JP2010523375A - 装置及び方法 - Google Patents

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servo motor
data
interface
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ヴォルフガング カイゼル
トーマス ハエベル
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Elopak Systems AG
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Abstract

機械は、第１の部材（１２）、第１の部材（１２）に対して移動可能な第２の部材（４０）、第２の部材（４０）を駆動ためのサーボモータ（３６）、サーボモータ（３６）を制御するためのロジックコントローラ（３８）、作動データを伝えるためのロジックコントローラへの１つ以上の入力、作動データを記憶するための記憶装置、及び、作動データへのアクセスを提供するための記憶装置へのインタフェース（５０）を包含する。システムは、ロジックコントローラ（３８）を備えた形成・充填・密封包装機械のためのものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、作動データを取得し、記憶し且つ作動データへのアクセスを提供するための装置及び方法に関する。
国際公開ＷＯ／２００６／１１７５３９Ａは、割出し搬送装置、割出し毎に複数の部分形成された容器を搬送装置に供給するように構成されたフィーダ、複数の部分形成された容器から成る容器のグループに本質的に同一の操作を行う複数の装置を含む１つ以上のステーション、ステーションを通ってグループを前進させるように構成されている前記割出し搬送装置、及び、割出し毎に搬送装置に供給される部分形成された容器の数をフィーダで整数に減少させるように構成された制御装置を包含する、部分形成された容器を取扱うための機械を開示している。
機械は、機械で実行される操作の各々に関連する多数のサーボ機構を介して制御装置により作動される。サーボ機構の１つは、機械の可動機械部品を回帰させるのに用いられ、サーボモータが可動機械部品を駆動し、制御装置がサーボモータを制御し、機械的停止部が回帰位置で可動機械部品を停止させるようになっており、制御装置はサーボモータの電力取出しをモニタし、サーボモータの電力取出しが予定された値に達したとき、回帰位置をサーボモータの位置に一致すると認識するように構成されている。
この国際公開の機械は、サーボモータの電力取出しをモニタする制御装置を提供しているが、機械の故障のような状況では、機械は停止されなければならず、データは制御装置から容易に入手することができない。
従って、従来技術を改善することが、本発明の目的である。
本発明の第１の様相によると、第１の部材、前記第１の部材に対して移動可能な第２の部材、前記第２の部材を駆動ためのサーボモータ、前記サーボモータを制御するためのロジックコントローラ、作動データを伝えるための前記ロジックコントローラへの１つ以上の入力、前記作動データを記憶するための記憶装置、及び、前記作動データへのアクセスを提供するための前記記憶装置へのインタフェースを包含する装置が提供されている。
本発明の第２の様相によると、第１の部材と第２の部材との間で相対運動を生じさせるようにサーボモータを作動すること、ロジックコントローラを備えた前記サーボモータを制御すること、前記ロジックコントローラで作動データを受信すること、記憶装置で前記作動データを記憶すること、及び、インタフェースを介して前記作動データへのアクセスを提供することを包含する方法が提供されている。
本発明の第３の様相によると、形成・充填・密封包装機械であって、前記機械の構成部品を制御するためのロジックコントローラ、作動データを伝えるための前記ロジックコントローラへの１つ以上の入力、前記作動データを記憶するための記憶装置、及び、前記作動データへのアクセスを提供するための前記記憶装置へのインタフェースを包含する形成・充填・密封包装機械が提供されている。
本発明の第４の様相によると、部分形成された容器を形成すること、前記部分形成された容器を充填すること、前記部分形成された容器を密封すること、ロジックコントローラを備えた構成部品を制御すること、前記ロジックコントローラで作動データを受信すること、記憶装置で前記作動データを記憶すること、及び、インタフェースを介して前記作動データへのアクセスを提供することを包含する方法が提供されている。
本発明により、装置が機能している間、作動データが絶えず取得され記憶されるように、装置を作動し提供することができる。作動データへのアクセスは、装置が使用されている間は可能であり、故障のモニタリングを安定して支援し、このモニタリングは、インタフェースを介して装置から遠隔で実行することができる。いつでも、装置の作動パラメータ及び性能の履歴は入手可能であり、故障を予想するためにリアルタイムでモニタすることができる。
