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Die Erfindung betrifft eine Tubenherstellungsvorrichtung.
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Aus dem Stand der Technik sind sowohl gattungsgemäße Vorrichtungen, als auch Verfahren allgemein bekannt, wobei etwa auf vorveröffentlichte Schutzrechte der Anmelderin zu verweisen ist. Typischerweise wird bei einem Verfahren zum Herstellen einer Tube (genauer: Verpackungstube, wobei im Rahmen der vorliegenden Anmeldung der Begriff „Tube“ für eine solche Verpackungstube verwendet werden soll) ein so genanntes Tubenrohr (üblicherweise unter Verwendung eines geeigneten Dorns) hergestellt und nachfolgend auf eine für eine Einzeltube benötigte Länge vereinzelt. Mit einem derartigen Rohrabschnitt erfolgt dann eine Weiterverarbeitung bis zu einer fertigen, befüllten bzw. befüllbaren Verpackungstube.
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Bei aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen und Verfahren ist es dabei als bekannt vorauszusetzen, dass das Tubenrohr, welches bereits mit einer Tubenbedruckung in Form von in regelmäßigen Abständen entlang des Tubenrohres vorgesehenen Einzelmustern bedruckt ist, so vereinzelt (geschnitten) werden muss, dass der Schnitt zwischen aufeinander folgenden Einzelmustern (welche insoweit dann einem jeweiligen Nutzeraufdruck entsprechend) erfolgen muss und nicht, diesen Nutzeraufdruck zerstörend, innerhalb eines solchen Einzelmusters.
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Aus diesem Grund ist es als aus dem Stand der Technik bekannt vorauszusetzen, den jeweiligen Einzelmustern Markierungen, in Form typischerweise dem Muster benachbart vorgesehenen oder dieses integrierten Druckmarken, zuzuordnen, welche von der bekannten Tubenherstellungsvorrichtung optisch erfasst werden und dann als Reaktion auf das optische Erfassen der Schneidvorgang durch Ansteuerung gattungsgemäßer Schneidemittel mit dem Aktivierungssignal an der gewünschten Position zwischen aufeinander folgenden Einzelmustern getrennt werden.
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Um jedoch eine hinreichende Erfassungssicherheit und damit Betriebssicherheit des Schneidevorgangs sicherzustellen, ist es typischerweise erforderlich, diese Markierungen optisch hervorstechend bzw. zuverlässig optisch detektierbar auszugestalten, was einen (qualitätskritischen) optischen Gesamteindruck eines Einzelmusters einer Verpackungstube beeinträchtigen kann; optisch zuverlässig detektierbar wird eine derartige Markierung primär dadurch, dass sie sich signifikant vom benachbarten bzw. umgebenden Druckmuster unterscheidet und genau dies fördert eine nachteilige ästhetische Gesamtwirkung. UV-Marker vermögen das ästhetische Problem zu lösen, allerdings entstehen dadurch Kosten (eine Druckfarbe mehr).
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Nicht zuletzt aufgrund dieser Problematik könnte es erwogen werden, in der Art einer flächenhaften optischen Mustererfassung das vollständige Einzelmuster (während des kontinuierlichen Zuführens des Tubenrohres) zu erfassen und aus einem derartigen Erfassungssignal dann eine geeignete Schneideposition (zwischen aufeinander folgenden benachbarten Einzelmustern) zu ermitteln. Eine derartige Vorgehensweise verlangt jedoch nach hohem sensor- und auswertetechnischem Aufwand, denn zum Erreichen einer insbesondere für den industriellen Produktionskontext ausreichenden niedrigen Fehlerquote muss eine solche vollflächige Mustererkennung mit hoher Auflösung erfolgen. Dies bedingt jedoch entsprechend erhöhten Rechenaufwand, was wiederum nicht nur den Aufwand für eine benötigte Steuermittelhardware erhöht, sondern, bedingt durch entsprechende Rechen- und Verarbeitungszeiten, eine faktische Zuführ- und damit Verarbeitungsgeschwindigkeit einer gattungsgemäßen Tubenherstellungsvorrichtung begrenzen würde. Da jedoch wiederum im Wettbewerbsumfeld der Tubenherstellung hohe Durchlaufgeschwindigkeiten des abzulängenden Tubenrohres und entsprechend kurze Taktzyklen erfolgskritisch sind, eignet sich eine derartige Vorgehensweise nur bedingt.
