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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beleimung von Verpackungshalbzeugen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein entsprechendes Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
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Vorrichtungen zur Beleimung von Verpackungshalbzeugen werden unter anderem bei der Herstellung verschiedenster Arten von Säcken eingesetzt. Da Säcke in den verschiedensten Größen hergestellt werden, müssen auch die Leimspuren formatgerecht aufgebracht werden.
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Der Auftrag einer formatgerechten Leimspur erfolgt in der Regel, indem ein auf einer rotierenden Walze befestigtes Formatteil bei einer Umdrehung der Formatwalze mit einer Leimwalze oder sonstigen Leimspeicher- oder Übertragungsteilen in Kontakt gebracht und dabei mit Leim beaufschlagt wird. Im weiteren Verlauf der Walzendrehung überträgt die Formatplatte den auf ihr gespeicherten Leim auf die jeweils zu verklebenden Bereiche der späteren Sackböden oder der Zettel. Zu diesem Zweck ist das Formatteil mit charakteristischen Erhöhungen versehen, die auf ein bestimmtes Sackformat abgestimmt sind. Zur Herstellung von Säcken mit anderen Formaten auf einer Bodenlegevorrichtung, die eine solche Beleimungsstation enthält, werden die Formatteile ausgetauscht. Diese Art der Erzeugung von flächigen Leimspuren auf Sackhalbzeugen hat sich bewährt, da so große Mengen unter anderem des schwierig handhabbaren Stärkeleims – der oft zur Beleimung von Verpackungshalbzeugen aus Papier eingesetzt wird – sauber und formatgerecht auftragbar sind.
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Unter „formatgerechter Leimspur” ist hierbei eine auf die Art und das Format des Sackes abgestimmte Auftragsform zu verstehen. Der Auftrag innerhalb dieser Auftragsform erfolgt in der Regel flächig, wobei oft den Rändern der Form besondere Bedeutung für die Haltbarkeit und Dichtigkeit der Säcke zukommt.
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Nachteilig ist dabei allerdings, dass für diese Vorrichtungen eine Vielzahl von Leimübertragungskomponenten, beispielsweise Formatwalzen und Formatteile, vorgehalten und auch nach Gebrauch wieder gereinigt werden müssen.
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Daher sind in jüngerer Zeit Bodenlegevorrichtungen bekannt geworden, die ohne derartige Formatteile auskommen. So zeigt die
EP 1 648 688 B1 eine Bodenlegevorrichtung mit einer Beleimungsstation, in der mehrere Auftragsköpfe Leim auf Sackhalbzeuge extrudieren. Zu diesem Zweck sind auf einem jeden dieser Auftragsköpfe mehrere Leimventile angebracht. Diesen Leimventilen sind ein oder mehrere Leimaustrittsöffnungen zugeordnet, von denen aus der Leim auf die Sackbestandteile gebracht wird.
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Die Herbeiführung einer formatgerechten Leimspur geschieht nun, indem eine Steuereinheit diese Leimventile selektiv ansteuert. Auf diese Weise lassen sich die unterschiedlichsten Leimprofile realisieren. Die Notwendigkeit, eine große Zahl von Formatteilen vorzuhalten, entfällt.
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Ein Problem dieser Bodenlegevorrichtungen ist jedoch, dass Produktionsprozesse – insbesondere während der Beleimung der Sackhalbzeuge mit selektiv angesteuerten Leimventilen – genau kontrolliert und gegebenenfalls angepasst werden müssen.
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Eine Möglichkeit, einen solchen Leimauftrag zu kontrollieren, wird in der
DE 10 2005 50 46 660 A1 vorgestellt. In dieser Schrift wird die Gestalt der auf die Verpackung aufgetragenen Leimspur untersucht, indem die von den Verpackungshalbzeugen remittierte elektromagnetische Strahlung untersucht wird. Ein solches Verfahren ist aufwändig und fehleranfällig und es erkennt lediglich Fehler, die bereits auf den untersuchten Verpackungshalbzeugen aufgetreten sind.