形成・充填・密封包装機械の備品取付ステーションの部分的に概略、断片的且つ断面で示す端面図である。 図１の機械の構成部品の概略図である。
本発明の実施例を一例として添付図面を参照して説明する。
図１は、形成・充填・密封包装機械の一部として使用される備品取付ステーション１０を示す。ステーション１０は、牛乳やフルーツジュースのような流動食品を包装するのに用いられるカートンに注ぎ口備品を取り付けるために使用することができる。カートンは、厚紙基板と防湿熱可塑性プラスチックの最内側層及び最外側層とで構成されたラミネートから作られており、できれば、アルミニウム又は熱可塑性プラスチックの酸素バリヤが基板と最内側層との間に配置される。エンドレスチェーンコンベヤ６が、備品取付ステーション１０を含む機械の様々なステーションを通る頂部開放・底部密封カートンスリーブ８を割出しする。
図１において、アンビルを提供する第１の部材は、水平方向に往復動可能で且つその軸線を中心として回転可能である回転式の４つ腕型スパイダ１２の形をしている。この形式のスパイダは、例えば、ＰＣＴ／ＧＢ２００６/００３７２２に記載されたＥｌｏｐａｋ（登録商標）Ｐ−Ｓ１２０ＵＣ型機械から知られている。スパイダ１２は、ベルト・プーリ伝動装置の形をしている伝動装置１６を介して電気式回転サーボモータ１４によって回転され、その結果、スパイダ１２に固定された水平シャフト１８が、その軸線を中心として段階的に回転される。
揺動的に回転するように制御される電気式回転サーボモータ２０は、ラック・ピニオン装置２２を介してシャフト１８を往復動させる。シャフト１８は、シャフト１８の回転及び往復動の両方を可能にするベアリング２４，２６及び２８で支持される。超音波スタック３０は水平スライド３２上に装架され、このスライド自体は、電気式回転サーボモータ３６を含む駆動装置３４によって軸方向に往復動される。
プログラム可能なロジックコントローラ（ＰＬＣ）３８は、サーボモータ１４，２０及び３６のようなアプリケータ１０の様々なアイテムを制御する。例えば、サーボモータ３６の出力は、アンビル１２でバックアップされたカートン８の外面に第２の部材であるホーン４０によって適用される力がＰＬＣ３８に記憶されている予定の目標値を超えないことを確実にするような方法で、ＰＬＣ３８によって制御される。ロジックコントローラ３８の作動を、図２を参照して以下により詳細に記載する。
アプリケータ１０が作動すると、アンビルのリニア駆動装置を駆動してアンビル１２をその引込み位置からその掴み位置へ移動させることにより、１つ以上の注ぎ口備品がアンビル１２で受け取られ、この掴み位置では、アンビル１２は供給トラックエスケープから備品を受け取る。空気圧ピストン・シリンダエジェクタ４６を有するエスケープ４４をそれぞれ備えた一対の備品送出し用重力トラック４２は、注ぎ口備品を供給する。次に、リニア駆動装置は、アンビル１２を掴み位置から引込み位置へ移動させるように駆動される。次に、アンビル旋回駆動装置は、アンビル１２を引込み位置から挿入位置へ旋回させるように駆動され、備品をカートン８の開放した頂部へ下方に運ぶ。
次に、リニアアンビル駆動装置は、アンビル１２を引込み位置から取付け位置へ移動させるように駆動され、アンビル１２により備品の円筒状部分をカートン壁の貫通穴に挿入させ、備品の周辺フランジが貫通穴を囲むカートン壁の部分の内面に接触すると、アンビルの移動を制止する。
リニアアンビル駆動装置が備品のフランジをカートン壁の内面に接触させるように移動すると同時あるいはほぼ同時に、ホーン駆動装置３４は、超音波ホーン４０をその引込み位置からその溶接位置へ移動させるように駆動され、溶接位置では、ホーン４０は貫通穴を囲むカートン壁の部分の外面に接触する。次に、超音波ホーン４０がその溶接位置にあり且つアンビル１２がその取付け位置にある時に、ホーン４０は、カートン壁及び備品フランジへ超音波エネルギーを送ることにより備品フランジをカートン壁に超音波で溶接するように駆動される。
図２は、駆動装置３４を介して超音波スタック３０を往復動させるサーボモータであるサーボモータ３６に関するロジックコントローラ３８をより詳細に示している。スタック３０は、注ぎ口備品がカートン８に取付けられた時にアンビル１２に対して作用するホーン４０を含む。ロジックコントローラ３８は、サーボモータ３６の作動を制御し、このサーボモータ３６及びステーション１０の他の構成部品から作動データを受信し、このデータはロジックコントローラ３８で記憶される。ロジックコントローラ３８は１つ以上の入力を設けており、各入力は作動データを伝えるものである。記憶装置は、ロジックコントローラ３８の内部あるいは外部で作動データを記憶するように設けられている。
