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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Behälterbehandlungsvorrichtungen, insbesondere auf Etikettiermaschinen, und stellt Vorrichtungen zur Verfügung, mit deren Hilfe die Genauigkeit der Behandlung kontrolliert und/oder verbessert werden kann.
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Zur Etikettierung von Behältnissen, wie z.B. Flaschen, Dosen oder anderen Behältern, ist es oftmals notwendig, den Behälter während des Etikettiervorgangs um seine eigene Achse zu drehen. Im Stand der Technik sind dazu Drehvorrichtungen bekannt, bei denen die Behälter zumeist stehend zwischen einem Drehteller und einer Zentrierglocke eingespannt werden. Sowohl der Drehteller als auch die Zentrierglocke sind um eine gemeinsame Achse drehbar gelagert, so dass mit einem geeigneten Antrieb des Drehtellers der Behälter kontrolliert in Drehung versetzt werden kann. Die Übertragung der Drehbewegung vom Drehteller auf den Behälter erfolgt reibschlüssig, wobei die erforderliche Vorspannkraft über die Zentrierglocke aufgebracht wird.
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Aus der
EP 1 174 345 A1 ist eine Maschine zum Behandeln von Flaschen, Dosen und anderen Behältern bekannt, bei der eine Vielzahl von Behälterträgern nahe der Umfangslinie eines Drehttischs (Etikettierkarussell) angeordnet ist. Jeder Behälterträger umfasst einen Drehteller (Flaschenteller) und eine Zentrierglocke, wobei jeder Drehteller durch einen individuell vorgesehenen Servo-Antrieb angesteuert wird.
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Je nach Art der Behandlung hängt das Ergebnis der Behandlung empfindlich von der Genauigkeit ab, mit der eine vorgegebene Drehbewegung während des Behandlungsvorgangs ausgeführt wird. Abweichungen von der vorgegebenen Drehbewegung können z.B. zu fehlplazierten Klebeetiketten oder, im Falle eines Etikettendirektdrucks, zu Verzerrung im aufgedruckten Etikettenbild führen.
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Aus der
DE 10 2009 014 663 ist in diesem Zusammenhang eine Drehvorrichtung für Behälter bekannt, bei der auf dem Drehteller Skaliermittel vorgesehen sind, die von einer Sensoreinheit berührungslos erfasst werden können, um so eine Drehposition der Drehvorrichtung zu ermitteln.
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Bei Behälterbehandlungsvorrichtungen, die auf einen hohen Durchsatz von Behältern pro Zeiteinheit abgestellt sind, kann es aufgrund der hohen Geschwindigkeiten und Beschleunigungen jedoch zu einem Schlupf zwischen der Drehbewegung des Drehtellers und des Behälters kommen. Eine genaue Steuerung der Drehbewegung des Drehtellers kann daher nicht sicherstellen, dass auch der Behälter die geforderte Drehbewegung ausführt. Dies erweist sich in der Praxis als besonders problematisch, da sich die Verhältnisse im Betrieb durch äußere Einflüsse, wie z.B. Feuchtigkeit auf den Drehtellern, ständig ändern können.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Drehvorrichtung für Behälter anzugeben, die eine genaue Überwachung und Steuerung der Drehung des Behälters ermöglicht.
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Dies wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche erreicht. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Es ist der besondere Ansatz der vorliegenden Erfindung, die Drehposition der Zentrierglocke zu erfassen und mit der Soll-Drehposition des Drehtellers zu vergleichen. Bei einer Abweichung kann auf einen Schlupf zwischen dem Drehteller und dem Behälter geschlossen werden.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Drehvorrichtung für einen Behälter zur Verfügung gestellt. Die Drehvorrichtung umfasst einen Antrieb, einen mit dem Antrieb gekoppelten Drehteller und eine drehbar gelagerte Zentrierglocke, wobei die Zentrierglocke dazu eingerichtet ist, den Behälter gegen den Drehteller zu pressen, so dass der Drehteller in einem angetriebenen Zustand den Behälter zusammen mit der Zentrierglocke um eine gemeinsame Rotationsachse drehen kann. Die Drehvorrichtung umfasst außerdem ein Mittel zur Erfassung eines Drehwinkels des Behälters und ist dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Erfassung des Drehwinkels mit der Zentrierglocke mitdrehend verbunden ist.
