DE4421660A1 - Verfahren zur Steuerung des Betriebs einer Verschließstation mit drehenden Backen für eine Verpackungsmaschine - Google Patents
Verfahren zur Steuerung des Betriebs einer Verschließstation mit drehenden Backen für eine VerpackungsmaschineInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ver
fahren zur Steuerung des Betriebs einer Verschließstation
mit drehenden Backen, für eine Verpackungsmaschine mit den
Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Verschließstationen des oben genannten Typs werden
gegenwärtig in der Praxis verwendet, wie beispielsweise in
den US-Patenten US-A 4 862 67, US-A 4 914 889 oder US-A 4 955 184
beschrieben ist, die alle auf den Anmelder der
vorliegenden Anmeldung zurückgehen.
Bei neueren Vorrichtungen weist die Verschließstation
zwei übereinander angeordnete drehende Backen auf, die
miteinander eine Lücke oder einen Spalt begrenzen, durch
den eine schlauchförmige Verpackung durchgeht, in der zu
verpackende Gegenstände oder Gruppen von Gegenständen mit
einheitlichen Abständen angeordnet sind.
Jede Backe ist üblicherweise mit einer angetriebenen
Welle versehen, an der ein oder mehrere aktive Elemente
befestigt sind, die durch die Wirkung der Drehung der Wel
le um ihre Achse eine Bahnbewegung, typischerweise eine
Kreisbewegung um diese Achse ausführen.
Die synchronisierte Bewegung der Backen resultiert
darin, daß ein aktives Element der in einer oberen Posi
tion gehaltenen Backe abgesenkt wird, während ein aktives
Element der unteren Backe angehoben wird, so daß die bei
den in Rede stehenden Elemente die Verpackung zwischen
sich zusammendrücken und sie somit verschließen, um einen
quer versiegelten Bereich auszubilden (üblicherweise durch
thermisches Verschweißen des Materials der Verpackung)
Dieser versiegelte Bereich wird dann, um die so ausgebil
dete Verpackung zu trennen, entweder mittels der Backen,
die den Verschluß der Verpackung ausgebildet haben, oder
bei anderen Vorrichtungen durch eine weitere stromabwärts
angeordnete Einheit mit gegenläufig rotierenden Backenein
heiten abgeschnitten.
In der Praxis ist es gleichermaßen bekannt und einge
führt, die Bewegung der Backen nicht mit einer einheitli
chen Winkelgeschwindigkeit zu steuern, sondern indem den
Backen eine im wesentlichen "schwingende" Bewegung erteilt
wird, die allgemein mit einer Gleichung des folgenden
Typs:
ω(R) = ωo + ωp(R)
ausgedrückt werden kann, wobei ωp(R) allgemein eine
Schwingungsfunktion ausdrückt bei der die Winkelgeschwin
digkeit ω(R) der Backen in dem Bereich (R ≅ 0), bei dem
die Backen mit der Verpackung zusammenwirken, einen Mini
malwert annimmt.
Um diese Schwingungsfunktion zu erreichen, werden
üblicherweise epizyloidische Getriebe oder ähnliches ver
wendet, wobei im Hinblick darauf das oben zitierte das
US-Patent US-A 4 914 889 zu Rate gezogen werden kann.
Die Verwendung einer solchen Einrichtung ergibt immer
einen gewissen Kompromiß beim Betrieb. Die Schwingungs
funktion, auf die oben Bezug genommen worden ist, bedeu
tet, daß, wenn sich der Wirkungsbereich an die Verpackung
annähert, die Backen ihre Bahnbewegung verlangsamen, um
einen minimalen Geschwindigkeitswert zu erreichen (um so
zusagen die Verpackung "begleiten" zu können), wenn das
aktive Element, das zu dieser Zeit auf die Verpackung ein
wirkt, in vertikaler Richtung exakt mit dem aktiven Ele
ment der komplementären Backe ausgerichtet ist, und dann
beschleunigen sich die Backen, nachdem das Pressen,
Schweißen und möglicherweise Abschneiden der Verpackung
ausgeführt worden ist, wenn die aktiven Elemente der Bac
ken von der Verpackung beabstandet und außer Eingriff mit
dieser gelangt sind.
Das obige gilt streng für Verpackungsmaschinen des
herkömmlichen mechanischen Typs, bei dem die jeweilige
Bewegung der unterschiedlichen aktiven Einheiten der Ver
packungsmaschine über ein Getriebe und eine Überlagerungs
einrichtung von einem einzelnen Hauptmotor her angetrieben
ist.
Jedoch ist selbst bei jüngeren Verpackungsmaschinen
des sogenannten "elektronischen" Typs, bei dem die ver
schiedenen aktiven Einheiten (die die Verschließstation
enthalten) durch entsprechende Motoren (wie elektronisch
gesteuerte elektrische Motoren) betätigt werden, dieser
Interventionsmechanismus im wesentlichen unverändert ge
blieben.