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Aus der
DE 15 61 476 A ist eine Tubenherstellungsvorrichtung mit Mitteln zum Zuführen eines eine Tubenbedruckung aufweisenden Tubenrohres bekannt, das in regelmäßigen Abständen entlang einer Zuführungsrichtung vorgesehene identische Einzelmuster umfasst, Mitteln zum Schneiden des Tubenrohres in einer Schneidrichtung zwischen einander benachbarten der Einzelmuster und den Schneidemitteln zugeordneten Steuermitteln, die als Reaktion auf ein optisches Abtasten des Tubenrohres ein Aktivierungssignal für die Schneidemittel erzeugen. Die Steuermittel weisen Vergleichsmittel auf, die aktuelle Detektordaten der Detektoreinheit mit Detektordaten eines vorgelagerten der Einzelmuster verknüpfen und aus dieser Verknüpfung das Aktivierungssignal erzeugen.
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Die
US 4 737 904 A offenbart eine Positioniervorrichtung für Standardlängen, bei der die Beschleunigung und Verzögerung eines Antriebsmechanismus zum Betätigen eines Mechanismus zum Zuführen eines Materials durch einen digitalen Positioniermechanismus gemäß einer Positionsrückmeldung gesteuert wird. Auf dem Material markierte Markierungen werden während der Verzögerung des Antriebsmechanismus von einem Sensor gelesen, und der digitale Positioniermechanismus gibt ein Signal zum Anhalten des Antriebsmechanismus aus, wenn er das eingelesene Ausgangssignal des Sensors empfängt, während der Antriebsmechanismus verzögert wird. Wenn ein Signal vom Sensor nicht von der digitalen Positioniereinrichtung empfangen wird, während der Antrieb verzögert wird, verwendet der digitale Positioniermechanismus Rückmeldeimpulse eines Positionierdetektors, um den Antrieb anzuhalten.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine gattungsgemäße Tubenherstellungsvorrichtung im Hinblick auf die Funktionalität der Steuermittel zum Auslösen des Schneidevorgangs bzw. zum Aktivieren der Schneidemittel so zu verbessern, dass einerseits gesonderte, potentiell optisch störende Markierungen am oder im Einzelmuster nicht erforderlich sind, gleichzeitig jedoch lediglich aus dem Einzelmuster eine schnelle, den kontinuierlichen Herstellungsprozess nicht verlangsamende Detektion der Einzelmuster bzw. deren Zwischenraum als Grundlage für ein Auslösen des Schneidvorgangs ermöglicht ist.
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Die Aufgabe wird durch die Tubenherstellungsvorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
In erfindungsgemäß vorteilhafter Weise sitzen die Steuermittel in einer optischem Detektoreinheit, die, bezogen auf eine Zuführungsrichtung des (kontinuierlichen) Tubenrohres, lediglich eine begrenzte für die Detektion wirksame Quererstreckung aufweist, wobei im Rahmen der vorliegenden Erfindung und bezogen auf eine maximale Breite der Einzelmuster, diese Quererstreckung nicht mehr als 10%, bevorzugt nicht mehr 2%, beträgt.
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Auf diese Weise tastet dann die erfindungsgemäße optische Detektoreinheit in der Art eines Linien- bzw. Streifenbildes lediglich einen lang gestreckten Ausschnitt des Einzelmusters ab, welcher parallel zur Zuführungsrichtung verläuft. Entsprechend minimiert bzw. begrenzt ist damit sowohl der Hardwareaufwand, als auch ein für eine Datenverarbeitung benötigter Rechenaufwand: So lässt sich nämlich die optische Detektoreinheit mit einer entsprechend schmalen Detektor-Quererstreckung deutlich einfacher und kostengünstiger realisieren, ebenso wie eine entsprechend reduzierte Datenmenge des linien- bzw. streifenförmigen Ausschnitts deutlich geringer als die Datenmenge einer Vollbilderfassung der Einzelmuster ist.
