heißleimauftragssystem übermittelt werden.
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Typischerweise gibt das Heißleimauftragssystem eine Meldung/Signal an die übergeordnete Produktionsmaschine zurück, wenn die Verarbeitungstemperatur des Heißleims erreicht oder annähernd erreicht ist. Die übergeordnete Produktionsmaschine bekommt mit Vorteil folglich eine Produktionsfreigabe und kann die Produktion starten. Bevorzugt kann also vor der Ausführung der Temperaturabsenkung ein optisches und/oder akustisches Signal und/oder eine Meldung an mindestens einer Bedienerschnittstelle einer Steuerung des Heißleimauftragssystems, bevorzugt der Temperatursteuerung, oder der Hauptsteuerung der Produktionsmaschine erfolgen.
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Die Erfindung umfasst auch ein Heißleimauftragssystem einer Produktionsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
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Die Temperaturabsenkung kann bevorzugt auch über eine Befehlseingabe des Bedieners, zum Beispiel über einen Tastendruck oder über einen Befehl der Hauptsteuerung erfolgen, die über eine Daten- oder Hardwareschnittstelle dem Heißleimauftragssystem mitteilt, dass es die Temperaturabsenkung aktivieren soll. Dieselben Kommunikationswege können selbstverständlich auch genutzt werden, um die Temperaturabsenkung wieder zu deaktivieren. In diesem Fall heizt das Heißleimauftragssystem wieder auf die Verarbeitungstemperatur auf.
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In dem Verfahrensaspekt wird die Aufgabe gelöst durch ein Steuerungsverfahren eines Heißleimauftragssystems einer Produktionsmaschine. Das Heißleimauftragssystem umfasst ein Schmelzgerät mit einem Heizungssystem sowie an das Schmelzgerät angeschlossene Komponenten. Das Heißleimauftragssystem umfasst mindestens eine Pumpe. Die Pumpe weist Endlagensensoren und mittels Ansteuersignalen angesteuerte pneumatische Umschaltventile auf. Das Heißleimauftragssystem umfasst Heißleim-Temperaturmanagement-Mittel, die einen Timer umfassen. Der Timer wird durch ein Signal des Endlagensensors und/oder ein Ansteuersignal der pneumatischen Umschaltventile gestartet oder hierdurch auf einen Ausgangswert zurückgesetzt. Nach Ablauf mindestens einer von dem Timer erfassten vorgegebenen oder durch den Bediener voreingestellten Zeitspanne – bevorzugt wenn also für die Dauer dieser Zeitspanne kein Starten des Timers oder Zurücksetzen des Timers auf einen Ausgangswert erfolgte – wird die Temperatur des Heißleims automatisch auf einen niedrigeren, als den zuvor am Heißleimauftragssystem eingestellten Temperaturwert abgesenkt.
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Die Temperatursteuerung kann auch so ausgestaltet sein, dass sie den Timer startet oder auf einen Ausgangswert zurücksetzt, wenn sie ein Signal der Hardware erhält, welches bei einem Betriebszustand des Heißleimauftragssystems erfolgt, bei dem Heißleim aufgetragen wird.
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Die Erfindung soll nun anhand eines in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Heißleimauftragssystems einer erfindungsgemäßen Produktionsmaschine;
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2 eine schematische Darstellung einer Pumpe eines Ausführungsbeispiels eines Heißleimauftragssystems einer erfindungsgemäßen Produktionsmaschine.
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1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Heißleimauftragssystems H einer erfindungsgemäßen Produktionsmaschine.
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Das Heißleimauftragssystem H umfasst ein Schmelzgerät 1 mit den folgenden Komponenten:
- – Einen beheizbaren Tank 110. Mittels einer Heizung 111 des Schmelzgeräts wird der Tank soweit erwärmt, dass sich der Heißleim verflüssigt. Zur Einhaltung der Betriebstemperatur wird, je nach Anzahl der Heizzonen, über einen oder mehrere Temperatursensoren 112 des Schmelzgeräts die Ist-Temperatur für die Regelung erfasst.
