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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb einer Etikettiereinrichtung einer Tiefziehverpackungsmaschine, um Prognosezeiten von zu etikettierenden Reihen von Packungen zu ermitteln. Dabei ist mit „Prognosezeit” im Rahmen der Erfindung die prognostizierte Dauer eines bestimmten Prozesses gemeint, insbesondere die Dauer eines Etikettiervorgangs für Reihen von Verpackungen.
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Aus der Patentanmeldung
DE 10 2007 033 628 B3 der Anmelderin sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum formatweisen Etikettieren von Packungen auf einer Tiefziehverpackungsmaschine bekannt. Die Etiketten für mehrere Reihen von Packungen werden reihenweise auf ein Transferband gespendet, das die Etiketten beim Vorzug der Packungen auf diesen anordnet. Dieser Vorgang ist zwischen der Tiefziehverpackungsmaschine und der Etikettiereinrichtung synchronisiert, d. h. die Etikettiereinrichtung meldet der Tiefziehverpackungsmaschine, dass alle Etiketten auf das Transferband gespendet wurden und dass auf den Folienvorzug gewartet wird. Die Tiefziehverpackungsmaschine führt daraufhin noch einige Prozesse aus, wie Öffnen der Form- und Siegelstation oder Öffnen von Schutzschiebern, und startet anschließend den Folienvorzug. Wenn die Zykluszeiten der Tiefziehverpackungsmaschine beispielsweise an der Form- oder Siegelstation kürzer sind als die Zykluszeit, die die Etikettiereinrichtung zum Spenden der Etiketten auf das Transferband benötigt, so sendet die Etikettiereinrichtung ein Vorfertigsignal an die Tiefziehverpackungsmaschine, damit diese bestimmte Prozesse bereits zu diesem Zeitpunkt ausführen kann, damit bei der entscheidenden Fertigmeldung durch die Etikettiereinrichtung der Folienvorzug ausgeführt wird, um Wartezeiten wie z. B. für ein Öffnen von Werkzeugen zu minimieren.
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Dabei ermittelt die Etikettiereinrichtung die Zeit des letzten Spendevorgangs und sendet im nachfolgenden Zyklus ein Vorfertigsignal um einen vom Bediener festgelegten Zeitwert vor der prognostizierten Fertigstellung an die Tiefziehverpackungsmaschine.
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Bei Tiefziehverpackungsmaschinen, die eine Packungsüberprüfung oder eine Streckensteuerung aufweisen, übergibt die Tiefziehverpackungsmaschine die Information an die Etikettiereinrichtung, welche guten Packungen des folgenden Formats zu etikettieren sind und welche schlechten oder leeren Packungen nicht zu etikettieren sind, wie es aus der
US 6543505 B1 bekannt ist. Daher kann es vorkommen, dass es Reihen von Packungen gibt, bei denen alle Packungen zu etikettieren sind, oder die Packungen nur teilweise oder gar nicht zu etikettieren sind. Bei aufeinanderfolgenden Formaten, die eine unterschiedliche Anzahl von zu etikettierenden Packungen aufweisen, ist die Verwendung der ermittelten Zeit des letzten Formates ungünstig, um davon ein Vorfertigsignal abzuleiten.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Verfahren zur Ermittlung von Prognosezeiten so zu verbessern, dass die Leistung der Tiefziehverpackungsmaschine erhöht werden kann, vor allem wenn die Anzahl der zu etikettierenden Packungen pro Format unterschiedlich ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 2. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer Etikettiereinrichtung einer Tiefziehverpackungsmaschine, um ein mehrspuriges und mehrreihiges Format von Packungen auf der Oberseite und/oder Unterseite zu etikettieren, sieht folgende Schritte vor: Ermittlung der zu etikettierenden und der nicht zu etikettierenden Packungen des Formats, Bestimmung eines Etikettiermodus für jede Reihe des Formats, basierend auf dem Ergebnis der Ermittlung, und Zuordnen von Prognosezeiten für jede Reihe und/oder Berechnung einer Prognosezeit für das Format, basierend auf dem Ergebnis der Zuordnung. Dies führt zu realen zu erwartenden Zeiten bzw. einer genaueren Prognosezeit für den aktuellen Spendevorgang. Im alternativen, erfindungsgemäßen Verfahren nach Anspruch 2 werden die zu etikettierenden oder die nicht zu etikettierenden Packungen des Formats ermittelt und dann basierend auf dieser Ermittlung für jede Reihe das Formats ein Etikettiermodus bestimmt, bevor für jede eine ersten Reihe nachfolgenden Reihe des Formats eine Prognosezeit zugeordnet wird.
