CN103057738A - 用于操作包装设备的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于操作产品，特别是烟草制品，的包装设备(10)的系统，其中，在包装设备(10)内的包装设备(10)的几个构件，特别是包装机或包装机的单元，在包装过程内接连地跟随。本发明的特征在于：提高包装设备(10)的能效，构件通过至少一个控制单元(27)以至少一种临时方式，至少部分地被切换到节能模式，其中在节能模式中，相应的构件需要比操作模式更少的能量。

Description

用于操作包装设备的系统

技术领域

本发明涉及一种用于操作产品，特别是烟草制品，的包装设备的系统或方法，其中，在包装设备的内部，该包装设备的几个构件，特别是包装机或包装机的单元在包装程序内接连地跟随，根据权利要求1的前序部分。

背景技术

在能源价格不断上涨的时代，包装设备、包装机械以及用于这种机械的个体单元的购买者，需要所述构件能在节能方式下操作。因此，很长一段时间以来，处于工作状态的构件通常消耗尽可能少的能量一直受到关注。此外，通常对构件标出尺寸，从而它们能以这样的利用率而被正常操作，在该利用率下构件的能量消耗小。

从这一点出发，本发明的目的是，在进一步节能的方向上改善上述类型的系统。这种情况下，术语“节能”是指减少能量消耗的所有措施。

为了实现该目的，根据本发明的一种系统具有权利要求1的特征。因此，假如为了提高包装设备的能效，通过至少一个控制单元以至少一种临时方式，至少部分地将构件切换到节能模式，其中在节能模式中，相应的构件需要比操作模式更少的能量。

术语“能效”一般是指能量的使用效率，也就是说使用和能量损耗之间的比率。参照包装设备，术语“能效”是指特定的能量消耗，也就是说产品包装所需的能量。

根据本发明的系统的一个优点可以是，构件的能量消耗通过相应的控制和/或对构件的调节而降低。所述的改进独立于安装效率，也就是说安装的生产率。系统的能效也不与那些(不变地)使用很少的能量的构件的选择相混淆。

术语“操作模式”在本申请的框架内是指在包装设备的定期或通常操作中构件所处的状态。这种情况下，不必仅仅是一个单一操作模式，而是可以有多个操作模式，例如，用于包装设备中待包装或待处理的不同产品。

术语“节能模式”在本申请的框架内是指构件的状态，其中在该状态下构件比在各自的操作模式下消耗更少的能量。这可通过构件的(完全)停止或者，然而，也通过部分地减少能量消耗而被实施。实际上，每个构件都可以有不同的节能模式，具有不同的各自能量消耗，直到随着节能模式具有最少的能量消耗或没有能量消耗而完全关闭。

至于构件的不同的操作模式，例如用于不同的产品，对于符合其他产品的节能模式的可以将一个产品的操作模式设想为。

根据本发明的一个优选的进一步发展，可提供用于控制包装设备和/或其构件的被编入控制单元的程序，其中该程序与包装设备和/或其构件的某些操作状态相关联。

因此，可以提供一种控制单元，其具有用于参照操作和节能模式或能量消耗控制或调节构件的程序。此外，所述程序与某些操作状态相关联。

例如，可以设想用于“正常操作”的程序，在“正常操作”中所有构件都在操作模式下运行。在适用的情况下，可以有几个“正常模式”的程序，例如，取决于待包装的产品。这种情况下，可以设想有某些产品的程序，其中使部分构件进入节能模式或甚至被关闭，因为在包装过程它们仅在一个非常小的程度被需要或甚至根本不被需要。

特别地，可以设想根据待包装产品在低温下操作加热装置。

此外，可以设想构件根据生产速度被控制或调节。可以设想的是，当包装设备的生产速度低时，加热装置在低温下操作，而当包装设备的生产速度高时加热装置在较高温度下操作。

特别地，可以设想的是，根据操作者的工作速度来控制或调节设备。在这种方式中，例如，当操作者被培训时，能量可以被节省。设备的操作者的一般工作速度在这种方式下也被考虑。然后可以设想的是，例如，某些设备在对应于操作者的较高或较低生产速度下被单独操作，以便保持尽可能低的特定能量消耗。

