DE102009038810A1

DE102009038810A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Erfassung der Ist-Position zumindest eines Etikettenübergabe-Elementes einer Etikettiermaschine

Info

Publication number: DE102009038810A1
Application number: DE102009038810A
Authority: DE
Inventors: Frank Putzer; Holger Stenner
Original assignee: KHS GmbH
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 2009-08-31
Filing date: 2009-08-31
Publication date: 2011-03-17
Also published as: EP2473412A1; WO2011023268A1; US20120061000A1; US9969519B2; EP2473412B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein zugehöriges Verfahren zur Erfassung der Ist-Position (P) zumindest eines Etikettenübergabe-Elementes (2) einer Etikettiermaschine in Bezug auf die Umfangsoberfläche (3') eines zu etikettierenden Behälters (3) wie Flaschen, Dosen, Kartonagen und dergleichen, umfassend zumindest eine Sensoreinheit (5, 6) und zumindest eine mit dieser in Wirkverbindung stehenden Steuer- und Auswerteeinheit (7), wobei der zumindest eine zu etikettierende Behälter (3) drehbar um eine Drehachse (DA) in einer Bewegungs- und Transportebene (E) angeordnet ist. Besonders vorteilhaft ist dem zumindest einen Etikettenübergabe-Element (2) und dem jeweils zu etikettierende Behälter (3) ein dreidimensionaler Erfassungsraum zugeordnet, der durch ein Koordinatensystem mit drei Koordinatenachsen (x, y, z) aufgespannt wird, und die zumindest eine Sensoreinheit (5, 6) zur berührungslosen Erfassung der Ist-Position (P) des Etikettenübergabe-Elementes (2) in Bezug auf die Umfangsoberfläche (3') des Behälters (3) im dreidimensionalen Erfassungsraum ausgebildet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 17.
Etikettiermaschinen, insbesondere Rundläufer-Etikettiermaschinen sind hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt. Hierbei ist die gesamte Etikettierstation der Etikettiermaschine, d. h. der Träger mit dem Greiferzylinder sowie dem Etikettenkasten und der Leimwalze beispielsweise als Einheit um die Trägerachse drehbar ausgebildet. Durch die mit der Verdrehung verbundene Verlagerung der Umlaufbahn der Greifer- und Andruckelemente in Richtung auf die Transportbahn der Gegenstände, insbesondere der zu etikettierenden Behälter wie Flaschen, Dosen, Kartonagen und dergleichen lassen sich die durch die verschiedenen Gegenstandsformate bedingten unterschiedlichen Abstände der zu etikettierenden Bereiche von der Etikettierstation überbrücken.
Aus der DE 10 2004 005 994 A1 ist beispielsweise eine derartige Etikettiermaschine zum Aufbringen von Etiketten auf Umfangsoberflächen von Behältern wie Flaschen, Dosen, Kartonagen usw. bekannt, die eine Bewegungs- und Transportebene für die Behälter, einen zugeordneten Übertragungsbereich zum Aufbringen der Etiketten auf die Behälter, eine Etikettierstation mit Etikettenübergabe und Etikettenvorratseinrichtungen aufweist. Die Etikettenübergabe erfolgt mittels einer Übergabeeinrichtung mit Verstelleinrichtungen in Form einer Vielzahl von Stellmotoren oder motorisch Längen veränderbaren Verstellarmen, die mehrdimensional in einem Arbeitsraum unter freier Ansteuerung eines zur Etikettenübergabe frei wählbaren Pivotpunktes bewegbar und anpassbar gelagert sind.
Um ein gutes Etikettierergebnis, und zwar ein blasenfrei und/oder faltenfrei aufgebrachtes Etikett zu erreichen, ist die Ausrichtung des Etikettenübergabe-Elementes in Bezug auf den zu etikettierenden Behälter von größter Bedeutung. Insbesondere ist es erforderlich, dass eine optimale räumliche Ausrichtung des Etikettenübergabe-Elementes in Bezug auf den zu etikettierenden Behälter dahingehend vorliegt, dass beispielsweise die Spendekante des Etikettenübergabe-Elementes nahezu vollständig parallel zu der zu etikettierenden Umfangsoberfläche des Gegenstandes ausgerichtet ist.
Bei einer Änderung der Etikettieraufgabe, beispielsweise einem Formatwechsel, ist eine Neujustierung des Etikettenübergabe-Elementes in Bezug auf den zu etikettierenden Behälter erforderlich, wobei bereits vorliegende, erprobte und optimierte Einstellungen für ein bestimmtes Format üblicherweise nicht mehr reproduzierbar sind. Ursache für die genannte mangelnde Reproduktionsgenauigkeit ist u. a. das Spiel in den mechanischen Komponenten und die mangelnde Genauigkeit der am Markt erhältlichen Positionszählwerke, bei den erforderlichen Verstellmotoren, insbesondere die mangelnde Genauigkeit von Spindelmotoren.
