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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen eines durch ein Etikettiergerät geführten Etikettenbandes aus einem Trägerband und durch dieses getragenen Etiketten, wobei an mindestens einem Ort Etiketten und Etikettenlücken dadurch detektiert werden, dass ein Ausgabesignal einer Sensoreinheit zumindest eine elektrische Schaltschwelle über- oder unterschreitet. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Übertragen von Etiketten auf Gegenstände mit einer Steuerung und mit einem Etikettenband aus einem Trägerband und durch dieses getragenen Etiketten, wobei an mindestens einem Ort Etiketten und Etikettenlücken dadurch detektierbar sind, dass ein Ausgabesignal einer Sensoreinheit zumindest eine elektrische Schaltschwelle über- oder unterschreitet.
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Beim automatischen oder maschinellen Versehen von Gegenständen mit Etiketten, also Etikettieren von Gegenständen mit Etiketten, erfolgt das Zuführen von Gegenständen und auf Trägerbändern getragenen und geführten Etiketten zu einer Übergabestelle in einer durch eine Steuerung gesteuerten Weise, so dass die Etiketten immer exakt an der gleichen Position auf die Gegenstände übertragen und dort aufgebracht werden können.
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Die Etiketten weisen auf dem Trägerband in der Regel einen festen vorgegebenen Abstand auf, dieser kann aber auch in engen Bereichen schwanken. Darüber hinaus ist nicht ausgeschlossen, dass in der vorgesehenen Abfolge ein Etikett fehlt. Für beide Fälle wird der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Etiketten als Etikettenlücke bezeichnet. Auch in dem letztgenannten Fall darf ein Gegenstand nicht unetikettiert bleiben und muss ein auf ein fehlendes Etikett folgendes wieder vorhandenes Etikett exakt positioniert auf einem Gegenstand aufgebracht werden. Hierzu ist der Förderer der zu etikettierenden Gegenstände so lange stillzusetzen, bis nach einer solchen größeren Etikettenlücke wieder ein Etikett am Übergabepunkt, der Ablösekante eines Tragarms für das Etikettenband angelangt ist.
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Da mit einer Vorrichtung, einem Etikettiergerät, unterschiedliche Etikettenbänder mit unterschiedlichen Tragbändern und unterschiedlichen Etiketten, insbesondere hinsichtlich der Dicke oder Stärke der beiden verarbeitet werden können, ein üblicher Etikettensensor aber aufgrund seiner Ausgestaltung als ein Elektromagnet mit Etikett bzw. Etikettenband (im Bereich der Etikettenlücke) berührendem metallischen Sensorkopf und Spule ein vom Abstand und damit der Stärke von Trägerband alleine bzw. Trägerband plus Etikett bestimmtes Signal aussendet, muss für jedes Etikettenband eine Kalibrierung vorgenommen werden. Dies geschieht nach der
EP 0 569 024 A1 dadurch, dass mittels eines von Hand betätigbaren Potentiometers der Referenzwert eines Spannungskompensators eingestellt wird. Im Übrigen wird grundsätzlich zum Stande der Technik auf die genannte Druckschrift verwiesen. Die vorstehend skizzierte Kalibrierung ist mühsam, aufwendig und nicht genau.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art sowie eine entsprechende Vorrichtung dahingehend zu schaffen, dass in einfacher Weise eine hochgenaue Kalibrierung von Schaltwerten für die Steuerung - von Etikettenband und zu etikettierenden Gegenständen - erreichbar ist.
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Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass wenn ein bei einem Lehrvorgang erfasster erster Kalibriermesswert einen vorgegebenen Ausgangs-Maximalwert überschreitet, ein neuer Maximalwert auf diesen Messwert gesetzt wird und dass, wenn ein bei dem Lehrvorgang erfasster anderer Kalibriermesswert einen vorgegebenen Ausgangs-Minimalwert unterschreitet, ein neuer Minimalwert auf diesen anderen Messwert gesetzt wird. Zur Lösung der genannten Aufgabe sieht eine erfindungsgemäße Vorrichtung vor, dass die Steuerung dahingehend ausgebildet ist, dass, wenn bei einem Lehrvorgang erfasster erster Kalibriermesswert einen vorgegebenen Ausgangs-Maximalwert überschreitet ein Steuer-Maximalwert auf diesen Messwert setzbar ist und dass, wenn ein bei dem Lehrvorgang erfasster anderer Kalibriermesswert einen vorgegebenen Ausgangs-Minimalwert unterschreitet, ein neuer Minimalwert auf diesen anderen Messwert setzbar ist.
