CN102198871A - 包装机以及用于监控缠绕有膜材料的辊的装置 - Google Patents

包装机以及用于监控缠绕有膜材料的辊的装置 Download PDF

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Abstract

公开了一种包装机和用于监控其上缠绕有膜材料(12)的辊(10)的装置。借助于传感器配置(2)，可以检测辊(10)上的膜材料(12)的端部。传感器配置(2)包括被配置成相对于辊(10)的前侧(7)固定的至少一个光电传感器(14)。光电传感器(14)被设计成使得可以检测转动辊(10)的外周的一部分。

Description

包装机以及用于监控缠绕有膜材料的辊的装置
技术领域
本发明涉及一种用于监控其上缠绕有膜材料的辊的装置。所述辊包括芯部，膜材料缠绕在该芯部上。另外，传感器配置与所述辊相关联，借助于该传感器配置，可以检测辊上的膜材料的端部。
本发明还涉及一种用于产生物品的包装的包装机，该包装机具有传感器配置，以检测包装机的至少一个辊上的膜材料的端部。
背景技术
如德国专利申请DE 10 2008 020299 A1所公开的那样，包装机包括缠绕有膜材料的两个辊。所述两个辊中的一个辊始终是原料辊(stock roll)，如果缠绕在主动辊上的膜材料用尽，则原料辊为待包装物品的包装过程提供膜材料。出于环境保护和成本的原因，必须使用主动辊上的膜材料，直至其被尽可能远地向下展开到芯部。必须显示主动辊上的膜的端部，使得第二辊(备用辊)能够进入包装过程，从而将缠绕在其上的膜材料提供给包装过程。
如可以从克朗斯股份公司的关于全自动的“Vario Pack Pro”包装机的公司介绍手册中看到的那样，公开了一种用于大范围的应用的包装机。进入包装机的瓶子被分成组。用于包裹每个组的膜从主动辊被拉出。然后，这些组被膜包裹，随后穿过收缩炉(shrink tunnel)。根据包裹物体所需的长度，借助于切断器使各自的切断膜部分与从辊拉出的膜材料分离。在缠绕于第一辊上的膜用尽时，也与包装机相关联的第二辊被引入到包装过程。
德国公开申请DE 40 21 402 A1描述了一种用于监控正在耗尽的辊的装置。该装置主要用于物品的包裹机。相应的监控装置主要由检测部件构成，该检测部件在包裹站处的带式供给站的区域中操作和/或在配置于所述站的区域中的一组辊和支撑轴附近操作。这些检测部件允许检测所述一组辊和/或支撑轴产生的电阻抗的预定值以及/或者用于确定所述一组辊和支撑轴的至少一个径向尺寸。为此，检测部件靠在辊上并且随着缠绕在辊上的膜材料的厚度减小而在芯部的方向上和/或辊的轴线的方向上移动，从而使用测量信号来推断仍然缠绕在辊上的膜材料的量。
德国公开申请DE 195 43 246公开了一种用于控制包裹机用的辊的装置。卷材(web material)(膜材料)缠绕在包裹机用的辊上。辊具有相应的缠绕有膜材料的芯部。辊绕其自身的转动轴线转动，从而将缠绕在其上的膜材料提供给包裹机。光电式的光敏传感器与辊相关联，并且能够在辊的展开过程中沿辊自身的大致径向移动。所述传感器允许确定辊的区域的色彩属性值，并将色彩的信号发送至采样装置，该色彩的信号与预设的样本值对应。直接缠绕在辊的芯部上的膜材料被着色，使得当接近辊上的膜材料的端部时，传感器将感测到膜的另一颜色值，由此指示各个主动辊上的膜材料的端部。
美国专利申请2008/0142631 A1公开了一种显示打印机中的纸张供给的系统和方法。纸张缠绕在辊的芯部上。芯部具有预定的直径。当纸张被打印机使用时，缠绕在芯部上的纸张的直径减小。设置有扫描部件，该扫描部件确定芯部直径和纸张直径。当缠绕在芯部上的纸张材料的长度不足特定阈值时，输出信号。