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Daher besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren vorzuschlagen, bei dem Fehler sich mit weniger Aufwand erkennen und gegebenenfalls abstellen lassen.
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Hierzu geht die Erfindung von Vorrichtungen und Verfahren aus, wie sie in der
DE 10 2005 046 660 A1 oder der
EP 1 648 688 B1 gezeigt sind und löst die Aufgabe durch die Beifügung der kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 10.
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Die Erfindung macht sich zunutze, dass sich in den Leimleitungen durch das Öffnen und Schließen der Ventile, das reibungslos funktionieren sollte, um einen ordentlichen Leimauftrag zu gewährleisten, Änderungen des Druckes ergeben. Am Einfachsten ist es hierbei, den statischen Druck in den Leimleitungen zu messen. Dieser geht zurück, wenn die Leimleitungen geöffnet werden und der Leim sich in Bewegung setzt, also zusätzlich hydrodynamischen Druck ausprägt. Unter Leimleitungen sind übrigens auch die Leitungen innerhalb eines Ventiles zu verstehen.
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Mit dem Vorsehen eines Drucksensors kann nun diese Änderung des Drucks gemessen werden. Die Messwerte können auf unterschiedliche Arten aufbereitet oder genutzt werden. Vorteilhaft ist dabei, wenn dazu zumindest ein Mittel zur Weitergabe des Druckmesswertes vorgesehen ist, mit welchem der Druckmesswert einem Maschinenbediener anzeigbar und/oder an eine Steuervorrichtung weiterleitbar ist. Druckmesswerte, die nicht den Erwartungen entsprechen, können einen Hinweis auf bereits vorliegende oder sogar bevorstehende Störungen liefern. Sowohl der Maschinenbediener als auch die Steuervorrichtung können Gegenmaßnahmen ergreifen.
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Selbstverständlich ist eine geeignete Anzeigeeinrichtung vorzusehen, um dem Maschinenbediener die Messwerte anzuzeigen. Anstelle der Messwerte können dem Bediener auch Informationen, die aus den Messwerten abgeleitet werden, angezeigt werden. Dies kann beispielsweise ein Warnhinweis sein, wenn ein Druckmesswert oder eine Differenz von Druckmesswerten einen vorbestimmten Wert über- oder unterschreitet.
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Der Drucksensor kann bei dieser Erfindung – in Leimflussrichtung – gesehen vor oder hinter dem Ventil angeordnet werden. Ist der Sensor vor dem Ventil angeordnet, so ist davon auszugehen, dass der zu messende statische Druck bei geschlossenem Ventil höher ist als bei geöffnetem Ventil. Im Falle der Anordnung hinter dem Ventil sind die Druckverhältnisse eher umgekehrt. Das Ventil stellt oft ein Bauelement dar, das mit einem Stecker oder einer Buchse versehen ist, über welche die Energie zum Öffnen und Schließen zugeführt wird. Der Drucksensor kann nun in diesem Ventil integriert sein, d. h. Ventil und Sensor stellen ein Bauteil dar. So kann die Montage der Vorrichtung zur Weiterverarbeitung von Sackhalbzeugen stark vereinfacht werden. Außerdem kann dann auch über den Stecker und/oder die Buchse der Messwert für den Druck ausgelesen werden. Es ist also nur ein elektrisches Kabel notwendig.
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In der Regel wird der Leim nach dem Öffnen der Ventile in Richtung auf Leimauftragsöffnungen strömen, die sich in einer Beleimungsposition zu den Verpackungshalbzeugen befinden. In der Regel werden die zu beleimenden Verpackungshalbzeuge an den Beleimungsöffnungen vorbeigeführt.
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Wenn zumindest ein weiterer Sensor vorgesehen ist, der Kennwerte des Arbeitsstromes, der den Ventilen zum Öffnen und Schließen zugeführt wird, misst, ist dies von Vorteil. Kennwerte des Arbeitsstromes können physikalische Größen wie Strom oder Spannung oder Ähnliches sein.
