CN1119235C - 检查材料带宽度的方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及通过切断连续材料带(11)制造坯件，特别是翻盖式盒环套的设备。被加工的材料带输送通过检查装置(17)以连续地检查材料带(11)的宽度和/或厚度。材料带(11)在检查装置(17)内被照明，反射光线由光电传感器，即，带有独立的传感器(像素)的直线阵列CCD芯片(28)接受，以便根据照射在其上的光线精确地测定材料带(11)的宽度，并且当出现不合要求的偏差时产生一个信号。
Description
本发明涉及通过切断连续包装材料带生产坯件，特别是翻盖式盒的环套的设备，这种设备具有用于从材料带切下坯件的切断组件。更具体来说，本发明涉及检查材料带宽度的方法及设备。
在包装技术中，在包装机领域中，通常的情形是，包装材料的坯件从连续材料带切下，然后送去包装加工。对于许多应用场合来说，坯件必须具有精确的、包装盒特有的格式，以避免在包装盒生产过程中的故障和/或包装盒本身的不精确。在生产用作翻盖式盒(翻盖式包装件)的组成部分的环套时尤其是这样。
本发明的目的是提供一种在包装技术中用于检查生产坯件的材料带宽度的方法及设备，以便保证坯件的精确尺寸，不致对生产过程造成负面影响。
为了实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供一种用于检查材料带宽度的方法，其中，如果宽度与预定的需要尺寸存在偏差则产生一个指示材料带缺陷的错误信号，其特征在于：包装材料构成的连续材料带的宽度在生产过程中被检查，无缺陷的材料带被送至一个切断分组件，以便将坯件从材料带切下，有缺陷的材料带则从生产过程中除去。
按照本发明的第二方面，提供一种实施上述方法的设备，该设备具有一个用于检查材料带宽度的检查装置，其特征在于：所述检查装置是为了在生产过程中连续地检查包装材料构成的连续材料带的宽度而设计的，所述检查装置在其上游设有一个切断分组件，以便从材料带切下坯件，同时将有缺陷的材料带从生产过程中除去。
本发明的基础在于以下发现：出于生产的原因，绕成卷筒的材料带往往并不相应于准备生产的坯件的精确的、预定的宽度和/或厚度。特别是在生产由单独坯件制成的翻盖式盒环套的过程中，为了避免在随后生产完整翻盖式盒的生产步骤中发生故障，材料带必须有精确的宽度。因此，本发明提出在包装机的区域中，即，在坯件切下点的上游，材料带要连续地或以随机取样的方式检查精确的宽度和/或厚度，并且，如果与预定的需要尺寸存在差别，则产生一个误差信号，以便将材料带从生产过程中去除，如果这是适宜的话。
按照本发明，检查材料带正确宽度的操作是通过在检查装置中设置的光电检查元件进行的。检查装置连接于一个用于控制包装机的中央评估装置。
光电检查元件最好根据反射原理工作。在检查装置的区域中，材料带最好在整个宽度上被照明。由材料带反射的光线被光电传感器检拾并被评估。一种特别简单可靠的方案是使用直线阵列的CCD芯片来接收反射的光线。这种光敏接收器借助收到的由材料带反射的光线可精确地建立作为被照明带的材料带的宽度。
按照本发明的设备在下述情形中特别有利：材料带被引导穿过一个封闭的壳体，在该壳体中发光二极管设置在材料带上方将材料带照明，由材料带反射的光线通过一个光学系统射向直线阵列的CCD芯片。所述CCD芯片连接于一个控制装置。
该设备最好还具有用于测量材料带厚度的检查元件。具体来说，在这种情形中，两个检查元件设置在检查装置中，材料带每侧一个。然后可以使用适当的测量方法，例如，三角测量法，特别是激光三角测量法来测量每个测厚检查元件和材料带之间的距离。由于两个检查元件之间的距离也是已知的，因而可以用检查元件之间的距离减去测出的距离来算出材料的厚度。
本发明的进一步的细节涉及检查装置的结构和设置。
现在对照以下附图详述本发明的实施例。
图1表示用于生产(环套)坯件的设备的示意侧视图，
图2表示材料带检查装置的横剖图，