欧洲专利申请EP 2 093 172 A2描述了一种用于打印机的纸张供给器，其中，该纸张供给器被配置于至少一个辊。该纸张供给器包括至少两个用于辊的容器，所述容器以不同的方式配置，使得打印机可以处理不同尺寸的纸张。设置有可调的端部传感器，用于检测缠绕在芯部上的纸张的端部。这种可调性允许将传感器调节到辊的相应位置。
日本专利申请JP 600 12 449 A描述了一种用于检测缠绕在辊上的膜材料的端部的装置。为此，在膜材料的端部附近横过膜材料的宽度设置磁性带。当膜材料从辊展开时，检测器检测到磁性带，这样指示辊上的膜材料的端部。
此外，日本专利申请JP 61 08 63 55 A描述了一种允许检测长的膜状材料的接头和/或端部的配置。该接头横向地穿过膜卷材，并被两个光传感器检测。所述光传感器被配置在膜材料的输送方向上。
德国公开申请DE 44 42 154描述了一种用于开始辊的早期改变的方法。为此，在前侧设置非接触式温度测量器。基于在辊的芯部附近测得的温度，可以推断仍然位于辊上的或已经缠绕在辊上的纸张的量。
欧洲专利申请EP 0 730 960 A2描述了一种用于确定缠绕在辊上的膜材料的端部的方法和装置。为此，在膜材料上横过膜材料设置由相应的传感器部件检测的至少两个带。在一个实施方式中，传感器部件由光源和对应的相关联的光检测器构成。由传感器部件检测显示仍然缠绕在芯部上的膜的量的带。
德国公开申请DE 198 47 466 A1描述了一种用于检测可展开塑料卷材中的缺陷区域的方法和装置。传感器被安装到杆臂，该杆臂取决于从辊展开的膜材料而沿芯部的方向移动。该传感器检测应用于膜材料的标记元件，所述标记元件从膜材料的前侧沿侧向突出。
发明内容
本发明的目的是提供一种与缠绕在辊上的膜材料的参数无关地以成本高效且可靠的方式检测辊上的膜材料的端部的装置。
该目的通过包括如下特征的装置来实现：一种用于监控缠绕有膜材料的辊的装置，所述膜材料缠绕在所述辊的芯部上，所述装置包括：传感器配置，其用于检测所述辊上的膜材料的端部；和至少一个光电传感器，其构成所述传感器配置的一部分，其中，所述光电传感器被配置成相对于支撑在心轴上的转动辊的前侧固定，并且所述光电传感器被设计成使得能够用光学方法检测所述转动辊的前侧的一部分。
另一个目的是提供一种包装机，借助于该包装机，辊上的用于包装或包裹货物的膜材料以成本高效且可靠的方式被使用，并且包装机的停工时间被最小化。
该目的通过包括如下特征的包装机来实现：一种用于产生物品的包装的包装机，其包括：用于监控缠绕有膜材料的至少一个辊的装置，所述膜材料缠绕在所述辊的芯部上；传感器配置，其用于检测所述至少一个辊上的膜材料的端部；和至少一个光电传感器，其构成所述传感器配置的一部分，其中，所述光电传感器被配置成相对于支撑在心轴上的所述至少一个转动辊中的每一个转动辊的前侧固定，并且所述光电传感器被设计成使得能够用光学方法检测所述转动辊的前侧的一部分。
膜材料缠绕在辊的芯部上。可以借助于传感器配置来检测辊上的膜材料的端部。该传感器配置被设计成包括至少一个光电传感器。该光电传感器相对于辊的前侧固定。该传感器被设计成使得能够用光学方法检测转动辊的前侧的一部分。
光电传感器相对于辊被配置成使得转动辊的外周的被光电传感器检测的一部分包括芯部和与芯部直接相邻的膜材料。
根据另一个实施方式，光电传感器相对于辊被配置成使得转动辊的前侧的被光电传感器检测的一部分包括位于心轴和芯部之间的可能存在的气隙、芯部本身以及与芯部直接相邻的膜材料。
光电传感器是线性传感器，其用于在无需附加照明的情况下检测转动辊的芯部的外周。还设置有控制器，该控制器用于在缠绕于芯部上的膜材料的高度(由光电传感器感测)不足预定阈值时产生控制信号。
