DE3341539A1

DE3341539A1 - Einrichtung zur ueberwachung und steuerung von bahnen in verpackungsmaschinen

Info

Publication number: DE3341539A1
Application number: DE19833341539
Authority: DE
Inventors: Heinz 2810 Verden Focke
Original assignee: Focke and Co GmbH and Co KG
Current assignee: Focke and Co GmbH and Co KG
Priority date: 1983-11-17
Filing date: 1983-11-17
Publication date: 1985-05-30
Also published as: DE3341539C2; EP0142129A3; CA1253230A; BR8405859A; DE3474281D1; US4682038A; EP0142129B1; JPS60123329A; JPH0317706B2; EP0142129A2

Description

Meissner & Bolte

Patentanwälte · European Patent-Attorneys Bremen · München*

-4-

Meissner & Bolte, Hollerallee 73, D-2800 Bremen 1

Anmelder:

Focke & Co.
Siemensstraße 10

2810 Verden

Hans Meissner · Dipl.-Ing. (bis 1980) Erich Bolte · Dipl.-Ing. Dr. Eugen Popp · Dipl.-Ing., Dipl.-Wirtsch.-Ing.* WoIfE. Sajda · Dipl.-Phys.· Dr. Tarn v. Bülow · Dipl.-Ing., Dipl.-Wirtsch.-Ing.·

BÜRO/OFFICE BREMEN Hollerallee 73 D-2800 Bremen 1

Telefon: (0421) 342019 Telegramme: PATMEIS BREMEN Telex: 246157 meibod

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Datum Date

F0C-200-DE

15. November 1983/9112

Einrichtung zur Überwachung und Steuerung von Bahnen in Verpackungsmaschinen

Beschreibung

1 Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung und Steuerung von Bahnen aus Verpackungsmaterial od. dgl. in bezug auf Material- und Stellungsfehler, insbesondere an Verpackungsmaschinen, mit Sensoren, vorzugsweise photoelektri-

5 sehen Sendern und Empfängern, zum Abtasten der laufenden Bahn.

Im Zusammenhang mit Verpackungsmaschinen ist die Überwachung von Material-Bahnen, insbesondere von Bahnen des Verpackungsmaterials, erforderlich. Zum einen geht es darum, Materialfeh-10 ler zu identifizieren, beispielsweise Löcher, Risse, aber auch Bahnverbindungen durch Klebestreifen etc. Die Feststellung der·

artiger Fehler führt zu der Aussonderung einer oder mehrerer aus dem Verpackungsmaterial mit diesen Fehlern hergestellter Packungen, insbesondere Zigaretten-Packungen. Darüber hinaus ist aber auch der Lauf der Materialbahn, also deren Relativstellung, zu überwachen. Bei Abweichungen von den Soll-Positionen wird die Bahn durch geeignete Stellorgane in die korrekte Bewegungsrichtung verstellt.

Eine überwachungs- und Steuerungseinrichtung dieser Art ist in der EP-A-25 563 beschrieben. Einem Bobinen-Träger ist bei diesem bekannten Vorschlag ein photoelektrisches Abtastgerät zugeordnet, welches aus zwei im Abstand voneinander angeordneten Sensorstäben besteht. Zwischen diesen läuft die Bahn des Verpackungsmaterials hindurch, derart, daß eine Reihe von mit geringem Abstand voneinander angeordneten Sensoren jeweils zu beiden Seiten der Bahn sich erstreckt. Darüber hinaus sind an jedem Sensorstab zwei seitliche Sensoren (Sender und Empfänger) angeordnet, die die Seitenkanten der Bahn abtasten und einen etwaigen Schieflauf erkennen. Diese letztgenannten Sensoren bzw. etwaige Fehlersignale werden bei der bekannten Vorrichtung zur Betätigung eines Stellmotors verwendet, der die Bobine bzw. die Bobinenhalterung in korrigierendem Sinne verstellt.