实际上，在作业中断，例如休息、故障、在维修中、工作日结束、周末、工厂停工等，的情况下所使用的程序具有十分重要的意义。可以设想的是，此处，取决于中断的长度，不同的程序可用，以便减少构件的能量消耗。

关于在控制单元中的程序的选择，可单独或以任意组合累计地实现的不同的可能性是可以设想的：

——程序可以被直接选择(手动)

——程序可以被自动选择。

在自动选择的情况下，一方面，考虑时间控制的选择，经由这种时间控制的选择，在构件运行状态下的预定变化可以被考虑，诸如，例如，休息、预定维修、工作日结束、交接班、在周末、工厂停工等等。

然而，另一方面，也可以设想通过包装设备和/或其构件的操作状态的程序的自动选择。

特别地，为了程序的自动选择，同时还出于统计目的或用于手动评估来说，包装设备和/或其构件的操作状态和/作业中断由控制单元来确定是明智的。

此外，优选地，包装设备和/或其构件的能量消耗被检测到。该检测优选地取决于以下因素中的一个或多个实施：

——包装备(10)和/或其构件的操作模式，

——时刻，

——产品，

——操作者或操作组。

所检测的数据然后，例如，能够被存储在控制单元(27)、机器控制装置或线路计算机。

根据本发明的一个优选的进一步发展，编入控制单元内的程序由于包装设备和/或一个或几个构件的操作状态和/或能量消耗和/或作业中断的记录而自动改编。这种情况下，系统从记录的数据“学习”，且由此能够独立优化程序。

例如，一个自学系统能够识别出构件的某些故障导致一定长度的作业中断。只要有足够的数据，它可以被以统计方式或通过概率计算来确定各自的中断可能会持续多久，因此相应的程序相应地由控制单元所改编。

除此之外，可以设想的是，对于作业中断的新原因由控制单元识别，且产生相应的程序以便对所述的作业中断做出反应。

作为例子，可以想象的是，在香烟的包装设备中，折叠式旋转装置的一个部件第一次失效，没有程序设计仍用于所述故障。该系统将识别新发生的故障，并且因此考虑到所述故障而登记设备的哪些构件能够或必须停止，或能够或必须以更低的功率运行。此外，该系统将登记时间直到故障排除，然后生成一个如果故障再次出现而调用的新规则或新程序。在每个将要发生的作业中断的情况下，效果会是已知的并且程序，在适用的情况下，会改编。

显然，所述操作方法不仅在故障或错误的情况下，而且在操作顺序的预定干预的情况下，诸如，例如当品牌改变，产品改变时，当进行维护时等等，可以使用。

进一步的特征涉及作业中断的预期持续的“预测”。使用统计计算或概率计算，作业中断的预期持续时间由所存储的数据所确定。同时，优选地考虑哪些构件在哪种组合中经由作业中断而受影响，因为这也可以影响作业中断的持续时间。

进一步的特征涉及当切换构件到节能模式时的结构解决方案。

附图说明

本发明的一种优选的示例性实施例经由附图在下面描述，其中：

图1示出的是包装设备的示意性的顶视图，

图2示出的是包装设备的构件及其控制装置的示意图，

图3示出的是构件在一个时刻的能量消耗的示意图，

图4示出的是控制单元的示意图，

图5示出的是根据包装设备的包装机的图1中箭头V的侧视图，

图6示出的是根据图5中的标记VI的包装机的细节放大图，

图7示出的是程序的示意图，以及

图8示出的是设备沿着图6中的VIII-VIII线的水平截面图。

具体实施方式

下面经由用于烟草制品的包装设备10对本发明做示例性地解释。在所示的示例性实施例中，包装设备10包括从香烟的生产到套包的一条完整包装线。

显然，包装设备10不强制必须是完整的包装线。包装设备10也可以简单地包括单一的包装机或单个的包装单元。

此外，显然，本发明不仅可用于在与烟草制品的包装，如香烟，雪茄或类似物，而且也用于其它产品，如用于卫生产品。

根据图1的包装设备10具有一系列的包装机，其中，要生产的产品或中间产品在该过程中贯穿于包装设备中。反过来，每个包装机具有一系列的单元，其反过来可被控制或被调节。在这方面，为了简化所使用的语言，包装设备10的构件将始终按以下所列出的引用。在最后的分析中，所述术语包括包装设备10的所有可控制的或可调节的部件；也就是说，包装机，及其单元，其子单元等。

