DE19603675A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Kontrolle von Schweißnähten von Verpackungsbehältern - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Kontrolle von Schweißnähten von Verpackungsbehältern

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DE19603675A1
DE19603675A1 DE1996103675 DE19603675A DE19603675A1 DE 19603675 A1 DE19603675 A1 DE 19603675A1 DE 1996103675 DE1996103675 DE 1996103675 DE 19603675 A DE19603675 A DE 19603675A DE 19603675 A1 DE19603675 A1 DE 19603675A1
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Germany
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weld seams
control device
packaging
sensor
light source
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DE1996103675
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English (en)
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Gerhard Haug
Bernhard Luetkemeyer
Klaus Dr Domke
Willi Stirnkorb
Wolfgang Diener
Robert Fesl
Ulrich Dr Bartsch
Manfred Rebmann
Andreas Mast
Manfred Feuchter
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Kontrolle von Schweißnähten von Verpackungsbehältern nach der Gattung des Anspruchs 1. Bei einem aus der DE 24 55 064 A1 bekannten Verfahren dieser Art werden die Schweißnähte von Beutelpackungen kontrolliert, indem entweder die Temperatur der Schweißnähte, oder der Siegeldruck bzw. die Heizleistung der Siegelbacken erfaßt und einer Steuereinrichtung zugeführt werden. Die Steuereinrichtung regelt aufgrund dieser Eingangssignale die Schweißparameter der Siegelbacken über einen Soll/Ist-Wert-Vergleich. Im Falle der Temperaturüberwachung der Schweißnähte muß die Überwachung infolge der Wärmeabstrahlung der Schweißnähte unmittelbar nach dem Schweißen erfolgen. Das bedeutet, daß die Überwachungseinrichtung in die Schweißeinrichtung integriert werden muß, was deren Aufbau aufwendig gestaltet. Kommt es zu einem Produktionsstopp oder einer Verlangsamung des Produktionsablaufes, ist die Überwachung der Schweißnahttemperatur durch die zeitliche Verzögerung und die damit verbundene erfolgte Wärmeabstrahlung der Schweißnähte unsicher. Weiterhin ist allein die Temperatur einer Schweißnaht kein hinreichendes Indiz für eine gute und insbesondere dichte Schweißnaht, da bspw. geringe Undichtheiten in der Schweißnaht mit einer Temperaturüberwachung nicht sicher erkannt werden können. Werden hingegen der Siegeldruck oder die Heizleistung der Siegelbacken überwacht, ist lediglich eine indirekte Kontrolle der Schweißqualität möglich. So äußert sich beispielsweise eine Verschmutzung der Siegelbacken und somit eine mangelhafte Qualität der Schweißnähte nicht zwangsläufig in einer Änderung des Siegeldruckes bzw. einer Änderung der Heizleistung der Siegelbacken.
Bei einem aus der EP 0 571 728 A1 bekannten Verfahren wird die Ausbildung des Boden- bzw. Kopfbereiches von Papiersäcken mittels einer optischen Überwachungseinrichtung überprüft. Die Überprüfung betrifft insbesondere die lagerichtige Position von Kanten oder Aufdrucken.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Kontrolle von Schweißnähten von Verpackungsbehältern mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die Schweißnähte selbst kontrolliert werden, und daß diese Kontrolle zeitlich und örtlich unabhängig von der Schweißeinrichtung erfolgen kann.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung. Besonders vorteilhaft ist es, daß jeder Teilabschnitt der Schweißnaht kontrolliert wird, so daß auch geringe Undichtheiten der Schweißnaht sicher erkannt werden. Vorteilhaft ist weiterhin, daß die Kontrolle unabhängig von der Leistung bzw. der Produktionsgeschwindigkeit oder von Produktionsstopps der Schlauchbeutelmaschine ist. Durch eine entsprechende Einstellung der Steuereinrichtung kann erkannt werden, wenn die Qualität der Schweißnähte tendenziell schlechter wird, ohne daß die Schweißnähte bereits Undichtheiten aufweisen. Dadurch kann Ausschuß vermieden werden. Die Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich durch Modifikation bekannter Verpackungsmaschinen einfach herstellen. Besonders vorteilhaft ist dabei die räumliche Trennung von Herstellung und Kontrolle der Verpackungsbehälter. Die Kontrolleinrichtung kommt mit wenigen Bauteilen aus, die berührungslos arbeiten, und somit keinem Verschleiß unterworfen sind.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen vereinfachten Querschnitt durch eine Schweißeinrichtung, Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf eine Verpackungsmaschine und Fig. 3 einen Querschnitt in der Ebene III-III der Fig. 2.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Mittels einer Schlauchbeutelmaschine 10 werden auf bekannte Art und Weise aus einem siegelfähigen Packstoffband 11 Beutel 12 hergestellt. Das Packstoffband 11 weist eine durchsichtige, nichtschmelzende Trägerschicht 14 beispielsweise aus Polyester oder Polypropylen auf, die mit einer eingefärbten Siegelschicht 15 beschichtet ist. Die Siegelschicht 15 ist zumindest im Bereich der Schweißnähte, insbesondere im Bereich der Querschweißnähte 16 an der Innenseite der Beutel 12 angeordnet. Die Querschweißnähte 16 werden in der Schlauchbeutelmaschine 10 mittels einer Schweißeinrichtung 17 gebildet.