图3表示类似于图1的设备，但是带有改变的检查装置，
图4以纵剖图表示材料带的另一检查装置，可进行材料带的宽度和厚度测量。
附图中所示的实施例涉及通过切断材料带11连续生产坯件10。材料带11例如是由薄纸板构成的。具体来说，坯件10是环套，环套通常是在卷烟的翻盖式盒(翻盖式包装件)中使用的。
从卷筒(未画出)拉出的材料带由牵引辊12，13输送，并送至一个切断组件14。在本例中，切断组件包括两个公知结构的切刀辊15，15a，其用于从材料带11切下坯件10。当坯件10已经从切刀辊15，15a松释时，它们由输送辊16，16a咬住并以提高了的输送速度送走。如果适当的话，坯件10在进一步处理后被送入包装机作包装加工。
在坯件10被切断前，材料带11被导向通过一个检查装置17，该检查装置的任务是连续地或不时地检查材料带11的宽度，如果与预定的需要尺寸或预定宽度存在偏差，则产生一个错误信号。相对于输送方向来说，检查装置17设置在切断分组件14的上游和牵引辊12，13的上游。
如图2所示，检查装置17包括一个基本封闭的壳体18。该壳体设有在侧壁区域上的横向窄缝19。材料带11经过该窄缝19进入壳体18，并再次反向地送出。材料带11的宽度是在壳体18内建立和监测的。
材料带11的宽度监测是借助光电元件进行的。在本实例的情形中，材料带11的一个(顶)面被设置在壳体18中的光源照明。在本例中，在纵向边界23，24的区域中，在材料带11的上方设有发光二极管21，22。在本例中，材料带在整个宽度上由两个发光二极管21，22照明。发光二极管例如可以发出红外光。
每个发光二极管21，22设置在一个座架25的(底)端部。该座架则连接于设置在壳体内的一个承载板26上。座架25设计成一个长形中空体，通至发光二极管21，22的线路27在一个纵向孔中延伸。座架25在底部区域中是倾斜的，因而发光二极管21，22相对材料带11的顶面是斜向的。
被材料带11反射的光线被光电传感器评估。在本例中，一个直线阵列的CCD芯片28设置在壳体18内。所述CCD芯片包括多个光敏传感器，它们一个靠着一个地沿直线布置。材料带11的宽度受到测量，反射光线照明一个区域，即，直线阵列CCD芯片的相应于材料带11宽度的部分。承受光线作用的传感器的数目构成一个相应于材料带宽度的精确的控制变量。当宽度或大或小时，或多或少的传感器受到反射光线的影响。直线阵列CCD芯片28连接于一个评估和控制装置。
由材料带11反射的光线，在本例中为光锥29，经过一个孔30射向直线阵列CCD芯片28。上述孔相对于材料带11在中央地布置在承载板26中，承载板26设置在材料带11上方一个距离处。另外，光线或光锥29穿过带有至少一个透镜32的光学系统31照射。直线阵列CCD芯片设置在连接于壳体18上的安装板33上。
直线阵列CCD芯片在原理上是公知的。它们包括一排光敏点(像素)。芯片按照暴露于光线的像素反应。取决于设计，直线阵列芯片可达到1/100mm的精度。
在材料带11的宽度有缺陷的情形中，如适当的话，设备停机，从而可以更换通常在全长上有缺陷的材料带11。
在上述实施例的情形中，光电检查装置对反射光线作出反应。设备也可以类似地设计，使光敏传感器设置在材料带11的与光源相反的那侧，也就是说，在本例中，在材料带11下侧。在这种情形中，带宽度是按照传感器的覆盖来测量的，即，按照与光线相关被材料带覆盖的直线阵列CCD芯片的传感器来测量的。
图3表示与图1相应的设备，但是，带有一个改变了的检查装置17。在其它方面，图3的设备相应于图1的设备，因而相同的零件使用相同的标号。
图4以纵剖图表示图3的检查装置17。图3的检查装置17与图1的检查装置17的不同之处在于除了用于测量材料带11的宽度的检查元件以外，还设有两个用于测量厚度的检查元件34，35。
用于测量材料带宽度的检查元件设置在检查装置17的下游部分。具体来说，在图4中，发光二极管22、座架25、直线阵列CCD芯片28、孔30、光学系统31、透镜32和安装板33容纳在一个壳体部分中，该壳体部分由一隔墙36隔开。上述元件相应于图2中的元件，因而使用相同的标号。