In jedem Fall kann diese Anordnung nicht als optimal
betrachtet werden. Sie erlaubt in der Tat nicht, daß alle
Spannungen, (insbesondere solche, die in der Richtung des
Längszuges liegen,) die von der Wechselwirkung zwischen
den Backen und der Verpackung herrühren, eliminiert wer
den.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ver
fahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Ver
schließstation des oben genannten Typs vorzusehen, bei der
die genannten Nachteile gründlich ausgeräumt werden.
Erfindungsgemäß wird dies durch ein Verfahren mit den
Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den
Merkmalen des Anspruchs 9 erreicht. Vorteilhafte Weiter
bildungen der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 2
bis 8 bzw. 10 bis 16.
Die Erfindung wird nun an einem nicht beschränkenden
Ausführungsbeispiel mit Bezug auf die zugehörigen Zeich
nungen beschrieben in denen:
Fig. 1 den Aufbau einer Verschließstation, die mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben werden kann,
allgemein in schematischer Form darstellt;
Fig. 2 ein Zeitdiagramm ist, das die Drehgeschwindig
keit der Backen einer gemäß der Erfindung betriebenen Ein
heit veranschaulicht; und
Fig. 3 in Form eines Flußdiagramms die möglichen Be
triebsmodi eines erfindungsgemäßen Steuerverfahrens dar
stellt.
In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 allgemein eine
Verschließstation mit rotierenden Backen des Typs darge
stellt, der gegenwärtig bei Verpackungsmaschinen mit kon
tinuierlicher Horizontalbewegung für zur Zeit sogenannte
"Schlauchbeutelverpackungen" oder "form-fill-seal" (oder
kurz "FFS") verwendet wird.
Im wesentlichen weist die Verschließstation 1 zwei
übereinander angeordnete drehende Backen 2 auf, die dafür
vorgesehen sind, auf eine schlauchförmige Verpackung W zu
wirken, in der zu verpackende, gleichmäßig beabstandete
Artikel oder Gruppen von Artikeln A enthalten sind. Die
Verpackung W bewegt sich zwischen den beiden Backen 2 in
einer horizontalen Richtung entlang einer mit T bezeichne
ten Linie in Fig. 1 von links nach rechts mit einer Ge
schwindigkeit Vt, die normalerweise konstant ist.
Jeder Backe 2 ist eine eine horizontale Achse X3 auf
weisende Welle 3 zugeordnet, an der ein oder mehrere akti
ve Elemente 4 (bei der dargestellten Ausführungsform zwei
im Winkelabstand von 180° beabstandet angeordnete) befe
stigt sind, die die Backen selbst bilden und die mit
Stirnflächen 5 versehen sind, die in einem Abstand R von
den entsprechenden Drehachsen X3 angeordnet sind. Im Be
trieb wirken, weil sich die Wellen 3 (in einander entge
gengesetzten Richtungen, beispielsweise Gegenuhrzeiger- bzw.
Uhrzeigerrichtung bei den beiden Backen 2) drehen,
die aktiven Elemente 4 mit den Stirnflächen 5 auf die Ver
packung W, um ein Zusammenpressen der Verpackung W, ein
Verschweißen der miteinander in Berührung gebrachten Ab
schnitte, um einen Verbindungsbereich auszubilden und mög
licherweise ein Abschneiden dieses Verbindungsbereiches zu
erbringen, und eine Trennung der so ausgeformten gesonder
ten Verpackungen voneinander zu erreichen.
Das Verschweißen der Umhüllung wird üblicherweise
durch thermisches Verschweißen des Materials erreicht, das
die Umhüllung W selbst bildet: Zu diesem Zweck sind an den
Stirnflächen 5 der aktiven Elemente 4 Heizelemente ange
ordnet, die üblicherweise elektrische Heizwiderstände sind
(nicht dargestellt), die dazu vorgesehen sind, ein lokales
thermisches Schmelzen des Materials der Umhüllung W durch
Berührung mit dieser herbeizuführen.
Was das Trennen der verschweißten Bereiche anbe
trifft, kann dies gleichzeitig mit dem Schweißen mittels
an den Endflächen 5 vorgesehener Schneiden 6 oder durch
eine strukturell ähnliche stromabwärts angeordnete Einheit
(die ebenfalls nicht dargestellt ist) erreicht werden.
Wie in der Beschreibungseinleitung bereits genannt,
sind die generellen Kriterien und Einzelheiten des Aufbaus
der Verschließstation des angegebenen Typs in der Technik
weithin bekannt und brauchen hier nicht im Detail be
schrieben zu werden.
Es ist insbesondere bekannt, die Drehbewegungen der
beiden Wellen 3 miteinander so zu verbinden, daß eine ex
akte Koordination der Bewegung der aktiven Elemente 4 er
reicht wird.