Die bekannte Einrichtung ist zwar zur überwachung von Material- und Stellungsfehlern einer Materialbahn geeignet, jedoch im Aufbau und in der Handhabung verhältnismäßig aufwendig .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine im Aufbau einfache und kostengünstige, in der Funktion gleichwohl zuverlässige Einrichtung zur Überwachung von Material- und Stellungsfehlern in bzw. an Bahnen vorzuschlagen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäße Einrichtung gekennzeichnet durch wenigstens zwei voneinander unab-

hängige Sensoren bzw. Gruppen von Sensoren zum Abtasten mehrerer Material- und Herstellungsmerkmale der Bahn.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind zwei voneinander unabhängig betätigbare Gruppen von Sensoren vorgesehen. Eine erste Gruppe von⁴lediglich zwei Sensoren, nämlich Sender und Empfänger, dient der Überwachung der Materialbeschaffenheit der Bahn. Der Sender ist dabei vorzugsweise als Lichtgeber (Infrarotlichtgeber) ausgebil-

!O det und der Empfänger als Photodiode. Die Bahn wird zwischen Sender und Empfänger hindurchgeleitet, wobei Änderungen der Intensität des empfangenen Lichts durch den Empfänger registriert werden, z. B. Materialverdickungen oder -Verdünnungen, Rissbildungen, Klebestreifen zum Verbinden von Enden aneinanderschließender Bahnen etc. Das vom Empfänger erzeugte Fehlersignal wird in der Weise verwendet, daß eine oder mehrere Packungen aus dem Bereich der fehlerhaften Bahn ausgesondert werden.

Eine Gruppe von weiteren Sensoren, nämlich einem Sender und zwei im Abstand voneinander angeordneten Empfängern, dient erfindungsgemäß der Überwachung eines auf die Bahn aufgebrachten Materialstreifens (Folien-Aufreißstreifen). Die Empfänger sind dabei in einem Abstand voneinander angeordnet, der geringer ist als die Breite des Folien-Aufreißstreifens, so daß beide Empfänger von diesem überdeckt sind. Bei einer Abweichung des Streifens von der Normallage wird dem einen oder anderen Sensor mehr Licht zugeführt, woraus ein Fehlersignal abgeleitet wird.

Erfindungsgemäß hat diese Gruppe von Sensoren eine weitere Funktion, nämlich überwachung der Relativlage der Verpakkungszuschnitte, die zusammen mit dem Materialstreifen von der Bahn abgetrennt werden. Zu diesem Zweck ist jeder Fo-1ien-Aufreißstreifen mit einer Markierung (farbige Kennmarke) versehen, die hinsichtlich der Relativlage von den Sen-

soren abgetastet wird. Eine Veränderung· der Lage bedeutet auch eine nicht erwünschte Veränderung der Relativstellung des Zuschnitts.

Diese und ggf. weitere Sensoren sind nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung in bzw. an einem gemeinsamen, einheitlichen Halter angeordnet, der U-förmig ausgebildet ist. An (horizontal) gerichteten Schenkeln sind die sich gegenüberliegenden Sensoren (Sender und Empfänger) angeordnet, wobei die Bahn im Bereich eines einseitig offenen Schlitzes zwischen den Sensoren hindurchgefördert wird. Diese sind auf einer gemeinsamen, U-fÖrmigen Platine als Träger angebracht.

Eine so ausgebildete Überwachungs-Einrichtung ist einfach zu handhaben, nämlich montierbar und erforderlichenfalls austauschbar. Die komplette Einrichtung ist als handels- und handhabungsfähige Einheit ausgebildet.

Weitere Merkmale der Erfindung beziehen sich auf die konstruktive Ausbildung der Überwachungs-Einrichtung sowie auf deren Organe.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an-25" hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Einheit zur Überwachung von Bahnen in Seitenansicht mit schematisch dargestellten Überwachungsorganen,
30

Fig. 2 die Einheit gemäß Fig. 1 in Stirnansicht mit Bahn in verkleinertem Maßstab,

Fig. 3 einen Grundriß zu Fig. 2, 35

Fig. 4 eine Darstellung entsprechend Fig. 3 eines anderen Ausführungsbeispiels.

Das in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel einer überwachungs- und Steuer-Einheit ist besonders geeignet in Verbindung mit Verpackungsmaschinen, vorzugsweise Zigarettenpackmaschinen. Eine fortlaufend der Verpackungsmaschine bzw. einem Verpackungsaggregat (z. B. Folienapparat) zulaufende Bahn 10, beispielsweise aus einer Kunststoff-Folie, ist in bezug auf Relativstellung, Fehler etc. abzutasten. Zu den Fehlern gehören Unregelmäßigkeiten in der Materialbeschaffenheit der Bahn 10 (Löcher, Risse, unerwünschte Verdickungen), aber auch querlaufende Klebestreifen 11 zum Verbinden der Enden aufeinanderfolgender Bahnen 10.