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Durch das Vorsehen von oberer und unterer Schaltschwelle (statt nur einer Schaltschwelle) wird zwischen den Schaltschwellen eine „Hysterese“ geschaffen derart, dass erst beim Überschreiten der oberen Schaltschwelle ein Etikett erkannt und infolge der Steuerausgang auf 1 gesetzt wird und erst beim Unterschreiten der unteren Schaltschwelle eine Lücke erkannt wird und der Steuerausgang auf 0 gesetzt wird. Dadurch wird eine klare und eindeutige Detektion der Etiketten ermöglicht, auch wenn die Höhe insbesondere des Trägermaterials schwankt oder der Sensor verschmutzte Bereiche aufweist.
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In bevorzugter Ausgestaltung ist dabei vorgesehen, dass eine obere Schaltschwelle durch einen ersten Wert größer als die Differenz von Maximal- und Minimalwert und eine untere Schaltschwelle durch einen zweiten Wert unter der Differenz von Maximal- und Minimalwert bestimmt wird, wobei insbesondere der Prozentsatz, mit dem der erster und zweiter Wert die Differenz von Maximal- und Minimalwert über- bzw. unterschreiten, gleich ist. Derart werden zunächst maximale und minimale Referenzwerte erfasst, die den charakteristischen Werten eines spezifischen Etikettenbandes - hinsichtlich Stärke des Trägerbandes und der Etiketten - entsprechen.
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Um eine sichere Erkennung vorhandener Etiketten auf dem Trägerband und von Lücken zwischen Etiketten zu erreichen, ist darüber hinaus in weiterer bevorzugter Ausgestaltung vorgesehen, dass die obere Schaltschwelle auf einen ersten Wert zwischen 103 % und 110 % der Differenz von Maximal- und Minimalwert und die untere Schaltschwelle auf einen zweiten Wert zwischen 97 % und 90 % der Differenz von Maximal- und Minimalwert gesetzt wird.
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Dabei wird insbesondere, wenn ein Betriebsmesswert die obere Schaltschwelle überschreitet, bei Detektion eines Etiketts ein erstes Ausgangssignal zur weiteren Verarbeitung ausgegeben und/oder, wenn ein Betriebsmesswert die untere Schaltschwelle unterschreitet, bei Detektion einer Etikettenlücke ein zweites Ausgangssignal zur weiteren Verarbeitung ausgegeben. Das erste Ausgangssignal ist dabei ein HIGH-Pegel und das zweite Ausgangssignal ein LOW-Pegel an einem Ausgangskontakt zur Ausgabe eines Stopp-Pegels (Stop-Pin) .
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Ein weiterer Erfindungsgedanke beinhaltet die Detektion eines Bandrisses. Insofern sieht die Erfindung daher vor, dass unterhalb des Ausgangs-Minimalwerts eine dritte Schaltschwelle gesetzt wird, wobei insbesondere bei einem die dritte Schaltschwelle unterschreitenden Betriebsmesswert ein drittes Ausgangssignal zur Anzeige eines Risses des Trägerbandes ausgegeben wird. Dies ist vorzugsweise eine entsprechende Nachricht auf der seriellen Schnittstelle, die dann einer geeigneten Weiterverarbeitung zugeführt werden kann, wie zum stoppen der gesamten Maschinen. Zur Steuerung ist weiterhin in bevorzugter Ausgestaltung vorgesehen, dass das dritte Ausgangssignal das Etikettiergerät stillsetzt. Darüber hinaus können insbesondere in einem solchen Fall auch optische und/oder akustische Warnsignale ausgegeben werden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in bevorzugter Ausgestaltung derart weitergebildet, dass die Steuerung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung der vorgenannten Vorgänge und Schritte ausgebildet ist.