Wie bereits erwähnt, liegt das gewünschte Ergebnis
darin, daß, während das aktive Element 4 der oberen Backe
(die oberhalb der Linie T angeordnet ist) auf die
Verpackung W abgesenkt wird und sich mit dieser gemeinsam
bewegt, sich ein aktives Element 4 der unteren Backe (die
unterhalb der Linie T angeordnet ist) nach oben bewegt,
wobei es der Verpackung ebenfalls völlig symmetrisch zu
dem aktiven Element der oberen Backe folgt.
Dadurch ist, wie in der in Fig. 1 mit durchgezogenen
Linien dargestellt ist, wenn das aktive Element 4 der obe
ren Backe 2 vertikal orientiert ist und deshalb rechtwink
lig zu dem Weg T der Umhüllung W steht, das zugehörige un
tere Element 4 ebenfalls in einer winkelmäßig identischen
Position unter der Linie T.
Dieses Ergebnis und die Synchronisation der Bewegung
der beiden Wellen 3 kann beispielsweise, wie bei der An
ordnung nach Fig. 1 der zugehörigen Zeichnungen darge
stellt ist, erhalten werden, indem die Wellen 3 einer der
Backen (beispielsweise die untere Backe) mit einem von
einem Elektromotor 8 angetriebenen Zahnradtrieb 7 verbun
den und die Bewegung der oberen Backe über ein mechani
sches Getriebe auf die Welle 3 übertragen wird, das bei
spielsweise von zwei Kegelradgetrieben gebildet ist, wobei
das Abtriebsrad des ersten Kegelradgetriebes (dessen Ein
gangszahnrad von dem Zahnradantrieb 7 angetrieben ist) das
Eingangszahnrad des zweiten Kegelradgetriebes über eine
Welle antreibt. Dieses mechanische Getriebe ist in den
beigefügten Zeichnungen nicht ausdrücklich dargestellt.
Außerdem ist es möglich, die Verdopplung der Motoren
der beiden Backen (der oberen und der unteren) in Betracht
zu ziehen, indem jeder ein entsprechender Elektromotor
zugeordnet wird, der die Welle, um die sich die entspre
chenden aktiven Elemente bewegen, antreibt, wobei die Be
wegung der beiden Motoren synchronisiert wird, indem sie
in einer als "elektrische Welle" bekannten Anordnung an
geordnet werden.
Wie es bekannt ist, ist die Verwendung von zwei Dreh
backen, die untereinander nicht exakt symmetrisch sind,
nicht wesentlich. Insbesondere sind aus dem Stand der
Technik Verschließstationen bekannt (siehe beispielsweise
US-Patent US-A 4 862 673), bei denen die obere Backe eine
Anzahl von aktiven Elementen aufweist, die unterschiedlich
von der Anzahl aktiver Elemente der unteren Backe ist
(beispielsweise zwei aktive Elemente an der oberen Backe
und drei aktive Elemente an der unteren Backe).
Selbstverständlich muß in diesem Fall die Synchroni
sation der Bewegung der beiden Wellen 3 in einer solchen
Weise stattfinden, daß die unterschiedliche Anzahl aktiver
Elemente berücksichtigt wird.
Die gleichen Betrachtungen gelten in dem Fall, bei
dem es aus speziellen in der Verwendung liegenden Gründen
erforderlich ist, zwei Backen zu verwenden, bei denen die
Radien der Bahnkurven, die von den Enden 5 der aktiven
Elemente 4 beschrieben werden, voneinander abweichen (in
diesem Zusammenhang sei nochmals auf das US-Patent
US-A 4 862 673 hingewiesen, in dem außerdem auf die Möglichkeit
hingewiesen ist, der Verschließstation 1 eine hin- und
hergehende Pendelbewegung zu erteilen).
Ungeachtet der Konstruktionsdetails der Verschließ
station 1 ist es zum Zwecke des Verständnisses der Erfin
dung ausreichend, sich die Tatsache zu vergegenwärtigen,
daß im allgemeinen die Geschwindigkeit der Bewegung des
Motors 8 (oder der Motoren, wenn separate Motoren für die
beiden Backen verwendet werden) reguliert ist, wobei der
Anzahl der aktiven Elemente an jeder Backe, dem Radius der
entsprechenden Bahnkurve usw. in einer solchen Weise Rech
nung getragen wird, daß Synchronisation bei der Annähe
rungsbewegung (Schließen) und bei der Trennbewegung (Öff
nen) der beiden aktiven Elemente (eines an der oberen
Backe das andere an der unteren Backe) im Bezug auf die Ver
packung, die sich entlang des Wegen T bewegt, erzielt
wird, die zu pressen, zu schweißen und möglicherweise ab
zuschneiden ist.