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Eine Steuervorrichtung kann vorteilhafterweise so eingerichtet werden, dass sie die Werte des zumindest einen Drucksensors und/oder die Messwerte des zumindest einen weiteren Sensors mit Sollwerten vergleicht. Diese Sollwerte können als einzelne Werte, aber auch als zeitlicher Verlauf des jeweiligen physikalischen Wertes oder in ähnlicher Weise vorliegen.
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Auch ein Vergleich der Werte von Drucksensoren mit den Werten der weiteren Sensoren kann hilfreich sein. Insbesondere der Vergleich des zeitlichen Verlaufes dieser Werte kann zu Erkenntnissen zu dem Öffnungsverhalten der Ventile und damit auch zum Leimauftragsverhalten führen. Auch ein Vergleich derselben physikalischen Werte zu unterschiedlichen Ventilen bringt Vorteile. Ein Vergleich solcher Werte liefert Erkenntnisse über Unterschiede der Ventile und damit zu möglichen Störungen.
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Auch in diesem Zusammenhang ist auf die Zuordnung von Sensoren zu Ventilen einzugehen. Eine genaue Zuordnung der Messwerte von Sensoren zu Ventilen ist dann möglich, wenn jeweils ein Drucksensor und/oder ein weiterer Sensor einem Ventil zugeordnet ist.
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Wenn ein Sensor mehreren Ventilen zugeordnet ist – also beispielsweise den Druck in einer Leimleitung misst, in deren weiterem Verlauf sich eine Mehrzahl von Leimventilen befindet – dann kann zumindest eine Abweichung in dem Druckverlauf bei der Öffnung von mehreren Ventilen festgestellt werden. Werden die Ventile zu unterschiedlichen Zeitpunkten geöffnet und geschlossen, ist es möglich, der Öffnung eines jeden Ventils eine entsprechende „Druckantwort” zuzuordnen. Dasselbe gilt, wenn mehreren Ventilen – hier zumindest zweien – lediglich ein weiterer Sensor zugeordnet ist. Die entsprechenden Ventilansteuersequenzen können als Programmbefehle in einer Steuereinheit implementiert sein. Sie können in einem Testbetrieb, bei der Durchführung eines Spülprogramms zur Reinigung der Leimauftragskomponenten oder Ähnlichem durchgeführt werden. Bei einem solchen Spülprogramm kann die Leimauftragsvorrichtung bewusst gereinigt werden. Dies kann durch die Durchleitung einer dazu geeigneten – vorzugsweise leimlösenden und niedrigviskoseren Flüssigkeit – geschehen. Insbesondere eignen sich hierzu so genannte Newtonsche Flüssigkeiten, deren Viskosität nur von der Temperatur, nicht aber beispielsweise vom Druck selbst abhängen. Zu solchen Flüssigkeiten zählt Wasser. Der in den Vorrichtungen zur Beleimung von Sackhalbzeugen üblicherweise verwendete Leim ist in der Regel keine Newtonsche Flüssigkeit. Newtonsche Flüssigkeiten führen immer zu der gleichen Druckantwort.
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Es ist jedoch auch vorteilhaft, wenn die Steuervorrichtung derart eingestellt ist, dass sie Arbeitszyklen ausnutzt, bei denen verschiedene Ventile, die einem Sensor zugeordnet sind, im Betrieb zu verschiedenen Zeiten angesteuert werden.
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Der Drucksensor kann vorteilhafterweise an einer Engstelle des Leimleitungssystems angeordnet werden. An solchen Engstellen muss der Leim schneller fließen als in den weiteren Leimleitungsbereichen, wenn das oder die Leimventile geöffnet sind. Demzufolge steigt der dynamische Druck in den Engbereichen und der statische Druck sinkt in Folge einer Ventilöffnung stärker. Stärkere Schwankungen des statischen Drucks sind besser zu messen als kleinere.