Ein weiteres Problem ergibt sich bei Etikettiermaschinen in Modulbauweise, bei denen die Etikettieraggregate der verschiedenen Etikettiertechniken z. B. Selbstklebetechnik, Kaltleimtechnik, Heißleimtechnik oder Rollfeld usw. gegeneinander ausgetauscht werden. Insbesondere beim Ab- und wieder Andocken eines derartigen Etikettiermoduls entstehen größere Abweichungen in den erzielten Ausrichtungen oder Positionierungen. Eine derartige abweichende Ausrichtung des gesamten Etikettiermoduls wirkt sich unmittelbar auf die Ausrichtung des Etikettenübergabe-Elementes aus. Dies bedeutet, dass das Etikettenübergabe-Element selbst bei korrekter Übernahme der optimierten Einstellung grundsätzlich fehlerhaft in Bezug auf die Umfangsoberfläche des zu etikettierenden Behälters ausgerichtet ist, wenn das Etikettiermodul als solches nicht korrekt eingesetzt wird. Daraus ergibt sich als besonders wichtiges Merkmal des Standes der Technik, dass die aus dem Stand der Technik bekannten Anzeigeelemente, insbesondere Positionsanzeigen lediglich die Ausrichtung des Etikettenübergabe-Elementes relativ zum Etikettiermodul anzeigen.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein zugehöriges Verfahren zur Erfassung der Ist-Position eines Etikettenübergabe-Elementes, insbesondere in Bezug auf eine Soll-Position anzugeben, welche eine Reproduzierbarkeit von bereits gefunden, optimalen Positionseinstellungen ermöglicht.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Ein Verfahren zur Erfassung der Ist-Position eines Etikettenübergabe-Elementes ist Gegenstand des Patentanspruches 16.
Der wesentliche Aspekt der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist darin zu sehen, dass dem zumindest einen Etikettenübergabe-Element und dem jeweils zu etikettierende Behälter ein dreidimensionaler Erfassungsraum zugeordnet ist, der durch ein Koordinatensystem mit drei Koordinatenachsen aufgespannt wird, und dass die zumindest eine Sensoreinheit zur vorzugsweise berührungslosen Erfassung der Ist-Position des Etikettenübergabe-Elementes in Bezug auf die Umfangsoberfläche des Behälters im dreidimensionalen Erfassungsraum ausgebildet ist. Aufgrund der Erfassung der Ist-Position des Etikettenübergabe-Elementes mittels der erfindungsgemäßen Sensoreinheiten, können besonders vorteilhaft mechanische Komponenten, insbesondere Neigungs- und Schwenkvorrichtungen von geringerer Präzision Anwendung finden. Die Einstellungen der Verstellmechanik können elektronisch gespeichert werden und als Voreinstellungen erneut verwendet werden. Auch wird eine permanente Überwachung der Einstellwerte möglich, wodurch eine Fehlbedienung vermieden wird. Besonders vorteilhaft ist nun jedoch eine schnelle und genaue Reproduzierbarkeit von bereits gefundenen Einstellwerten möglich.
Der wesentliche Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, dass dem zumindest einen Etikettenübergabe-Elementes und dem zu etikettierenden Behälter ein gemeinsamer dreidimensionaler Erfassungsraum zugeordnet wird, der durch ein Koordinatensystem mit drei Koordinatenachsen aufgespannt wird, und dass mittels zumindest einer Sensoreinheit und zumindest einer mit dieser in Wirkverbindung stehenden Steuer- und Auswerteeinheit die Ist-Position des zumindest einen Etikettenübergabe-Elementes in Bezug auf eine die Umfangsoberfläche des Behälters im gemeinsamen dreidimensionalen Erfassungsraum vorzugsweise berührungslos erfasst wird.
Vorteilhaft ist die Ist-Position durch Positionskoordinaten des dreidimensionalen Erfassungsraums gegeben, welche den Schwenkwinkel und/oder den Neigungswinkel einer orthogonalen Achse des Etikettenübergabe-Elementes bezogen auf eine der Koordinatenachsen des dreidimensionalen Erfassungsraums erfassen. Das Koordinatensystem kann beispielsweise durch ein kartesisches Koordinatensystems mit x, y-, und z-Achse gebildet sein, wobei die Positionskoordinaten die x-, y- und/oder z-Koordinate der Ist-Position umfassen. Hierbei verläuft beispielsweise zumindest eine der drei Koordinatenachsen des dreidimensionalen Erfassungsraums parallel zur Drehachse des zu etikettierenden Behälters.