- – Eine Pumpe 5, die den aufgeschmolzenen Heißleim zu den angeschlossenen Verbrauchern fördert.
- – Ein Überdruckventil 130, das bei Überschreitung des Betriebsdrucks die Verbraucherseite entlastet und Heißleim in den Tank 110 zurückleitet.
- – Einen Filter 140, der verhindert, dass Partikel mit einer Größe die zur Verstopfung der Auftragsventile 4a, 4a führen könnten, zur Verbraucherseite gelangen.
- – Einen Verteiler 150, der über mehrere Hydraulikanschlüsse verfügt, an die beheizbare Förderschläuche 3a, 3a' zur Versorgung mit Heißleim angeschlossen werden können.
- – Eine elektronische Steuerung 170, mit einer Mehrzonen-Temperaturregelung und – überwachung 171 und einem Bedien- und Anzeigegerät 172. Diese elektronische Steuerung 170 entspricht im gezeigten Ausführungsbeispiel der Temperatursteuerung 9b.
- – Die beheizbaren Förderschläuche 3a, 3a' dienen zur Versorgung der Auftragsventile 4a, 4a' mit flüssigem Heißleim. Sie werden über eine Heizung 210 erwärmt, um den vom Schmelzgerät 1 zugeführten Heißleim in flüssigem Zustand zu halten. Zur Einhaltung der Betriebstemperatur wird mit dem Temperatursensor 220 der Förderschläuche die Ist-Temperatur der Förderschläuche erfasst und für die Regelung an die Temperatursteuerung 9b gemeldet. Die beheizbaren Auftragsventile 4a, 4a' sorgen über ein elektrisch oder elektropneumatisch betätigtes Verschlussorgan und eine Düse für die Dosierung und Positionierung einer auf das zu verklebende Produkt 16 aufzubringenden Heißleimportion 24. Sie werden über eine Heizung 310 erwärmt, um den vom Schmelzgerät 1 über die beheizbaren Förderschläuche 4a, 4a' zugeführten Heißleim soweit zu verflüssigen, das er abhängig von der Anwendung mit der benötigten Viskosität und Temperatur über die Düse aufgetragen werden kann. Zur Einhaltung der Betriebstemperatur wird mit dem Temperatursensor 320 die Ist-Temperatur erfasst und für die Regelung an die Temperatursteuerung 9b gemeldet.
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Die an das Schmelzgerät 1 angeschlossenen Komponenten 3, 3', 4, 4' umfassen im gezeigten Ausführungsbeispiel also beheizbare Förderschläuche 3a, 3a' und Auftragsventile 4a, 4a'. Das Heizungssystem 2 des Schmelzgeräts umfasst die Tankheizung, die eine oder mehrere Heizzonen aufweisen kann.
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1 zeigt zusätzlich zu dem Heißleimauftragssystem H auch die Hauptsteuerung 13 der übergeordneten Produktionsmaschine. Diese steht in Wirkverbindung W mit der Temperatursteuerung 9b.
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1 zeigt auch die Heißleim-Temperaturmanagement-Mittel 9 des Heißleimauftragssystems H, nämlich den Timer 9a sowie die bereits erwähnte Temperatursteuerung 9b. Diese Temperiermittel senken die Temperatur des Heißleims nach einer inaktiven Zeit, die vorgegeben oder wählbar ist, auf oder um eine vorgebbare niedrigere Temperatur ab.
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Zur Erfassung, ob eine Inaktivität des Heißleimauftragssystems H vorliegt, werden die Signale der Endlagensensoren 6, 6', 6'', 6''' der als pneumatische Hubkolbenpumpe 5 ausgeführten Pumpe des Heißleimauftragssystems H genutzt.
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Wie 2 zeigt, sind diese Endlagensensoren 6, 6', 6'', 6''' ohnehin in der Pumpe vorhanden, um der Pumpensteuerung 8 eine Endlage eines Kolbens 10, 10' zum Signalisieren, woraufhin diese den Luftstrom mittels Umschaltventile 7, 7' umschaltet und eine gegenläufige translatorische Bewegung des Kolbens bewirkt. Die Endlagensensoren 6, 6', 6'', 6''' sind als Hall-Sensoren ausgebildet, die die Anwesenheit des magnetisch ausgeführten Kolbens 10, 10' erfassen. Die Endlagensensoren 6, 6', 6'', 6''' stehen in in den Figuren nicht gezeigter Wirkverbindung mit der Pumpensteuerung 8.