在图1中所示的包装设备10的示例性实施例中，以下的构件在生产线内或包装过程中彼此跟随：

——卷烟机11，

——过滤设备12，

——烟存储装置13

——折页盖打包器14，

——空白仓储盒15，

——包装储存装置16，

——玻璃纸包装机17，

——竖条打包器18，

——纸箱打包器19。

筒管存储装置20，与用于包装设备10的各个构件的包装材料一起，被布置在靠近包装生产线的侧面。包装材料通过筒管供给21可供给到各个构件上。

机器控制装置22在每种情况下与包装设备10的构件相连，用于控制各机器或相应的构件。所述控制装置通过控制线23被连接到主计算机24上。主计算机24，反过来，可通过线25，26被连接到因特网和/或内网上。

几个这样的包装设备10可以在一个生产设备上操作，控制所述包装设备连接在一起，在适用的情况下，通过线25连接到内网上，这是可能的。也可以设想的是，几个包装设备10通过内联网和/或互联网的联结，以便能够在一个或几个位置从一个或几个中心点控制、调节、检查或评估包装设备10。

控制单元27被提供以提升包装设备10或其构件的能效。控制单元27可以作为单独装置来实现，并可以通过线25，26连接到包装设备10上，或可被布置在主计算机24内。用于包装设备10操作的不同程序优先地存储在控制单元27内。取决于应用目的，程序为包装设备10的构件提供了不同的配置。

图7中所示的是在运转中断的情况下的第一程序的实施例。在图表的左栏内，图示的是包装设备10的单个构件，它们旁边是每种情况下取决于作业中断的持续时间的配置。在现在的情况下，收缩加热装置28的温度在短时中断的情况下降低到50℃的温度，在作业中断持续相当长时间的情况下降低到30℃的温度，且如果中断长的话，最后收缩加热装置28被关闭。当温度降低时，预期的作业中断的持续时间也优选地考虑。特别地，温度被降低的量只能是这样的，即在预期的作业中断结束时，可能再次将其提高到操作温度，使得作业中断不因温度的降低而被延长。

提供了用于热凝固粘接剂贮存器29、监视器30、机器照明31、紧急停止开关32、伺服马达33，真空风扇34、摄像机控制35和激光打印装置36的相应的配置。

除此之外，用于构件的“正常”操作的配置，可自然地也被包含在程序中。然后靠近图7中符号所提供的构件的配置代表其不同的节能模式。

在现在的情况下，设置控制单元27用于设定、显示和选择程序的目的。如预先已描绘的，这是可能的，通过构件被连接到各自的机器控制装置22上且这些被连接到控制单元27上。作为包装设备10的进一步的构件，图2也示出了开关柜37和玻璃纸包装机17。

程序的选择可以通过如在图2所示的三种不同方式实现，即

——手动地；

——自动地和时间控制地；

——根据运行状态自动地。

所述的三种方法通过在控制单元27内的相应符号在图2中所示。

程序的手动选择提供了一个简单的例子。单个程序可由操作者在控制单元27中选择。这可以例如，取决于包装设备10的操作状态，取决于完成的产品或取决于其他的边界条件来实现。

如果发生了故障而导致的作业中断，操作员可以在控制单元27选择一个相应的程序，该控制单元然后将单个或几个或所有的构件切换成节能模式。所述节能模式可以是恒定的，直到该程序被终止，或者可以是如在图7中所示取决于时间的。

控制单元27的时间控制编程设计，与此相反，使得能够自动考虑预定的作业中断，如在休息、交接班、工作日结束、周末、工厂停工或类似的情况下。这种时间控制的程序也可以用于要如期进行的维护工作。

