DE102007025520A1

DE102007025520A1 - Verfahren zum Ausrichten von Behältern sowie Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens

Info

Publication number: DE102007025520A1
Application number: DE200710025520
Authority: DE
Inventors: Manfred Pschichholz
Original assignee: KHS GmbH
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 2007-05-31
Filing date: 2007-05-31
Publication date: 2008-12-04
Also published as: WO2008145408A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Ausrichten von an Behälterträgern angeordneten Flaschen oder dergleichen Behältern durch opto-elektrisches Erfassen wenigstens eines an den Behältern vorgesehenen Profilmerkmals und durch gesteuertes Drehen bzw. Schwenken des jeweiligen Behälterträgers in Abhängigkeit von einem von der opto-elektrischen Einheit gelieferten Messsignal.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 sowie auf eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff Patentanspruch 17.
U. a. im Bereich der Getränkeindustrie ist es vielfach erforderlich, Flaschen oder dergleichen Behälter, die zwar mit ihrer Behälterachse in einer vorgegebenen Richtung, z. B. in vertikaler Richtung orientiert angeordnet sind, durch gezieltes Drehen oder Schwenken um ihre Behälterachse so auszurichten, dass sie auch in Bezug auf bestimmte, beispielsweise an der Behälteraußenfläche vorgesehene Profilmerkmale eine vorgegebene Orientierung aufweisen. Dieses exakte Ausrichten ist beispielsweise in Etikettiermaschinen insbesondere dann erforderliche, wenn das Aufbringen von Etiketten in einer möglichst genauen Zuordnung zu bestimmten Behälter- und/oder Profilmerkmalen an der Behälteraußenfläche erfolgen soll.
Aber auch in anderen Behälterbehandlungsmaschinen, beispielsweise in Maschinen oder Einrichtungen für Prüf- oder Kontrollzwecke, in Lese- und/oder Datenerfassungseinrichtungen usw. ist vielfach ein exaktes Ausrichten von Behältern notwendig.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren aufzuzeigen, mit dem berührungslos und auf einfache sowie zuverlässige Weise ein exaktes Ausrichten von Behältern möglich ist. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens ist Gegenstand des Patentanspruches 17.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figur, die in vereinfachter Darstellung und teilweise in Form eines Funktions- oder Blockdiagramms eine Einrichtung zum Ausrichten von Behältern zeigt, näher erläutert:
In der Figur ist 1 ein schematisch im Vertikalschnitt angedeuteter und um eine vertikale Maschinenachse VA umlaufend antreibbarer Drehtisch einer Behandlungsmaschine zum Behandeln von Behältern bzw. Flaschen 2, von denen in der Figur lediglich eine und diese auch nur teilweise dargestellt ist. Die Flaschen 2 sind jeweils an einem Bereich ihrer Flaschenaußenfläche mit einem markanten Profilmerkmal 3 versehen, beispielsweise mit einem erhabenen bzw. überstehenden und einstückig mit der Flaschenwandung hergestellten Brand- oder Siegelmerkmal.
Der Drehtisch 1 ist beispielsweise Bestandteil einer Etikettiermaschine, mit der Etiketten 4 auf die Flaschen 2 in einem räumlichen Bezug zu dem Profilmerkmal 3 oder Flaschenbereich exakt aufgebracht werden sollen, der in seiner Lage durch das jeweilige Profilmerkmal 3 definiert ist. Hierfür sind am Umfang des Drehtisches 1 in gleichmäßigen Winkelabständen um die vertikale Maschinenachse VA versetzt Behälterträger in Form von Flaschentellern 5 vorgesehen, auf denen während der Behandlung jeweils eine Flasche 2 mit ihren Flaschenboden aufstehend und mit ihrer Flaschenachse in vertikaler Richtung orientiert, d. h. aufrecht stehend angeordnet ist. Durch einen nicht dargestellten Stempel ist jede Flasche 2 im Bereich ihrer Flaschenoberseite gegen Umfallen gesichert.
Jedem Flaschenteller 5 ist ein Dreh- oder Stellantrieb 6 zugeordnet, mit dem der Flaschenteller 5 um seine parallel zur vertikalen Maschinenachse orientierte und achsgleich oder im Wesentlichen achsgleich mit der Flaschenachse liegende Flaschentellerachse FA gesteuert drehbar oder schwenkbar ist, und zwar zum Ausrichten der jeweiligen, auf einem Flaschenteller 5 angeordneten Flasche 2 in der Weise, dass das Profilmerkmal 3 nach dem Ausrichtung die angestrebte Orientierung aufweist, d. h. bei Ausbildung der Behandlungsmaschine als Etikettiermaschine beim Vorbeibewegen an einem Etikettieraggregat bzw. an einer dortigen Etikettenübergabe eine Orientierung aufweist, die das lagegenaue Aufbringen des Etiketts 4 in Bezug auf das Profilmerkmal 3 gewährleistet.