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Da jedoch im vorliegenden Kontext der Tubenherstellung typischerweise nur geringe Schwankungen bzw. Abweichungen aufeinander folgender Einzelmuster in Querrichtung vorhanden sind, erreichen die erfindungsgemäß in den Steuermitteln vorgesehenen Vergleich- bzw. Korrelationsmittel auch auf der Basis dieses schmalen Ausschnitts eine hinreichende Erfassungs- und Erkennungsgenauigkeit im Hinblick auf eine aktuelle Position entlang der Zuführungsrichtung. Dabei ist es einerseits vorteilhaft und bevorzugt, etwa in der Art einer ansonsten bekannten Korrelation Daten des erfassten streifenförmigen Ausschnitts eines vorgelagerten der Einzelmuster mit den Daten eines aktuell betrachteten streifenförmigen Ausschnitts zu vergleichen und so (mit entsprechender Erfassung der Periodizität) Daten über eine aktuelle Längspositionen entlang der Zuführungsrichtung zu erhalten, aus welchen dann wiederum unmittelbar das Aktivierungssignal für die Schneideeinheit erzeugt werden kann.
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Ergänzend ist es andererseits von der Erfindung umfasst, aktuell durch die optische Detektoreinheit erfasste Streifen- bzw. Liniendaten vorab erfassten und geeignet gespeicherten Referenzdaten vergleichend zuzuordnen, so dass auch hieraus eine genaue aktuelle Positionsbestimmung und mithin das Ableiten des Aktivierungssignals erfolgen kann.
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Zur Realisierung der Erfindung ist es dabei nicht erforderlich, dass die optische Detektoreinheit entlang der Zuführungsrichtung die vollständige Länge eines Einzelmusters abtastet; zur (weiteren) Reduktion eines Datenvolumens und mithin zur potenziellen Geschwindigkeitserhöhung ist es wiederum ausreichend, lediglich einen hinreichend signifikanten) Abschnitt in der Längsrichtung zu erfassen, welcher typischerweise mindestens 20% einer maximalen Länge eines Einzelmusters überstreichen sollte.
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Dabei ist der Begriff „Einzelmuster“ im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht notwendigerweise auf solche Druck- oder Prägedarstellungen auf einer (Nutz-)Oberfläche des Tubenrohres zu reduzieren, welche voneinander isoliert und auf neutralem Hintergrund ausgebildet sind. Vielmehr ist als „Einzelmuster“ im Rahmen der vorliegenden Erfindung jegliche Bemusterung, Bedruckung, Prägung oder dergleichen auf dem Tubenrohr zu verstehen, welche sich, entsprechend einer Abfolge von späteren Einzeltuben, periodisch und kontinuierlich auf dem Tubenrohr wiederholt und an einer jeweils vorbestimmten Trennstelle zwischen benachbarten Mustern aufzutrennen ist. Dabei ist in der Realisierung der vorliegenden Erfindung die Tubenbedruckung mit ihren Einzelmustern so ausgestaltet, dass keine optisch aus einem Einzelmuster hervortretenden und/oder abgesetzten Markierungen vorhanden sind, die, außerhalb eines dekorativen Nutzerzwecks, lediglich zum Erzeugen eines Aktivierungssignals für einen Schneidevorgang abgetastet und ausgewertet werden.
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Während die vorliegende Erfindung, bezogen eine maximale Breite der Einzelmuster (welche typischerweise auch einer maximalen Breite des Tubenrohres entsprechen dürfte) schmal ist und insoweit ein sich entlang der Zuführungsrichtung erstreckendes streifen- bzw. linienförmiges Ausschnittsmuster abtastet, lässt sich in der praktischen Realisierung und zur weiteren Optimierung die für eine Detektion notwendige wirksame Detektor-Quererstreckung bis auf ein Bilderfassungselement (Pixel) reduzieren, so dass, etwa in der Art eines Punkt- oder Liniensensors, quer zur Zuführungsrichtung lediglich dieses eine Erfassungselement wirkt und entsprechend ein digital lediglich ein Bit breites Muster erzeugt. Entsprechend der Zuführung (Bewegung) entlang der Zuführungsrichtung lässt sich so im Extremfall mit lediglich einem Bilderfassungselement eine eindimensionale Linienerfassung des linien- bzw. streifenförmigen Ausschnitts aus dem Einzelmuster realisieren und als Grundlage für eine Erzeugung des Aktivierungssignals verwenden. Entsprechend minimiert ist, neben dieser reduzierten Detektorhardware, der Rechenaufwand, so dass durch die erfindungsgemäße Detektion keine Verzögerungseffekte auf schnelle Durchlaufgeschwindigkeiten bzw. kurze Produktionstaktzyklen zu erwarten sind.