原则上，在作业中断的情况下，使单元进入回到操作状态所需的时间是要加以考虑的。特别地，这适用于加热密封构件、粘合剂线、粘接剂的喷嘴、干燥轮及类似物等所需的时间。

自动化的最高程度是通过依照包装设备10的操作状态而选择程序来提供的。作为包装设备10的构件交联的结果，包装设备10的操作状态以及包含在其中的单元的信息通过机器控制装置22被导向到控制单元27上。这种情况下，不仅可能将关于构件的当前能量消耗的数据传送至控制单元27，而且可能将关于单个构件内的故障信息传送至控制单元27。随着相应的程序设计，控制单元27然后处于自动选择与包装设备10各自的操作状态相匹配的程序的位置。

可以设想的是，例如，在玻璃纸包装机17的区域中有故障，其需要关闭关闭包装设备10的所述单元，并且在适用的情况下，及关闭包装设备10。在玻璃纸包装机17的区域中的错误信息通过控制单元27而评估，并启动相应的程序，例如，其关闭用于供给玻璃纸包装机17吸入空气的真空风扇34。如图7中的示例所示，可能的是，这不能被实现直到故障的一定持续时间已被超过，使得短期中断不会导致关闭。

至于其他构件通过作业中断或构件区域内的错误而被影响，相应的节能模式也可编入用于所述构件的控制单元27内。

除此之外，控制单元27作为自我学习系统而被优选地实现。通过监控包装设备10的构件的运转状态，控制单元27可以推断出需要多少时间用于某些故障或作业中断的消除。通过所述测量，控制单元27然后可改编并改善所编入的程序。也可以设想的是，程序可取决于待包装的或待生产的产品，例如取决于香烟的品牌或包装的相应类型而设计。

此外，可以设想的是，作业中断不必导致或仅仅以一种条件方式导致构件不被故障或中断所影响，该故障或中断也被转换或以相同程度转换进入节能模式。例如，还可以想到的是，如果在图1中的折页盖打包器14具有故障，对于设置在其上游或下游的包装设备10的构件，也就是说这种情况下，卷烟机11和过滤设备12以及玻璃纸包装机17，以较慢的生产速度被操作。作为对此的另一种选择，可以想到的是，上述构件最初以正常的作业速度继续生产，直到存储装置13和16被充满或排空，且然后仅仅用于通过相应的程序设计而降低的速度。所有这些都可以由控制单元27以集中的方式而被预先确定。

此外，可以想到的是，控制单元27为新发生的操作状态而独立地生成程序，以增加能效。这可通过测量结果，错误消息并借助统计计算，而实现。除此之外，可以想到的是，还取决于其它因素，例如取决于待包装的产品，取决于操作者的能力，取决于环境的影响，例如温度及类似等来提供这种类型的设计。

控制单元27可另外地被用于检查和显示包装设备10关于构件的能量消耗的操作。为此，根据图4的控制单元可具有一个用于代表该信息的监视器38。可以设想的是，关于构件或整个包装设备10的能量消耗的信息被显示在监视器38上。

关于这一点，一方面，图4所示的是包装设备10的能量消耗取决于时间的曲线图39。此外，在进一步的曲线图40中，监视器38显示的是包装设备10的具体能量消耗。也可以设想的是，显示关于包装设备10的单个构件的所述信息。此外，控制单元27有几个探测器41以及控制器42，用于选择要显示的信息，或用于选择程序和/或程序的编程设计。

原则上，可以设想的是，不仅要显示当前能耗，而且要执行按时间顺序或统计评估，诸如，例如，与前一天的比较，与另一转换或另一种包装设备10的比较。

另外，控制单元27允许如图3中所示评估构件在一个时刻的能量消耗。

这种情况下，每种情况下每个构件在一个时刻的能量消耗被通过箭头43显示。此外，限制值通过竖条44显示。在现在的情况下，限制值是相应构件具有高于平均的高能耗的水平。以相应的方式，包装设备10被操作，因此在每种情况下的能量消耗低于相应的限制值。显然的是，例如，激光打印装置36和伺服马达33在可以指向故障的限制值以上运行。在这两种情况下，例如，污染可以导致实际上比通常要耗费更多的能量。相反，这种能量消费的上升，指向以下的事实：某些构件或单元被污染，并不得不被修理、清洗或维修。能量消耗自然不必被指定为百分比，但也可以作为绝对数据而实现。