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Vorteilhaft sind Engstellen, die gegenüber dem normalen Leitungssystem um einen Faktor zwischen 1 und 2 verengt sind. Da gemäß dem Gesetz von Hagen-Poiseuille der Druck von der vierten Potenz des Radius abhängt, führt eine Verengung um einen der angegebenen Faktoren bereits zu einer sehr starken Druckänderung im Vergleich mit dem nicht verengten Leitungssystem.
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Es ist vorteilhaft in dem Leimleitungssystem zumindest ein Viskositätsmesssystem vorzusehen. Alternativ kann immer wieder eine Messung der Viskosität des zugeführten Leimes vorgenommen werden. Das vorgenannte Viskositätsmesssystem kann beispielsweise den Volumenstrom durch ein Rohr messen (er kann dem System auch von Anfang an bekannt sein) und auch den Druckabfall in der Strecke messen. Dann lässt sich die Viskosität anhand des Gesetzes von Hagen-Poisseuille bestimmen.
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Wie bereits eingangs erwähnt ist es von Vorteil, den zeitlichen Verlauf der verschiedenen Messwerte mit Sollwerten zu vergleichen. Die Sollwerte können empirisch und/oder rechnerisch gewonnen werden. Auch ein Vergleich der Istwerte von verschiedenen Ventilen ist hier von Vorteil. Dies gilt insbesondere, wenn es sich um Druckmesswerte von verschiedenen Ventilen zu einem Zeitpunkt oder besser während eines Zeitraumes handelt und Viskositätsschwankungen in dem Leitungssystem zu befürchten sind oder stattgefunden haben. In diesem Fall verlieren Sollwerte, die oft bei völlig anderen Betriebszuständen oder Viskositäten gemessen wurden, ihre Aussagekraft. Es können auch Istwerte eines Ventils mit Durchschnittsistwerten anderer Ventile verglichen werden.
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Als Folge all dieser Vergleiche werden bei Ventilen mit eingeschränkter Funktion Istwerte gemessen, die von Sollwerten oder von den Istwerten der anderen Ventile abweichen. Hierbei kann die Abweichung in einem geringeren Maximalwert beispielsweise des Abfalls des statischen Druckes liegen. In einem solchen Fall ist davon auszugehen, dass das betreffende Ventil nicht mehr vollständig öffnet und/oder schließt oder dass eine Leimleitung verstopft ist. Als Folge des Auftretens dieser Messwerte kann die Steuervorrichtung den Betrieb der Beleimungsstation unterbrechen und Abhilfemaßnahmen – wie die Durchführung eines Spülprogramms – einleiten. Angemessen werden auch Warnhinweise an das Bedienpersonal sein.
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Insbesondere wenn bei einem Ventil Abweichungen von Istwerten zu Sollwerten oder zu den Istwerten anderer Ventile auftreten, die sich vor allem im zeitlichen Verlauf der Istwerte niederschlagen, können jedoch auch – alternativ oder zusätzlich – andere Abhilfemaßnahmen im laufenden Betrieb ergriffen werden:
So können Ventile die sich – nach dem Verlauf der Istwerte zu urteilen – zu langsam oder zu spät öffnen früher angesteuert werden, um die so entstandene „Totzeit” (längere Ansteuerzeit) zu kompensieren. Auch die Verfahrensschritte zur Ermittlung der Totzeit können in der Steuervorrichtung implementiert sein. Dasselbe gilt für die Änderung der Ansteuerzeitpunkte der betroffenen Ventile.
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In der Regel wird man die Totzeit als die Zeit zwischen einem ansteuernden Triggersignal, das die Ventilöffnung auslösen soll wie etwa der Arbeitsstrom, und der tatsächlichen Ventilöffnung, die über die gemessene Druckänderung messbar ist, definieren.