Die Steuerung des elektrischen Drehantriebs 6 erfolgt über eine für sämtliche Flaschenteller 5 gemeinsame Steuereinrichtung 7, die beispielsweise soff- und/oder hardwaremäßig in der zentralen Steuerung (Rechner) der Behandlungsmaschine realisiert ist. Die Steuerung des elektrischen Drehantriebs 6 jedes Flaschentellers 5 erfolgt u. a. in Abhängigkeit von dem Signal eines Laserprofilsensors 8, der an einem mit dem Drehtisch 1 nicht mitbewegten Rahmen der Behandlungsmaschine vorgesehen, und zwar derart, dass mit dem Laserstrahl 9 des Laserprofilsensors 8 die auf den Flaschentellern 5 stehenden und mit dem Drehtisch 1 an dem Laserprofilsensor 8 vorbeibewegten Flaschen 2 an ihrem das Profilmerkmal 3 aufweisenden Flaschenbereich erfasst bzw. abgetastet bzw. -gescannt werden.
Im einfachsten Fall werden die Flaschen 2 hierfür beispielsweise mit Hilfe des jeweiligen Drehantriebs 6 in einem Abtastmodus um die Flaschentellerachse Fa bzw. um ihre vertikale Flaschenachse gedreht. Diese Dreh- oder Abtastbewegung wird dann gestoppt, sobald der als Kriterium für das Ausrichten der Flaschen 2 definierte und für das Profilmerkmal 3 typische Profilverlauf von dem Laserprofilsensor 8 erfasst und ein entsprechendes Mess-Signal an die Steuereinrichtung 7 weitergeleitet wurde. Mit dem Stoppen der Dreh- oder Abtastbewegung weist dann die auf diesem Flaschenteller 5 angeordnete Flasche 2 mit ihrem Profilmerkmale 3 die angestrebte Orientierung auf.
Wie in der Figur dargestellt, weist die Steuereinrichtung 7 beispielsweise einen Prozessor 10 auf, in welchem während dieser Dreh- oder Abtastbewegung das von dem Laserprofilsensor 8 gelieferte Mess-Signal als Istwert mit wenigstens einem in einem Speicher 11 für die jeweils behandelten Flaschen 2 abgelegten Sollwert verglichen wird, wobei dann bei der Übereinstimmung zwischen Sollwert und Istwert die gewünschte Ausrichtung als erreicht festgestellt und die Dreh- oder Abtastbewegung des betreffenden Flaschentellers 5 gestoppt wird, und zwar durch Ansteuerung des Drehantriebs 6 über eine Schnittstelle 12. Die Steuerung der Flaschenteller 5 bzw. deren Drehantriebe 6 erfolgt durch die die Steuereinrichtung 7 unter Berücksichtigung des Mess-Signals des Laserprofilsensors 8 z. B. im Multiplex-Verfahren und über ein Steuer- und Datenbussystem.
Unter Verwendung der Steuereinrichtung 7 und der die Flaschen 2 im Bereich ihres Profilsmerkmals 3 abtastenden Laserprofilsensors 8 auch andere Steuerverfahren möglich. So kann beispielsweise aus dem von dem Laserprofilsensor 8 beim Abtasten eines Profilmerkmals 3 einer Flasche 2 erfassten, im einfachsten Fall zweidimensionalen Profilverlauf bzw. aus dem entsprechenden, an den Prozessor 10 gelieferten Mess-Signal (z. B. auch unter Berücksichtigung von im Speicher 11 abgelegten Daten) die Winkelabweichung ermittelt werden, die die Drehstellung der jeweiligen Flasche 2 z. B. am Ende des Abtastmodus von der Solllage bzw. dem Sollwinkel der ausgerichteten Flasche aufweist, wobei dann mit den so gewonnenen Daten der Drehantrieb 6 für das exakte Ausrichten angesteuert wird.
Weiterhin besteht z. B. auch die Möglichkeit, durch geeignete Maßnahmen, beispielsweise durch opto-elektrische Abtastung oder Erfassung, z. B. durch Kamerasysteme, und/oder durch mechanische Abtastung eine Vorausrichtung der Flaschen 2 vorzunehmen, und zwar beispielsweise zumindest in der Form, dass das jeweilige Profilmerkmal 3 beim Vorbeibewegen der Flaschen 2 an dem Laserprofilsensor 8 zumindest soweit ausgerichtet ist, dass es sich bereits im Erfassungsbereich des Laserprofilsensors 8 oder nahezu im Erfassungsbereich des Laserprofilsensors 8 befindet, so dass für das Abtasten des Profils des Profilmerkmals 3 nur noch eine Dreh- oder Abtastbewegung des Flaschenträgers 5 um Flaschentellerachse FA über einen kleinen Winkelbetrag notwendig ist und/oder das Profilmerkmal 3 allein schon unter Verwendung der Drehbewegung des Drehtisches 1 abgetastet und aus dem erhaltenen Profilverlauf der für das exakte Ausrichten notwendige Dreh- oder Stellwinkel des Drehantriebs 6 vom Prozessor 10 ermittelt werden kann.