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Vorzugsweise ist das Drehwinkelerfassungsmittel dazu eingerichtet, mit einem Sensor zusammenzuwirken und ein von einem Drehwinkel der Zentrierglocke abhängiges Signal an dem Sensor zu erzeugen. Das drehwinkelabhängige Signal kann in einer entsprechenden Auswertungseinheit verarbeitet werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Drehwinkelerfassungsmittel mindestens eine an der Zentrierglocke angeordnete Markierung, die abhängig von einem Drehwinkel der Zentrierglocke durch einen Sensor detektierbar ist.
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Vorzugsweise ist das Drehwinkelerfassungsmittel dazu eingerichtet, mit einem optischen, einem magnetischen, einem kapazitiven oder einem akustischen Sensor zusammenzuwirken. Dadurch wird eine berührungslose Abtastung des Drehwinkelerfassungsmittels und damit eine berührungslose Erfassung des Drehwinkels ermöglicht.
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In einer bevorzugten Ausführungsform stellt das Drehwinkelerfassungsmittel eine Codierung dar, die durch einen Sensor in der Art eines Drehgebers auslesbar ist, insbesondere in der Art eines Absolutwertgebers, eines Inkrementalgebers, oder eines Grenzwertgebers.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Drehvorrichtung des Weiteren einen Sensor, der dazu eingerichtet ist, mit dem Drehwinkelerfassungsmittel zusammenzuwirken und ein von einem Drehwinkel der Zentrierglocke abhängiges Signal zu erzeugen, und eine Auswertungseinheit, die dazu eingerichtet ist, auf Basis des von dem Sensor erzeugten Signals eine Abweichung des Drehwinkels von einem Soll-Drehwinkel zu detektieren, um so einen unerwünschten Schlupf zwischen dem Drehteller und dem Behälter zu erkennen.
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Die Drehvorrichtung kann des Weiteren eine mit dem Antrieb verbundene Steuer- und Regeleinheit umfassen, die dazu eingerichtet ist, den Drehteller in Übereinstimmung mit vorgegebenen Steuerparametern anzutreiben. Dabei umfasst die Drehvorrichtung vorzugsweise des Weiteren einen Sensor, der dazu eingerichtet ist, mit dem Drehwinkelerfassungsmittel zusammenzuwirken und ein von einem Drehwinkel der Zentrierglocke abhängiges Signal zu erzeugen, wobei der Sensor Bestandteil einer Regelschleife ist, mit der die Steuer- und Regeleinheit den Drehteller in Übereinstimmung mit den vorgegebenen Steuerparametern antreibt. Auf diese Weise wird eine schlupffreie Drehung des Behälters ermöglicht.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Behandlungsvorrichtung für Behälter zur Verfügung gestellt. Die Behandlungsvorrichtung umfasst eine Transportvorrichtung mit einer Vielzahl von Drehvorrichtungen gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, wobei die Transportvorrichtung dazu eingerichtet ist, die Drehvorrichtungen zusammen mit den darin gehaltenen Behälter längs einer vorgegebenen Trajektorie zu bewegen. Die Behandlungsvorrichtung umfasst außerdem ein an der vorgegebenen Trajektorie angeordnetes Behandlungsaggregat, das dazu eingerichtet ist, eine Behandlung, insbesondere eine Etikettierung, der Behälter durchzuführen, während diese durch die Drehvorrichtungen gedreht werden. Die Behandlungsvorrichtung umfasst außerdem einen in Bewegungsrichtung hinter dem Behandlungsaggregat an der vorgegebenen Trajektorie angeordneten ersten Sensor, der dazu eingerichtet ist, mit dem Drehwinkelerfassungsmittel der jeweiligen Drehvorrichtung zusammenzuwirken und ein von einem Drehwinkel der entsprechenden Zentrierglocke abhängiges erstes Signal zu erzeugen, und eine Auswertungseinheit, die dazu eingerichtet ist, auf Basis des ersten Signals eine Abweichung des Drehwinkels von einem Soll-Drehwinkel zu detektieren, um so eine durch einen Schlupf zwischen dem Drehteller und dem Behälter verursachte Fehlbehandlung des Behälters zu erkennen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Behandlungsvorrichtung des Weiteren einen in Bewegungsrichtung vor dem Behandlungsaggregat an der vorgebenen Trajektorie angeordneten zweiten Sensor, der dazu eingerichtet ist, mit dem Drehwinkelerfassungsmittel der jeweiligen Drehvorrichtung zusammenzuwirken und ein von einem Drehwinkel der entsprechenden Zentrierglocke abhängiges zweites Signal zu erzeugen, wobei die Auswertungseinheit dazu eingerichtet ist, auf Basis des ersten und des zweiten Signals einen Differenzdrehwinkel zwischen der Stellung einer Zentrierglocke am Ort des ersten Sensors und einer Stellung derselben Zentrierglocke am Ort des zweiten Sensors zu ermitteln, den Differenzdrehwinkel mit einem Soll-Drehwinkel zu vergleichen, und bei einer etwaigen Abweichung eine durch einen Schlupf zwischen dem Drehteller und dem Behälter verursachte Fehlbehandlung des Behälters zu erkennen.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Auswertungseinheit des Weiteren dazu eingerichtet, den Schlupf zwischen dem Drehteller und dem Behälter individuell für jede Drehvorrichtung zu überwachen und entsprechende Wartungshinweise auszugeben.