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Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gehen aus der gegenständlichen Beschreibung und den Ansprüchen hervor. Die einzelnen Figuren zeigen:
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1 eine Vorrichtung zur Beleimung von Verpackungshalbzeugen
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2 Den Verlauf des statischen Druckes des Leims in einem ersten weiten Leimleitungsabschnitt
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3 Den Verlauf des statischen Druckes des Leims in einem zweiten engen Leimleitungsabschnitt
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4 Die Leimleitung mit dem ersten und zweiten Leimleitungsabschnitt
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5 Einen Schnitt durch einen Leimauftragskopf
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6 Den Verlauf des statischen Druckes des Leims in einem weiteren Leimleitungsabschnitt in dem sich ein Ventil öffnet
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7 Den Verlauf des Arbeitsstromes des Ventils bei seiner Öffnung
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1 zeigt einen Auftragskopf 1, wie er in einer Beleimungsstation in der erfindungsgemäßen Bodenlegevorrichtung Verwendung findet. Dieser Auftragskopf 1 setzt sich zusammen aus einer Auftragsplatte 2, an welcher Ventile 3 angebracht sind. Der Leim wird dem Auftragskopf 1 über die Leimzuleitung 4 zugeführt. Der Beleimungsstation werden in Richtung x unbeleimte Zettel 5 zugeführt. Solche Zettel werden beispielsweise verwendet, um Kreuzböden von Zementsäcken zuzulegen. Gerade an Zementsäcken kommen jedoch auch Ventilzettel zum Einsatz.
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Jedem Ventil 3 ist in der den unbeleimten Zetteln 5 zugewandten Seite der Auftragsplatte 2 eine oder eine Gruppe von Leimaustrittsöffnungen zugeordnet. Der Leimfluss zu der Leimaustrittsöffnung kann durch das zugeordnete Ventil 3 hergestellt oder unterbrochen werden. Auf diese Weise ist es möglich, auf die unbeleimten Zettel 5 verschiedene Leimspuren, die parallel zu der Förderrichtung x der unbeleimten Zettel 5 verlaufen, aufzubringen. Durch regelmäßiges Öffnen und Schließen des Ventils 3 kann eine regelmäßig unterbrochene Leimspur 6 aufgetragen werden. Ebenfalls herstellbar sind kurze Leimspuren 7, unterbrochene Leimspuren 8 und durchgehende Leimspuren 9.
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Befindet sich unter dem Auftragskopf 1 kein unbeleimter Zettel 5, so wird der Leimfluss durch alle Ventile 3 unterbrochen, um nicht die Beleimungsstation unnötig zu verschmutzen. Um alle Bereiche der unbeleimten Zettel in Richtung y quer zur Förderrichtung beleimen zu können, ist der Auftragskopf 1 ebenfalls in dieser Richtung verschiebbar. Der soeben beschriebene Auftragskopf 1 lässt sich jedoch nicht nur zur Beleimung von Zetteln 5 verwenden, sondern eignet sich aufgrund einer Variabilität der erzeugbaren Leimspuren auch zum Leimauftrag auf die zu verklebenden Bereiche des späteren Sackbodens.
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In 2 ist der zeitliche Verlauf 12 des statischen Druckes in einem ersten Leimleitungsabschnitt 10 (in 4) dargestellt. Die Amplituden 14 der Schwankungen des statischen Druckes Pst, die sich in diesem ersten Leimleitungsabschnitt 10 ergeben, sind geringer als die Amplituden 15 der Schwankungen des zeitlichen Verlaufs 13 des Drucks Pst in 3, die sich bei der Öffnung desselben Ventils in einem zweiten engeren Bahnabschnitt 11 ergeben. Diese unterschiedlichen Amplituden 14 und 15, die von den Drucksensoren DS1 (erster, weiterer Leitungsabschnitt) und DS2 (zweiter, engerer Leitungsabschnitt) aufgezeichnet werden, lassen sich folgendermaßen erklären:
In dem weiteren Leitungsabschnitt 10 genügt die Leimgeschwindigkeit v1, um das pro Zeiteinheit erforderliche Leimvolumen durch den Leitungsabschnitt 10 zu fördern. Nach der Verengungsstelle 16 ist bei geöffnetem Ventil eine erheblich höhere Leimgeschwindigkeit v2 erforderlich, um genügend Leim zu fördern. Die Kraft zur Beschleunigung des Leimes wird aus dem statischem Leimdruck Pst bereitgestellt. Da die die Summe aus statischem Pst und dynamischem Druck immer gleich ist, sinkt der statische in dem engeren Leitungsabschnitt 11 stärker als in dem weiteren 10. Die Signale des entsprechenden Drucksensors DS2 sind demzufolge besser auszuwerten als die Signale des Drucksensors DS1, der den Druck in dem weiteren Leimleitungsbereich kontrolliert (u. a. wegen des Signalrauschverhältnisses).