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Wie 1 zeigt, steht die Pumpensteuerung 8 in Wirkverbindung mit der Temperatursteuerung 9b. Die Pumpensteuerung 8 nutzt die Signale der Endlagensensoren 6, 6', 6'', 6''' nicht nur zur Steuerung der Kolbenbewegung der Pumpe 5, sondern leitet sie an die Temperatursteuerung 9b weiter. Diese nutzt die Signale, genauer gesagt das Ausbleiben der Signale, um einen inaktiven Zustand des Heißleimauftragssystems festzustellen. Sobald dieser Zustand über eine vorgegebene oder durch den Bediener voreingestellte Zeitspanne vorliegt, bewirkt die Temperatursteuerung 9b eine Temperaturabsenkung des Heißleims L. Hierzu kann sie zunächst die Heizleistung der Heizung 15, 15' der Komponenten reduzieren, da sich diese schnell wieder aufheizen lassen. Nach Ablauf einer weiteren Zeitspanne kann die Temperatursteuerung 9b auch die Heizleistung des Heizungssystems 2 des Schmelzgeräts 1 reduzieren.
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Die Temperatursteuerung 9b steht in Wirkverbindung zur Hauptsteuerung 13 der übergeordneten Produktionsmaschine.
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Die Temperatursteuerung 9b umfasst Eingabemittel 11, die als Bedien- und Anzeigegerät 11a ausgeführt sind. Über diese Eingabemittel 11 kann der Bediener beispielsweise die Länge der Zeitspanne und/oder die Größe der Temperaturabsenkung eingeben.
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1 zeigt Hardware 12 der Produktionsmaschine. Gezeigt ist eine Zuführeinrichtung 12a, die zu verklebende Produkte 16 den Auftragsventilen zuführt. Diese Zuführeinrichtung 12a ist mittels eines Drehmotors 12c angetrieben, an welchem ein Encoder 12b angeordnet ist. Der Encoder 12b erzeugt ein Signal, wenn sich der Drehmotor dreht, also die Zuführeinrichtung in Betrieb ist. Dieses Signal gibt er über die Wirkverbindung W' an die Temperatursteuerung 9b oder über eine nicht gezeigte Wirkverbindung an die Hauptsteuerung 13 weiter. Die Temperatursteuerung 9b kann daraufhin ein Zurücksetzen auf einen Ausgangswert oder Starten des Timers 9a bewirken. Auch die Hauptsteuerung 13 kann über die Wirkverbindung W ein derartiges Starten oder Zurücksetzen des Timers durch die Temperatursteuerung 9b bewirken.
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Das Bedien- und Anzeigegerät 11a zeigt dem Bediener über optische Anzeigemittel 14 eine bevorstehende Temperaturabsenkung an.
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2 zeigt schematisch den Aufbau der Pumpe 5. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist diese zwei Zylinder auf die einfachwirkend sind. jeder Zylinder umfasst eine Antriebseinheit 17, 17', in der ein Kolben 10, 10' angeordnet ist, der auch als Luftkolben bezeichnet werden kann. Mit diesem Kolben ist ein weiterer Kolben 18, 18' jeweils über eine starre Kolbenstange verbunden. Klebstoff wird aus einem Klebstoffvorratsbehälter 23 bei einem in 2 links dargestellten Saughub durch das Klebstoffeinlassventil 19, 19' in die Pumpeinheit 20, 20' jedes Zylinders eingesaugt und bei jedem Druckhub (in 2 rechts dargestellt) durch das Wechselventil 21 unter Druck durch einen Filter 22 den Auftragsventilen 4a zugeführt. Die Umschaltventile 7, 7' sind mit Druckluft D verbunden. Die Druckluft D kann durch einen Kompressor bereitgestellt sein.