DE102017116317B4

DE102017116317B4 - Verfahren zur Steuerung von Formmaschinen

Info

Publication number: DE102017116317B4
Application number: DE102017116317.4A
Authority: DE
Inventors: gleich Patentinhaber Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-07-19
Filing date: 2017-07-19
Publication date: 2023-01-12
Anticipated expiration: 2037-07-20
Also published as: DE102017116317A1

Abstract

Verfahren zur Steuerung von mindestens zwei Formmaschinen (1a, 1b) zum Formen von dreidimensionalen Portionen von Produkten (2a, 2b), insbesondere von Lebensmittelprodukten, wobei die Formmaschinen (1a, 1b) zumindest eine Formvorrichtung, eine Ausgabeeinheit (31a, 31b) zur Ausgabe der Produkte an eine oder mehrere Fördereinheiten (30, 30a, 30b) sowie eine Steuereinheit zur Einhaltung vorgegebener Geschwindigkeitsparameter in Bezug auf die Formung und/oder die Ausgabe der Produkte (2a, 2b) umfasst, wobei eine Steuerung auf der Grundlage der Erfassung der Geschwindigkeitsparameter mittels Sensoren erfolgt, wobei die mindestens zwei Formmaschinen (1a, 1b) miteinander in der Weise synchronisiert sind, dass eine wechselweise Ausgabe der Produkte (2a, 2b) durch die Ausgabeeinheiten (31a, 31b) der Formmaschinen (1a, 1b) auf eine gemeinsame Fördereinheit (30) erfolgt, wobei die bei den Formmaschinen (1a, 1b) bei jedem Takt vorhandenen unterschiedlichen Zykluszeiten durch die Steuereinheit registriert und ausgeglichen werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Synchronisationsverfahren folgende Schritte umfasst:a) eine Formmaschine (1a) wird auf einen definierten Takt gebracht, wobei bei Erreichen dieses Taktes durch die Steuerung signalisiert wird, dass sie erkannt hat, dass die Formmaschine (1a) in Produktion ist und die Taktrate plausibel ist;b) sodann wird mindestens eine zweite Formmaschine (1b) in Produktionsmodus gesetzt, wobei die Steuerung versucht, die zweite Formmaschine (1b) auf eine Taktrate / Zykluszeit der ersten Formmaschine (1a) zu bringen, wobei in einem ersten Schritt zunächst eine grobe Annäherung durch Berechnung, bei Bedarf in einem zweiten Schritt ein leichtes Nachjustieren je nach Abweichung und bei Bedarf sodann eine Feinjustierung erfolgt;c) sobald eine Deckung der Zykluszeiten der ersten und mindestens einen zweiten Formmaschinen (1a, 1b) erfolgt, wird der Startvorgang a), b) beendet und die Formmaschinen (1a, 1b) laufen im Synchronbetrieb.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung von mindestens zwei Formmaschinen zum Formen von dreidimensionalen Portionen von Produkten, insbesondere von Lebensmittelprodukten, wobei die Formmaschinen zumindest eine Formvorrichtung, eine Ausgabeeinheit zur Ausgabe der Produkte an eine oder mehrere Fördereinheiten sowie eine Steuereinheit zur Einhaltung vorgegebener Geschwindigkeitsparameter in Bezug auf die Formung und/oder die Ausgabe der Produkte umfasst, wobei die Steuerung auf der Grundlage der Erfassung der Geschwindigkeitsparameter mittels Sensoren erfolgt.
Stand der Technik
Es sind aus dem Stand der Technik Formmaschinen und Verfahren zur Steuerung derartiger Maschinen bekannt, bei denen die Produktion mit einer Formmaschine innerhalb einer Produktionslinie erfolgt.
Nachteilig hierbei ist, dass für jede Produktionslinie eine eigene Formmaschine benötigt wird. Dies bedingt somit eine Begrenzung der maximalen Produktionskapazität durch die mechanische Belastbarkeit der Formmaschine. Weiterhin führt ein Stillstand der Anlage zum Ausfall einer ganzen Produktionslinie. Insbesondere bei leichten Produkten und im gewürzten Produktbereich sind geringe Leistungen zu verzeichnen, da die Maschinen nur im unteren Taktbereich fahren können.