除了光电传感器之外，传感器配置还可包括电容式传感器。该电容式传感器被配置成能够相对于辊沿径向移动。可以借助于电容式传感器来测量相对于辊的径向高度。还设置有控制器，该控制器允许在缠绕于芯部上的膜材料的径向高度(由电容式传感器感测)不足预定阈值时产生控制信号。
控制器可以被设计成使得仅在光电传感器所感测到的高度和电容式传感器所感测到的径向高度不足预定阈值时才输出组合的和/或公共的控制信号。
本发明的传感器配置在用于产生物品的包装的包装机中的使用是特别有利的。如前面提到的那样，其上缠绕有膜材料的两个辊与包装机相关联。所述两个辊中的一个辊始终是主动辊。为了防止包装生产过程中断不必要的长的时间，需要检测主动辊上的膜端。当确定辊上的膜材料的端部时，使用尽可能多的膜材料是重要的。期望避免辊的过早改变，这种改变将使仍可用于对包装进行包装的膜材料变成废料。当检测到辊上的膜材料的膜端和/或接近端时，输出信号，并且切换到原料辊。
被定位成在膜辊的方向上的前侧固定的光电传感器(线性传感器)用来检测膜芯部的外缘(外周)和膜辊的外径。将被编程的限定值暂时(once)显示膜辊的直径的最小距离(阈值)，该最小距离触发显示辊上的膜材料的端部的信号的输出。当所述值不足该阈值时，显示主动辊上的膜材料正在用尽的信号被发送至包装机控制器。本发明具有如下优点：可以与辊的芯部的直径无关地确定辊上的膜材料的端部的可靠检测。
本发明的包装机用于产生物品的包装，并包括用于监控缠绕有膜材料的至少一个辊的装置，膜材料缠绕在辊的芯部上。设置有传感器配置，用于检测至少一个辊中的每一个辊上的膜材料的端部。至少一个光电传感器构成该传感器配置的一部分，其中，光电传感器被配置成相对于支撑在心轴上的至少一个转动辊中的每一个转动辊的前侧固定。光电传感器被设计成使得能够用光学方法检测转动辊的前侧的一部分。
附图说明
在下文中，将参照附图更详细地说明本发明的实施方式及其优点。图中各个元件相对于彼此的比例并不始终表示真实的比例，因为为了更好地进行图示，与其它元件相比，一些元件已经被简化，一些元件已经被放大。
图1示意性示出了根据现有技术已知的包装机；
图2示出了根据现有技术的用于确定辊上的膜材料的端部的装置；
图3示出了具有相关联的光电传感器的膜辊的示意性侧视图；
图4示出了具有相关联的光电传感器的膜辊的主视图；
图5示出了辊的芯部周围的被光电传感器感测的区域的详图；以及
图6示出了电容式传感器，其能够相对于膜辊在径向上移动，并且与光电传感器一起确定辊上的膜材料的端部。
相同的附图标记用于本发明的相同元件或者具有相同功能的元件。为了清楚起见，附图仅仅包括描述相应附图所必需的附图标记。所示的实施方式仅仅示例出本发明的装置和本发明的方法可以如何实施，并不意味着是最终限制性的。
具体实施方式
图1示出了现有技术的包装机100的示意图。用切断膜部分105包裹物体102的每个组101。切断膜部分105由缠绕有膜材料12的至少一个辊10提供。在图1所示的实施方式中，设置膜材料12的两个辊10。一个辊10是主动辊10A，这意味着膜材料12从该辊被拉出，用于包裹物体102的组101。当主动辊10A上的膜材料12正在用尽时，使用原料辊10V。从主动辊10A到原料辊10V的切换应当尽可能地平稳。
图2示出了现有技术的传感器配置2，其允许检测辊10上的膜材料12的端部。传感器配置2由实施为激光器的光源20构成。光源20发出照在检测器22上的光束21。光束21仅在一定量的膜材料12已经从辊10拉出时才照在检测器22上。膜材料12缠绕在芯部8上。图2示出了膜材料121从膜材料12的几乎满的辊10拉出的情况。在这种情况下，光束21被缠绕在辊10上的膜材料12阻挡。当一定量的膜材料12已经从辊10展开时，如附图标记122所示，光束21能够穿过仍然位于芯部8上的膜材料12的周边，并且到达检测器22。此时，检测器22可以输出显示辊10上的膜材料12的端部的信号。该现有技术的配置的不利之处在于，因为取决于芯部8的直径D而不能可靠地检测到辊10上的膜材料的端部。例如，可能出现：在膜芯部8的直径D大的情况下，辊10上的膜材料12的端部完全不能被检测到。然而，如果芯部8的直径D小，则当仍有足够的膜材料12缠绕在辊10的芯部8上时(这些膜材料12仍可用于包裹物品)，光束21已经到达检测器22。在这种情况下，大量有用的膜材料12将被不必要地丢弃。