Besonders vorteilhaft ist die zumindest eine Sensoreinheit beabstandet zum Etikettenübergabe-Element angeordnet oder direkt mit diesem verbunden. Hierzu kann die zumindest eine Sensoreinheit durch eine elektro-optische Sensoreinheit, einen elektronischen Neigungssensors, ein elektronisches Lineal und/oder einen Endlagen/Nullpunkttaster gebildet sein. Die zumindest eine elektro-optische Sensoreinheit ist beispielsweise in Form eines Kamerasystems mit nachgeschalteter, elektronischer Bildverarbeitung oder eines Lasersystems zur Vermessung/Positionsbestimmung realisierbar.
Das zumindest eine Etikettenübergabe-Element ist durch eine Spendekante, einen Greiferzylinder mit Aussteuerung oder eine Vakuumtrommel gebildet und zur drehbaren Anordnung des zu etikettierenden Behälters um die Drehachse bzw. Behälterlängsachse ist vorzugsweise eine Drehtellervorrichtung vorgesehen.
Weiterhin vorteilhaft ist das Etikettenübergabe-Element über mechanische und/oder elektromechanische Verstellmittel dreh- und/oder schwenkbar und/oder linear verschiebbar im dreidimensionalen Erfassungsraum gelagert. Auch kann dem Etikettenübergabe-Element zumindest ein Positionserfassungsmittel zugeordnet sein, welches von der zumindest einen Sensoreinheit berührungslos erfassbar ist. Das zumindest eine Positionserfassungsmittel ist durch einen beispielsweise farbigen Körper mit mindestens einer ausgeprägten Körperkante oder eine Referenzmusterfläche gebildet.
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 Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Funktionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erfassung der Ist-Position eines Etikettenübergabe-Elementes und
2 ein schematisches Blockschaltbild einer alternativen Ausführungsform der zur berührungslosen Erfassung der Ist-Position vorgesehen Sensoreinheiten in unterschiedlichen Ansichten.
In 1 ist beispielhaft eine schematische Funktionsdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Erfassung der Ist-Position P zumindest eines Etikettenübergabe-Elementes 2 einer Etikettiermaschine in Bezug auf eine Soll-Position, und zwar die Umfangsoberfläche 3' eines zu etikettierenden Behälters 3 dargestellt.
Behälter 3 im Sinne der Erfindung sind jedwede etikettierbaren Packmittel, insbesondere Behälter, Dosen, Flaschen, aber auch andere Packmittel, die vorzugsweise aber nicht zwingend zumindest an einem Teilbereich ihrer Mantel- oder Umfangsoberfläche 3' rotationssymmetrisch zu Ihrer Behälterlängsachse ausgebildet sind.
Der Aufbau einer Etikettiermaschine ist hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt, und zwar beispielsweise aus der DE 10 2004 005 994 A1 . Mittels derartiger Etikettiermaschinen werden genannte Behälter 3 an Ihrer Umfangsoberfläche 3' maschinell mit einem Etikett 4 versehen, welches vorzugsweise auf die Umfangsoberfläche 3' aufgeklebt wird.
Hierbei wird unter einem Etikettenübergabe-Element 2 ein mechanisches Bauteil verstanden, welches das Etikett 4 an den zu etikettierenden Behälter 3 übergibt, und zwar positionsgenau an die hierzu vorgesehen Etikettierstelle. Beispielsweise kann das Etikettenübergabe-Element 2 durch eine Spendekante („Selbstklebeetikettierung”) oder einen Greiferzylinder mit Aussteuerung („Kaltleimetikettierung”) oder eine Vakuumtrommel („Heißleimetikettierung”) gebildet sein.
Um ein blasenfrei und/oder faltenfreies Anbringen des Etikettes 4 an der Umfangsoberfläche 3' des Behälters 3 zu gewährleisten ist – wie eingangs bereits ausgeführt – die Ausrichtung des Etikettenübergabe-Elementes 2 in Bezug auf die Umfangsoberfläche 3' des zu etikettierenden Behälters 3 bzw. dessen Umfangsoberfläche 3' von größter Bedeutung. Insbesondere ist es erforderlich, dass eine optimale räumliche Ausrichtung des Etikettenübergabe-Elementes 2 in Bezug auf die Umfangsoberfläche 3' des zu etikettierenden Gegenstandes dahingehend erzielt wird, dass beispielsweise das durch eine Spendekante gebildete Etikettenübergabe-Element 2 nahezu vollständig parallel zu der zu etikettierenden Umfangsoberfläche 3' und vorzugsweise rechtwinklig zur Förderrichtung FR des Behälters 3 in einer Bewegungs- und Transportebene E ausgerichtet ist.