Aus der DE 10 2015 121 546 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung von mindestens zwei Formmaschinen zum Formen von dreidimensionalen Portionen von Produkten, insbesondere von Lebensmittelprodukten, bekannt, wobei die Formmaschinen zumindest eine Formvorrichtung, eine Ausgabeeinheit zur Ausgabe der Produkte an eine oder mehrere Fördereinheiten sowie eine Steuereinheit zur Einhaltung vorgegebener Geschwindigkeitsparameter in Bezug auf die Formung und/oder die Ausgabe der Produkte umfasst, wobei eine Steuerung auf der Grundlage der Erfassung der Geschwindigkeitsparameter mittels Sensoren erfolgt und die mindestens zwei Formmaschinen miteinander in der Weise synchronisiert sind, dass eine wechselweise Ausgabe der Produkte durch die Ausgabeeinheiten der Formmaschinen auf eine gemeinsame Fördereinheit erfolgt, wobei die bei den Formmaschinen bei jedem Takt vorhandenen unterschiedlichen Zykluszeiten durch die Steuereinheit registriert und ausgeglichen werden.
Die Druckschriften US 7,895,814 B1 , DE 2 229 867 A , DE 20 2008 009 166 U1 , DE 10 2010 034 676 A1 , DE 10 2014 116 232 A1 , WO 2018/065600 A1 , DE 102017 105 919 A1 , DE 10 2019 204 393 A1 , DE 10 2014 116 233 A1 sowie die US 2016/0280410 A1 zeigen ebenfalls gattungsgemäße Verfahren und Systeme zur Verarbeitung und zum individuellen Transport von Lebensmittelprodukten sowie zur Steuerung von Formmaschinen zum Formen von Portionen von Produkten und weiterhin Verfahren zur Erzeugung eines Satzes verschiedener verpackter Lebensmittelproduktportionen mit variabel vorgebbarer Sortenverteilung.
Darstellung der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zu schaffen, welches die vorgenannten Probleme ausräumt und welches geeignet ist, die Produktionsmenge ohne Änderungen an der Infrastruktur zu erhöhen, insbesondere aber nicht ausschließlich bei Lebensmittelprodukten im Bereich bis 100 Gramm.
Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den abhängigen Unteransprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren der eingangs genannten Art sieht vor, dass die mindestens zwei Formmaschinen miteinander in der Weise synchronisiert sind, dass eine wechselweise Ausgabe der Produkte durch die Ausgabeeinheiten der Formmaschinen auf eine gemeinsame Fördereinheit erfolgt, wobei die bei den Formmaschinen bei jedem Takt vorhandenen unterschiedlichen Zykluszeiten durch eine Steuerung registriert und ausgeglichen werden.
Hierbei wird vorzugsweise zumindest eine weitere Formmaschine bspw. parallel in der Weise geschaltet, dass sie auf dieselbe Fördereinheit, bspw. ein Förderband, Produkte ausgibt bzw. fördert. Die Formmaschinen haben bei jedem Takt unterschiedliche Zykluszeiten, welche durch die Steuereinheit registriert und ausgeglichen werden.
Eingesetzt wird vorzugsweise eine Steuereinheit in Form eines modularen Medienredundanz-Ethernet-Constrollers, die geeignet ist, eine sehr kurze Zykluszeit von 1-2 ms zu steuern. Die Anbindung an die Slave-Formmaschine erfolgt vorzugsweise durch einen 16 Bit Analogausgang.
Mittels eines induktiven Sensors an der einen und an der mindestens einen anderen Formmaschine wird dabei der reale Takt gemessen, wobei es besonders vorteilhaft ist, dass dabei ein externer Sensor den Aussstoßvorgang registriert. Somit kann die wirkliche Zykluszeit inklusive aller mechanischen Verzögerungen gemessen werden.