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Die Steuerung des erfindungsgemäßen Etikettiergeräts weist als Kernelement dabei üblicherweise einen Rechner, wie insbesondere einen Mikroprozessor auf, der durch eine entsprechende Software zur Durchführung der genannten Schritte programmierbar ist. Die gesamte Verbindung der Sensoreinheit und/oder der Abstandsmesseinheit sowohl zur Kalibrierung als auch zur Ansteuerung von Aktoren erfolgt über die Steuerung. Hierdurch kann im Betrieb zusätzlich zur Ausgabe binärer Signale dahingehend, dass ein Etikett vorhanden oder nicht vorhanden ist, auch über eine serielle Schnittstelle der zeitliche Verlauf des Etikettenbandprofils mit einer hohen Genauigkeit, wie 50 µs, und einer Auflösung von beispielsweise 16 bit ausgegeben werden. Dieser Datenstrom besitzt aufgrund seines digitalen Übertragungsprotokolls eine hohe Robustheit gegenüber äußeren elektrischen Einflüssen. Der Mikroprozessor erlaubt eine Parametrisierung der Steuerparameter über einen herkömmlichen PC mit Schnittstellen zum Bediener (Eingabe Schnittstellen, wie Tastatur, Wiedergabeschnittstelle, wie Bildschirm) sowie eine verbesserte Auswertung der Etikettiergenauigkeit mit Hilfe einer Oszilloskopfunktion zur grafischen Darstellung des Etikettenprofils eben am Bildschirm eines solchen Personal Computers.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt:
- 1 Eine schematische Darstellung eines Etikettiergeräts;
- 2 ein Blockschaltbild der elektronischen Elemente des Etikettiergeräts;
- 3 eine Zuordnung des Signalverlaufs zur Abfolge von Etiketten auf dem Trägermaterial des Etikettenbandes;
- 4 eine Darstellung des Signalverlaufs des vom Sensor abgegebenen Signals im üblichen Betrieb und der zugeordneten Schaltschwellen;
- 5 ein Ablaufdiagramm zum Ablauf des Selbst-Lehr-Vorgangs (Auto-Teach-Vorgang) zur Kalibrierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
- 6 ein Ablaufdiagramm des manuellen Lehr-Vorgangs bei einer Kalibrierung; und
- 7 die Festlegung der Schaltschwellen nach Durchführung des Kalibriervorgangs gemäß der 4 oder 5.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1, ein Etikettiergerät, weist eine Zentraleinheit 2 in einem Gehäuse mit einem Antrieb und einer Steuerung 3 (2) auf. Die Zentraleinheit 2 trägt einen Rollenhalter 4 mit einer Vorratsrolle 5 des Etikettenbandes 6. Das Etikettenband 6 weist - 3 - ein Trägerband 6.1 und auf diesem getragen und von diesem haftend gehalten ablösbare Etiketten 6.2 auf. Die Etiketten 6.2 sind auf dem Trägerband hintereinander mit endlichem Abstand zueinander angeordnet, so dass zwischen ihnen jeweils eine Etikettenlücke 6.3 ausgebildet ist. Bei Mängeln eines Etikettenbandes kann eine größere Etikettenlücke auftreten.
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Das Etikettenband 6 wird über Umlenkrollen, die teilweise an elastisch beaufschlagten Armen gelagert sind, zu einer das Ende eines elektrisch leitenden Tragarms 7 bildenden Ablösekante 7.1 und um diese herumgeführt. Im Bereich der Ablösekante 7.1 findet sich oberhalb des Tragarms 7 eine elektrisch arbeitende Sensoreinheit 7.2.