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5 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Beleimung von Verpackungshalbzeugen. Diese Vorrichtung unterscheidet sich in ihrem Aufbau von der in 1 gezeigten Vorrichtung unter anderem dadurch, dass das Leimreservoir 21 in z-Richtung über den Leimventilen Va–f angebracht ist.
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In der 5 erhält das Leimreservoir 21 durch die Leimleitung 20 Leim zugeführt. Der Leim wird über weitere Leimleitungen 23a–f Ventilen Va–f zugeführt, die den Leimstrom in den Leitungen 23a–f durch Öffnen oder Schließen steuern. Die Leimleitungen 23a–f sowie die später noch erwähnten Leimverteilungsleitungen verlaufen in einer Platte 26, die auch die Ventile Va–f und die Drucksensoren DSa–f trägt. Bei geöffnetem Ventil strömt der Leim an den Ventilen Va–f vorbei in die Verteilungsleitungen 25, die den Leim den Leimaustrittsöffnungen 24 zuführen. Durch diese Öffnungen wird der Leim auf die Verpackungshalbzeuge hier nicht gezeigten Verpackungshalbzeuge – die u. a. Zettel oder Kreuzböden sein können – extrudiert.
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Wenn die Beleimungsstation lediglich mit einem Drucksensor DS ausgestattet ist, der – wie der Sensor DS3 – den statischen Druck in einem Leimreservoir oder einer Leimleitung misst, die mehreren Ventilen Va–f zugeordnet ist, dann ist es schwer, etwaige Abweichungen oder Änderungen in dem Verhalten des Drucks den einzelnen Ventilen Va–f zuzuordnen. Wie bereits erwähnt ist es in einem solchen Fall am vorteilhaftesten, Druckmesswerte auszuwerten, die aufgenommen werden, wenn die verschiedenen Ventile zeitlich differenziert – also zu verschiedenen Zeitpunkten – geöffnet werden. Dies kann im Rahmen eines Spülverfahrens oder bei einer sonstigen Betriebspause geschehen. Es ist jedoch auch möglich, diese Messwerte im Normalbetrieb zu gewinnen, wenn das zu erzeugende Leimprofil die Öffnung der unterschiedlichen Ventile zu verschiedenen Zeitpunkten zulässt oder erfordert.
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Noch geringere Probleme bei der Zuordnung der Messsignale zu den Ventilen treten auf, wenn die Signale von Leimdrucksensoren zur Verfügung stehen, die Leimleitungen zugeordnet sind, die nur zu einem Ventil führen, wie dies beispielsweise bei dem Sensor DSa der Fall ist. Aufgrund der Lage des Sensors und der hohen Viskosität und Rheologie des Leimes ist der Druckverlauf in der Leitung 23a fast ausschließlich von dem Öffnungs- und Schließverhalten des Ventils Va abhängig und wird nur wenig von den sonstigen Vorgängen in und um das Leimreservoir 21 beeinflusst. Hierzu trägt auch das große Leimreservoir 21 bei, von dem die Leitungen 23a–f direkt abzweigen. Ein solche großes Leimreservoir wirkt druckausgleichend, so dass bei geschlossenen Ventilen überall nahezu derselbe Druck herrscht.