Die Schweißeinrichtung 17 hat beispielsweise ein Paar gegeneinander verfahrbare, beheizbare Siegelbacken 18, 19. Zumindest die eine Siegelbacke 18 hat zwei konkav ausgebildete Schweißkontaktflächen 21, 22 zur Erzielung einer hohen Flächenpressung im Bereich der Querschweißnähte 16. Zwischen den Schweißkontaktflächen 21, 22 ist eine Trenneinrichtung in Form eines Trennmessers 23 zum Abtrennen von Beuteln 12 angeordnet.
Zum Bilden der Querschweißnähte 16 werden die beiden Siegelbacken 18, 19 bei aktivierter Heizung mit einem bestimmten Siegeldruck gegeneinander gefahren. Dadurch werden die Siegel schichten 15 des Packstoffbandes 11 durch Wärmeübertragung der Siegelbacken 18, 19 aktiviert, und stellen eine Verbindung zwischen den beiden Trägerschichten 14 her. Die so gebildeten Querschweißnähte 16 sind als durchgehende, dunkle Streifen erkennbar, deren Helligkeit von dem Siegeldruck der Siegelbacken 18, 19, sowie den verwendeten Materialien der Trägerschicht 14 bzw. Siegelschicht 15 abhängt. Insbesondere, wenn der Siegeldruck der Siegelbacken 18, 19 zu gering ist, oder die Schweißkontaktflächen 21, 22 verschmutzt sind, ist die Qualität der Querschweißnähte 16 nicht mehr gewährleistet, d. h. es können Undichtheiten in den Querschweißnähten 16 auftreten. In diesem Fall weisen die Querschweißnähte 16 eine andere Helligkeit auf bzw. sind diese zumindest teilweise unterbrochen.
Um dies zu erkennen, werden die durch die Trenneinrichtung 23 vom Packstoffband 11 abgetrennten Beutel 12 über eine Fördereinrichtung beispielsweise in Form eines ersten Förderbandes 24 aus der Schlauchbeutelmaschine 10 ausgeschleust. Die Beutel 12 werden anschließend an ein rechtwinklig zum ersten Förderband 24 angeordnetes zweites Förderband 26 übergeben. Dadurch werden die Beutel 12 auf den Förderbändern 24, 26 in Bezug auf deren Förderrichtung um 90 Grad gedreht. Das bedeutet, daß sich die Querschweißnähte 16 in den Randbereichen 27, 28 des Förderbands 26 befinden.
Im Bereich des Förderbandes 26 ist eine Kontrolleinrichtung 30 angeordnet. Die Kontrolleinrichtung 30 umfaßt das Förderband 26 zumindest an deren Randbereichen 27, 28, wobei die Querschweißnähte 16 von einem oberhalb des Förderbandes 26 angeordneten Abdeckblech 31 abgedeckt wird. In dem Abdeckblech 31 sind oberhalb der Querschweißnähte 16 Lichtsensoren 32 angeordnet. Bevorzugt ist jeder Querschweißnaht 16 ein separater Lichtsensor 32 zugeordnet, der sich senkrecht über der jeweiligen Querschweißnaht 16 befindet. Auf der der Lichtsensoren 32 gegenüberliegenden Seite der Querschweißnähte 16 ist jedem Lichtsensor 32 eine Lichtquelle 33 zugeordnet, die mittels eines Trägers 34 in der Kontrolleinrichtung 30 befestigt ist. Die Lichtquellen 33 befinden sich zwischen dem Förderband 26 und den Querschweißnähten 16, und zwar derart, daß die Lichtquellen 33 mit den Lichtsensoren 32 fluchtend ausgerichtet sind.
Vorteilhafterweise ist die Kontrolleinrichtung 30 zumindest oberhalb des Förderbandes 26 als geschlossener Kasten ausgebildet, der lediglich Schlitze bzw. Durchbrüche für das Förderband 26 und die Beutel 12 aufweist.