Zu diesem Zweck ist eine Antriebseinheit 12 für die
Backen (in der vorliegenden Beschreibung wird sich zum
Zwecke der Vereinfachung auf einen einzelnen Motor, wie
den Motor 8 von Fig. 1 bezogen) von einer entsprechenden
Steuerkarte 9 (solche Karten werden normalerweise an Elek
tromotoren für Verpackungsmaschinen der jüngeren Genera
tionen verwendet) gesteuert, die zur elektrischen Steue
rung vorgesehen ist, die bei einem programmierbaren Con
troller 10 beginnt (typischerweise eine programmierbare
logische Steuerung oder "PLC"). Dies wird erreicht, indem
außerdem ein Positionssensor 11 (typischerweise ein soge
nannter Dreh- oder Meßgeber vom vorzugsweise optischen
Typ) verwendet wird, der mit der Ausgangswelle des Motors
8 oder allgemein mit einem der beweglichen Gliedern der
Verschließstation 1 verbunden ist, um ein Signal an den
Controller 10 zu liefen, das die Winkelposition der akti
ven Elemente 4 der Backen der Verschließstation 1 kenn
zeichnet.
Es wird sich beispielsweise auf die in Fig. 1 darge
stellte Ausführungsform bezogen, woraufhin in der vorlie
genden Beschreibung angenommen wird, daß die beiden Backen
2 jeweils zwei aktive Elemente 4 aufweisen, die einander
diametral gegenüberliegend angeordnet sind (und deshalb
einen Winkelabstand von 180° aufweisen) und die die glei
che Bahnkurve wie die aktiven Enden 5 mit einem Radius R
um die entsprechende Rotationsachse X3 der Welle 3 haben.
Es wird außerdem angenommen, daß in Abhängigkeit von
der Größe der zu verpackenden Artikel A und von der ge
wünschten zu erhaltenden Verpackung (und angenommen, daß
die Winkelposition der beiden Elemente 4 durch einen all
gemeinen Winkel R definiert ist, wobei R = 0, wenn jedes
Element vertikal orientiert ist) die aktiven Elemente in
Berührung mit der Verpackung W kommen, die sich in einer
horizontalen Richtung (Bahn T) fortbewegt, wenn sie einen
Winkel α1 in Bezug auf die Vertikale bilden, und sich dann
von der gepreßten, verschweißten und möglicherweise abge
schnitten Verpackung trennen, nachdem sie durch einen Win
kel α2 gegen die Richtung vertikaler Ausrichtung durchge
gangen sind.
Die Winkel sind im allgemeinen auf die Mittelebene
der aktiven Elemente bezogen, die üblicherweise eine sym
metrische Form haben. In jedem Fall, auch wenn aktive Ele
mente 4 mit nicht symmetrischen Profil verwendet werden,
sind die Winkel α1 und α2 jedenfalls als Winkelpositionen
der Drehung der entsprechenden Welle 3 definierbar. In der
überwiegenden Mehrzahl von Fällen der normalen Verwendung
kann es außerdem angenommen werden, daß die beiden Winkel
α1 und α2 untereinander gleich sind (Intervall α1, α2 ist
symmetrisch im Hinblick auf die Bedingung R = 0: Element 4
ist orthogonal zu der Verpackung W).
Das erfindungsgemäße Verfahren basiert im wesentli
chen auf der Erkenntnis der Tatsache, daß es beim soge
nannten elektronischen Verpacken (und im allgemeinen bei
allen Situationen, bei denen es möglich ist, die Bewegung
der drehbaren Backen der Verschließstation wahlweise und
unabhängig zu steuern), möglich ist, (beispielsweise durch
elektronische Steuerung der Steuerkarte 9 durch den Con
troller 10 gemäß einer allgemeinen Rückführanordnung aus
gehend von dem Winkelpositionssignal, das von dem Meßgeber
11 geliefert worden ist) eine Punkt-zu-Punkt-Justierung
der Drehgeschwindigkeit der Einheit und insbesondere der
Drehgeschwindigkeit der Wellen 3 und damit der Momentange
schwindigkeit, mit der die aktiven Elemente 4 und insbe
sondere die Stirnflächen 5 derselben laufen, zu erreichen,
die ihre Bahnbewegung ausführen.
Die vorliegende Erfindung basiert insbesondere auf
der Erkenntnis der Tatsache, daß solch eine Steueranord
nung des Antriebs auf einfache Weise dazu führt, daß die
Bahnbewegung der aktiven Elemente so gesteuert wird, daß
über das gesamte Zeitintervall und die gesamte Distanz,
über die die Stirnflächen 5 der aktiven Elemente 4 in Be
rührung mit der Verpackung W bleiben, sich diese Stirnflä
chen mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegen, die
gleich der Fortbewegungsgeschwindigkeit Vt der Verpackung
in der Richtung T ist.
Es ist deshalb möglich, die Bedingung zu erreichen,
daß für das gesamte Intervall (-α2; +α1), in dem die akti
ven Elemente auf die Verpackung T wirken, diese aktiven
Elemente der Verpackung selbst exakt ohne Geschwindig
keitsveränderungen folgen.