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Erfindungsgemäß wird ein Vorfertigsignal um einen vorgebbaren oder vorgegebenen Zeitwert vor Ablauf der Prognosezeit von einer Steuerung der Etikettiereinrichtung an eine Steuerung der Tiefziehverpackungsmaschine übermittelt, damit Prozesse, die unabhängig von der Etikettiereinrichtung sind und noch vor einem nachfolgenden Folienvorzug abgearbeitet werden können, ausgeführt werden, um Prozesszeit einzusparen und die Leistung der Tiefziehverpackungsmaschine zu erhöhen.
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Vorzugsweise ist der Zeitwert für das Vorfertigsignal einstellbar als Parameter in der Steuerung der Etikettiereinrichtung gespeichert, da dieser von den Prozessen der Tiefziehverpackungsmaschine bzw. von dem zu verpackenden Produkt, dem Verpackungsmaterial und der im Inneren der Packung zu erzeugenden Atmosphäre abhängt und so durch den Bediener ein auf die jeweilige Situation optimierter Zeitwert ermittelt und gespeichert werden kann.
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Dabei startet die Tiefziehverpackungsmaschine vorzugsweise zwischen dem Übermitteln des Vorfertigsignals und einem Fertigsignal bestimmte Prozesse. Andernfalls würde die Tiefziehverpackungsmaschine anhalten und auf das Fertigsignal der Etikettiereinrichtung warten, um die nächstfolgenden Prozesse zu starten.
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Vorteilhafterweise werden gemessene Etikettierzeiten von bereits etikettierten Reihen ausgewertet, um so Auswertungen von Etikettierzeiten durchzuführen. Vorzugsweise wird die Prognosezeit mittels einer sukzessiven Mittelwertbildung von zuvor gemessenen Etikettierzeiten von Reihen jeweils für einen bestimmten Spendemodus berechnet. Somit ergibt sich ein sehr exakter und aktueller Wert für die Prognosezeit für das Etikettieren einer Reihe in dem jeweiligen Spendemodus.
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Bevorzugt berücksichtigt die Mittelwertbildung einen maximalen Messwerteumfang von 5 bis 15, vorzugsweise 10 Messwerten der zuvor gemessenen Etikettierzeiten zur Berechnung der Prognosezeiten, um einen realistischen Wert zu erhalten.
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Nach einem Einschalten der Etikettiereinrichtung oder nach einer Veränderung von Geschwindigkeits- oder Beschleunigungsparametern der Etikettiereinrichtung beginnt vorzugsweise die sukzessive Mittelwertbildung von vorne, da die bis dahin gemessenen Zeiten stark abweichen können, so dass nach wenigen Zyklen nach einem solchen „Reset” ein realer und aktueller Wert für die jeweiligen Prognosezeiten erzeugt wird.
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Bevorzugt wird eine Information über das Format von der Steuerung der Tiefziehverpackungsmaschine an die Steuerung der Etikettiereinrichtung übermittelt, damit in der Steuerung der Etikettiereinrichtung die Ermittlung des Etikettiermodus für jede einzelne Reihe erfolgen kann, um die Bearbeitungszeit für das aktuell zu etikettierende Format zeitlich zu optimieren.