此外，可以设想的是，控制单元27控制包装设备10，因此可产生尽可能低的能量消耗。可以设想的是，例如，控制单元27控制包装设备10，因此当购买能量的成本特别有利时发生某种(尤其是周期性的)包装过程。例如，这种方式中，特别是周期性运行的过程，诸如，例如，时钟脉冲过程，可以在能量以成本效益的方式可用的时间期间运行。至于能量来源于再生的能量源，根据从再生能量源所产生的预期能量，程序也可以运行，例如考虑到或根据气象预报。

进一步的特征可以是，在作业中断终止之前，程序在正确的时间将构件转换回到操作模式。例如，加热构件，例如收缩加热装置28，的适当定时加热是可以设想的，因此操作模式在作业中断结束时呈现。在时间控制程序的情况下，这可以以一个固定方式进行编程设计，或控制单元27通过已经发生的事件学习，以便以相应的方式改编程序。

进一步的特征在图5，6和8中所示。这些表示与用于支持节能模式的措施有关。在节能模式的作业中断或激活后，设置为采取措施以便能确保包装程序的延续。

这样的措施使用玻璃纸包装机17作为例子以示例性的方式进行说明。通常在该区域包装材料45经由导向辊46被引导到吸送式气力输送器47的区域。通过吸送式气力输送器47，从包装材料45中经由分离装置48被挑选出来的一片包装材料45，被保持在准备待包装的产品49的传送路径上。产品49被输送通过已被保持在吸送式气力输送器47上的垂直平面内的空白，并被推入密封旋转装置51的袋50内。为此目的，吸送式气力输送器47上经由真空风扇34设置有真空装置。

如果是真空风扇34被关闭的情况，这时有一个相当长的作业中断(图7)，这将不可避免地导致已被挑选的空白从吸送式气力输送器47的范围内落下。作为结果，在作业中断结束后，一旦设备被启动，产品49将被强行推入密封旋转装置51处于无包装状态。

为了解决这个问题，设置为当真空风扇34被关闭时，保持装置52被自动激活用于固定包装材料45的位置，或吸送式气力输送器47上的单个空白的位置。

保持装置52被以下面的方式构成，当真空风扇34被关闭时，包装材料45的位置被自动以机械方式固定。

在现在的情况下，设置有保持夹爪53用于此目的，所述保持夹爪由弹簧54被按压到吸送式气力输送器47，同时将包装材料45压向吸送式气力输送器47。保持夹爪53被布置在穿过壳体56的相应开口的轴55上。抽吸板57被安装在壳体56内部的轴55上，弹簧54紧邻其抵接并将保持夹爪53压向吸送式气力输送器47，同时被支撑在壳体56的侧壁上。此外，壳体56具有连接到真空风扇34上的连接58。在现在的情况下，吸送式气力输送器47具有两个抽吸带59，每个抽吸带59与保持装置52相关联。

保持装置52的操作方法根据图8的表示而产生。图8示出了保持装置52处于操作状态。经由连接48在壳体56中产生真空，所述真空导致抽吸板57在弹簧54的初始张力下被吸入。这反过来，导致保持装置52的制动靴53处在吸送式气力输送器47的间隔中。当真空风扇34由于控制单元47的相应设计而被关闭时，制动靴53通过弹簧54被压向吸送式气力输送器47，如图8的上部所示。

换言之，本发明的这一方面提供了，已被关闭或在节能模式下被调节的构件，与安全装置相关联，以确保在操作模式重新激活之后包装程序的继续。

关于这一点，基本上可以设想的是，当引进节能措施时，以这样一种方式包装被作为安全装置的机械保持装置所固定的材料和/或产品，即，一旦节能模式被终止，生产能够继续进行而无需对生产顺序进行任何干预，特别是操作者的干预。例如，当通过真空、压缩空气或离心力来运输或固定产品时，考虑这样的解决方案。

除了这一点，例如，当通过机械装置引入能量手段时，取代电磁操作夹持装置作为安全装置是可能的。关于这一点，可以设想的是，用机械(弹簧压力)制动器取代电动机中的电磁保持装置(例如，伺服驱动器)。