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Unterhalb der Ablösekante
7.1 findet sich ein Förderer
8 zur Zuführförderung von zu etikettierenden Gegenständen
9, die unmittelbar an der Ablösekante
7.1 vorgeführt werden können, so dass durch die scharfe Umlenkung des Trägerbandes
6.1 um die Ablösekante sich vom Trägerband
6.1 lösende Etiketten auf die Gegenstände
9 übergeben werden. Das Trägerband
6.1 wird dabei auf einer Trägerbandaufwickeleinheit
7.3 aufgewickelt. Die Übergabe geschieht durch Steuerung der Zufuhr der Gegenstände
9 durch den Förderer
8 und der Etiketten
6.2 des Etikettenbandes
6 mittels der Steuerung
3 und Ansteuerung derselben durch die Sensoreinheit
7.2 in systematischer Weise, insbesondere unter genauer Platzierung der Etiketten
6.2 auf den Gegenständen
9. Zur näheren Ausgestaltung der bisher beschriebenen mechanischen Anordnung der Vorrichtung wird beispielhaft auf die
EP 0 569 024 A1 verwiesen.
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Wie der
2 zu entnehmen ist, weist die Sensoreinheit
7.2 einen ferromagnetischen Kern (nicht dargestellt) umgebene Spule
7.2.1 sowie einen Kondensator
7.2.2 auf, die gemeinsam einen Schwingkreis
7.2.3 bilden. Zur genauen Ausgestaltung der Sensoreinheit wird verwiesen auf die deutsche Patentanmeldung
DE 102016007940.1 , deren Offenbarungsgehalt ebenfalls zum vollständigen Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.
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Dem Schwingkreis 7.2.3 folgt - innerhalb der Steuerung - eine Abstandsmesseinheit 10, die einen Oszillator, einen Demodulator und gegebenenfalls einen Verstärker sowie einen Spannungskomparator aufweist, so dass an die Steuerung 3 ein Rechtecksignal mit dem Vorhandensein eines Etiketts 4 bzw. einer 6.3 entsprechende Rechtecksignale übergeben werden. Die Abstandsmesseinheit 10 ist üblicherweise in einem handelsüblichen IC integriert ausgebildet. Zu Einzelheiten wird auch diesbezüglich auf die vorgenannte EP-Schrift hingewiesen.
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Die eigentliche Steuerung 3 hat insbesondere einen Rechner 3.1 wie einen Mikroprozessor. Sie weist eine mit der Abstandsmesseinheit 10 verbundene serielle Schnittstelle auf. Dies kann vorzugsweise eine One-Wire-Schnittstelle mit definiertem Übertragungsprotokoll sein, welches einen Fehlerschutz durch eine CRC-Checksummen-Überprüfung implementiert hat.
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Die von der Abstandsmesseinheit 10 zur Steuerung 3 übergebenen Signale sind derart, dass bei Vorhandensein eines Etiketts ein Signal mit hohem Spannungswert, bei Bandriss ein Signal mit geringem Spannungswert übergeben wird.
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Weiterhin weist die Steuerung 3 eine serielle Ausgangsschnittstelle 3.2, einen Stopp-Ausgang 3.3 sowie Lehreingänge 3.4 und 3.5 zum Initiieren des automatischen oder manuellen Lehrens der im Betrieb wirksamen Schaltschwellen auf.
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Der Schwingkreis 7.2.3 weist je nach Abstand des Sensorkopfes des durch die Spule umgebenden ferromagnetischen Kerns von dem elektrisch leitenden Tragarm 7, der durch das Vorhandensein eines Etiketts 6.2 oder eine Etikettenlücke 6.3 auf dem Trägerband 6.1 oder aber auch einem Rest desselben
- - wobei der Kopf dann auf dem Tragarm aufliegt - bestimmt wird ein Wechselstromsignal unterschiedlicher Frequenz auf. Dieses wird in der Abstandsmesseinheit durch die genannten Komponenten in ein Rechtecksignal gewandelt, dessen Spannung jeweils ebenfalls vorhandenem Etikett, Etikettenlücke oder Bandriss entspricht und durch die Steuerung 3 dann ausgewertet und zum Auslösen geeigneter Steuervorgänge für den Antrieb des Etikettenbandes 6 ausgewertet wird.
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Die 3 zeigt, wie schon gesagt, in der oberen Teilabbildung die Anordnung von Etiketten 6.2 auf dem Trägerband 6.1 des Etikettenbandes 6 mit Etikettenlücken 6.3 zwischen den Etiketten 6.2.