Insbesondere macht es die elektronische Steuerung der
Geschwindigkeit der Drehung der Motoren 8 möglich, das
folgende Ergebnis zu erhalten
ω(R) = ωo = Vt/R für -α2 < R < α1 (1),
wobei ω(R) die Winkelgeschwindigkeit der Wellen 3
darstellt und wobei R der Radius der Bahnkurve ist, die
von den Stirnflächen 5 der aktiven Elemente 4 beschrieben
wird.
Daß die Bedingung, daß die Backen 2 der Verpackung
exakt und präzise folgen, erreicht wird, hat von verschie
denen Standpunkten aus gesehen Vorteile.
An erster Stelle und vor allem kann während der An
fangsphase der Wechselwirkung zwischen den Backen und der
Verpackung jede Erscheinung von relativen Schlupf vermie
den werden. Insbesondere wenn das Verschweißen der zu ver
schließenden Verpackung durch thermisches Schweißen er
reicht ist, ermöglicht dies, die Optimierung des Übergangs
der Wärme von den Backen auf die Verpackung, die durch die
Wärme zu verschweißen ist.
Zweitens, wenn bei der thermischen Verschweißung der
Verpackung die Stirnflächen 5 der Backen eine gewisse ad
hesive Verbindung mit dem Material der Verpackung W einge
hen, die sich durch die Wirkung des thermischen Schweißens
deformiert (und durch die Wirkung jeder Oberflächenformge
bung, wie es Nuten usw. sind, die an den Stirnflächen 5
der aktiven Elemente 4 der Backen normalerweise vorgesehen
sind), vermeidet die exakte Synchronisation der Geschwin
digkeiten die Erzeugung von Längsspannungen in der Verpackung W
durch die Backen. Diese Längsspannungen können
Schäden an der Verpackung, insbesondere in dem Bereich der
gerade ausgebildeten Schweißstellen führen oder in Extrem
fällen ein Zerreißen der Verpackung selbst herbeiführen.
Die erfindungsgemäße Anordnung jedoch erbringt eine
erhebliche Verbesserung von in der Technik bekannten An
ordnungen ungeachtet dessen, ob sie mechanisch oder ander
weitig funktionieren, dahingehend, daß während eine
schwingende Veränderung der Drehgeschwindigkeit in dem
Bereich des Berührungsintervalls mit der Verpackung W, mit
der Absicht, die Fortbewegungsgeschwindigkeit der aktiven
Elemente 4 so nah wie möglich an die Fortbewegungsgeschwin
digkeit der Verpackung anzunähern, vorgesehen wird, die
wirksame Fortbewegungsgeschwindigkeit lediglich in einem
sehr engen Zeitbereich identisch ist: Dies ist typischer
weise lediglich bei der Position der beiden Backen der
Fall, bei der diese vertikal ausgerichtet sind (R).
Das Diagramm nach Fig. 2 veranschaulicht schematisch
eine Geschwindigkeitssteuervorschrift, die sich auf die
Geschwindigkeit der Drehung der drehbaren Backen der Ein
heit bezieht und die gemäß der Erfindung ausgeführt werden
kann.
Insbesondere veranschaulicht das Diagramm nach Fig. 2
die Veränderung der Geschwindigkeit ω(R), die den Wellen 3
durch den Motor 8 erteilt wird, als eine Funktion des Win
kels, der dem Neigungswinkel der aktiven Elemente 4 in
Bezug auf die Vertikalebene kennzeichnet, in der die bei
den Achsen X3 liegen.
Wie ersichtlich ist, ist das Intervall (-α1; α2)
währenddessen die Drehgeschwindigkeit bei einem konstanten
Wert ω gehalten wird, durch die Gleichung (1) definiert,
wie obenstehend dargelegt worden ist.
Außerhalb dieses Intervalls (das dem Intervall ent
spricht, währenddessen die aktiven Elemente 4 in Berührung
mit der Verpackung W stehen), ändert sich die Drehge
schwindigkeit der Backen.
Insbesondere wird während sich die Verpackung (R < α2)
annähert, die Drehgeschwindigkeit veranlaßt beginnend
von einem Maximalwert ωmax auf den Wert ωo entsprechend
einer Beziehung des Typs
ω(R) = ωo + ω1(R + α1)
zu fallen, wobei die Funktion ω(R + α1) eine abfallende
Funktion ist, die im wesentlichen einer linearen Rampe mit
endseitigen Übergangszonen ähnlich ist (sin² Funktion oder
ähnliches).
In ähnlicher Weise wird, nachdem die aktiven Elemente
4 die Verpackung verlassen haben, (R < + α2) die Drehge
schwindigkeit ω(R) allmählich von dem Wert ωo auf den Wert
ωmax entsprechend einer Funktion des Typs
ω(R) = ωo + ω₂ (R-α2)
gebracht, wobei ω₂(R-α2) eine lineare Beschleunigungsram
pe ist (hier ebenfalls mit einem jeweiligen Verbindungs
bereich bei den Enden entsprechend beispielsweise einer
sin²-Funktion), die die Geschwindigkeit ω(R) auf den Wert
ωmax zurückbringt.