另一种解决方案提供了当引入节能措施时，处理设备在停车位置被机械停止。可以设想的是，例如，将机器手置于停车位置，其中供给到机器手的电流能够被断开。

附图标记列表：

10 包装设备

11 卷烟机

12 过滤器

13 烟存储装置

14 折页盖打包器

15 空白仓储盒

16 包装存储装置

17 玻璃纸包装机

18 竖条打包器

19 纸箱打包器

20 筒管存储装置

21 筒管供给

22 机器控制装置

23 控制线

24 主计算机

25 线

26 线

27 控制单元

28 收缩加热装置

29 热凝固粘接剂贮存器

30 监视器

31 机器照明

32 紧急停止开关

33 伺服电机

34 真空风扇

35 摄像机控制

36 激光打印装置

37 开关柜

38 监视器

39 曲线图

40 曲线图

41 探测器

42 调节器

43 箭头

44 竖条

45 包装材料

46 导辊

47 吸送式气力输送器

48 分离装置

49 产品

50 袋

51 密封旋转装置

52 夹持装置

53 保持夹爪

54 弹簧

55 轴

56 壳体

57 抽吸板

58 连接

59 抽吸带

Claims (14)

1.一种用于操作产品，特别是烟草制品，的包装设备(10)的系统，其中，在包装设备(10)内的包装设备(10)的几个构件，特别是包装机或包装机的单元，在包装过程内接连地跟随，其特征在于：提高包装设备(10)的能效，构件通过至少一个控制单元(27)以至少一种临时方式，至少部分地被切换到节能模式，其中在节能模式中，相应的构件需要比操作模式更少的能量。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，用于控制包装设备(10)和/或其构件的程序被编入控制单元(27)中，其中，程序与包装设备(10)和/或其构件的某些操作状态相关联。

3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，编入到控制单元(27)中的程序在控制单元(27)上是可选择的。

4.如权利要求1或进一步的前述权利要求之一所述的系统，其特征在于，编入到控制单元(27)中的程序以时间相关的方式自动选择。

5.如权利要求1或进一步的前述权利要求之一所述的系统，其特征在于，包装设备(10)和/或其构件的操作状态和/或作业中断被检测到，并且编入到控制单元(27)中的程序根据所检测到的操作状态和/或作业中断而被自动选择。

6.如权利要求1或进一步的前述权利要求之一所述的系统，其特征在于，包装设备(10)和/或其构件的能量消耗，特别是取决于以下因素中的一个或若干个被检测到：

——包装设备(10)和/或其构件的操作模式；

——时刻；

——产品；

——操作者或操作组；

以及其中，所检测的数据被优选地存储在控制单元(27)内。

7.如权利要求1或进一步的前述权利要求之一所述的系统，其特征在于，编入到控制单元(27)内的程序由于包装设备(10)和/或一个或几个构件的操作状态和/或能量消耗和/或作业中断的记录而自动改编。

8.如要利要求5或进一步的前述权利要求之一所述的系统，其特征在于，用于包装设备(10)和/或其构件的作业中断的程序被编入控制单元(27)内，所述程序取决于作业中断的持续时间，特别是根据要生产的产品，而被自动选择。

9.如权利要求1或进一步的前述权利要求之一所述的系统，其特征在于，程序提供了构件的操作参数，尤其是温度、时钟频率、速度、位置、亮度、开/关和类似物。

10.如权利要求1或进一步的前述权利要求之一所述的系统，其特征在于，控制单元(27)具有用于评估被检测到的包装设备(10)和/或其构件的操作状态和/或能量消耗，特别是用于确定包装备(10)或其构件的特定能量消耗，的装置。

11.如权利要求1或进一步的前述权利要求之一所述的系统，其特征在于，作业中断的预期持续时间由于基于统计计算或概率计算所检测到的数据而被确定。

12.如权利要求11或进一步的前述权利要求之一所述的系统，其特征在于，当确定作业中断的预期持续时间时，考虑受影响的构件的组合。

13.如权利要求1或进一步的前述权利要求之一所述的系统，其特征在于，特别是能量密集型过程在能量以成本效益的方式可用的时间期间通过控制单元(27)实施。

14.如权利要求1或进一步的前述权利要求之一所述的系统，其特征在于，

包装材料和/或产品和/或构件在作业中断的情况下或当节能措施被引进时，被机械地保持，直到作业中断或节能措施结束。

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