Die Überwachungs-Einrichtung besteht aus bzw. ist in ei-¹^ nem separaten Gehäuse 12 komplett untergebracht. Diese im vorliegenden Fall etwa rechteckige bzw. quaderförmige Einheit kann komplett in bzw. an der Verpackungsmaschine installiert und erforderlichenfalls ausgewechselt werden.

Das Gehäuse 12 bildet einen hier außermittig liegenden, an einem Rand offenen Schlitz 13. Durch diesen erhält das Gehäuse 12 eine im wesentlichen U-förmige Gestalt mit Schenkeln 14 und 15 und einem diese an einer Seite miteinander verbindenden Steg 16. Die Bahn 10 läuft quer zur Längserstreckung des Gehäuses 12 durch den Schlitz 13 hindurch ,vorzugsweise in horizontaler Ebene. In dem U-förmigen bzw. mit dem einseitig offenen Schlitz 13 ausgebildeten Gehäuse 12 sind die Überwachungsorgane, nämlich optische bzw. photoelektrische Sensoren sowie Anzeigeorgane und die elektronischen sowie elektrotechnischen Einrichtungen untergebracht. Hauptträger dieser Organe ist eine U-förmig bzw. mit einem Schlitz 13 ausgebildete Platine 17. Am Rand derselben, nämlich den Konturen folgend, ist eine ringsherumlaufende Querwand 18 gebildet. Diese begrenzt auch den Schlitz 13 zu beiden Seiten desselben. Außen sind zweckmäßigerweise Deckwandungen 19 angebracht, die Teil des geschlossenen Gehäuses 12 sind.

Bei den hier gezeigten, bevorzugten Ausführungsbeispielen wird die Bahn 10 hinsichtlich etwaiger Materialfehler durch ein erstes Überwachungssystem abgetastet, welches aus einem Sender 20 auf der einen und einem Empfänger 21 auf der anderen Seite des Schlitzes 13 und damit der Bahn 10 besteht. Von dem Sender 20 wird ein Prüfmedium ausgesendet, vorzugsweise pulsierendes Infrarotlicht, welches nach Durchtritt durch die Bahn 10 von dem Empfänger 21 aufgenommen wird. Veränderungen der Strahlungs- bzw. Lichtintensität führen zu einer entsprechenden Auswertung durch eine dem Empfänger 21 nachgeordnete Auswertungselektronik und ggf. zur Erzeugung eines Fehlersignals. Das Infrarotlicht wird im Bereich der (oberen und unteren) Querwand 18 durch jeweils ein Planfenster 22 und 23 innerhalb derselben hindurchgeleitet. Dem Empfänger 21 ist ein Verstärker 24 nachgeschaltet.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird unabhängig von der Bahn 10 ein Materialstreifen überwacht, nämlich ein Aufreißstreifen 25, der (außermittig) auf der Bahn 10 angebracht ist. Ein derartiger Aufreißstreifen 25 ist bei Außenumhüllungen von Verpackungen üblich, insbesondere bei der äußeren Folienumhüllung von Zigaretten-Packungen. Die Bahn 10 ist zur Verdeutlichung bei den Darstellungen in Fig. 3 und 4 mit gedachten Quertrennlinien 26 versehen, die durch später von der Bahn 10 abzutrennende Zuschnitte 27, je für eine Packung, definiert sind. Der Aufreißstreifen 26 erstreckt sich über die volle Länge der Zuschnitte 27 und damit über die Bahn 10. An den Enden sind jeweils vorgestanzte Grifflaschen 28 zum Erfassen des Aufreißstreifens 25 beim öffnen der Packungen markiert.

Das Vorhandensein sowie die exakte Relativlage des Aufreißstreifens 25 wird bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch ein unabhängiges System überwacht, welches aus einem gemeinsamen Sender 29 und zwei im Abstand voneinander angeordneten Empfängern 30 und 31 besteht. Letzteren sind je-

weils Verstärker 32 nachgeordnet.

Die Empfänger 30 und 31 sind in einem Abstand voneinander angeordnet (z. B. ca. 1 mm), der etwas kleiner ist als die Breite des Aufreißstreifens 25. Dadurch sind bei Anordnung des Aufreißstreifens 25 in der Normalstellung beide Empfänger 30, 31 durch diesen bzw. das Lichtstrahlenbündel überdeckt. Bei einer Abweichung von der Normalstellung wird der eine oder andere Empfänger 30, 31 unmittelbar mit Infrarotlicht beaufschlagt, wodurch ein Fehlersignal ausgelöst und eine Korrekturbewegung hinsichtlich der Zuführung des Aufreißstreifens 25 eingeleitet wird.