Dieser spätere Wert wird bei dem Winkelwert R2 er
reicht, der außerdem die Periode des in Fig. 2 dargestell
ten Diagramms ausdrückt.
Der Wert von R2 ist im Falle einer Einheit mit sich
drehenden Backen, die jeweils ein einzelnes aktives Ele
ment 4 aufweisen, gleich 180°. In diesem Fall muß die
Welle 3, an der das aktive Element 4 befestigt ist, zwi
schen zwei aufeinander folgenden Einwirkungen des Elementes
4 auf die Verpackung einen Drehwinkel durchlaufen, der
gleich 360° (2×R2 wobei R2 = 180°) ist. Bei der hier
dargestellten exemplarischen Ausführungsform, bei der an
jeder Welle 3 zwei aktive Elemente 4 befestigt sind, ist
R2 gleich 90°, eben weil zwei aktive Elemente vorhanden
sind. In diesem Fall muß die Welle 3 zwischen zwei aufein
anderfolgenden Einwirkungen auf die Verpackung einen Win
kel von 180° durchlaufen, d. h. 2×R₂, wobei R2 = 90°.
In ähnlicher Weise wäre R2, wenn die Backen drei ak
tive Elemente aufwiesen (mit einer Einwirkung auf die Ver
packung alle 120° der Drehung der Welle), gleich 60°.
Wenn natürlich die beiden Backen Radien R der aktiven
Elemente R der aktiven Elemente aufweisen, die voneinander
abweichen, müssen die durch Formel 1 und durch Fig. 2 aus
gedrückten Verhältnisse für jede Backe unabhängig abgelei
tet werden.
Im allgemeinen ist ω1(R) = ω2(-R), so daß sozusagen
die Verzögerungsrampe und die Beschleunigungsrampe gewöhn
lich in einer symmetrischen Art und Weise gesteuert sind.
Das Diagramm nach Fig. 3 stellt in Form eines Ablauf
planes die mögliche Implementierung eines Steuerprogrammes
dar, das die Steuerkarte 9 des Motors über einen Control
ler 10 gemäß der vorstehend beschriebenen Kriterien steu
ert.
Bei vorbestimmten Intervallen ist der Controller 10
(Block 100) das von dem Meßgeber 11 gelieferte Signal, das
die aktuelle Position (Winkel R) des aktiven Elementes 4
kennzeichnet, wobei der Einfachheit wegen angenommen sei,
daß die drehenden Backen untereinander identisch sind.
Nachfolgend (Vergleiche der Blöcke 101, 102, 103)
vergleicht der Controller 10, daß die Position des aktiven
Elementes kennzeichnende Signal mit drei Schwellwerten α2,
α1 und R2, um zu bestimmen, ob der gegenwärtige Wert in
nerhalb eines der drei unterschiedlichen Bereiche liegt.
Insbesondere wirkt, wenn der Winkel R einen Wert hat,
der kleiner als -α1 ist (Vergleichsblock 101 mit negativem
Ergebnis), der Controller 10 auf die Steuerkarte 9, um
(Block 104) eine allmähliche Verminderung der Winkelge
schwindigkeit anzuweisen, um den allmählichen Übergang von
dem Wert ωmax zu dem Wert ωo (Block 104 mit Rückkehr zu
Block 100) zu veranlassen. Dieses Ergebnis kann beispiels
weise durch eine Tabelle erreicht werden, die von jeden
Wert von R einen entsprechenden Wert der Funktion ω2(R)
liefert.
Wenn der aktuelle Wert R zwischen -α1 und +α2 liegt
(positives Ergebnis des Vergleiches in Block 101, negati
ves Ergebnis bei dem Vergleich des Blockes 102) gibt der
Controller 10 der Steuerkarte 9 die konstante Drehge
schwindigkeit ω0 = Vt/R vor (Block 105), mit Rückkehr zu
dem Leseblock 100).
Wenn der gegenwärtige Wert R größer als α2 und klei
ner als R2 ist (positives Ergebnis des Vergleiches in
Block 101 und 102, negatives Ergebnis des Vergleiches in
Block 103), wirkt der Controller 10 auf die Steuerkarte 9
in einer solchen Weise, daß diese die Geschwindigkeit des
Motors allmählich von ω₀ auf ωmax erhöht (Block 106 mit
nachfolgender Rückkehr zu dem Leseblock 100).
In diesem Fall ist es ebenfalls möglich, den Rückweg
in einer Tabelle zu haben, insbesondere in der vorstehend
genannten, wobei die Eigenschaft der Symmetrie der Funk
tionen ω1 (R) und ω₂ (R) genutzt wird.