Die im Folgenden betrachtete Etikettiermaschine ist beispielsweise zur Übergabe von Einzeletiketten 4 an Behälter 3 wie Flaschen, Dosen und dergleichen ausgebildet. Die Erfindung ist jedoch keinesfalls auf die genannte Ausführungsform beschränkt, sondern kann selbstverständlich auch bei unterschiedlich hierzu ausgebildeten Etikettiermaschinen eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 umfasst ferner zumindest eine Sensoreinheit 5, 6 und zumindest eine mit dieser in Wirkverbindung stehenden Steuer- und Auswerteeinheit 7. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß 1 sind eine erste und zweite Sensoreinheit 5, 6 vorgesehen, welche jeweils mit der Steuer- und Auswerteeinheit 7 verbunden sind. An die Steuer- und Auswerteeinheit 7 ist eine Anzeigeneinheit 8 oder eine Bedienkonsole 10 angeschlossen, welche jeweils zumindest eine Anzeigefläche aufweist. Die Steuer- und Auswerteeinheit 7 und/oder die Anzeigeeinheit 8 können hierbei Teil der Etikettiermaschine sein oder räumlich getrennt von dieser vorgesehen sein.
Der zu etikettierende Behälter 3 ist jeweils drehbar um eine Drehachse DA in einer Bewegungs- und Transportebene E angeordnet, und zwar vorzugsweise mittels wenigstens einer Drehtellervorrichtung. Vorzugsweise fällt die Drehachse DA mit der Behälterlängsachse zusammen, welche näherungsweise senkrecht zur Bewegungs- und Transportebene E verläuft. Im nachfolgenden Ausführungsbeispiel ist der Behälter 3 rotationssymmetrisch zur Behälterlängsachse ausgebildet.
Zur Bestimmung der Drehposition der den Behälter 4 aufnehmenden Drehtellervorrichtung ist diese an die zumindest eine Steuer- und Auswerteeinheit 7 angeschlossen, wobei die Steuerung des Antriebs der Drehtellervorrichtung um die Drehachse DA vorzugsweise mittels der Steuer- und Auswerteeinheit 7 erfolgt.
Erfindungsgemäß sind das zumindest eine Etikettenübergabe-Element 2 und der jeweils zu etikettierende Behälter 3 in einem dreidimensionalen Erfassungsraum angeordnet, der durch ein Koordinatensystem mit drei Koordinatenachsen x, y, z aufgespannt wird. Unter dem Begriff dreidimensionaler Erfassungsraum wird ein dreidimensionaler Raum verstanden, der das Etikettenübergabe-Element 2 und den aktuell zu etikettierende Behälter 2 umgibt, d. h. einen gemeinsamen dreidimensionaler Erfassungsraum bildet.
Das Koordinatensystem ist zur Kennzeichnung von unterschiedlichen Positionen im dreidimensionalen Erfassungsraum vorgesehen, mittels dem Translationen im dreidimensionalen Erfassungsraum eindeutig definierbar sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Koordinatensystem durch ein kartesisches Koordinatensystem gebildet, welches eine x-Achse, eine y-Achse und eine z-Achse aufweist, die jeweils senkrecht zueinander verlaufen.
Das Etikettenübergabe-Element 2 ist über mechanische und/oder elektromechanische Verstellmittel (nicht in den Figuren dargestellt) dreh- und/oder schwenkbar und/oder linear verschiebbar im dreidimensionalen Erfassungsraum gelagert, welche entweder maschinell oder manuell betätigbar sind. Diese können beispielsweise durch Linearantriebe, Hubgetriebe oder Spindelantriebe gebildet sein.
Beispielsweise ist das Etikettenübergabe-Element 2 um einen Schwenkwinkel α um eine orthogonale Achse OA verstellbar, welcher die parallele Anheftung des Etiketts 4 bezogen auf die Umfangsoberfläche 3' des Behälters 3 bestimmt. Darüber hinaus ist eine Verstellbarkeit des Etikettenübergabe-Elementes 2 um einen Neigungswinkel β wiederum bezogen auf die orthogonale Achse OA vorgesehen, der die parallele Ausrichtung des Etikettenübergabepunktes des Etikettenübergabe-Elementes 2 zur Umfangsoberfläche 3' des Behälters 3 vorgibt. Ein korrekte Einstellung des Neigungswinkels β ist insbesondere für ein falten- und/oder blasenfreies Etikettieren erforderlich. Schließlich ist das Etikettenübergabe-Element 2 zumindest entlang zweier Koordinatenachsen x, y des kartesisches Koordinatensystems linear verschiebbar ausgebildet, und zwar vorzugsweise entlang der x- und y-Achse.