Auch andere Verfahrensweisen zur Ausrichtung der Flaschen 2 unter Verwendung des Laserprofilsensors 8 sind möglich, wobei allen diesen Verfahren gemeinsam ist, dass die Ausrichtung der Flaschen durch Profilmessung des Profilmerkmals 3 und durch Auswertung des bei dieser Profilmessung erfassten Profilverlaufs erfolgt.
Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, dass Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke verlassen wird.
So wurde vorstehend davon ausgegangen, dass das für das Ausrichten der Behälter bzw. Flaschen 2 verwendete Profilmerkmal 3 ein erhabenes, d. h. über die Behälteraußenfläche vorstehendes Merkmal ist, beispielsweise ein Brand- oder Siegelmerkmal. Selbstverständlich können auch andere Profilmerkmale Verwendung finden, z. B. markante Kanten oder Kantenverläufe an der Behälteraußenfläche, Vertiefungen am jeweiligen Behälter usw.
Vorstehend wurde weiterhin davon ausgegangen, dass die Behälter bzw. Flaschen 2 für das Ausrichten aufrecht stehend auf Flaschentellern 5 angeordnet sind, die um ihre Flaschentellerachse FA gesteuert dreh- bzw. schwenkbar sind. Selbstverständlich sind auch andere Flaschen- oder Behälterträger möglich, insbesondere auch solche, an denen die Behälter hängend gehalten sind.
Vorstehend wurde weiterhin davon ausgegangen, dass das Abtasten der Profilmerkmale 3 mit dem Laserstrahl 9 linienförmig erfolgt und dadurch auf Basis einer Abstandsmessung mit dem beispielsweise pulsmodulierten Laserstrahl 9 ein zweidimensionaler Profilverlauf erhalten wird. Die Messmethode kann aber grundsätzlich auch so ausgebildet sein, dass ein dreidimensionaler Profilverlauf erhalten wird.

1: Drehtisch
2: Behälter bzw. Flasche
3: Profilmerkmal
4: Etikett
5: Flaschenteller
6: Drehantrieb
7: Steuerelektronik
8: Laserprofilsensor
9: Laserstrahl
10: Prozessor
11: Speicher
12: Schnittstelle
FA: Flaschentellerachse
VA: vertikale Maschinenachse

Claims

Verfahren zum Ausrichten von an Behälterträgern (5) angeordneten Flaschen oder dergleichen Behälter (2) durch Erfassen wenigstens eines an den Behältern (2) vorgesehenen Profilmerkmals (3) mit wenigstens einer opto-elektrischen Einheit (8) und durch gesteuertes Drehen bzw. Schwenken des jeweiligen Behälterträgers (5) in Abhängigkeit von einem von der opto-elektrischen Einheit (8) gelieferten Messwert, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen des wenigstens einen Profil-Merkmals (3) der Behälter (2) durch eine Laserprofilmessung bzw. durch wenigstens einen Laserprofilsensor (8) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwert wenigstens ein zumindest zweidimensionaler Profilverlauf ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Laserprofilmessung das wenigstens einen Profil-Merkmals (3) vollständig oder zumindest teilweise erfasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Laserprofilmessung eine Relativbewegung zwischen dem Behälter (2) und dem wenigstens einen Laserprofilsensor erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Behälter (2) für die Laserprofilmessung relativ zu der wenigstens einen opto-elektrischen Einheit (8) bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälter (2) oder diese Behälter (2) tragende Behälterträger (5) für die Relativbewegung an einem an der wenigstens einen opto-elektrischen Einheit (8) vorbei bewegten Transportelement, beispielsweise an einem um eine vertikale Maschinenachse umlaufenden Drehtisch (1) vorgesehen sind.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälter (2) oder diese Behälter (2) tragende Behälterträger (5) für die Relativbewegung während der Laserprofilmessung um eine Behälterachse gedreht bzw. geschwenkt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausrichten durch Vergleich eines bei der Laserprofilmessung erfassten Profilverlaufs als Istwert mit einem beispielsweise in einem Speicher (11) einer Steuereinrichtung (7) abgelegten Sollwert für den Profilverlauf erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausrichten der Behälter (2) in der Weise erfolgt, dass eine Dreh- oder Schwenkbewegung der Behälter (2) während der Laserprofilmessung dann beendet wird, wenn der bei dieser Messung erfasste Profilverlauf einem Sollwert des Profilverlaufs entspricht oder weitestgehend entspricht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus den bei der Laserprofilmessung gewonnen Messwerten die Abweichung der aktuellen Orientierung des jeweiligen Behälters (2) von der exakten Ausrichtung ermittelt, und dass dann unter Berücksichtigung dieser Abweichung eine gesteuerte Dreh- oder Schwenkbewegung des jeweiligen Behälters (2) um seine Behälterachse bis zum exakten Ausrichten erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Laserprofilmessung eine Grobausrichtung der Behälter (2) erfolgt, beispielsweise durch mechanische Abtastung und/oder mit Hilfe wenigstens eines opto-elektrischen Sensors.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausrichten der Behälter in einer Etikettiermaschine erfolgt, und zwar insbesondere zum lagegenauen Aufbringen von Etiketten (4) in Bezug auf das wenigstens eine Profilmerkmal (3).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Profilmerkmal (3) ein an einer Behälterumfangsfläche vorgesehenes Merkmal ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Profilmerkmal (3) ein zumindest in einem Teilbereich über die restliche Behälteraußenfläche vorstehendes Merkmal ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Profilmerkmal zumindest in einem Teilbereich von einer Vertiefung an der Behälteraußenfläche gebildet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserprofilmessung durch eine laserstrahlgestützte Abstandsmessung erfolgt.