图3示出了与缠绕有膜材料12的辊10相关联的传感器配置2的示意图。膜材料12缠绕在辊10的芯部8上。辊10支撑在可绕轴线6转动的心轴4上。在图3所示的实施方式中，传感器配置2由光电传感器14构成。光电传感器14被连接到控制器5。
线性传感器14被配置成与辊10的前部区域7相对。线性传感器14具有检测区域15(见图5)，并且线性传感器14被配置成相对于转动辊10固定。线性传感器14的配置及其检测区域15被设计成使得至少辊10的芯部8的一部分和缠绕在芯部8上的膜材料12的一部分位于线性传感器14的检测区域15内。
图4示出了辊10的主视图，其中，膜材料12缠绕在芯部8上。从图4中显而易见的是，光电传感器14(或线性传感器)相对于辊10的前侧7被配置成使得至少检测芯部8的一部分和缠绕在芯部8上的膜材料12的一部分。在图4所示的实施方式中，光电传感器14被设计成使得光电传感器14的检测区域15从辊10的心轴4远远延伸越过辊10的芯部8。这种配置允许检测辊10上的膜材料12的减少。图4所示的虚线圆表示在某一处理点仍然存在于辊10上的膜材料12的外周18。所示出的光电传感器14的实施方式甚至允许检测辊10上的膜材料12随时间的减少。光电传感器14还允许检测心轴4与辊10的芯部8的内周8I之间可能存在的气隙25。如果剩下的留在辊10的芯部8上的膜材料12已经到达相对于芯部8的外周8A的预定高度H，则这将由光电传感器14感测到，并且相应的信号被输出到控制器5。
图5示出了转动辊10的前侧7的由光电传感器14检测到的细节16和/或细节16的信号图。光电传感器14相对于辊10的前侧7被配置成使得至少芯部8的一部分和缠绕在辊10上的膜材料12的一部分位于光电传感器14(线性传感器)的检测区域15内。
图5示出了如图4所配置的光电传感器14的细节16的信号图。光电传感器14检测辊10上的随时间而变化的量的膜材料12的外周18(见图4)的一部分17。距离DT1、DT2随时间的变化由图5中的虚线箭头30表示。光电传感器14的这种配置还允许检测缠绕在芯部8上的膜材料12的外周的一部分17。当缠绕在芯部8上的膜材料12接近端部时，由外周18的一部分17确定预定高度H，该预定高度H最终显示缠绕在芯部8上的膜材料12的端部。膜材料12的外周18的一部分17之间的距离达到显示膜材料12的接近端的预定高度H。另外，芯部8的外周8A的一部分19A和内周8I的一部分19I也可以被检测。如果在芯部8和心轴4之间形成气隙25，则该气隙也可以由光电传感器14来检测，这是因为光电传感器14的配置的该实施方式允许检测芯部8和心轴4之间的气隙25。除了检测膜材料12的外周18的距离DT1、DT2随时间的改变之外，光电传感器14还具有安全保护功能，从而可以显示潜在的故障。
除了检测减少的膜材料12的外周18、芯部8的外周8A以及芯部8的内周8I之外，光电传感器14此时还检测芯部8和心轴4之间的气隙25。因此，光电传感器14还可以被编程为使得除了膜材料相对于芯部8的外周8A的随时间而减小的距离DT1、DT2之外，辊10上的芯部8和膜材料12的绝对直径也可以作为安全保护功能被感测，并且由控制器5相应地调节。