Unter Berücksichtigung der genannten Verstellmöglichkeiten ist die Ist-Position des Etikettenübergabe-Elementes 2 mittels Positionskoordinaten im gemeinsamen dreidimensionalen Erfassungsraum eindeutig erfassbar, wobei die Positionskoordinaten beispielsweise durch den Schwenkwinkel α, den Neigungswinkel β und die x-, y- und/oder z-Koordinate des kartesisches Koordinatensystems gegeben sind.
Unter dem Begriff Ist-Position des Etikettenübergabe-Elementes 2 wird somit die Ausrichtung und Anordnung des Etikettenübergabe-Elementes 2 im dreidimensionalen Erfassungsraum verstanden, und zwar beispielsweise bezogen auf einen Referenzpunkt. Der Referenzpunkt kann beispielsweise durch die zu etikettierende Umfangsoberfläche 3' des Etikettenübergabepunktes vorgegeben sein.
Dabei ist zu beachten, dass bei der Ermittlung der Ist-Position P im dreidimensionalen Erfassungsraum – je nach gestellter Anforderung – zumindest einer der drei Freiheitsgrade der Translation und mindestens einer der drei Freiheitsgrade der Rotation des Etikettenübergabe-Elementes 2 im dreidimensionalen Erfassungsraum zu erfassen sind.
Dabei können folgende Koordinaten einzeln oder in beliebiger Kombination erfasst werden, und zwar die x-, y-, z-Koordinaten mindestens eines Punktes des Etikettenübergabe-Elementes 2 im dreidimensionalen Erfassungsraum („Freiheitsgrade der Translation”) und/oder die x-, y-, z-Koordinaten mindestens zweier Punkte des Etikettenübergabe-Elementes 2 im dreidimensionalen Erfassungsraum und/oder die Orientierung mindestens einer der Hauptachsen des Etikettenübergabe-Elementes 2 im dreidimensionalen Erfassungsraum („Freiheitsgrade der Rotation”).
Die zumindest eine Sensoreinheit 5, 6 ist besonders vorteilhaft zur berührungslosen Erfassung der aktuellen Position des Etikettenübergabe-Elementes 2 in Bezug auf die Umfangsoberfläche 3' des Behälters 3 anhand der Positionskoordinaten im dreidimensionalen Erfassungsraum ausgebildet, wobei vorzugsweise zumindest eine Sensoreinheit 5, 6 einem Etikettenübergabe-Element 2 zugeordnet ist.
Beispielsweise ist zumindest eine Sensoreinheit 5, 6 in Form einer elektro-optischen Sensoreinheit vorgesehen, die beispielsweise durch ein Kamerasystem mit nachgeschalteter, elektronischer Bildverarbeitung und/oder durch ein Lasersystem zur Vermessung/Positionsbestimmung gebildet ist. Zur absoluten Erfassung der Ist-Position P des Etikettenübergabe-Elementes 2 kann beispielsweise ein fest mit der Etikettiermaschine verbundener Laserpointer vorgesehen sein, der auf eine am Etikettenübergabe-Element 2 angeordnete Zielscheibe gerichtet ist. Die Auswertung des Laserlichtpunktes auf der Zielscheibe kann beispielsweise über ein Kamerasystem, vorzugsweise eine Smartkamera erfolgen.
In einer alternativen Ausführungsform wird mittels der zumindest einen Sensoreinheit 2 das Etikettenübergabe-Element 2 als solches erkannt. Hierzu ist dem Etikettenübergabe-Element 2 zumindest ein Positionserfassungsmittel 9 zugeordnet, welches von der zumindest einen Sensoreinheit 5, 6 berührungslos erfassbar ist. Das zumindest ein Positionserfassungsmittel 9 ist vorzugsweise direkt mit dem Etikettenübergabe-Element 2 verbunden.
Als Positionserfassungsmittel 9 kann beispielsweise mindestens ein besonders gut erkennbares Element, beispielsweise ein (farbiger) Körper mit mindestens einer ausgeprägten Körperkante angebracht sein. Im Ausführungsbeispiel gemäß 1 sind zwei Positionserfassungsmittel 9, 9' vorgesehen, die jeweils durch einen pyramidenartigen Körper gebildet sind, dessen Körperkanten über die erste bzw. zweite Sensoreinheit 5, 6 berührungslos erfassbar sind.
Alternativ kann das Positionserfassungsmittel 9 durch eine Referenzmusterfläche gebildet sein, welche sich auf der Außenfläche des Etikettenübergabe-Elementes 2 befindet. Die Referenzmusterfläche weist beispielsweise eine symmetrische Anordnung von Linien auf, die eine eindeutige Erfassung mittels der zumindest einen Sensoreinheit 5, 6, beispielsweise einer Smartkamera ermöglichen.