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Dabei beinhaltet die Information über das Format vorzugsweise Informationen über fehlende oder schlechte Packungen bzw. fehlende oder schlechte Reihen, die nicht zu etikettieren sind.
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Als Alternative zum reihenweisen Aufbringen von Etiketten auf Packungen bringt die Etikettiereinrichtung die Etiketten eines Formats mit der Vorschubbewegung der Packungen auf die Packungen auf. Dabei verkürzt sich die von der Etikettiereinrichtung benötigte Zeit zwischen den Folienvorzügen und der Folienvorzug kann früher gestartet werden.
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Wenigstens folgende Spendemodi können vorgesehen sein: Ein Etikettieren aller Packungen einer Reihe erfolgt in einem kontinuierlichen Spendemodus, ein Etikettieren wenigstens einer Packung einer Reihe erfolgt in einem intermittierendem Spendemodus oder, falls in einer Reihe keine Packung zum Etikettieren vorgesehen ist, erfolgt kein Spenden von Etiketten auf eine gesamte Reihe und kein Etikettieren dieser Reihe. Durch diese unterschiedlichen Spendemodi entsprechend der unterschiedlichen Anzahl von zu etikettierenden Packungen kann die Prozesszeit der jeweiligen Reihe und damit auch des gesamten Formates auf Seite der Etikettiereinrichtung auf ein Optimum reduziert werden.
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Dieses Verfahren ist für eine Etikettiereinrichtung zum formatweisen Aufbringen von Etiketten auf Packungen geeignet, aber auch für ein reihenweises Etikettieren mit sogenannten Querbahnetikettierern.
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Im Folgenden werden vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:
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1: eine schematische Ansicht einer Tiefziehverpackungsmaschine mit einer Etikettiereinrichtung,
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2: eine schematische Ansicht der Etikettiereinrichtung von 1,
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3: ein Zeit-Diagramm für eine Prozessübersicht nach dem Stand der Technik,
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4: eine Tabelle zur Mittelwertbildung,
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5: ein Zeit-Diagramm für eine Prozessübersicht nach einem erfindungsgemäßen Verfahren.
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Gleiche Komponenten sind in den Figuren durchgängig mit gleichen Bezugszeichen versehen worden.
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1 zeigt Tiefziehverpackungsmaschine 1 mit einer Etikettiereinrichtung 2. Die Tiefziehverpackungsmaschine 1 weist drei Bahnen 3 bzw. Spuren auf, die in einer Transportrichtung R durch eine nicht dargestellte Klammerkette beidseitig gehalten bewegt werden. Dabei arbeitet die Tiefziehverpackungsmaschine 1 intermittierend, d. h. dass ein Folienverbund 4, der aus in eine erste Folie 5 geformten Mulden und einer Deckelfolie 6 besteht, die in einer Siegelstation 7 aneinander zu einer geschlossenen Packung 8 gesiegelt werden, jeweils einen Folienvorzug um drei Reihen 9 ausführt.
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2 zeigt die Etikettiereinrichtung 2, die einen Etikettenspender 10 mit einer Vorratsrolle 11 mit auf einer Trägerfolie befindlichen Etiketten 12 aufweist. Der Etikettenspender 10 spendet die Etiketten 12 für eine Reihe 9 von Packungen 8 auf ein Transferband 13. Ein Spendeband 14 übernimmt nacheinander die auf das Transferband 13 gespendeten Etiketten 12, bis drei Reihen 9 sich auf dem Spendeband 14 für ein zu etikettierendes Format, das dem Folienvorzug entspricht, befindet. Dabei kann es, wie in 2 gezeigt, beispielsweise zu Lücken L in einer Reihe 9 kommen, wenn die dafür vorgesehenen Packungen 8 als fehlerhaft markiert sind und nicht etikettiert werden sollen.