Werden nun die Beutel 12 von dem Förderband 26 durch die Kontrolleinrichtung 30 gefördert, so wird die eine Seite der Querschweißnähte 16 von den Lichtquellen 33 beleuchtet und durchdringt die Querschweißnähte 16. Die auf der anderen Seite der Querschweißnähte 16 angeordneten Lichtsensoren 32 erfassen das von den Lichtquellen 33 herrührende Licht somit im sogenannten Durchlichtverfahren. Als Lichtsensoren 32 sind bspw. Videokameras oder Photozellen denkbar, die Helligkeitsunterschiede in elektrische Signale umwandeln. Das von den Lichtsensoren 32 gebildete Meßsignal wird der Steuereinrichtung der Schlauchbeutelmaschine 10 zugeführt. Die Steuereinrichtung macht einen Vergleich zwischen dem Meßsignal der Lichtsensoren 32 und in der Steuereinrichtung abgelegten Sollwerten. Ist die Qualität der Querschweißnähte 16 wie oben beschrieben nicht mehr gewährleistet, d. h. ändert sich deren Helligkeit, so führt die Differenz zwischen Soll- und Istwert der Lichtsensoren 32 zu einer entsprechenden Meldung der Steuereinrichtung. Diese Meldung kann bspw. zu einer Anzeige an einem Kontrollmonitor der Schlauchbeutelmaschine 10 oder zu deren Abschaltung führen.
Es hat sich in der Praxis herausgestellt, daß das erfindungsgemäße Verfahren so empfindlich ist, daß schon Soll-Ist-Unterschiede erfaßt werden, wenn die Qualität der Querschweißnähte 16 an und für sich noch befriedigend ist, jedoch tendentiell schlechter wird. Es handelt sich also um eine Früherkennung, d. h., daß bei einer ersten Meldung der Steuereinrichtung durch entsprechende Parameteränderungen der Schlauchbeutelmaschine 10, beispielsweise einer Änderung des Siegeldruckes oder einer Reinigung der Siegelbacken 18, 19, die Siegelqualität der Querschweißnähte 16 wieder verbessert werden kann. Somit kann Ausschuß durch undichte Querschweißnähte 16 vermieden werden. Selbstverständlich können in der Steuereinrichtung der Schlauchbeutelmaschine 10 auch derartige Sollwerte abgelegt werden, daß nur definitiv schlechte, d. h. undichte Querschweißnähte 16 erkannt werden. In diesem Fall können die entsprechenden Beutel 12 mittels einer nachgeordneten, nicht dargestellten Ausschleusvorrichtung ausgeschleust werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht nur auf die Kontrolle von Querschweißnähten 16 beschränkt. Vielmehr können durch eine entsprechende Änderung der Verpackungsmaschine auch die (nicht dargestellten) Seitenfaltnähte der Beutel 12 kontrolliert werden. Dazu ist es notwendig, die an den Beutel 12 anliegenden Seitenfaltnähte aufzurichten, und mittels dem oben beschriebenen Verfahren sinngemäß zu überprüfen.

Claims (6)

1. Verfahren zur Kontrolle von Schweißnähten (16) von Verpackungsbehältern (12), bei der zwei Lagen eines siegelfähigen Packstoffbandes (11) mittels einer Schweißeinrichtung (17) einer Verpackungsmaschine (10) miteinander verschweißt werden, und der Bereich der von wenigstens einer Lichtquelle (33) bestrahlten Schweißnähte (16) mittels wenigstens eines optischen Sensors (32) erfaßt wird, der sein Signal der Steuereinrichtung der Verpackungsmaschine (10) zuführt, welche einen Vergleich durchführt zwischen dem von dem Sensor (32) erfaßten Ist-Signal und einem in der Steuereinrichtung abgespeicherten Soll-Signal, dadurch gekennzeichnet, daß für die Verpackungsbehälter (12) Packstoffbänder (11) verwendet werden, die jeweils eine durchsichtige Trägerschicht (14) und eine eingefärbte Siegelschicht (15) zumindest im Bereich der Schweißnähte (16) aufweisen, und daß die Kontrolle der Schweißnähte (16) mittels des Sensors (32) im Durchlichtverfahren erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißnähte (16) in einer Kontrolleinrichtung (30) kontinuierlich an dem optischen Sensor (32) vorbeigefördert werden.
3. Vorrichtung zur Kontrolle von Schweißnähten (16) von Verpackungsbehältern (12) nach einem Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, mit einer wenigstens eine Lichtquelle (33) und wenigstens einen optischen Sensor (32) aufweisenden Kontrolleinrichtung (30), dadurch gekennzeichnet, daß der optische Sensor (32) und die Lichtquelle (33) auf unterschiedlichen Seiten der Schweißnähte (16) angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (33) und der Sensor (32) fluchtend zueinander ausgerichtet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß daß zwischen der Verpackungsmaschine (10) und der Kontrolleinrichtung (30) mindestens eine Überfüreinrichtung (24, 26) angeordnet ist, die die Verpackungsbehälter (12) in Bezug auf deren ursprungliche Förderrichtung um 90 Grad dreht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrolleinrichtung (30) oberhalb der Überführeinrichtung (26) als weitgehend geschlossener Kasten ausgebildet ist.
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