Schließlich sieht, wenn der Vergleich in Block 103
ergibt, daß der aktuelle Wert von R den Wert von R über
schreitet, die PLC (Block 107) vor, von diesem aktuellen
Wert R den Wert der Periode des Diagrammes nach Fig. 2
abzuziehen, der sozusagen R2 ist, wobei die Ausführungen
des Programmes vom Eingang mit dem Vergleich im Block 101
erneut gestartet wird.
Aus dem obigen ist ersichtlich, wie die erfindungs
gemäße Anordnung sich selbst zu einer automatischen Anpas
sung in Abhängigkeit von der Geometrie der Verschließsta
tion 1 und/oder der Eigenschaften der Artikel A und der
Verpackung W führt (Größen Vt, α1, α2, R usw.).
Insbesondere ist es möglich, ein Voreinrichten des
Controllers 10 (beispielsweise durch Operationen an der
Speichereinheit oder mit dieser verbundenen Einheiten) in
einer solchen Weise in Betracht zu ziehen, daß bei einer
Veränderung der Betriebseigenschaften (sogenannte "Form
änderungen") der Controller 10 beim Empfang von Informa
tionen (beispielsweise von einem Keyboard durch simple
Eingabe durch einen Bediener, der nicht gerade besonders
spezialisiert sein muß), die die Größe der Artikel A, Ei
genschaften der Verpackung, die auszubilden ist, und (mög
licherweise) andere Parameter betrifft, die oben genannten
Größen völlig automatisch ermittelt und ebenso automatisch
seinen Betrieb an diese Eigenschaften anpaßt.
Claims (16)
1. Verfahren zur Steuerung des Betriebs einer Ver
schließstation (1) mit drehenden Backen einer Verpackungs
maschine, wobei die Einheit wenigstens ein aktives Element
(4) aufweist, das im Betrieb mit einer in Bewegung befind
lichen Verpackung (W) durch eine Bahnkurvenbewegung um
eine Achse (X3) wechselwirkt, wobei das wenigstens eine
aktive Element Antriebsmittel (8) aufweist, die (durch
Steuermittel 9, 10) selektiv steuerbar sind, um die Bahn
geschwindigkeit wahlweise zu variieren, dadurch gekenn
zeichnet, daß es folgende Schritte aufweist:
- - Bestimmen des Intervalls (α1, α2) der Bahnkurvenbewe gung, während derer das wenigstens eine aktive Element (4) mit der Verpackung W wechselwirken soll, und
- - Steuern der entsprechenden Bahnkurvenbewegung inner halb des Intervalls auf eine konstante Geschwindigkeit (ω₀).
2. Verfahren nach Anspruch 1, das auf eine
Verpackungseinheit (1) angewendet wird, bei dem die Bahn
kurvenbewegung des wenigstens einen aktiven Elements (4)
wenigstens innerhalb des Intervalls (-α1, α2) bei einem
gegebenem Radius (R) stattfindet und bei dem die Bewegung
der Verpackung (W) mit einer konstanten Geschwindigkeit
(Vt) stattfindet, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb
des Intervalls (-α1, α2) die Winkelgeschwindigkeit (ω (R))
der Bahnkurvenbewegung auf eine konstante Winkelgeschwin
digkeit (ωo) gesteuert wird, die durch Vt/R gegeben ist, wo
bei Vt die gegebene konstante Geschwindigkeit und R der
gegebene Radius sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß innerhalb der Intervalle entsprechend strom
aufwärts (-R2, -α1) und stromabwärts (α2, R2) des Inter
valls (-α1, α2), in dem mit der Verpackung (W) wechselge
wirkt wird, die Geschwindigkeit der Bahnkurvenbewegung so
gesteuert wird, daß sie eine abnehmende Geschwindigkeit
bzw. eine zunehmende Geschwindigkeit hat.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß in dem stromaufwärts liegenden Intervall (-R2, -α1)
und in dem stromabwärts liegenden Intervall (+α2, R2) die
Geschwindigkeit der Bahnbewegung entsprechend einen im
wesentlichen linearen Verlauf gesteuert wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1
bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahnkurvenbewegung
mit einer zyklischen Veränderung gesteuert wird, wobei
jeder Zyklus (-R2, R2) der Bewegung ein Anfangsintervall
(-R2, α1), in dem die Geschwindigkeit der Bahnkurvenbewe
gung sich vermindert, ein mittleres Intervall (-α2, α1)
das dem Intervall der Wechselwirkung mit der Verpackung W
mit konstanter Geschwindigkeit (ωo) entspricht, und ein End
intervall (α2, R2) aufweist, in dem die Geschwindigkeit
der Bahnbewegung sich erhöht.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Intervall (-α2, α1) der
Wechselwirkung mit der Verpackung W im wesentlichen sym
metrisch zu einer zentralen Referenzposition (R = 0) ist,
in der das wenigstens eine aktive Element (4) im wesentli
chen rechtwinklig zu der Verpackung (W) steht.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß es die Zuordnung von einem
entsprechenden Antrieb (8) zu dem wenigstens einen aktiven
Element (4) und das Vorsehen von entsprechenden elektroni
schen Mitteln (9, 10) zum selektiven Steuern der Geschwin
digkeit der Rotation des wenigstens einen Motors (8) ein
schließt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß dem wenigstens einen aktiven Element (4) ein Element (11)
zur Winkelerfassung zugeordnet ist, das an die elek
tronischen Mitteln (9, 10) in einer Rückführungsanordnung
ein Signal liefern kann, das die von dem wenigstens einen
aktiven Element gegenwärtig erreichte Position kennzeich
net.