作動データは、サーボモータ３６で取り出された電力のような情報と、周波数変化、共振振動数、溶接開始と終了時の周波数、各溶接時間の長さ、エネルギー値及び電力不足のような超音波発生器５６から集められた性能データと、温度センサのようなモニタ装置から集められたデータとを含むことができる。温度センサのような装置は、関数ユニット４８を介してロジックコントローラ３８にそれらの作動データを供給する。データは様々な入力でロジックコントローラ３８に受信されるので、ロジックコントローラ３８で受信される全作動データは、絶えず記憶される。ステーション１０で実行されたすべての単一溶接の作動データは、ロジックコントローラ３８で記憶されていて、完全な追跡可能性を提供する。
作動データは、ロジックコントローラ３８のインタフェース５０を介してステーション１０から離れた適宜の装置によって受信されアクセスできるので、作動データはモニタすることができる。例えば、ロジックコントローラ３８は、コントローラ３８をインターネットに接続可能にするネットワークインタフェース５０を設けることができる。この場合、正確なＩＰアドレス及びセキュリティアクセスを備えたコンピュータは、ロジックコントローラ３８のネットワークインタフェース５０を介して、コントローラ３８で記憶されている作動データにアクセスすることができる。インタフェース５０は、記憶装置（ロジックコントローラ３８の内部あるいは外部にある）に通じ、作動データへのアクセスを提供する。
インタフェース５０は、外部装置のアクセスをロジックコントローラ３８で記憶されている作動データの一部分のみに制限するためのフィルタを含むことができる。保守部５２及び品質管理部５４はネットワークインタフェース５０に接続でき、また、インタレース５０のフィルタは、これらの部の各々がロジックコントローラ３８で記憶されている作動データの異なる部分集合へのアクセスをもつように構成することができる。
ロジックコントローラ３８は、作動データをモニタしてリアルタイムの故障モニタリングを行うように構成することができる。ロジックコントローラ３８でモニタされている作動データにおける各パラメータは、予定された最適値から故障の公差を割り当てることができる。例えば、故障の公差は±３%とし得る。ロジックコントローラ３８は、故障の公差が作動データを構築するパラメータのうちのいずれかを超えた場合に警告を発するように構成することができる。この警告は、局所的に与えることができるし、あるいはコントローラ３８で遠隔装置に送信することができる。
特に故障が起きなくても、公差はステーション１０の性能を調整するためにモニタすることもできる。例えば、作動データにおける１つのモニタされたパラメータが、その最適値から離れていくことを検知されるが、まだ公差の境界を外れていない場合、ロジックコントローラ３８で制御される構成部品の作動の調節は、ステーション１０の最良の実行可能な作業を達成するために行うことができる。
ロジックコントローラ３８でモニタできる他の故障は、カートン８とカートン８に取付けられる注ぎ口備品とのいずれか又は両方の不在である。何らかの理由で、カートン８及び／又は注ぎ口備品が存在していない場合、次に、ロジックコントローラ３８は、超音波スタック３０がトリガしないことを確実にするように構成することができる。関数ユニット４８は、必要なカートン８及び備品の存在をモニタし且つその結果の作動データをロジックコントローラ３８へ供給する装置に接続することができる。
ロジックコントローラ３８は、接続されている構成部品の作動を調節する目的のために作動データをモニタすることができる。例えば、ロジックコントローラ３８は、ホーン４０の区域で温度が上昇していることを示す温度センサからの作動データを受信した場合、超音波スタック３０の作動パラメータの変化が、応答して起こり得る。超音波密封周波数は温度の上昇を考慮して変更することができ、それにより、超音波スタック３０でのエネルギーを節約する。
ロジックコントローラ３８は、ネットワークインタフェース５０の代替として、あるいはこれに付加して、ユーザインタフェースを設けることができる。この局所ユーザインタフェースは、例えば表示装置とキーパッドを含むことができる。これは、ロジックコントローラ３８で記憶されている作動データのオンサイトモニタリングを可能にする。ロジックコントローラ３８で発生される警告も、このユーザインタフェースを介して提示することができる。
ユーザインタフェースは、また、ステーション１０において使用されるカートンのタイプ及び注ぎ口備品の形状のような作業仕様を選択するように利用することができる。作業仕様のユーザでの選択は、ロジックコントローラ３８で制御されモニタされている予定された最適パラメータを変更する。