Auch kann die zumindest eine Sensoreinheit 5, 6 unmittelbar am Etikettenübergabe-Element 2 angeordnet werden, und zwar vorzugsweise in einem unveränderbaren Abstand zum Etikettenübergabepunkt bzw. der Spendekante. Die zumindest eine Sensoreinheit 5, 6 ist zur absoluten oder relativen Erfassung der Ist-Position P des Etikettenübergabe-Elementes 2 im dreidimensionalen Erfassungsraum ausgebildet, wobei bei einer relativen Erfassung als Bezugspunkt die Umfangsoberfläche 3' des Behälters 3 dienen kann. Zur absoluten Erfassung der Ist-Position P finden besonders bevorzugt lineare Maßstäbe Anwendung.
Ein derartige Sensoreinheit 5, 6 kann beispielsweise in Form eines ein- oder zweiachsigen elektronischen Neigungssensors 5', 6' realisiert sein, über welchen ein Schwenken und Neigen des Etikettenübergabe-Elementes 2 bzw. des Etikettenübergabepunktes bezogen auf dessen orthogonale Achse, vorzugsweise dessen Längsachse erfassbar ist. Über die genannten Sensoreinheiten 5', 6' sind somit der Schwenkwinkel α und der Neigungswinkel β in Form von elektronischen Positionssignalen erfassbar, welche zur Bestimmung der Ist-Position P auswertbar sind.
Alternativ oder zusätzlich kann die zumindest eine Sensoreinheit 5, 6 in Form eines Endlagentasters oder Nullpunkttasters realisiert sein, bei dem zur Erfassung der Ist-Position P das Etikettenübergabe-Element 2 so lange in eine vorgegebene Richtung verfahren wird, bis das Etikettenübergabe-Element 2 den mindestens einen Endlagen- oder Nullpunkttaster auslöst. Hierdurch wird zumindest eine Koordinate der Ist Position P des Etikettenübergabe-Elements 2 erfasst.
Erfolgt die Erfassung der Ist-Position P des Etikettenübergabe-Elements 2 beispielsweise nach dem Prinzip der Musterkennung auf einer Referenzfläche, so wird zunächst über die zumindest eine in Form einer Smartkamera mit speziellem Auswerteroutine ausgebildeten Sensoreinheit 5 das Positionserfassungsmittel 9 beispielsweise in Form einer symmetrischen Anordnung von Linien erfasst und anschließend daraus die Ist-Position P berechnet. Die Referenzmusterfläche ist hierbei Bestandteil des Etikettenübergabe-Elements 2. Pro Etikettenübergabe-Element 2 ist zumindest ein intelligenter Sensor in der Etikettiermaschine vorgesehen. Mittels einer in der Steuer- und Auswerteinheit 7 ausgeführten Softwareroutine wird das erkannte Referenzmuster mit eine gespeicherten Muster verglichen und die x-, y-, z-Koordinaten bzw. der Schwenk- und Neigungswinkel α, β bestimmt.
Bei einem Formatwechsel werden an einer Bedienkonsole bzw. einem Human-Maschine-Interface 10 der Etikettiermaschine die für das gewählte Format notwendigen Soll-Position S anhand der Positionskoordinaten Neigungs- und Schwenkwinkel α, β sowie die x-, y-, z-Koordinaten gemeinsam mit den Ist-Position P angezeigt.
Der Bediener kann nun manuell die Justierung der Etikettenübergabe-Elements 2 vornehmen. Die Veränderung der Ist-Position P wird hierbei unmittelbar an der Bedienkonsole 10 angezeigt. Bei Übereinstimmung von Ist-Position P und angezeigten Soll-Position S meldet die Etikettiermaschine Betriebsbereitschaft. Besonders vorteilhaft können bereits vorhandene Positionen für ein vorgegebenes Format, welche sich als vorteilhaft erwiesen haben, erneut angefahren werden. Hierzu werden diese in einer Speichereinheit der Steuer- und Auswerteeinheit 7 hinterlegt.
Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel werden selbstklebende Etiketten 4 am konischen Teil eines Behälters, beispielsweise am konischen Teil einer Flasche 3 angebracht. Das schräg angeordnete Etikett 4 wird zunächst mit seiner Vorderkante an die Flasche 3 angeheftet, und anschließend durch eine Überlagerung einer Rotation des Behälters um seine Drehachse DA, der Bewegung des, den Behälters tragenden Rotors der Etikettiermaschine und die andauernde Spendebewegung vollständig auf den Behälter übertragen.