沿着与材料带11运行方向相反的方向看去，在上游在壳体18内在隔壁36的远侧上设有用于测量材料带11厚度的第一检查元件34和第二检查元件35。
为了接受和/或为了承载和引导材料带11，在壳体18中设有一个支承件37。支承件37在用于测量材料带宽度的检查元件的区域中，以及在用于测量厚度的第一和第二检查元件34，35的区域中都引导材料带11。
支承件37在测量厚度的第一和第二检查元件34，35的区域中有一个开口38。
测量厚度的第一和第二检查元件34，35分别在材料带11的方向上投射一激光束39，40。因此，开口38用于在材料带11两侧打通向着材料带11的激光通路，因而测厚检查元件34，35可自由通至材料带11。
来自第一测厚检查元件34的激光束39和来自第二测厚元件35的激光束40被材料带反射，从而形成两个反射激光束41，42，反射激光束41是激光束39的反射束，反射激光束42是激光束40的反射束。这样，由第一测厚检查元件34发出的激光束39和由第二测厚检查元件35发出的激光束40分别被反射至发光的检查元件34，35。
根据材料带11至测厚检查元件34，35的距离，检查元件使用三角测量法产生相应于有关距离的信号。
三角测量法是一种光学距离和/或长度测量的原理，测量信号和距离经由三角函数相联系。三角测量法可用于借助三角学以无接触方式测定距离。光线发射器如发光二极管、砷化镓激光二极管的光束经过透镜聚焦，并照明待测距离上的像素，该像素又经过一个透镜在有限的景深内以清晰限定的方式在一个位置敏感的检测器上成像。然后，根据得到的几何布置直接确定该距离。
在图4中，聚焦所需的透镜是配置于测厚的第一检查元件34的两个透镜43，44和配置于测厚的第二检查元件35的透镜45，46。
由测厚的第一检查元件34和测厚的第二检查元件35产生的相应于有关距离的信号经过线路47，48送至一个中央控制装置。该控制装置根据距离信号产生一个相应于材料带厚度的信号，或直接产生材料带厚度值。
对于控制装置来说，两个检查元件34，35之间的距离是已知的。考虑到两检查元件34，35之间的这个距离，控制装置就可以借助相对于材料带11测出的距离值推算出材料带11的厚度。在这种情形中，从两检查元件之间的距离减去两个检查元件34，35至材料带的距离，所得到的差值精确地相应于材料带11的厚度。
在材料带11的厚度有缺陷的情形中，如适当的话，将设备停机，从而可以更换有缺陷的材料带11。如果只是存在单一的厚度浮动，那么，用该材料带部分形成的包可被注意到并被弹出，或者也可进行某种其它纠错措施。
作为图4所示具有两个测厚检查元件的检查装置的替代方案，材料带的厚度原则上也可以只用一个检查元件确定。在这种情形中，无需支承件37中的开口38。但是，这种简化的检查装置的先决条件是，材料带11很精确地抵靠在支承件37上，在材料带11和支承件37之间没有任何空隙。然后，借助一个测厚检查元件和材料带11之间的距离就可以推算出材料带11的厚度。这里，(一个)检查元件和支承件37之间的距离也包括在厚度的测定中，材料带11的厚度是通过从所述距离减去测出的检查元件和材料带11之间的距离而得到的。
激光三角测量法使厚度测量的分辨率在0.01μm的范围内。激光的直径大约为8-16μm，特别是12μm，因此甚至可以检测最薄的待测物体和/或材料带11的特别具体的点位。激光的扫描频率在40-60KHz的范围内，特别是50KHz。这使快速移动的材料带11可实现很高的分辨率。另外，激光三角测量法可使检查元件34，35和材料带11之间的工作距离为大致20-40mm，特别是30mm。这意味着检查元件34，35无需安装在离材料带11很近的地方。这是很有利的，特别是考虑到材料带11高速运行，如果检查元件设置得离材料带11的输送路径太近，任何可能的缺陷如材料带的颤动或撕裂就可能导致检查元件34，35的误对准或损坏。