图6示出了用于确定存在于辊10上的膜材料12的量的另一实施方式。传感器配置2被实施为电容式传感器25。电容式传感器25稍微靠在缠绕于辊10上的膜材料12上，或者至少被配置成与膜材料12直接靠近。电容式传感器25能够相对于辊10的芯部8沿径向移动。电容式传感器25允许检测位于辊10的芯部8上的膜材料12的径向高度R。电容式传感器25取决于从辊10拉出的膜材料12而更靠近芯部8地移动。电容式传感器25还在其感测到径向高度R位于预定阈值以下时向控制器5输出信号。
除了确定芯部8上的剩余的膜材料的高度H的光电传感器14之外，电容式传感器25被用作附加的部件。如果电容式传感器25和光电传感器14向控制器5提供信号，则可以认为已经达到芯部8上的膜材料12的端部和/或需要改变辊以确保使用膜材料12的包装机的持续运转。当芯部8上的膜材料12的高度H不足某一阈值时，光电传感器14输出信号。同时，当芯部上的膜材料12的径向高度R不足预定阈值时，电容式传感器25输出信号。这种由电容式传感器25实现的附加安全保护使得能够更可靠地确定辊10上的膜材料12的端部。
对于本领域的技术人员而言明显的是，电容式传感器25是用于确定辊上的膜材料12的端部的附加安全装置。然而，光电传感器14本身绝对足以确定辊10上的膜材料12的端部。
已经参考优选实施方式描述了本发明。然而，对本领域的技术人员而言明显的是，在不背离所附权利要求书的范围的情况下可以对本发明进行变型或修改。

Claims (17)

1.一种用于监控缠绕有膜材料(12)的辊(10)的装置，所述膜材料(12)缠绕在所述辊(10)的芯部(8)上，所述装置包括：传感器配置(2)，其用于检测所述辊(10)上的膜材料(12)的端部；和至少一个光电传感器(14)，其构成所述传感器配置的一部分，其中，所述光电传感器(14)被配置成相对于支撑在心轴(4)上的转动辊(10)的前侧(7)固定，并且所述光电传感器(14)被设计成使得能够用光学方法检测所述转动辊(10)的前侧(7)的一部分。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光电传感器(14)相对于所述辊(10)被配置成使得所述转动辊(10)的前侧(7)的被所述光电传感器(14)检测的一部分包括位于所述心轴(4)和所述芯部(8)之间的可能存在的气隙(25)、所述芯部(8)本身以及与所述芯部(8)直接相邻的膜材料(12)。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光电传感器(14)是线性传感器，所述线性传感器在无需附加照明的情况下检测所述转动辊(10)的芯部(8)的外周(8A)的一部分(19A)。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，设置有控制器(5)，所述控制器(5)允许在由所述光电传感器(14)感测到的、所述芯部(8)的外周(8A)与缠绕在所述芯部(8)上的膜材料(12)的外周(18)之间的高度(H)不足预定阈值时产生控制信号。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述光电传感器(14)能被编程为使得能够检测减少的膜材料(12)的外周(18)、所述芯部(8)的外周(8A)、所述芯部(8)的内周(8I)和/或所述芯部(8)与所述心轴(4)之间的气隙(25)。
6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述光电传感器(14)具有安全保护功能，并且所述光电传感器(14)还检测膜材料(12)相对于所述芯部(8)的外周(8A)的距离(DT1、DT2)以及所述辊(10)上的所述芯部(8)和膜材料(12)的绝对直径，所述距离(DT1、DT2)随时间而减小。