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Die 4 zeigt den Signalverlauf am Ausgang der Abstandsmesseinheit 10 und damit am Eingang der Steuerung 3. Der Signalverlauf schwankt zwischen einem oberen Wert nmax bei Vorhandensein von Etiketten und einem unteren Wert nmin bei Etikettenlücken, wobei die Werte jeweils nicht exakt festgelegt und immer die gleichen sind, sondern in geringem Rahmen von Eigenschaften des Trägerbandes und der Etiketten, insbesondere deren Dicke, schwanken können.
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Mittels eines im Folgenden noch zu erläuternden Lehr-Verfahrens (Teach-Verfahren) werden eine obere Schaltschwelle und eine untere Schaltschwelle gesetzt, die jeweils das Ausgangssignal der Steuereinheit 3 aufgrund des Vorhandenseins eines Etiketts oder einer Etikettenlücke zum Bewegen bzw. Anhalten des Etiketten- bzw. Trägerbandes nahe des Gegenstands-Förderers über deren Antriebe steuern. Weiterhin ist eine feste tiefe dritte Schwelle vorgegeben, die unterhalb des möglichen geringsten Werts des von der Abstandsmesseinheit 10 bei Vorhandensein eines Etikettenbandes ausgegebenen Sensorsignals liegt, bei deren Unterschneiden ein Bandriss detektiert und demgemäß der gesamte Antrieb der Vorrichtung, d.h. sowohl des Etikettenbandes 6 als auch Förderers 8 für die Produkte stillgesetzt wird.
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Über das Setzen des Auto-Teach Eingangs, typischerweise auf dem Display des Spenders, kann der automatische Kalibrierungsvorgang zur Einstellung der Schaltschwellen gestartet werden. Dafür muss eine Bewegung von mindestens einer Lücke und einem Etikett unter dem Sensor hindurch erfolgen, während der Sensor sich im Auto-Teach Modus befindet.
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Ein automatisches Lehr- und Kalibrierverfahren für die Steuerung 3 ist in der 5 dargestellt.
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Dabei werden während der genannten Messung des Kalibrierungsvorgangs Etiketten (mit ihrem Normabstand) unter den Sensor hindurch geführt, werden kontinuierlich Etiketten 6.2 oder eine Etikettenlücke 6.3 unter die Sensoreinheit 7.2 verfahren. Zur Sicherung der Erkennung des Vorhandenseins eines Etiketts 6.2 bzw. einer Lücke 6.3 wird das kurze Anliegen eines entsprechenden Signals an der Eingangsschnittstelle der Steuerung 3 und beispielsweise 10 ms (Schritt B) abgewartet. Anschließend erfolgt ein Setzen von minimalen und maximalen Spannungswerten nmin = nmin,o, nmax = nmax,o (Schritt C).
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Im weiteren Schritt D erfolgt die Aufnahme des Messwerts über die Sensoreinheit 7.1 und die Verarbeitung desselben in der Abstandsmesseinheit 10.
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Anschließend erfolgt ein Vergleich des aufgenommenen Messwerts n zunächst mit dem gesetzten Maximalwert n=max (Schritt E). Ist n größer als nmax,o , so wird im Schritt F ein neuer Maximalwert auf den Wert n gesetzt: nmax = n.
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Ist dies nicht der Fall, erfolgt der Vergleich des Messwerts n mit dem vorgesetzten Minimalwert nmin. Liegt der Messwert n unterhalb des gesetzten Minimalwertes, so wird ein neuer Minimalwert auf den gemessenen Wert n gesetzt: nmin = n (Schritte G, H). In einer weiteren Abfrage I wird festgestellt, ob das One-Wire-Signal noch anliegt (Schritt I) wenn ja, erfolgt wiederum der Vergleich der aufgenommenen Messwerte mit den vorgesetzten Werten (Schritt J); das Verfahren wird, wie gesagt, iterativ wiederholt, wird die Abfrage J verneint, werden die sich ergebenden Werte nmax, nmin der weiteren Auswertung K (7) zugeführt.