充填機械のＰＬＣ５８のような形成・充填・密封機械における他のロジックコントローラは、ステーション１０のロジックコントローラ３８に接続される。作動データは様々なロジックコントローラの間で共有することができ、また、性能モニタリング、性能の適応及び故障警告はすべて、多数のロジックコントローラで取得した作動データを含むことができる。ロジックコントローラ３８のインタフェース５０は、形成・充填・密封機械における他のロジックコントローラで記憶されている作動データにアクセスするために使用することができる。

Claims (46)

  1. 第１の部材、
    前記第１の部材に対して移動可能な第２の部材、
    前記第２の部材を駆動ためのサーボモータ、
    前記サーボモータを制御するためのロジックコントローラ、
    作動データを伝えるための前記ロジックコントローラへの１つ以上の入力、
    前記作動データを記憶するための記憶装置、及び、
    前記作動データへのアクセスを提供するための前記記憶装置へのインタフェース、
    を包含する装置。
  2. 前記ロジックコントローラへの入力に接続される、前記サーボモータからの出力をさらに包含する、請求項１記載の装置。
  3. 超音波発生器及び超音波を放射するための超音波ホーンをさらに包含しており、前記ロジックコントローラが前記超音波発生器を制御する、請求項１又は２に記載の装置。
  4. 前記第２の部材が前記超音波ホーンを含む、請求項３記載の装置。
  5. 前記ロジックコントローラへの入力に接続される、前記超音波発生器からの出力をさらに包含する、請求項３又は４記載の装置。
  6. 前記ロジックコントローラへの入力に接続される温度センサをさらに包含する、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の装置。
  7. 前記ロジックコントローラが、前記作動データをモニタし、前記作動データにおける故障を検知するように構成されている、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の装置。
  8. 前記作動データが予定された公差を超えた場合に、前記ロジックコントローラが、前記作動データにおける故障を検知するように構成されている、請求項７記載の装置。
  9. 前記ロジックコントローラが、故障の検出に続いて、前記インタフェースへ故障信号を送信するように構成されている、請求項７又は８に記載の装置。
  10. 前記ロジックコントローラが、前記作動データをモニタし、その結果前記サーボモータの制御を適応させるように構成されている、請求項１ないし９のいずれか１項に記載の装置。
  11. 前記インタフェースが、表示装置を備えるユーザインタフェースを含む、請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の装置。
  12. 前記インタフェースが外部ネットワークへのコネクタを含む、請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の装置。
  13. 前記第１の部材及び前記第２の部材が注ぎ口備品取付システムを含む、請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の装置。
  14. 第１の部材と第２の部材との間で相対運動を生じさせるようにサーボモータを作動すること、
    ロジックコントローラを備えた前記サーボモータを制御すること、
    前記ロジックコントローラで作動データを受信すること、
    記憶装置で前記作動データを記憶すること、及び、
    インタフェースを介して前記作動データへのアクセスを提供すること、
    を包含する方法。
  15. 前記サーボモータからの作動データを前記ロジックコントローラへ送信することをさらに包含する、請求項１４記載の方法。
  16. 超音波を放射するように超音波発生器を作動すること、及び、前記ロジックコントローラを備えた前記超音波発生器を制御することをさらに包含する、請求項１４又は１５に記載の方法。
  17. 前記超音波発生器からの作動データを前記ロジックコントローラへ送信することをさらに包含する、請求項１６記載の方法。
  18. 温度センサを作動すること、及び、前記温度センサからの作動データを前記ロジックコントローラへ送信することをさらに包含する、請求項１４ないし１７のいずれか１項に記載の方法。
  19. 前記作動データをモニタすること、及び、前記作動データにおける故障を検知することをさらに包含する、請求項１４ないし１８のいずれか１項に記載の方法。
  20. 前記作動データにおける故障の前記検出が、予定された公差を前記作動データが超えたことを検知することを含む、請求項１９記載の方法。
  21. 故障の検出に続いて、故障信号を送信することをさらに包含する、請求項１９又は２０に記載の方法。