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In bevorzugten Realisierungsformen der Erfindung ist es vorgesehen, die optische Detektoreinheit berührungslos auszugestalten und entweder mittels eines rein passiven Bilderfassungselements (bzw. eine Mehrzahl derartiger Elemente) zu realisieren, alternativ in ansonsten bekannter Weise (z.B. mit einem Laser oder dergleichen punkförmiger Lichtquelle realisierte) Beleuchtungsmittel vorzusehen, welche dann das optische Abtasten in der erfindungsgemäßen Weise unterstützen bzw. vereinfachen.
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Erfindungsgemäß ist es zudem vorgesehen, etwaige zur Auswertung aktuell erfasster Detektordaten verwendete Referenzdaten mit Hilfe derselben Tubenherstellungsvorrichtung zu erzeugen, wobei in einem Referenzbetrieb dann auf der Basis eines mit einem Referenzmuster versehenen Tubenrohres die Referenzdaten aufgezeichnet und geeignet gespeichert werden, als Grundlage dann für den kontinuierlichen Fertigungsprozess. Auch ist es weiterbildungsgemäß vorteilhaft und vorgesehen, in der Art eines ansonsten bekannten Zeige-, Lehr- bzw. Teach-Modus Mittel vorzusehen, mit welchen etwa an einem stillstehenden Tubenrohr eine gewünschte bzw. beabsichtigte Schneideposition markiert oder auf anderem Wege festgestellt werden kann, zugehörige Daten erfasst werden und hieraus dann wiederum die Grundlage für das Erzeugen des Aktivierungssignals im Vergleich mit erfassten Ist-Daten in Dauerbetrieb geschaffen ist.
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Im Ergebnis ermöglicht es die vorliegende Erfindung in überraschend einfacher, gleichwohl leistungsfähiger Weise, mit minimiertem Sensoraufwand und ohne die Notwendigkeit gesonderter, optisch störender Schneidmarkierungen im Nutzmuster das Aktivierungssignal für die Schneidemittel zuverlässig und hochgradig betriebssicher zu erzeugen, so dass hohe Produktionsgüte mit bestmöglicher Qualität des bedruckten Tubenprodukts kombiniert werden kann.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in der
- 1 ein schematisches Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Tubenherstellungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und
- 2 eine Draufsicht auf ein Tubenrohr mit Einzelmustern zum Verdeutlichen eines von der Detektoreinheit des Ausführungsbeispiels der 1 erfassten streifenförmigen Ausschnitts aus den Einzelmustern.
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Die 1 zeigt in der schematischen Seitenansicht den Prinzipaufbau einer Tubenherstellungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei sich die Darstellung beschränkt auf einen Bereich zwischen einer Einheit 10 zur Rohrherstellung eines Tubenrohres (typischerweise aus einem bedruckten Folienmaterial) im rechten Bereich der Darstellung und einer Schneideeinheit 12 im linksseitigen Bereich der Darstellung. Ein ansonsten bekanntes, kontinuierlich entlang einer Zuführungsrichtung (Pfeilrichtung) 14 aus der Einheit 10 herangeführtes Tubenrohr 16 ist dabei schematisch gezeigt mit einer Mehrzahl von identischen Einzelmustern 18, welche in regelmäßigen Abständen voneinander entlang des kontinuierlichen Rohres 16 vorgesehen sind und zur Schneideeinheit 12 geführt werden, um dort in ansonsten bekannter und in der Figur nicht im Detail gezeigter Weise zwischen den Einzelmustern 18 in ein Rohrstück 19 vereinzelt zu werden, welches dann durch weitere Bearbeitungsvorgänge zu einer befüllten bzw. befüllbaren Tube fertig gestellt wird.