7.如权利要求1至6中的任一项所述的装置，其特征在于，所述传感器配置(2)还包括电容式传感器(25)，所述电容式传感器(25)被配置成能够相对于所述辊(10)沿径向移动。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，能够借助于所述电容式传感器(25)来检测存在于所述辊(10)的芯部(8)上的所述膜材料(12)的径向高度(R)。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，设置有控制器(5)，所述控制器(5)允许在由所述电容式传感器(25)感测到的缠绕在所述芯部(8)上的膜材料(12)的径向高度(R)不足预定阈值时产生控制信号。
10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述控制器(5)被设计成使得可以仅在所述光电传感器(14)所感测到的高度(H)和所述电容式传感器(25)所感测到的径向高度(R)在预定阈值以下时才输出公共的控制信号。
11.一种用于产生物品(102)的包装(101)的包装机(100)，其包括：用于监控缠绕有膜材料(12)的至少一个辊(10、10A)的装置，所述膜材料(12)缠绕在所述辊(10、10A)的芯部(8)上；传感器配置(2)，其用于检测所述至少一个辊(10、10A)上的膜材料(12)的端部；和至少一个光电传感器(14)，其构成所述传感器配置的一部分，其中，所述光电传感器(14)被配置成相对于支撑在心轴(4)上的所述至少一个转动辊(10、10A)中的每一个转动辊的前侧(7)固定，并且所述光电传感器(14)被设计成使得能够用光学方法检测所述转动辊(10)的前侧(7)的一部分。
12.如权利要求11所述的包装机(100)，其特征在于，所述光电传感器(14)相对于每个辊(10)被配置成使得所述转动辊(10)的前侧(7)的被所述光电传感器(14)检测的一部分包括位于所述心轴(4)和所述芯部(8)之间的可能存在的气隙(25)、所述芯部(8)本身以及与所述芯部(8)直接相邻的膜材料(12)。
13.如权利要求11所述的包装机(100)，其特征在于，所述光电传感器(14)是线性传感器，所述线性传感器在无需附加照明的情况下检测所述转动辊(10)的芯部(8)的外周(8A)的一部分(19A)。
14.如权利要求13所述的包装机(100)，其特征在于，设置有控制器(5)，所述控制器(5)允许在由所述光电传感器(14)感测到的、所述芯部(8)的外周(8A)与缠绕在所述芯部(8)上的膜材料(12)的外周(18)之间的高度(H)不足预定阈值时产生控制信号。
15.如权利要求14所述的包装机(100)，其特征在于，所述光电传感器(14)能被编程为使得能够检测减少的膜材料(12)的外周(18)、所述芯部(8)的外周(8A)、所述芯部(8)的内周(8I)和/或所述芯部(8)与所述心轴(4)之间的气隙(25)。
16.如权利要求14所述的包装机(100)，其特征在于，所述光电传感器(14)具有安全保护功能，并且所述光电传感器(14)还检测膜材料(12)相对于所述芯部(8)的外周(8A)的距离(DT1、DT2)以及所述辊(10)上的所述芯部(8)和膜材料(12)的绝对直径，所述距离(DT1、DT2)随时间而减小。
17.如权利要求11至16中的任一项所述的包装机(100)，其特征在于，所述传感器配置(2)还包括电容式传感器(25)，所述电容式传感器(25)被配置成能相对于所述辊(10)沿径向移动。
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