Nach der vollständigen Übertragung des Etiketts 4 wird das Etikett 4 durch geeignete Andruckelemente, beispielsweise Bürsten vollständig an der Flasche 3 befestigt.
Zur Verdeutlichung dessen ist in 2 eine schematische Seitenansicht des Behälters 3 und des jeweils zugehörigen Etikettenübergabe-Elements 2 in unterschiedlichen Ansichten dargestellt.
Bei selbstklebenden Etiketten 4 ist das Etikettenübergabe-Element 2 durch eine Spendekante gebildet, deren Ist-Position P im dreidimensionalen Erfassungsraum mittels einer ersten und zweiten Sensoreinheit 5', 6' erfasst wird, und zwar wird mittels der ersten Sensoreinheit 5' der Schwenkwinkel α und mittels der zweiten Sensoreinheit 6' der Neigungswinkel β erfasst.
Der Schwenkwinkel α bestimmt dabei die parallele Anheftung des Etiketts 4 zum zylindrischen Grundkörper der Flasche 3 und der Neigungswinkel β die parallele Ausrichtung der Spendekante zur zu etikettierenden Flaschenoberfläche. Mittels einer dritten und vierten Sensoreinheit 11, 12 wird die x- und y-Koordinate erfasst. Die Erfassung erfolgt hierbei jeweils in Form eines veränderlichen elektrischen Signals (z. B. Datenbus, analoges oder digitales Signal, binäre Information usw.) als Funktion der jeweiligen Messgröße.
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.
In Ergänzung zur elektronischen Erfassung von Schwenk- und Neigungswinkel α, β ist beispielsweise eine Überwachung des Abstandes der Spendekante zum Behälter 3 und der Höhenposition des Etikettes 4 auf dem Behälter 4 mittels elektronischer Lineale möglich.
Auch können motorisch antreibbare Verstellmittel vorgesehen sein, die gesteuert über die Steuer- und Auswerteeinheit 7 jeweils von der Ist-Position P in die vorgegeben Soll-Position S gefahren werden.
Die beschriebene Sensoreinheiten 5, 5', 6, 6', 11, 12 weisen jeweils unterschiedlichste Erfassungsgenauigkeiten auf, und zwar weisen Neigungssensoren eine Genauigkeit von ±0,5 Grad, Linearmaßstäbe eine Genauigkeit von ±5 μm und Kamerasysteme incl. der zugehörigen Bildverarbeitung eine Genauigkeit von ±1 Pixel des optischen Sensors auf, was bei geeigneter Ausbildung der zugehörigen Komponenten zu einer Genauigkeit von etwa ±0,2 mm führt. Erfindungsgemäß wird für jede Erfassungsaufgabe die jeweils genaueste Sensoreinheiten 5, 5', 6, 6', 11, 12 vorgesehen, wodurch bei der Bestimmung der Ist-Position P des Etikettenübergabe-Elements 2 die erforderliche Genauigkeit realisierbar ist.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Etikettenübergabe-Element
3: Behälter
3': Umfangsoberfläche
4: Etikett
5, 5': erste Sensoreinheit
6, 6': zweite Sensoreinheit
7: Steuer- und Auswerteeinheit
8: Anzeigeneinheit
9, 9': Positionserfassungsmittel
10: Bedienkonsole
11: dritte Sensoreinheit
12: vierte Sensoreinheit
DA: Drehachse
OA: orthogonale Achse
x: x-Koordinate
y: y-Koordinate
z: z-Koordinate
α: Schwenkwinkel
β: Neigungswinkel
E: Bewegungs- und Transportebene
FR: Förderrichtung
P: Ist-Position
S: Soll-Position

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102004005994 A1 [0003, 0021]

Claims

Vorrichtung zur Erfassung der Ist-Position (P) zumindest eines Etikettenübergabe-Elementes (2) einer Etikettiermaschine in Bezug auf die Umfangsoberfläche (3') eines zu etikettierenden Behälters (3) wie Flaschen, Dosen, Kartonagen und dergleichen, umfassend zumindest eine Sensoreinheit (5, 6) und zumindest eine mit dieser in Wirkverbindung stehenden Steuer- und Auswerteeinheit (7), wobei der zumindest eine zu etikettierende Behälter (3) drehbar um eine Drehachse (DA) in einer Bewegungs- und Transportebene (E) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, durch welche die Erfassung der Ist-Position (P) des Etikettenübergabe-Elementes (2) in einem dreidimensionalen Erfassungsraum möglich ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem zumindest einen Etikettenübergabe-Element (2) und dem jeweils zu etikettierende Behälter (3) ein dreidimensionaler Erfassungsraum zugeordnet ist, der durch ein Koordinatensystem mit drei Koordinatenachsen (x, y, z) aufgespannt wird, und dass die zumindest eine Sensoreinheit (5, 6) zur berührungslosen Erfassung der Ist-Position (P) des Etikettenübergabe-Elementes (2) in Bezug auf die Umfangsoberfläche (3') des Behälters (3) im dreidimensionalen Erfassungsraum ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Position (P) durch Positionskoordinaten des dreidimensionalen Erfassungsraums vorgegeben sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionskoordinaten den Schwenkwinkel (α) und/oder den Neigungswinkel (β) einer orthogonalen Achse (OA) des Etikettenübergabe-Elementes (2) bezogen auf eine der Koordinatenachsen (x, y, z) des dreidimensionalen Erfassungsraums umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass Koordinatensystem durch ein kartesisches Koordinatensystems mit x-, y-, und z-Achse gebildet ist und die Positionskoordinaten die x-, y- und/oder z-Koordinate der Ist-Position (P) angeben.