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Die generelle Arbeitsweise der Etikettiereinrichtung 2 wird im Folgenden kurz beschrieben.
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Eine Steuerung 20 der Tiefziehverpackungsmaschine 1 übermittelt Informationen an eine Steuerung 21 der Etikettiereinrichtung 2, die auch mit der Steuerung 20 der Tiefziehverpackungsmaschine 1 eine Einheit bilden kann. Die Steuerung 21 ermittelt die Anzahl und Platzierung der Etiketten 12 für die erste Reihe 9a und den dafür vorgesehenen Spendemodus: Sind in einer Reihe 9 alle Packungen 8 zu etikettieren, so wird vorzugsweise der kontinuierliche Spendemodus vorgesehen, ist dagegen wenigstens eine Packung 8 einer Reihe 9 nicht zu etikettieren, so wird der intermittierende Spendemodus vorgesehen. Ist eine Reihe 9 nicht zu etikettieren, so wird kein Etikett 12 gespendet. Anschließend werden die Etiketten 12 gemäß dem ermittelten Spendemodus auf das Transferband 13 gespendet und die hierfür benötigte Zeit gemessen und in der Steuerung 21 zum Zwecke einer Mittelwertbildung verarbeitet.
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Ist eine Reihe 9a (siehe auch 2) mit drei Etiketten 12 zu etikettieren, so ist ein sogenannter kontinuierlicher Spendemodus vorgesehen, bei dem auf das laufende Transferband 14 die Etiketten 12 von der ebenfalls laufenden Trägerfolie so mittels Geschwindigkeitsunterschieden zwischen dem Transferband 13 und der Trägerfolie gespendet werden, dass der für die Packungen 8 entsprechende seitliche Abstand 15 erzeugt wird.
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Sind in einer Reihe 9b nicht alle Packungen 8 zu etikettieren, so werden in einem intermittierenden Spendemodus die benötigten Etiketten 12 auf das Transferband 13 gespendet. Durch die dabei auftretenden großen seitlichen Abstände A wird die Trägerfolie in einem Start-Stop-Betrieb gesteuert und mit dem laufenden Transferband 13 abgestimmt.
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Ist eine Reihe 9 gar nicht zu etikettieren, so wird nur das Spendeband 14 um eine Reihe weiter bewegt.
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Die Etiketten 12 für die Reihen 9a, 9b und 9c werden mit dem Folienvorzug der Tiefziehverpackungsmaschine 1 von dem Spendeband 14 auf die Packungen 8 aufgebracht. Dabei läuft das Spendeband 14 synchron mit dem Folienvorzug.
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Während des Spendens der Etiketten 12 auf der Etikettiereinrichtung 2 laufen auf der Tiefziehverpackungsmaschine 1 parallel Prozesse ab, wie Formen von Mulden in eine Folie in einer Formstation oder Evakuieren und Siegeln der Packungen 8 in der Siegelstation 7. Dabei gibt es Prozesse wie ein Absenken eines Form- oder Siegelwerkzeugs zum Öffnen der Werkzeuge, um einen Folienvorzug zu ermöglichen. Diese müssen abgeschlossen sein, bevor ein nächster Folienvorzug erfolgen kann, gleichzeitig muss hierzu eine Fertigmeldung der Etikettiereinrichtung 2 vorliegen.
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Dauert der Prozess der Etikettiereinrichtung 2 länger als beispielsweise der Siegel- und Formprozess der Tiefziehverpackungsmaschine 1, so ist es aus prozesstechnischen Gründen vorgesehen, die Werkzeuge der Form- und Siegelstation möglichst lange geschlossen zu halten. Mit dem Fertigsignal der Etikettiereinrichtung 2 kann der Folienvorzug aber erst gestartet werden, wenn die Werkzeuge geöffnet sind. Daher ist ein Vorfertigsignal vorgesehen, welches um die Prozesszeit, die zum Öffnen der Werkzeuge benötigt wird, vor dem Fertigsignal an die Steuerung 20 der Tiefziehverpackungsmaschine 1 gesendet wird. So können weiterhin parallel Prozesse ablaufen und Wartezeiten minimiert werden.