  22. 前記作動データをモニタすること、及び、その結果前記サーボモータの制御を適応させることをさらに包含する、請求項１４ないし２１のいずれか１項に記載の方法。
  23. 形成・充填・密封包装機械であって、
    前記機械の構成部品を制御するためのロジックコントローラ、
    作動データを伝えるための前記ロジックコントローラへの１つ以上の入力、
    前記作動データを記憶するための記憶装置、及び、
    前記作動データへのアクセスを提供するための前記記憶装置へのインタフェース、
    を包含する形成・充填・密封包装機械。
  24. 第１の部材、及び前記第１の部材に対して移動可能な第２の部材をさらに包含しており、前記構成部品が、前記第２の部材を駆動するためのサーボモータを含む、請求項２３記載の機械。
  25. 前記ロジックコントローラへの入力に接続される、前記サーボモータからの出力をさらに包含する、請求項２４記載の機械。
  26. 超音波発生器及び超音波を放射する超音波ホーンをさらに包含しており、前記ロジックコントローラが前記超音波発生器を制御する、請求項２３、２４又は２５に記載の機械。
  27. 前記第２の部材が前記超音波ホーンを含む、請求項２４又は２５に従属する請求項２６記載の機械。
  28. 前記ロジックコントローラへの入力に接続される、前記超音波発生器からの出力をさらに包含する、請求項２６又は２７に記載の機械。
  29. 前記ロジックコントローラへの入力に接続される温度センサをさらに包含する、請求項２３ないし２８のいずれか１項に記載の機械。
  30. 前記ロジックコントローラが、前記作動データをモニタし、前記作動データにおける故障を検知するように構成されている、請求項２３ないし２９のいずれか１項に記載の機械。
  31. 前記作動データが予定された公差を超えた場合に、前記ロジックコントローラが、前記作動データにおける故障を検知するように構成されている、請求項３０記載の機械。
  32. 前記ロジックコントローラが、故障の検出に続いて、前記インタフェースへ故障信号を送信するように構成されている、請求項３０又は３１に記載の機械。
  33. 前記ロジックコントローラが、前記作動データをモニタし、その結果前記サーボモータの制御を適応させるように構成されている、請求項２４ないし３２のいずれか１項に記載の機械。
  34. 前記インタフェースが、表示装置を備えるユーザインタフェースを含む、請求項２３ないし３３のいずれか１項に記載の機械。
  35. 前記インタフェースが外部ネットワークへのコネクタを含む、請求項２３ないし３４のいずれか１項に記載の機械。
  36. 前記第１の部材及び前記第２の部材が注ぎ口備品取付システムを含む、請求項２４ないし３５のいずれか１項に記載の機械。
  37. 部分形成された容器を形成すること、
    前記部分形成された容器を充填すること、
    前記部分形成された容器を密封すること、
    ロジックコントローラを備えた構成部品を制御すること、
    前記ロジックコントローラで作動データを受信すること、
    記憶装置で前記作動データを記憶すること、及び、
    インタフェースを介して前記作動データへのアクセスを提供すること、
    を包含する方法。
  38. 前記構成部品がサーボモータであり、前記方法が、第１の部材と第２の部材との間で相対運動を生じさせるように前記サーボモータを作動することをさらに包含する、請求項３７記載の方法。
  39. 前記サーボモータからの作動データを前記ロジックコントローラへ送信することをさらに包含する、請求項３８記載の方法。
  40. 超音波を放射するように超音波発生器を作動すること、及び、前記ロジックコントローラを備えた前記超音波発生器を制御することをさらに包含する、請求項３８又は３９に記載の方法。
  41. 前記超音波発生器からの作動データを前記ロジックコントローラへ送信することをさらに包含する、請求項４０記載の方法。
  42. 温度センサを作動すること、及び、前記温度センサからの作動データを前記ロジックコントローラへ送信することをさらに包含する、請求項３７ないし４１のいずれか１項に記載の方法。
  43. 前記作動データをモニタすること、及び、前記作動データにおける故障を検知することをさらに包含する、請求項３７ないし４２のいずれか１項に記載の方法。
  44. 前記作動データにおける故障の前記検出が、予定された公差を前記作動データが超えたことを検知することを含む、請求項４３記載の方法。
  45. 故障の検出に続いて、故障信号を送信することをさらに包含する、請求項４３又は４４に記載の方法。
  46. 前記作動データをモニタすること、及び、その結果前記サーボモータの制御を適応させることをさらに包含する、請求項３７ないし４５のいずれか１項に記載の方法。
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