Den beiden Überwachungssystemen 20, 21 einerseits sowie 29,

30, 31 andererseits können optische Anzeigeorgane 33 und 34 zugeordnet sein, die hier im Bereich einer Stirnwand 35 des Gehäuses 12 aus diesem herausragen. Durch die Anzeigeorgane 33, 34 wird (zusätzlich) ein etwaiger Fehler sichtbar

gemacht.
20

Das Überwachungssystem mit Sender 29, Empfänger 30, und 31 erfüllt im vorliegenden Falle eine Doppelfunktion. Der Aufreißstreifen 25 ist zu diesem Zweck mit einem (Farb-)Kennzeichen 36 versehen, bei dem Ausführungsbeispiel der Fig.4 im Bereich der Grifflasche 28. Dieses wird bei der vorliegenden Einrichtung als zusätzliches Überwachungshilfsmittel herangezogen, und zwar für die exakte Relativstellung des von der Bahn 10 abzutrennenden Zuschnitts 27 in bezug auf die einzuhüllende Packung (nicht gezeigt). Zu diesem Zweck

wird das (Farb-)Kennzeichen 36 durch den Sender 29 bzw. die Empfänger 30, 31 abgetastet. Das Ergebnis wird dahingehend ausgewertet, daß im Falle einer festgestellten Differenz in bezug auf die Relativlage die Förderbewegung der Bahn 10 und damit die Relativstellung der Zuschnitte 27 verändert

. .
wird.

Durch die Trennung der Überwachungssysteme voneinander ist eine unterschiedliche Einstellung der Empfindlichkeit derselben je nach dem Überwachungsziel möglich. Des weiteren können die angeschlossenen Stelleinrichtungen der Verpakkungsmaschine hinsichtlich der Schnelligkeit, der Größe und Richtung der Stellwerte getrennt eingerichtet und justiert werden.

Das Infrarotlicht wird taktweise von den Sendern erzeugt (2-5 kHz), um Fremdlichteinflüsse weitgehend auszuschalten. Bei der Abtastung des Aufreißstreifens 25 kann die Relativstellung der Organe so gewählt werden, daß.die Empfänger 30, 31 je zur Hälfte durch den Aufreißstreifen 25 überdeckt sind, also etwa ihre halbe mögliche Leistung liefern. Durch die jedem Empfänger 30, 31 nachgeschalteten, getrennten Verstärker 32 werden bei mittig verlaufendem Aufreißstreifen 25 die Ausgangswerte so eingestellt, daß sie annähernd gleich sind und die Ausgangssignale noch keinen Fehler melden.(Schwellenwert-Einstellung je nach zugelasssener Toleranzabweichung in seitlicher Richtung)

Die Auswertung der Signale kann bei dieser Anordnung in verschiedener Weise erfolgen. Wenn einer der Verstärker 32 oder beide ein Fehlersignal abgeben, kann dieses über eine UND-Verknüpfung an den Ausgang als Fehler weitergegeben werden. Alternativ kann jeder Verstärker 32 ein unterschiedliches Signal abgeben, z. B. Plus-Spannung einerseits und Minus-Spannung andererseits. Beide Signale werden auf einen Summenverstärker gegeben, dessen Ausgang bei ordnungsgemäß laufendem Aufreißstreifen 25 Null ist. Durch mit Potentiometer einstellbare Hysteresen nach Plus- und Minuswerten am Ausgang kann die zulässige Abweichung des Aufreißstreifens 25 aus der Null-Lage eingestellt werden. Zugleich können diese Plus- und Minuswerte dazu dienen, über ein Korrektur-stellglied die Lage des Aufreißstreifens wieder zu justieren. Des weiteren werden hier die Signale abgeleitet, um

1 die Fehlpackungen auszusondern bzw. die Verpackungsmaschine anzuhalten.