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Um den Zeitpunkt für das Vorfertigsignal möglichst exakt ermitteln zu können, ist die Prognosezeit bis zum Fertigsignal zu ermitteln. In 3 ist ein Zeit-Prozess-Diagramm nach dem Stand der Technik gezeigt. An der linken vertikalen Achse sind Abläufe und Prozess mit einer eigenen horizontalen Zeitachse t beschrieben. Von links nach rechts sind dabei drei nacheinander ablaufende Zyklen (41, 42, 43) dargestellt. Beispielsweise beginnt der Prozess „Spenden Reihe 9a auf Spendeband 14” zu einem Zeitpunkt und dauert analog zur Länge des Balkens an. Beim „Senden Vorfertigsignal” oder „Senden Fertigsignal” ist nur der Zeitpunkt des Sendens des Signals entscheidend, da dies keinen Prozess mit einer Prozessdauer darstellt. Das Signal kann als Information über ein Bussystem von der Steuerung 20 der Etikettiereinrichtung 2 an die Steuerung 20 der Tiefziehverpackungsmaschine 1 gesendet werden oder das Signal wird als Ausgangssignal von einer Steuerung 21 als ein Eingangssignal an ein weitere Steuerung 20 übergeben. Bis auf die Prozesse „Öffnen Werkzeuge” und „Folienvorzug”, die auf der Tiefziehverpackungsmaschine 1 stattfinden, sind dies Prozesse der Etikettiereinrichtung 2.
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Bei jedem in einer eigenen Zeile dargestellten Prozess wird von der Steuerung 21 die Zeit des zuletzt abgelaufenen Prozesses gemessen. Dieser zuletzt gemessene Wert wird als Prognosezeit des aktuellen Prozesses verwendet und davon die als Parameter in der Steuerung 21 hinterlegte Zeit für ein Vorfertigsignal verrechnet, um den Zeitpunkt des Übermittelns des Vorfertigsignals an die Steuerung 20 um die vorgegebene Zeitspanne vor dem Ende der Prognosezeit zu errechnen.
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Bei einem ersten Zyklus 41 wird die Zeit T1 ermittelt, die notwendig ist, um drei Reihen 9a, b, c von Etiketten 12 auf das Spendeband 14 zu spenden. Nachdem das Fertigsignal 44 an die Steuerung 20 gesendet wurde, laufen in der Verpackungsmaschine noch Prozesse 45 ab, bevor der Folienvorzug 46 und damit das Aufbringen 47 der Etiketten 12 auf die Packungen 8 erfolgt. Im darauffolgenden Zyklus 42 wird als Prognosezeit PZ2 für die Dauer des Spendens der drei Reihen 9 die zuvor gemessene Zeit T1 des letzten Zyklus 41 verwendet und der Zeitpunkt für ein Vorfertigsignal 48 mittels der eingestellten Zeit tv als Zeitpunkt (Prozessbeginn + PZ2 – tv) berechnet. Analog erfolgt dies auch für die Prognosezeit PZ3 des folgenden Zyklus 43 mittels der gemessenen Zeit T2 des vorangegangenen Prozesses 42. Durch eine unterschiedliche Anzahl von zu etikettierenden Packungen 8 ergeben sich Zeiten 40a, b, c zum Spenden der Etiketten 12 für die drei Reihen 9a, b, c, die zu dem vorangehenden Zyklus 42 unterschiedlich sind. Dies kann dazu führen, dass das Vorfertigsignal 48 nur minimal vor dem Fertigsignal 44 gesendet wird und in der Tiefziehverpackungsmaschine 1 die Prozesse 45 nur zum Teil parallel zur Etikettiereinrichtung 2 ablaufen und somit somit eine Wartezeit tw entsteht.