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In einer ebenfalls vorteilhaften Weiterbildung ist die Auswertungseinheit des Weiteren dazu eingerichtet, ein Korrektursignal auszugeben, mit dessen Hilfe der Schlupf zwischen dem Drehteller und dem Behälter während einer nachfolgenden Behandlung des Behälters korrigiert werden kann.
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In einer ebenfalls vorteilhaften Weiterbildung ist die Auswertungseinheit des Weiteren dazu eingerichtet, ein Fehlersignal auszugeben, mit dessen Hilfe fehlbehandelte Behälter ausgesondert werden können.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Behandlungsaggregat einen oder mehrere Druckköpfe auf, wobei die Behandlung eine Direktbedruckung der Behälter durch den einen oder die mehreren Druckköpfe umfasst. Beim Direktdruck ist eine präzise Kontrolle der Winkelposition der Behälter erforderlich, die sich erfindungsgemäß erzielen lässt. Bei den Druckköpfen kann es sich um Tintenstrahldruckköpfe oder andere Druckköpfe handeln, die für eine direkte Bedruckung der Behälter geeignet sind.
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Abbildungen beschrieben, in denen:
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1 schematisch eine Seitenansicht einer herkömmlichen Behälterdrehvorrichtung zeigt,
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2 schematisch eine Seitenansicht einer Behälterdrehvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und
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3 schematisch eine Draufsicht auf eine Behandlungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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1 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer herkömmlichen Behälterdrehvorrichtung. Ein Behälter 1, wie z.B. eine Flasche aus Glas oder Plastik (PET), ist zwischen einem Drehteller 2 und einer Zentrierglocke 4 eingespannt. Der Drehteller 2 ist mit einem Antrieb 3 verbunden, der den Drehteller, und damit den Behälter und die drehbar gelagerte Zentrierglocke 4, kontrolliert in eine Drehbewegung um eine gemeinsame Achse (gestrichelt) versetzen kann.
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Die Behälterdrehvorrichtung kann Bestandteil einer Behandlungsmaschine sein, wie z.B. einer Etikettiermaschine. Die Behälterdrehvorrichtung kann insbesondere auf einer Transportvorrichtung, wie z.B einem Transportkarussell angeordnet sein, mit der die Behälter an einem Behandlungsaggregat 20 vorbei transportiert werden. Bei dem Behandlungsaggregat kann es sich insbesondere um ein Etikettieraggregat handeln. Der Drehtellerantrieb kann dazu eingerichtet sein, den Behälter abhängig von einer Position der Drehvorrichtung auf der Transportvorrichtung und/oder einer Position der Drehvorrichtung relativ zu einer Position des Behandlungsaggregats in Übereinstimmung mit einer vorgegebenen Winkelposition oder -geschwindigkeit zu drehen.
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Die Erfinder haben erkannt, dass bei einer Krafteinleitung am Drehteller 2 der Schlupf zwischen dem Behälter 1 und der Zentrierglocke 4 wesentlich kleiner ist als der Schlupf zwischen dem Behälter 1 und dem Drehteller 2. Eine Erfassung der Drehbewegung der Zentrierglocke 4 und ein Vergleich mit der Sollwertvorgabe des Behälterantriebs 3 ermöglicht so eine Schlupfüberwachung im laufenden Betrieb.
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Erfindungsgemäß wird die herkömmliche Drehvorrichtung um Mittel ergänzt, die eine Erfassung der Drehbewegung oder des Drehwinkels der Zentrierglocke ermöglichen.
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2 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Behälterdrehvorrichtung. 2 ist ähnlich zu 1, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten bezeichnen, zu deren Erläuterung auf die obenstehenden Ausführungen verwiesen wird.