Meissner & Bolte Patentanwälte

-43-

Anmelder: Bremen, den 15. November 1983

Focke & Co. ⁹¹¹²

Siemensstr. 10

2810 Verden

Bezugszeichenl iste

10	Bahn
11	Klebestreifen
12	Gehäuse
13	Schlitz
14	Schenkel
15	Schenkel
16	Steg
17	Platine
18	Querwand
19	Deckwandung
20	Sender
21	Empfänger
22	Planfenster
23	Planfenster
24	Verstärker
25	Aufreißstreifen
26	Quertrennlinie
27	Zuschnitt
28	Grifflasche
29	Sender
30	Empfänger
31	Empfänger
32	Verstärker
33	Anzeigeorgan
34	Anzeigeorgan
35	Stirnwand
36	Kennzeichen

- Leerseite -

Claims

Ansprüche

1A Einrichtung zur Überwachung und Steuerung von
rinnen aus Verpackungsmaterial od. dgl. in bezug auf Material· und Stellungfehler, insbesondere an Verpackungsmaschinen, mit Sensoren, vorzugsweise photoelektrischen Sendern und Empfängern, zum Abtasten der laufenden Bahn,

gekennzeichnet durch wenigstens zwei voneinander unabhängige Sensoren (20, 21 einerseits; 29, 30, 31 andererseits) zum Abtasten mehrerer Material- und Stellungsmerkmale der Bahn (10).
2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Sensoren (29; 30, 31) zum Abtasten eines auf die Bahn (10) aufgebrachten (fortlaufenden) Materialstreifens, insbesondere eines (FoIien-)Aufreißstreifens (25).
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufreißstreifen (25) durch einen Sender (29) und zwei auf der gegenüberliegenden Seite der Bahn (10) im Abstand voneinander angeordnete Empfänger (30, 31) abtastbar ist, wobei vorzugsweise der Abstand der Empfänger (30, 31) voneinander kleiner ist als die Breite des Aufreißstreifens(25).
4. Einrichtung nach Anspruch 1 sowie einem oder mehreren der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein an dem Aufreißstreifen (25) angebrachtes (Farb-)Kennzeichen (36) durch Sensoren (29; 30, 31) abtastbar ist, insbesondere durch Sender (29) und Empfänger (30, 31) zur Abtastung des Aufreißstreifens (25), wobei durch die Abtastung des Kennzeichens (36) ein Steuersignal in bezug auf die exakte Relativlage von Zuschnitten (27) in bezug auf Packungen ableitbar ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 1 sowie einem oder mehreren der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfänger (21; 30, 31) auf Änderung von Lichtintensität ansprechen, insbesondere von pulsierendem Infrarotlicht.
6. Einrichtung nach Anspruch 1 sowie einem oder mehreren der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle Sender (20; 29) sowie Empfänger (21; 30, 31) an einem gemeinsamen Halter angeordnet sind, insbesondere in einem gemeinsamen U-förmigen Gehäuse (12), das durch einen einseitig offenen, sich in Längsrichtung erstreckenden, durchgehenden Schlitz (13) annähernd U-förmig ausgebildet ist,

und die Bahn (10) im Bereich des Schlitzes (13) zwischen Schenkeln (14, 15) hindurchförderbar ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 6 sowie einem oder mehreren der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sender (20, 29) der unabhängigen Überwachungssysteme auf der einen Seite des Schlitzes (13), insbesondere im Bereich des oberen Schenkels (14) ,und die Empfänger (21; 30, 31) im Bereich des anderen Schenkels (15) angeordnet sind.
8. Einrichtung nach Anspruch 6 sowie einem oder mehreren der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Sender und Empfänger sowie weitere elektrische bzw. elektronische Schalt- und Steuerorgane an einer U-förmigen Platine (17) innerhalb des Gehäuses (12) angeordnet sind, wobei die Platine (17) entsprechend der Gestalt des Gehäuses (12) mit dem Schlitz (13) versehen ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 6 sowie einem oder mehreren

der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenseite des Gehäuses (12), insbesondere an einer schmalen Stirnwand (35), optische Anzeigeorgane (33, 34) zum Anzeigen von Fehlersignalen aufgrund der Abtastung durch die

unabhängigen Überwachungssysteme angeordnet sind. 25
10. Einrichtung nach Anspruch 6 sowie einem oder mehreren der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zu beiden Seiten des Schlitzes (13) im Bereich des Austritts und Eintritts des Infrarotlichts Planfenster (22, 23) angeord-

net sind, insbesondere in einer den Schlitz (13) begrenzenden Querwand (18).

Meissner & Bolte Patentanwälte