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der drei Koordinatenachsen (x, y, z) des dreidimensionalen Erfassungsraums parallel zur Drehachse des zu etikettierenden Behälters verläuft.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Sensoreinheit (5, 6) beabstandet zum Etikettenübergabe-Element (2) angeordnet ist oder an diesem angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Sensoreinheit (5, 6) durch eine elektro-optische Sensoreinheit (5, 6) gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Sensoreinheit (5, 6) in Form eines elektronischen Neigungssensors oder eines elektronischen Lineals und/oder eines Endlagen/Nullpunkttasters realisiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine elektro-optische Sensoreinheit (5, 6) durch ein Kamerasystem mit nachgeschalteter, elektronischer Bildverarbeitung oder durch ein Lasersystem zur Vermessung-/Positionsbestimmung gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Etikettenübergabe-Element (2) durch eine Spendekante, einen Greiferzylinder mit Aussteuerung oder eine Vakuumtrommel gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur drehbaren Anordnung des zu etikettierenden Behälters (3) um die Drehachse bzw. Behälterlängsachse (DA) eine Drehtellervorrichtung vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Etikettenübergabe-Element (2) über mechanische und/oder elektromechanische Verstellmittel dreh- und/oder schwenkbar und/oder linear verschiebbar im dreidimensionalen Erfassungsraum gelagert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass dem Etikettenübergabe-Element (2) zumindest ein Positionserfassungsmittel (9) zugeordnet ist, welches von der zumindest einen Sensoreinheit (5, 6) berührungslos erfassbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Positionserfassungsmittel (9) durch einen beispielsweise farbigen Körper mit mindestens einer ausgeprägten Körperkante oder eine Referenzmusterfläche gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzeigeeinheit (8) zur Anzeige der erfassten Ist-Position vorgesehen ist.
Verfahren zur Erfassung der Ist-Position (P) zumindest eines Etikettenübergabe-Elementes (2) einer Etikettiermaschine in Bezug auf die Umfangsoberfläche (3') eines zu etikettierenden Behälters (3) wie Flaschen, Dosen, Kartonagen und dergleichen, durch gekennzeichnet, dass dem zumindest einen Etikettenübergabe-Elementes (2) und dem zu etikettierenden Behälter (3) ein gemeinsamer dreidimensionaler Erfassungsraum zugeordnet wird, der durch ein Koordinatensystem mit drei Koordinatenachsen (x, y, z) aufgespannt wird, und dass mittels zumindest einer Sensoreinheit (5, 6) und zumindest einer mit dieser in Wirkverbindung stehenden Steuer- und Auswerteeinheit (7) die Ist-Position (P) des zumindest einen Etikettenübergabe-Elementes (2) in Bezug auf eine die Umfangsoberfläche (3') des Behälters (3) im gemeinsamen dreidimensionalen Erfassungsraum erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Position (P) berührungslos erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Position (P) optisch erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der Ist-Position (P) die Positionskoordinaten des Etikettenübergabe-Elementes (2) im dreidimensionalen Erfassungsraum ermittelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17–20, dadurch gekennzeichnet, dass als Positionskoordinaten der Schwenkwinkel (α) und/oder den Neigungswinkel (β) einer orthogonalen Achse (OA) des Etikettenübergabe-Elementes (2) bezogen auf eine der Koordinatenachsen (x, y, z) des dreidimensionalen Erfassungsraums gemessen werden.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass als Positionskoordinaten des Etikettenübergabe-Elementes (2) dessen x-, y- und/oder z-Koordinate im von einem kartesischen Koordinatensystem aufgespannten dreidimensionalen Erfassungsraums bestimmt werden.