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Die Drehvorrichtung der 2 unterscheidet sich von derjenigen der 1 durch die an der Zentrierglocke angeordneten Mittel oder Markierungen 6, mit deren Hilfe ein Drehwinkel oder eine Drehposition der Zentrierglocke 4 durch einen entsprechenden Sensor 5 oder eine entsprechende Aufnehmereinheit 5 erfasst werden kann. Durch einen Vergleich der Drehposition der Zentrierglocke 4 mit der Soll-Drehposition des Drehtellerantriebs 3 kann ein Schlupf zwischen dem Drehteller 2 und dem Behälter 1 zuverlässig erkannt werden.
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Die Drehwinkelerfassungsmittel können in Form von Markierungen direkt auf der Zentrierglocke, insbesondere auf einer zylindrischen Umfangsfläche der Zentrierglocke angebracht sein. Die Drehwinkelerfassungsmittel können aber auch in Form von Codierscheiben oder -zylindern an der Zentrierglocke befestigt werden oder mit dieser verbunden werden. Prinzipiell kann jedes Mittel für die Drehwinkelerfassung verwendet werden, das die Rotationssymmetrie der Zentrierglocke bricht und durch einen geeigneten Sensor erfassbar ist.
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Bei der Markierung 6 kann es sich daher um jede geeignete Markierung handeln, die für eine Erfassung der Drehposition verwendet werden kann. Insbesondere können Markierungen verwendet werden, wie sie aus herkömmlichen Drehgebern bekannt sind. Besonders bevorzugt werden Markierungen, die für eine Absolutwerterfassung des Drehwinkels geeignet sind, wie z.B. Markierungen in Form eines Gray-Codes. Je nach Anforderung können jedoch auch Markierungen für einen Inkrementalgeber oder einen Grenzwertgeber verwendet werden.
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Das Zusammenwirken des Sensors 5 mit der Markierung 6 erfolgt vorzugsweise berührungslos. Dabei kann jedes im Zusammenhang mit Drehgebern bekannte Wirkprinzip eingesetzt werden, wie z.B. Wirkprinzipien auf Basis von optischen, magnetischen, kapazitiven oder akustischen Markierungen bzw. Sensoren. Besonders bevorzugt werden optische Markierungen oder Markierungen in Form eines Magnetstreifens. Geeignet sind auch exzentrische Markierungen, die über eine Abstandsmessung bezüglich eines stationären Sensors ausgewertet werden. Bei dem Sensor kann es sich insbesondere um einen kapazitiven Abstandssensor oder um eine Ultraschallsender/-empfänger-Kombination handeln.
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Neben einer berührungslosen Erfassung des Drehwinkels können aber auch andere Verfahren zum Einsatz gebracht werden, wie z.B. mechanisch betätigte (End-)Schalter, Schleifringe, Potentiometer, etc.
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3 zeigt schematisch eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Behandlungsvorrichtung mit einem Transportkarussell 40 und einem Behandlungsaggregat 20, wie z.B. einem Etikettieraggregat. Die Behälter 1 werden dem Karussell 40 über einen Einlaufstern 30 zugeführt und nach erfolgter Behandlung an dem stationären Behandlungsaggregat 20 über einen Auslaufstern 50 wieder entnommen. An dem Transportkarussell 40 sind ein gleichmäßigen Winkelabständen Drehvorrichtungen 10 angebracht, wie sie obenstehend beschrieben wurden. Jede Drehvorrichtung 10 kann einen Behälter 1 zwischen einem Drehteller 2 und einer Zentrierglocke 4 halten. Die Antriebsvorrichtung für den jeweiligen Drehteller kann den Behälter abhängig von der Position des Behälters längs der Transporttrajektorie oder der Position des Behälters relativ zu dem Behandlungsaggregat 20 in eine kontrollierte Drehbewegung versetzen.
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Die Behandlungsvorrichtung weist darüber hinaus zwei stationäre Sensoren 5a, 5b auf, die dazu eingerichtet sind, den Drehwinkel der an ihnen vorbei geführten Zentrierglocken zu erfassen. Eine Auswertungseinheit (nicht dargestellt) empfängt die von den Sensoren erzeugten Signale und bestimmt individuell für jede Drehvorrichtung einen Differenzdrehwinkel zwischen dem Drehwinkel der Zentrierglocke am Ort des ersten Sensors 5a und dem nachfolgend erfassten Drehwinkel am Ort des zweiten Sensors 5b. Der so bestimmte Differenzdrehwinkel ist ein Maß für die tatsächlich erfolgte Drehung des Behälters und kann mit dem Soll-Wert der Behälterdrehung verglichen werden. Eine Abweichung der tatsächlich erfolgten Drehung vom Soll-Wert ist ein Hinweis auf unerwünschten Schlupf zwischen dem Drehteller und dem Behälter. Die ermittelte Abweichung kann mit geeigneten Schwellenwerten verglichen werden, um eine automatisierte Schlupfdetektion zu ermöglichen.