本发明包括分别单独检查材料带11的宽度及材料带11的厚度，以及综合上述两种检查的情形。特别是如果综合检查材料带11的宽度及厚度，可以制造很精确的坯件。
标号表格10 坯件 29 光锥11 材料带 30 孔12 牵引辊 31 光学系统13 牵引辊 32 透镜14 切断分组件 33 安装板15 切刀辊 34 测厚第一检查元件16 输送辊 35 测厚第二检查元件17 检查装置 36 隔墙18 壳体 37 支承件19 窄缝 38 开口20 侧壁 39 激光束21 发光二极管 40 激光束22 发光二极管 41 反射光束23 纵向边界 42 反射光束24 纵向边界 43 透镜25 座架 44 透镜26 承载板 45 透镜27 线路 46 透镜28 直线阵列CCD芯片 47 线路
48 线路
Claims (14)
1.用于检查材料带(11)宽度的方法，其中，如果宽度与预定的需要尺寸存在偏差则产生一个指示材料带(11)缺陷的错误信号，其特征在于：
-包装材料构成的连续材料带的宽度在生产过程中被检查，
-无缺陷的材料带(11)被送至一个切断分组件(14)，以便将坯件(10)从材料带(11)切下，
-有缺陷的材料带(11)则从生产过程中除去。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：材料带(11)的厚度也被检查，如果其与预定的需要尺寸存在偏差则产生一个错误信号。
3.用于实施权利要求1所述方法的设备，该设备具有一个用于检查材料带(11)宽度的检查装置(17)，其特征在于：
-所述检查装置(17)是为了在生产过程中连续地检查包装材料构成的连续材料带(11)的宽度而设计的，
-所述检查装置(17)在其上游设有一个切断分组件(14)，以便从材料带切下坯件(10)，
-同时将有缺陷的材料带从生产过程中除去。
4.如权利要求3所述的设备，其特征在于：所述检查装置(17)也是为检查材料带(11)的厚度而设计的。
5.如权利要求3所述的设备，其特征在于：材料带(11)可被输送通过检查装置(17)，材料带(11)的宽度和/或厚度可被光电检查元件测量。
6.如权利要求3所述的设备，其特征在于：检查装置(17)具有一个壳体(18)，该壳体在各侧面是封闭的，并具有供材料带进和出的窄缝(19)，材料带(11)在壳体(18)中被照明，从材料带(11)反射的光线根据材料带(11)的宽度被光电传感器接受。
7.如权利要求3所述的设备，其特征在于：从材料带(11)反射的光线可被送至至少一个按照材料带宽度被照明的直线阵列CCD芯片，所述芯片(28)连接于一个评估装置。
8.如前述权利要求7所述的设备，其特征在于：直线阵列CCD芯片(28)或某种其它光电接收器在其上游设有一个孔(30)，其用于限制由于反射照射在芯片(28)上的光量。
9.如权利要求7所述的设备，其特征在于：一个光学系统(31)设置在芯片(28)上游，并且具有至少一个透镜(32)，以便聚焦反射光线。
10.如权利要求3所述的设备，其特征在于：材料带(11)可以由两个横向设置的发光二极管(21，22)照明。
11.如权利要求3所述的设备，其特征在于：材料带(11)的厚度可以通过下述方式测量：测量测厚第一检查元件(34)和材料带(11)的一个表面之间的第一距离，并测量测厚第二检查元件(35)和材料带(11)相反表面之间的第二距离。
12.如权利要求3所述的设备，其特征在于：材料带(11)可被输送通过测厚第一和第二检查元件(34，35)之间，所述两个检查元件(34，35)彼此隔开一个预定距离。
13.如权利要求3所述的设备，其特征在于：设有一个用于承载材料带(11)的支承件(37)，只有一个与支承件(37)隔开预定距离的测厚检查元件，因而可以测量所述检查元件和材料带(11)的背离支承件(37)的表面之间的距离。
14.如权利要求3所述的设备，其特征在于：可以借助三角测量法测量距离。
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