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Oberhalb des kontinuierlich geführten Tubenrohres 16 ist eine Detektoreinheit 20 vorgesehen, welche einen optischen Punktdetektor (2) aufweist, welcher im dargestellten Ausführungsbeispiel aus lediglich einem einzelnen pixelartigen Bilderfassungselement 22 besteht. Eine kontinuierliche Detektorfunktion dieses Elements 22 ermöglicht dann, wie aus der Draufsicht der 2 erkennbar ist, das Abtasten eines linienförmigen Ausschnitts aus einem jeweiligen, darunter vorbei geführten Einzelmuster 18.
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Das Bildsignal der Detektoreinheit 20, ggf. geeignet durch Verstärken, (Tiefpass-)Filtern oder Digitalisieren aufbereitet, wird dann von einer typischerweise mittels einer Mikrokontrollereinheit realisierten Steuereinheit 24 empfangen, welche auf der Basis des erfassten, bitweisenden Detektormusters der Detektoreinheit 20 eine Periodizität der Signale erkennt, aus diesen eine jeweils aktuelle Zuführungsposition des Tubenrohres 16 erkennt und, unter Berücksichtigung geeigneter Vorschubzeiten bzw. eines zugehörigen Versatzes, kontinuierlich ein Aktivierungssignal A über eine Verbindungsleitung 26 zur Schneideinheit 12 ausgibt, welche dann in der bekannten Weise die Vereinzelung des Tubenrohres in die Mehrzahl der Einzelkörper 19 vornimmt.
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Typischerweise realisiert die Steuereinheit 24 eine Korrelationseinheit, welche im beschriebenen Ausführungsbeispiel Referenzdaten aus einer Speichereinheit 28 (in welche in einem vorgelagerten Referenzmodus durch eine Referenzeinheit 30 erzeugt wurden) in der Art einer Korrelation in Bezug setzt zu aktuellen Daten der Detektoreinheit 20. Zur ergänzenden Offenbarung wird verwiesen auf die
DE 10 2010 012 858 A1 , welche im Hinblick auf die Korrelationsfunktionalität, etwa betreffend die dortigen
3a,
3b und
4 samt zugehöriger Beschreibung als zur Erfindung gehörig in die vorliegende Anmeldung einbezogen gelten soll. Damit gestattet es ein derartiges Korrelieren insbesondere, auch bei Schwankungen bzw. Abweichungen der jeweiligen, zu vergleichenden Linienmuster in Querrichtung (d.h. senkrecht zur Zuführungsrichtung 14) zuverlässig eine jeweilige Periodizität zu ermitteln und festzustellen und daraus eine Schnittposition (kontinuierlich) zu ermitteln.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das dargestellte schematische Ausführungsbeispiel beschränkt; vielmehr kann der Fachmann die einzelnen erfindungsgemäßen Aggregate entsprechend einer jeweiligen Anforderung geeignet ausgestalten und/oder einrichten. So zeigt die 2 eine (punktförmige) Detektorposition außerhalb der Mitte, welche typischerweise in Abhängigkeit von einem jeweiligen Einzelmuster 18 und dessen Verlauf gewählt werden kann. Entsprechendes gilt für die Wahl eines alternativen optischen Detektors, welcher beispielsweise in der Querrichtung verbreitert ist und etwa eine Mehrzahl (dann parallel zu verarbeitenden) Einzelpixel erfasst.
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Im Ergebnis ermöglicht es die vorliegende Erfindung, hohe Erkennungs- und Schnittgenauigkeit zu kombinieren mit Einfachheit und geringem Aufwand in Hardware und Verarbeitungszeit, so dass zu erwarten ist, dass die vorliegende Erfindung die effiziente Herstellung von Verpackungstuben mit kurzen Taktzyklen bei hoher (auch graphischer) Qualität signifikant verbessert.