9. Vorrichtung zur Steuerung des Betriebs einer Ver
schließstation (1) mit drehenden Backen einer Verpackungs
maschine, wobei die Station wenigstens ein aktives Element
(4) aufweist, das im Betrieb mit einer in Bewegung befind
lichen Verpackung (W) durch eine Bahnkurvenbewegung um
eine Achse (X3) wechselwirkt, wobei das wenigstens eine
aktive Element Antriebsmittel (8) aufweist, die (durch
Steuermittel 9, 10) selektiv steuerbar sind, um die Bahn
geschwindigkeit wahlweise zu variieren, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Vorrichtung folgende Schritte durch
führt:
- - Bestimmen des Intervalls (α1, α2) der Bahnkurvenbewe gung, während derer das wenigstens eine aktive Element (4) mit der Verpackung W wechselwirken soll, und
- - Steuern der entsprechenden Bahnkurvenbewegung inner halb des Intervalls auf eine konstante Geschwindigkeit (ω₀).
10. Vorrichtung nach Anspruch 1 zur Steuerung einer
Verpackungseinheit (1), wobei die Bahnkurvenbewegung des
wenigstens einen aktiven Elements (4) wenigstens innerhalb
des Intervalls (-α1, α2) bei einem gegebenem Radius (R)
stattfindet und wobei die Bewegung der Verpackung (W) mit
einer konstanten Geschwindigkeit (Vt) stattfindet, dadurch
gekennzeichnet, daß innerhalb des Intervalls (-α1, α2) die
Winkelgeschwindigkeit (ω (R)) der Bahnkurvenbewegung eine
konstante Winkelgeschwindigkeit (ωo) ist, die durch Vt/R ge
geben ist, wobei Vt die gegebene konstante Geschwindigkeit
und R der gegebene Radius sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch ge
kennzeichnet, daß innerhalb der Intervalle entsprechend
stromaufwärts (-R2, -α1) und stromabwärts (α2, R2) des
Intervalls (-α1, α2), in dem mit der Verpackung (W) wech
selgewirkt wird, die Geschwindigkeit der Bahnkurvenbewe
gung so gesteuert wird, daß sie eine abnehmende Geschwin
digkeit bzw. eine zunehmende Geschwindigkeit hat.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß in dem stromaufwärts liegenden Intervall
(-R2, -α1) und in dem stromanwärts liegenden Intervall (+α2,
R2) die Geschwindigkeit der Bahnbewegung entsprechend ei
nen im wesentlichen linearen Verlauf gesteuert wird.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bahnkurvenbewegung mit
einer zyklischen Veränderung gesteuert wird, wobei jeder
Zyklus (-R2, R2) der Bewegung ein Anfangsintervall (-R2,
α1), in dem die Geschwindigkeit der Bahnkurvenbewegung
sich vermindert, ein mittleres Intervall (-α2, α1), das
dem Intervall der Wechselwirkung mit der Verpackung W mit
konstanter Geschwindigkeit (ωo) entspricht, und ein Endinter
vall (α2, R2) aufweist, in dem die Geschwindigkeit der
Bahnbewegung sich erhöht.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß das Intervall (-α2, α1) der
Wechselwirkung mit der Verpackung W im wesentlichen sym
metrisch zu einer zentralen Referenzposition (R = 0) ist,
in der das wenigstens eine aktive Element (4) im wesentli
chen rechtwinklig zu der Verpackung (W) steht.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß dem wenigstens einen aktiven
Element (4) ein entsprechender Antrieb (8) zugeordnet ist
und daß entsprechende elektronische Mitteln (9, 10) zum
selektiven Steuern der Geschwindigkeit der Rotation des
wenigstens einen Motors (8) vorgesehen sind.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich
net, daß dem wenigstens einen aktiven Element (4) ein Ele
ment (11) zur Winkelerfassung zugeordnet ist, das an die
elektronischen Mitteln (9, 10) in einer Rückführungsanord
nung ein Signal liefern kann, das die von dem wenigstens
einen aktiven Element gegenwärtig erreichte Position kenn
zeichnet.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |