DE102006025010A1

DE102006025010A1 - Stellantrieb

Info

Publication number: DE102006025010A1
Application number: DE102006025010A
Authority: DE
Inventors: Klaus Krämer; Winfried Schlüter
Original assignee: KHS GmbH
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 2006-05-26
Filing date: 2006-05-26
Publication date: 2007-11-29
Also published as: CN101400573A; MX2008014089A; WO2007137728A1; CN101400573B; EP2029441A1; BRPI0711218A2; DE502007006546D1; EP2029441B2; US20090294069A1; JP2009538593A; EP2029441B1; ATE499300T1; US8757358B2

Abstract

Bei einem Stellantrieb zur Verwendung bei Vorrichtungen oder Maschinen zum Behandeln von Flaschen, Dosen und dgl. Behälter, mit einem Antriebselement, mit einer Steuer- und/oder Überwachungselektronik sowie mit einer Sensorik zur Erfassung von Betriebszuständen des Stellantriebes, weist die Steuer- und/oder Überwachungselektronik wenigstens einen Speicher auf, in welchem während des Betriebes des Stellantriebes von der Sensorik erfasste Betriebsparameter und/oder eventuell auftretende Fehler oder Störungen ständig gespeichert werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stellantrieb gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1.
Bekannt ist eine Vorrichtung oder Maschine zum Behandeln von Flaschen, Dosen oder dgl. Behälter ( DE 100 34 907 A1 ), bei der am Umfang eines um eine vertikale Maschinenachse umlaufend antreibbaren Rotors eine Vielzahl von Behandlungsposition gebildet sind, und zwar jeweils mit einem tellerartigen Behälterträger. Auf den Behälterträgern sind die Behälter mit ihrem Behälterboden aufstehend und mit ihrer Behälterachse in vertikaler Richtung orientiert angeordnet und werden bei umlaufendem Rotor an Bearbeitungsstationen vorbeibewegt, beispielsweise bei Ausbildung der Maschine als Etikettiermaschine an Etikettieraggregaten.
Zur Ausrichtung der Behälter in jeweils eine für die Behandlung (z.B. das Aufbringen der Etiketten) geforderten Orientierung sind die Behälterträger durch einen Stellantrieb um eine Behälterträgerachse gesteuert drehbar. Jeder Stellantrieb bildet dabei zusammen mit einem elektromotorischen Antrieb, mit einer Steuerelektronik sowie mit wenigstens einem die Winkelstellung bzw. den jeweiligen Drehwinkel des elektromotorischen Antriebs und damit auch des Behälterträgers messenden Sensor eine voll funktionsfähige modulare Baueinheit, die austauschbar am Rotor vorgesehen ist und u.a. zur Übertragung von Steuerbefehlen über ein teilweise auch im Rotor ausgebildetes externes Bussystem mit einem zentralen, die Maschine steuernden Rechner in Verbindung steht.
Durch die modulare Ausbildung der Stellantriebe besteht u.a. die Möglichkeit, einen defekten Stellantrieb gegen einen ordnungsgemäß arbeitenden Stellantrieb auszutauschen und eine eventuelle Reparatur des defekten Stellantriebes außerhalb der Maschine, beispielsweise auch in einem vom Verwender der Maschine unabhängigen Spezial- oder Reparaturbetrieb durchzuführen. Nachteilig hierbei ist, dass die Ursache von Defekten oder Störungen in vielen Fällen insbesondere auch nach dem Entfernen des Stellantriebes aus der Maschine nicht mehr nachvollziehbar ist und erst in einer sehr aufwendigen Fehlerdiagnose ermittelt werden muss.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Stellantrieb aufzuzeigen, der diesen Nachteil vermeidet. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Stellantrieb entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet.
Der erfindungsgemäße Stellantrieb eignet sich beispielsweise als Stellantrieb für Behälterträger allgemein, beispielsweise für tellerförmige Behälterträger, auf denen die Behälter mit ihrem Boden aufstehend angeordnet werden, oder aber für Behälterträger, an denen die Behälter hängend gehalten sind, und zwar jeweils zum Ausrichten der Orientierung der Behälter für die Behandlung, beispielsweise Etikettierung. Der erfindungsgemäße Stellantrieb kann aber auch für andere Funktionen bei Maschinen oder Vorrichtungen zum Behandeln von Flaschen, Dosen oder dgl. Behälter eingesetzt werden.
Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Stellantriebes besteht darin, dass in dem beispielsweise als Flash-Speicher ausgebildeten Speicher die aktuellen Betriebsparameter sowie auch Fehlerdaten oder -meldungen, die von der Steuer- und Überwachungselektronik des Stellantriebes beispielsweise durch Vergleich gemes sener oder ermittelter aktueller Betriebsparameter (als Istwert) mit vorgegebenen Sollwerten dieser Betriebsparameter ermittelt werden, ständig, d.h. in kurzzeitig aufeinander folgenden Zeitintervallen abgespeichert werden. Die Speicherung der Betriebsparameter sowie der Fehlerdaten oder -meldungen erfolgt dabei vorzugsweise protokollartig zusammen mit dem aktuellen Datum und der aktuellen Uhrzeit.
Die zur Ermittlung von Fehlern dienenden Sollwerte sind dabei beispielsweise in der Steuer- und Regelelektronik abgelegt oder gespeichert, d.h. beispielsweise fest abgelegt und/oder werden, sofern diese Sollwerte produktabhängig sind, d.h. z.B. von den aktuell behandelten Behältern, der Art der Behandlung usw. abhängig sind, bei Arbeitsbeginn von der zentralen Steuereinheit bzw. von dem zentralen Rechner der Maschine über das externe Bussystem in den Speicher der Steuer- und Regelungselektronik der Stellantriebe eingelesen.
Auftretende Störungen oder Abweichungen von Sollwerten werden dann beispielsweise über das externe Bussystem an dem zentralen Rechner der Maschine angezeigt. Durch die in den Stellantrieben individuell gespeicherten Betriebsparameter und/oder Fehlerdaten oder -meldungen ist über das externe Bussystem beispielsweise eine Fehlerdiagnose sogar bei laufender Maschine möglich, so dass eine Behebung der Störung bzw. des Fehlers in einem Stellantrieb bei weiterhin an der Maschine belassenem Stellantrieb versucht werden kann, beispielsweise auch durch Übermittlung der gespeicherten bzw. protokollierten Betriebsparameter und Fehlerdaten z.B. über eine Datenfernübertragung (z.B. Internet) an einen auf die Behebung von Fehlern oder Störungen an den Stellantrieben spezialisierten Betrieb, beispielsweise an den Hersteller der Maschine und/oder der zugehörigen Stellantriebe.
Ist ein Austauschen des betreffenden Stellantriebes für eine Reparatur notwendig, so sind beim Reparaturbetrieb durch Auslesen der gespeicherten Betriebsparameter und/oder Fehlerdaten oder -meldungen eine schnelle und vereinfachte Fehlerdiagnose und Reparatur möglich.
Auch der erfindungsgemäße Stellantrieb bildet eine modulare Einheit, die voll funktionsfähig ist und für ihre Funktion lediglich eine Verbindung zu der elektrischen Versorgung sowie zu äußeren Steuerleitungen, beispielsweise zu einem externen Bussystem benötigt.
Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
1 in vereinfachter Darstellung und in Draufsicht eine Maschine umlaufender Bauart zum Behandeln von Flaschen, Dosen oder dergleichen Behälter mit einer Vielzahl von am Umfang eines Rotors gebildeten Behandlungspositionen;
2 in vereinfachter Darstellung ein auswechselbares Antriebsmodul einer Arbeitsstation.
Die in den Figuren allgemein mit 1 bezeichnete Maschine dient zum Behandeln von Flaschen, Dosen oder dergleichen Behälter 2, die der Maschine 1 über einen Transporteur 3 an einem von einem Transportstern 4 gebildeten Behältereinlauf zugeführt werden und die nach dem Behandeln über einen von einem Transportstern 5 gebildeten Behälterauslauf über den Transporteur 3 abgeführt werden.
Die Maschine 1, die beispielsweise zum Etikettieren und/oder zum Bedrucken der Behälter 2 dient, weist am Umfang eines um eine vertikale Maschinenachse umlaufend angetriebenen Rotors 6 eine Vielzahl von Behandlungspositionen auf, die u.a. jeweils von einem Behälterträger 7 gebildet sind, an die die Behälter 2 am Behältereinlauf 4 jeweils einzeln übergeben werden und auf denen die Behälter 2 mit ihrem Boden aufstehend, mit ihrer Behälterachse in vertikaler Richtung orientiert mit dem umlaufenden Rotor 6 an nicht dargestellten Behandlungsstationen vorbeibewegt werden.
Die Behälterträger 7 sind u.a. für ein Ausrichten der Behälter 2 beispielsweise beim Bedrucken und/oder Etikettieren um ihre Achse parallel zur vertikalen Maschinenachse gesteuert drehbar, sodass jeder Behälter 2 durch Drehen des Behälterträgers 7 in die jeweils erforderliche Orientierung gebracht werden kann.
Jeder Behälterträger 7 ist Teil eines Stellantriebes bzw. Moduls 8, d.h. einer voll funktionsfähigen, am Rotor 6 austauschbaren Baueinheit, welche zusätzlich zu einem elektromotorischen Antrieb 9 (elektrischer Stellmotor, beispielsweise mit Getriebe), auf dessen Ausgangswelle der jeweilige Behälterträger 7 angeordnet ist, die für die Steuerung des jeweiligen Behälterträgers 7 sowie für die Überwachung von Funktionen notwendigen Elemente beinhaltet, nämlich u.a.:

– Eine Steuer- und Überwachungselektronik 10, u.a. zur Ansteuerung des elektromotorischen Antriebs 9, insbesondere zur Steuerung der jeweiligen Drehstellung und/oder des jeweiligen Drehwinkels der Behälteraufnahme 7 sowie u.a. auch zur laufenden Überwachung des Betriebszustandes und der Betriebsparameter des Moduls 8 und Erzeugung und Speicherung von Fehlerdaten oder -meldungen bei auftretenden Fehlern oder Störungen,
– eine wenigstens einen Sensor aufweisende Sensoranordnung 11 u.a. zur Ermittlung der Drehstellung und/oder des Drehwinkels des elektromotorischen Antriebs 9 und damit des Behälterträgers 7,
– eine Sensoranordnung 12 zur Messung weiterer Betriebsparameter, wie z.B. der Temperatur des elektromotorischen Antriebs 9, wobei die Sensoranordnung 12 hierfür beispielsweise mehrere an kritischen Bereichen dieses Antriebs verteilt angeordnete Temperatursensoren aufweist,
– eine Messeinrichtung 13 zur Messung unterschiedlicher elektrischer Betriebsparameter, beispielsweise von Strom und/oder Spannung am elektromotorischen Antrieb 9 usw.

Das Modul 8 enthält weiterhin eine Schnittstelle 14, über die das Modul 8 mit einem externen Bussystem, welches zumindest teilweise auch am Rotor 6 ausgeführt ist, für eine bidirektionale Datenübertragung, insbesondere auch für eine Übertragung von Steuerbefehlen und anderen Daten, wie z.B. Fehlermeldungen oder die Quittierung von Steuerbefehlen, mit einem zentralen, die Maschine 1 steuernden Rechner 15 verbunden ist. Zusätzlich zu der Schnittstelle 14 und den entsprechenden Anschlüssen weist das Modul 8 wenigstens einen vorzugsweise mehrpoligen Anschluss 16, auf über den die elektrische Versorgung des Moduls 8 mit der oder den Betriebsspannungen erfolgt.
Eine Besonderheit des Moduls 8 besteht darin, dass dieses bzw. die dortige Steuer- und Regelelektronik 10 mit einem Speicher 17 versehen ist, welcher beispielsweise aus mehreren Speichereinheiten besteht und in welchem zumindest alle wesentlichen Betriebsdaten oder -parameter sowie als Fehlerdaten oder -meldungen eventuelle Störungen, beispielsweise Störungen im Bereich der Bussysteme, Abweichungen der Winkelstellung und/oder des Drehwinkels des elektromotorischen Antriebs 9 bzw. des Behälterträgers 7 von jeweils vorgegebenen Sollwerten, unzulässige Temperaturen, erhöhte Ströme und damit Drehmomente des elektromotorischen Antriebs 9 usw. ständig gespeichert bzw. protokolliert werden und zwar zusammen mit weiteren, u.a. auch über das externe Bussystem übermittelten Daten, wie z.B. Uhrzeit, Datum, Art der behandelten Behälter usw.
Um die Position jedes Moduls 8 am Umfang des Rotors 6 zu definieren, ist auch möglich, an jedem Modul 8 eine Einheit 18, beispielsweise eine Leseeinheit vorgesehen, mit der eine die jeweilige Position am Rotor 5 definierende Kodierung ausgelesen wird, die dann beispielsweise ebenfalls in dem Speicher 17 der Steuer- und Überwachungselektronik 10 abgelegt wird. Ist die Steuer- und Überwachungselektronik 10 von einem Mikroprozessor gebildet, so sind in dem Speicher 17 auch die erforderlichen Programme abgelegt.
Die Speicherung der Betriebsparameter und Fehlerdaten oder -meldungen erfolgt jeweils aktuell, und zwar in der Form, dass die entsprechenden Daten in den Speicher 17 bzw. in einen dort bereitgestellten Speicherplatz in vorgegebenen kurzen Intervallen ständig eingelesen und bei Erreichen der maximalen Speicherkapazität die jeweils ältesten Daten gelöscht werden, um Speicherplatz für weitere, insbesondere neuere, aktuellere Daten zu schaffen.
Die Steuer- und Überwachungselektronik 10 ist weiterhin so ausgeführt, dass bei gravierenden Fehlern oder Störungen und/oder dann, wenn ein bestimmter Fehler gehäuft auftritt, über das externe Bussystem eine Fehlermeldung an den zentralen Rechner 15 abgesetzt wird, sodass eine gezielte Fehlerdiagnose und eventuell ein gezieltes Austauschen des defekten Moduls 8 möglich ist.
Mit den in dem Speicher 17 gespeicherten Informationen ist es u.a. auch möglich, ein von der Maschine abgenommenes Modul 8 außerhalb der Maschine durch Auslesen des Speichers 17 auf Fehler hin zu analysieren und falls erforderlich zu reparieren. Weiterhin besteht aber auch die Möglichkeit, während des Betriebes der Maschine 1 den jeweiligen Fehlerspeicher 17 eines Moduls 8 individuell und ohne Demontage dieses Moduls für eine Fehlerdiagnose über das externe Bussystem auszulesen, um dann noch bei laufender Maschine oder später bei abgeschalteter Maschine die Ursachen für die aufgetretenen Störungen zu beheben bzw. das betreffende Modul 8 auszutauschen und einer Reparatur zuzuführen.
Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke verlassen wird.
Vorstehend wurde davon ausgegangen, dass das Modul 8 zur gesteuerten Bewegung jeweils eines tellerförmigen Behälterträgers 7 dient. Selbstverständlich kann das Antriebsmodul 8 auch zur gesteuerten Bewegung anderer Elemente einer Maschine oder Vorrichtung zum Behandeln von Behältern 2 dienen, beispielsweise auch zur gesteuerten Bewegung von Behälterträgern, an denen die Behälter hängend gehalten sind.

1: Maschine
2: Behälter
3: Transporteur
4: Behältereinlauf bzw. Einlaufstern
5: Behälterauslauf bzw. Auslaufstern
6: Rotor
7: Behälterträger
8: Modul
9: elektromotorischer Antrieb
10: Steuer- und Überwachungselektronik
11, 12: Sensoranordnung
13: Messeinrichtung
14: Schnittstelle
15: zentraler Rechner zur Steuerung der Maschine 1
16: mehrpoliger Anschluss für die Versorgungsspannung oder Versorgungs
: spannungen
17: Speicher zur Speicherung von Fehlern und Betriebsparametern
18: Leseeinheit

Claims

Stellantrieb zur Verwendung bei Vorrichtungen oder Maschinen zum Behandeln von Flaschen, Dosen und dgl. Behälter (2), mit einem Antriebselement (9), vorzugsweise elektromotorischen Antriebselement, mit einer Steuer- und/oder Überwachungselektronik (10) sowie mit einer Sensorik (11, 12) zur Erfassung von Betriebszuständen oder -parametern des Stellantriebes (8), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Überwachungselektronik (10) wenigstens einen Speicher (17) aufweist, in welchem während des Betriebes des Stellantriebes (8) von der Sensorik erfasste Betriebsparameter und/oder eventuell auftretende Fehler oder Störungen als Fehlerdaten und/oder -meldungen ständig gespeichert werden.
Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (17) bzw. der für die Speicherung der Betriebsparameter und/oder eventueller Störungen vorgesehene Speicherplatz so konfiguriert ist, dass dann, wenn dessen Kapazitätsgrenze erreicht ist, die jeweils ältesten Daten gelöscht werden, um Platz für die Speicherung neuer Daten zu schaffen.
Stellantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsparameter und/oder Fehlerdaten oder -meldungen im Speicher (17) jeweils zusammen mit dem Datum und/oder der Uhrzeit abgespeichert werden.
Stellenantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Sensorik (11, 12) erfassten und im Speicher (17) abgelegten Betriebsparameter Temperaturen und/oder Stellpositionen und/oder Stellwege und/oder Drehmomente des motorischen Antriebs sind.
Stellantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Speicher als Fehlerdaten unzulässige Temperaturen und/oder unzulässige Abweichungen der Stellposition und/oder des Stellweges und/oder Drehmoments des motorischen Antriebes von vorgegebenen Soll- oder Schwellwerten abgelegt werden.
Stellantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik wenigstens einen Temperatursensor (12) und/oder einen die Position und/oder den Stellweg des motorischen Antriebs erfassender Positions- oder Wegsensor (11) und/oder einen Drehmoment-Sensor aufweist.
Stellantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung eines elektromotorischen Antriebs (10) die Sensorik zur Messung des Drehmomentes eine Messeinrichtung (13) zur Erfassung des Motorstromes aufweist.
Stellantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Überwachungselektronik (10) für einen Datenaustausch, insbesondere für einen bidirektionalen Datenaustausch über ein externes Bussystem ausgebildet ist.