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Statt der vorstehend beschriebenen automatischen Kalibrierung kann auch eine manuell gesteuerte Kalibrierung erfolgen, wie sie in der 6 dargestellt ist. Hier wird zunächst ein Etikett 6.2 unter den Sensorkopf der Sensoreinheit 7.1 verfahren. Anschließend erfolgt nach dem Starten ein Drücken der Taste 3.5 über 2 bis 5 Sekunden (Schritt B'), woraufhin der Messwert n für das Etikett 6.2 aufgenommen und der Wert nmax auf diesen Wert n gesetzt wird. In einem weiteren Schritt B'' wird eine Etikettenlücke 6.3 unter den Kopf der Sensoreinheit 7.1 verfahren und die Taste 3.5 länger, beispielsweise 6 bis 10 Sekunden gedrückt. Es erfolgt die Aufnahme des entsprechenden Messwerts n für das Vorhandensein einer Etikettenlücke 6.3 (Schritt C'') und anschließend Setzen des Werts nmin auf den gemessenen Wert n, woraufhin die gesetzten Werte nmax , nmin der weiteren Auswertung (7) zugeführt werden.
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In dem Verfahrensablauf der
7 erfolgt die eigentliche Kalibrierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Rahmen einer Auswertung
K der vorgenommenen Messungen. Es wird zunächst ein Zwischenwert
nmid der gemäß der vorstehenden Kalibrierung bestimmten Werte nmax, nmin bestimmt, vorzugsweise als Referenzwert
Sodann wird eine obere Schaltschwelle gesetzt, indem der bestimmte Wert
nmid mit einem Faktor größer 100 %, hier 105 %, zur Bestimmung der oberen Schaltschwelle
nupper multipliziert wird (Schritt
L), während in einem weiteren Schritt
M eine untere Schaltschwelle durch Multiplikation des bestimmten Werts
nmid mit einem Faktor unter 100 % zur Bestimmung der unteren Schwelle
nlower multipliziert wird. Es erfolgt eine Reaktivierung der Kommunikation (Schritt
N) und eine Übertragung der Ergebnisse sowie eventueller Fehlercodes (Schritt
O), woraufhin die Kalibrierung beendet ist (Schritt
P).
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Damit sind die Schaltschwellen, wie sie in der 4 dargestellt sind, für ein bestimmtes Etikettenband mit einem bestimmten Trägerband und einer bestimmten Dicke desselben sowie bestimmten Etiketten und einer bestimmten Dicke oder Stärke derselben kalibriert, woraufhin dann der Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des Etikettenbandes erfolgen kann.
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Die Steuerung 3 steuert dann den Ablauf der Etikettierung derart, dass zu etikettierender Gegenstand 9 durch seinen Förderer 8 und ein auf diesem aufzubringendes Etikett 6.2 des Etikettenbandes gleichzeitig an der Ablösekante 7.1 vorbeigeführt und demgemäß das Etikett 6.2 auf den Gegenstand 9 übertragen werden kann, wenn das längere Vorhandensein eines Etiketts 6.2 aufgrund des Überschreitens der oberen Schwelle nupper durch den von der Sensoreinheit 7.2 gemessenen Betriebsmesswert detektiert wird.
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Wenn der Sensor dagegen das Fehlen eines Etiketts 6.2 oder einer Etikettenlücke 6.3 auf dem Trägerband 6.1 des Etikettenbandes 6 aufgrund eines Unterschreitens der unteren Schwelle nlower durch den gemessenen Betriebsmesswert feststellt, so erfolgt die Steuerung dahingehend, dass der Produktförderer 8 angehalten wird, bis die Sensoreinheit 7.2 wieder ein folgendes Etikett feststellt, so dass dann die Übertragung gemäß dem vorstehenden Absatz erfolgen kann.
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Stellt die Steuerung fest, dass die Sensoreinheit 7.2 einen Messwert gemessen hat, der darüber hinaus den Bandrisswert (4) unterschritten hat, so erfolgt ein unmittelbares Stillsetzen der gesamten Vorrichtung und vorzugsweise die Ausgabe eines Warnsignals, damit die zuständigen/verantwortlichen Positionen den Fehler des Etikettenbandes beheben können, beispielsweise durch Verkleben der Enden im Rissbereich oder vollständiges Erneuern des Etikettenbandes.