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4 zeigt eine Tabelle zur sukzessiven Mittewertbildung für drei unterschiedliche Spendemodi 51, 52, 53. Die sukzessive Mittelwertbildung bringt den Vorteil dass eine Verwaltung größerer Messwerte-Arrays vermieden wird, indem auf die Zwischenspeicherung von Messergebnissen zugunsten einer fortlaufenden Berechnung der einzelnen Mittelwerte verzichtet wird. Der Spendemodus „Sym” 51 entspricht dem Modus zum intermittierenden Spenden, der Spendemodus „Kont” 52 entspricht dem Modus zum kontinuierlichen Spenden und der Spendemodus „oSp” 53 entspricht dem Modus, bei dem kein Etikett für eine Reihe gespendet wird. Nach Messung der abgelaufenen Spendezeiten 40a, b, c werden diese Werte entsprechend dem Modus eingetragen. Bei mehr als fünf Einträgen in einer Spalte wird nach dem Verfahren „First In – First Out” der Wert der ersten Messung entfernt und der Wert der letzten Messung an der fünften Position eingesetzt, nachdem die anderen vier Messungen in der Tabelle nach oben verschoben wurden. Danach wird immer ein Mittelwert 54, 55, 56 gebildet, der jeweils eine Prognosezeit für eine Reihe mit einem bestimmten Spendemodus darstellt. Bei der Berechnung der Gesamtprognosezeit können diese Zeiten für die geplanten Reihen addiert werden und es ergibt trotz unterschiedlicher Anzahl von Etiketten 12 pro Reihe 9 eine reale Gesamtprognosezeit PZ4 (siehe 5) und in Folge ein entsprechendes Vorfertigsignal 48.
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5 zeigt ein Zeit-Prozess-Diagramm nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Hier werden jeweils die in der Tabelle von 4 ermittelten aktuellen Mittelwerte 54, 55, 56 aus den zu verwendenden Spendemodi 51, 52, 53 als Prognosezeiten PZ4a, b, c für jede Reihe 9a, b, c prognostiziert und zu einer Prognosezeit PZ4 für diesen Zyklus zusammengefasst. Es ist zu erkennen, dass die Zeit tv für das Vorfertigsignal 48 vorzugsweise der Dauer für bestimmte Prozesse 45 auf der Tiefziehverpackungsmaschine 1 entspricht und diese Prozesse 45 parallel ablaufen und gemeinsam mit dem Fertigsignal 44 beendet sein werden, sodass anschließend ohne oder nur mit einer minimalen Wartezeit tw der Folienvorzug 46 und das Aufbringen der Etiketten 12 auf die Packungen 8 erfolgen kann.
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Bei einer alternativen, nicht gezeigten Etikettiereinrichtung, die als sogenannter Querbahnetikettierer ausgeführt ist, wird nacheinander eine Reihe von Etiketten auf eine Vorrichtung gespendet, die diese Reihe von Etiketten erst auf eine Reihe von Packungen abgesetzt, bevor eine nächste Reihe von Etiketten gespendet und abgesetzt werden kann. Hierbei muss der Spende- und Absatzvorgang abgeschlossen sein, bevor ein Folienvorzug erfolgen kann. Bei dieser Alternative können die Etiketten für eine erste Reihe von Packungen gespendet werden, obwohl der Folienvorzug noch läuft oder eine Startfreigabe für die Etikettiereinrichtung von der Tiefziehverpackungsmaschine noch nicht erfolgt ist. Somit wird hierbei die Zeit zum Spenden und Absetzen erst ab der zweiten Reihe gemessen und zur Mittelwertbildung herangezogen, da die erste Reihe bei später erfolgten Startfreigaben nicht die reale Zeit darstellt und den Mittelwert fälschlicherweise verschlechtern würde.