Vorrichtung zum Ausrichten angeordneten Flaschen oder dergleichen Behälter (2), mit einem Transporteur (1), mit gesteuert dreh- oder schwenkbaren Behälterträgern (5) am Transporteur (1) zur Aufnahme jeweils eines Behälters (2), mit einer opto-elektrischen Einheit (8) zum Abtasten oder Erfassen wenigstens eines Profilmerkmals (3), welches an jedem Behälter (2) mit dem Transporteur (1) an der opto-elektrischen Einheit (8) vorbei bewegten Behälter (2) vorgesehenen ist, sowie mit einer Auswert- und Steuerelektronik (10), die zum Ausrichten ein gesteuertes Drehen bzw. Schwenken des jeweiligen Behälterträgers (5) in Abhängigkeit von einem von der opto-elektrischen Einheit (8) gelieferten Messsignal bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die opto-elektrischen Einheit wenigstens ein Laserprofilsensor (8) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Laserprofilsensor (8) zur Erzeugung von Messsignalen in Form von zumindest zweidimensionalen Profilverläufen ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Laserprofilsensor (8) bei der Laserprofilmessung das wenigstens einen Profil-Merkmals (3) vollständig oder zumindest teilweise erfasst wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälterträger (5) jeweils einen Dreh- oder Schwenkantrieb aufweisen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswert- und Steuerelektronik (10) so ausgebildet ist, dass das Ausrichten durch Vergleich eines bei der Laserprofilmessung erfassten Profilverlaufs als Istwert mit einem beispielsweise in einem Speicher (11) einer Steuereinrichtung (7) abgelegten Sollwert für den Profilverlauf erfolgt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswert- und Steuerelektronik (10) so ausgebildet ist, dass das Ausrichten der Behälter (2) in der Weise erfolgt, dass eine Dreh- oder Schwenkbewegung der Behälter (2) während der Laserprofilmessung dann beendet wird, wenn der bei dieser Messung erfasste Profilverlauf einem Sollwert des Profilverlaufs entspricht oder weitestgehend entspricht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswert- und Steuerelektronik (10) so ausgebildet ist, dass aus den bei der Laserprofilmessung gewonnen Messwerten die Abweichung der aktuellen Orientierung des jeweiligen Behälters (2) von der exakten Ausrichtung ermittelt, und dass dann unter Berücksichtigung dieser Abweichung eine gesteuerte Dreh- oder Schwenkbewegung des jeweiligen Behälters (2) um seine Behälterachse bis zum exakten Ausrichten erfolgt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, mit denen vor der Laserprofilmessung eine Grobausrichtung der Behälter (2) erfolgt, beispielsweise durch mechanische Abtastung und/oder mit Hilfe wenigstens eines opto-elektrischen Sensors.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie Teil einer Etikettiermaschine ist, und zwar insbesondere Teil einer Etikettiermaschine zum lagegenauen Aufbringen von Etiketten (4) in Bezug auf das wenigstens eine Profilmerkmal (3).
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Profilmerkmal (3) ein an einer Behälterumfangsfläche vorgesehenes Merkmal ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Profilmerkmal (3) ein zumindest in einem Teilbereich über die restliche Behälteraußenfläche vorstehendes Merkmal ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Profilmerkmal zumindest in einem Teilbereich von einer Vertiefung an der Behälteraußenfläche gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens ein Laserprofilsensor (8) für eine Laserprofilmessung durch eine laserstrahlgestützte Abstandsmessung ausgebildet ist.