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Die Auswertungseinheit kann das Auftreten eines derartigen Schlupfs individuell für jede der Drehvorrichtungen überwachen und entsprechende Fehlermeldungen oder Wartungshinweise ausgeben. Die Wartungshinweise können z.B. eine Aufforderung beinhalten, bestimmte Drehteller des Transportkarussells zu reinigen. Die Auswertungseinheit kann mit einer Steuereinheit der Behandlungsvorrichtung verbunden sein und veranlassen, dass das Transportkarussell in einer geeigneten Stellung angehalten wird, damit diese Reinigung vorgenommen werden kann. Die Wartungshinweise können auch statistisch aufbereitete Daten umfassen, die Rückschlüsse auf die Häufigkeit und die Stärke des Schlupfs bei den einzelnen Drehvorrichtungen (z.B. durch Angabe der Drehtellernummer) ermöglichen.
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Das Auftreten eines unerwünschten Schlupfs kann dazu führen, dass der entsprechende Behälter nicht ordnungsgemäß behandelt wurde. Beispielsweise kann der Schlupf dazu führen, dass Etiketten nicht an der dafür vorgesehenen Stelle angebracht werden. Die Auswertungseinheit kann durch die Schlupfdetektion auf das Vorliegen einer fehlerhaften Behandlung schließen und entsprechende Maßnahmen veranlassen. Beispielsweise kann veranlasst werden, dass fehlerhaft behandelte Behälter ausgesondert werden. Unter Umständen können aber auch Maßnahmen veranlasst werden, mit denen die Fehlbehandlung korrigiert werden kann. So kann z. B. durch eine zusätzliche Drehung des entsprechenden Behälters eine Fehlplazierung des Etiketts für eine nachfolgende Weiterbehandlung (z.B. Anbringen des Rückenetiketts) korrigiert werden.
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Unter Umständen sind den Abweichungen zwischen der tatsächlich erfolgten Drehung und dem Soll-Wert auch Hinweise auf evtl. schadhafte Drehtellerantriebe zu entnehmen, so dass entsprechende Fehlermeldungen ausgegeben werden können.
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In der obenstehend beschriebenen Ausführungsform werden zwei stationäre Sensoren 5a, 5b zur Ermittlung des Differenzdrehwinkels verwendet. Unter Umständen genügt jedoch ein einziger Sensor zur Ermittlung der tatsächlich erfolgten Behälterdrehung, z.B. wenn einer der beiden Winkel (z.B. der Anfangswinkel) anderweitig bekannt oder festgelegt ist. Anstelle der stationären Sensoren können auch Sensoren verwendet werden, die auf dem (mobilen) Behandlungsaggregat angeordnet sind, oder zusammen mit den Drehvorrichtungen auf dem Transportkarussell bewegt werden. Insbesondere kann auch jede einzelne Zentrierglocke mit einem eigenen Drehgeber versehen werden, der kontinuierlich die Drehbewegung der Zentrierglocke erfasst. Eine kontinuierliche Überwachung der Drehbewegung der Zentrierglocke kann auch durch die Antriebsvorrichtung des Drehtellers verwendet werden, um für eine schlupffreie Drehung des Behälters zu sorgen. Ein mit der Zentrierglocke verbundener Drehgeber kann zu diesem Zweck in eine entsprechende Regelschleife integriert werden.
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Die vorliegende Erfindung stellt also eine verbesserte Drehvorrichtung für Behälter zur Verfügung, die es erlaubt, in einfacher Weise einen ggf. auftretenden Schlupf zwischen dem angetriebenen Drehteller und dem eingespannten Behälter zu detektieren. Dies wird dadurch erreicht, dass an der Zentrierglocke der Drehvorrichtung Mittel vorgesehen sind, mit deren Hilfe der Drehwinkel der Zentrierglocke erfasst werden kann. Ein Vergleich der tatsächlich erfolgten Drehung der Zentrierglocke mit dem Soll-Drehwert des Drehtellers erlaubt Rückschlüsse auf das Vorliegen und/oder die Größe des Schlupfs zwischen dem Drehteller und dem Behälter. In Kenntnis der Größe des Schlupfs können geeignete Gegen- oder Korrekturmaßnahmen veranlasst werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1174345 A1 [0003]
- DE 102009014663 [0005]
