DE4421660A1

DE4421660A1 - Verfahren zur Steuerung des Betriebs einer Verschließstation mit drehenden Backen für eine Verpackungsmaschine

Info

Publication number: DE4421660A1
Application number: DE4421660A
Authority: DE
Inventors: Duilio Pavese; Renzo Francioni
Original assignee: Cavanna SpA
Current assignee: Cavanna SpA
Priority date: 1993-07-01
Filing date: 1994-06-21
Publication date: 1995-01-12
Also published as: IT1261070B; FR2707081A1; ITTO930481A0; GB2279637A; GB9412934D0; ITTO930481A1; NL9401041A

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) = ω_o + ω_p(R)

ausgedrückt werden kann, wobei ω_p(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) = ω_o = 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 ω_o entsprechend einer Beziehung des Typs

ω(R) = ω_o + 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 ω_o auf den Wert ωmax entsprechend einer Funktion des Typs

ω(R) = ω_o + 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 ω_o (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

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 (ω_o) 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 (ω_o) 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:

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 (ω_o) 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 (ω_o) 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.