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Eine andere Möglichkeit der Anordnung der Drucksensoren veranschaulicht der Sensor DSc, der dem Ventil nachgelagert ist. An dieser Stelle werden seine Messwerte noch weniger von dem Schaltverhalten der anderen Ventile ab als die Messwerte des Sensors DSa. Allerdings ist es nicht ganz selbstverständlich, an einer solchen Stelle überhaupt brauchbare Messwerte des statischen Druckes, der hier bei geöffnetem Ventil steigt, zu messen. Hilfreich könnte in diesem Zusammenhang sein, wenn sich der Gesamtquerschnitt der dem Sensor DSc nachgelagerten Leitungen zu den Austrittsöffnungen noch einmal verkleinert. Eine Alternative zur Messung des statischen Druckes könnte die Messung der Strömungsgeschwindigkeit an dieser Stelle sein (dies gilt auch an anderen Stellen).
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Die Ventile Va–f sind über Stromleitungen 27a–f mit dem für das Schalten der Ventile nötigen Arbeitsstrom versorgbar. An jeder Stromleitung 27a–f oder an jeden Ventil Va–f ist jeweils ein Sensor SIa–f angeordnet, mit dem Kennwerte des Arbeitsstromes messbar sind. Dieser Sensor SIa–f kann ein Strommesssensor sein. Auch Spannungs-, Widerstands- oder andere Messsensor sind denkbar.
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Die 6 und 7 beschäftigen sich mit der zeitlichen Abfolge des durch die Öffnung eines Ventils hervorgerufenem Druckverlaufes 30 und des Verlaufes 32 des Arbeitsstromes I eines Ventils. Zu dem Druckverlauf 30 ist lediglich auf die Aussagen zu den 2 und 3 zu verweisen.
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7 zeigt den Stromverlauf, der sich während eines Öffnungs- und Schließzyklus eines Ventils ergibt. Der Anstieg und Abfall des Arbeitsstromes, der mit dem Sensor SI messbar ist, zeigt einen leicht exponentiellen Verlauf, da das betreffende Leimventil durch die Kraftwirkung einer zu bestromenden Spule geöffnet wird. Die Spule bewegt eine Nadel, deren Bewegung das Ventil öffnet. Wenn der Strom wieder abgeschaltet wird, fällt er infolge der Induktivität der Spule ebenfalls wieder in Form einer Zerfallsfunktion ab. Die Nadel wird von einer Feder wieder zurück in ihre Ausganglage gedrückt, so dass das Ventil wieder geschlossen wird.
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Im vorliegenden Beispiel bezeichnet die Klammer Tö die Öffnungstotzeit, die hier zwischen dem Zeitpunkt, an dem der Arbeitsstrom einen Schwellwert S erreicht und dem Zeitpunkt, an dem der Druck Pst in der Leimleitung sein Minimum erreicht, gemessen wird.
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In dem Beispiel gemäß den 6 und 7 wird die durch die Klammer Ts skizzierte Schließtotzeit Ts zwischen dem Beginn des Stromabfalls und dem erreichen des Druckmaximums gemessen. Falls die Versorgung der Ventile erfolgt, indem eine Steuervorrichtung einen Leistungsteller antriggert, der dann erst den Arbeitsstrom für das Ventil bereit stellt, kann es vorteilhaft sein, die Öffnungstotzeit zwischen dem an für sich bekannten Zeitpunkt des Triggersignals und der Sprungantwort des statischen Drucks (Erreichen des Minimums) zu messen. Auf diese Weise wäre die Öffnungstotzeit des Gesamtsystems erfasst. Analog könnte die Totzeit für den Schließvorgang auch ermittelt werden.
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Im Rahmen einer effektiven Totzeitkompensation können dann die Ansteuerzeitpunkte nach der Ermittlung der Totzeit so geändert werden, dass die Druckantwort in der Leimleitung – und dementsprechend der etwas später beginnende Leimauftrag auf dem Verpackungshalbzeug – wieder zu dem Sollzeitpunkt beziehungsweise in einem Toleranzbereich um den Sollzeitpunkt stattfindet.
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In diesem Zusammenhang ist eine hohe Auslesegeschwindigkeit des Drucksensors vorteilhaft. Um beispielsweise die Genauigkeit des Leimauftrages auf 1 mm zu bringen, wäre der Toleranzbereich um den Sollzeitpunkt auf 0,3 ms anzusetzen. Um das zu gewährleisten, ist eine Ausleserate von mindestens 3 kHz (d. h. 3000 Einzelmessungen pro Sekunde) vorteilhaft. Bevorzugt wird allerdings eine Ausleserate 15 kHz, um auch aus den Messwerten Rückschlüsse nicht nur auf die Öffnungs- oder Schließtotzeit zu ziehen, sondern auch auf das Öffnungs- oder Schließverhalten des Ventils. Der Vergleich eines tatsächlichen Öffnungs- oder Schließverhaltens mit einem Sollverhalten oder dem ursprünglichen Verhalten kann Hinweise auf bereits eingetretene oder bevorstehende Defekte liefern. Somit können, durch frühzeitiges Erkennen von Fehlern, plötzliche oder ungeplante Maschinenstillstandszeiten vermieden werden.
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| Bezugszeichenliste |
|
1
|
Auftragskopf |
|
2
|
Auftragsplatte |
|
3
|
Ventil |
|
4
|
Leimzuleitung |
|
5
|
unbeleimter Zettel |
|
6
|
regelmäßig unterbrochene Leimspur |
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7
|
kurze Leimspur |
|
8
|
unterbrochene Leimspur |
|
9
|
durchgehende Leimspur |
|
10
|
Erster, weiterer Leimleitungsabschnitt |
|
11
|
zweiter, engerer Leimleitungsabschnitt |
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12
|
zeitlicher Verlauf 12 des statischen Druckes im Leimleitungsabschnitt 10 |
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13
|
zeitlicher Verlauf 12 des statischen Druckes im Leimleitungsabschnitt 11 |
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14
|
Amplitude der Schwankungen des statischen Druckes |
|
15
|
Amplitude der Schwankungen des statischen Druckes |
|
16
|
Verengungstelle |
|
20
|
Leimleitung |
|
21
|
Leimreservoir |
|
22
|
|
| 23a–f |
Weitere Leimleitungen |
|
24
|
Leimaustrittsöffnungen |
|
25
|
Verteilungsleitungen |
|
26
|
Platte |
| 27a–f |
Stromleitungen |
|
30
|
Druckverlauf |
|
31
|
Verlauf des Arbeitsstromes eines Ventils |
|
32
|
Gestrichelte Linie zur Verdeutlichung gleicher Zeitpunkte in den Figuren 6 und 7 |
|
33
|
|
| S |
Schwellwert des Arbeitsstromes des Ventils |
| DS1–3 |
Drucksensoren |
| DSa–f |
Drucksensoren |
| v1 |
Leimgeschwindigkeit |
| v2 |
Leimgeschwindigkeit |
| Pst |
Statischer Leimdruck |
| Va–f |
Leimventile |
| I |
Arbeitsstrom eines Ventils |
| SIa–f |
Sensor am Ventil Va–f oder an der Stromleitung 27a–f |
| Tö |
Totzeit bei der Ventilöffnung |
| Ts |
Totzeit beim Schließen des Ventils |
| X |
Transportrichtung der Säcke |
| y |
Raumrichtung (quer zur Transportrichtung x) |
| z |
Weitere Raumrichtung (quer zur Transportrichtung x und der Richtung y) |
| A |
Auftragsbereich eines normalen Leimventils 42 |
| B |
Auftragsbereich des zusätzlichen Leimventils 43 |
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1648688 B1 [0006, 0011]
- DE 1020055046660 A1 [0009]
- DE 102005046660 A1 [0011]