Verfahrensmäßig ist vorgesehen, dass eine - vorzugsweise als Master ausgelegte - Formmaschine auf einen definierten Takt gebracht wird, wobei bei Erreichen dieses Taktes durch die Steuerung signalisiert wird, dass sie erkannt hat, dass die Master-Formmaschine in Produktion ist und die Taktrate plausibel ist.
Sodann wird mindestens eine zweite - vorzugsweise als Slave ausgelegte - Formmaschine in Produktionsmodus gesetzt, wobei die Steuerung versucht, die zweite Slave-Formmaschine auf eine Taktrate / Zykluszeit der ersten Master-Formmaschine zu bringen, wobei in einem ersten Schritt zunächst eine grobe Annäherung durch Berechnung, bei Bedarf in einem zweiten Schritt ein leichtes Nachjustieren je nach Abweichung und bei Bedarf sodann eine Feinjustierung erfolgt. Die Justierung erfolgt durch Veränderung des analogen Steuersignals an die Slave-Formmaschine.
Sobald eine Deckung der Zykluszeiten der Master- und Slave-Formmaschinen erfolgt, wird dieser Startvorgang beendet und die mindestens zwei Formmaschinen laufen im Synchronbetrieb.
Während des Synchronbetriebs läuft folgendes ab: Es wird jeder Zyklus durch die jeweiligen Sensoren gemessen in Millisekunden. Somit ergibt sich bei jedem Takt, da die Maschinen keine stabile Zykluszeit haben, eine Differenz. Diese wird wie folgt aufaddiert: $Verschiebung_aktuell: = zyklusmaster - zyklusslave$
$Verschiebung_Summe: = Verschiebung_Summe + Verschiebung_aktuell$
Somit können zufällige gegenläufige Schwankungen berücksichtigt werden. Sollte die Verschiebung Summe größer als bspw. 3ms oder kleiner als bspw. -3ms sein, dann wird die Slave-Formmaschine entsprechend beschleunigt oder verlangsamt durch Veränderung des Steuersignals. Es erfolgt keine Rücknahme der Veränderung am Steuersignal. Sollte Verschiebung Summe größer als bspw. >10ms oder kleiner als bspw. -10ms sein, dann wird die Slave-Formmaschine stark nachgeregelt, mit jedem Takt stärker, wenn sich die Verschiebung Summe nicht 0 annähert.
Diese starke Veränderung des Steuersignals wird gespeichert und sobald die Verschiebung wieder im normalen Bereich liegt, sofort wieder zurückgenommen, um eine Pendelbewegung zu vermeiden.
Figurenliste
Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von der Zusammenfassung in einzelnen Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
In der Zeichnungen zeigen

1 eine Fördereinrichtung sowie mehrere Formmaschinen in einer schematischen Seitenansicht;
2 das Prinzip der Aufstellung, bei dem ein Ausgabeorgan abgesenkt und das andere Ausgabeorgan angehoben wird, um auf eine Linie zu kommen;
3a, 3b zeigt den Übergang, d.h. die Hochzeit der Produkte.

Ausführung der Erfindung
Gemäß der Darstellung in 1 ist klargestellt, dass die räumliche Anordnung der beiden Formmaschinen 1a, 1b keine Rolle spielt und auf die jeweiligen Gegebenheiten angepasst werden kann. Somit könnte man auch zwei Stand-alone-Linien mit einem S-Band verknüpfen.
Wie aus den 2 bis 3 ersichtlich, ist vorzugsweise eine Fördereinrichtung 3 zur wechselweisen Zuführung der Produkte 2a, 2b der Formmaschinen 1a, 1b zu einer gemeinsamen Fördereinheit 30 gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen.
Die Fördereinrichtung 3 umfasst in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung je Formmaschine 1a, 1b mindestens eine Ausgabeeinheit 31a, 31 b und/oder mindestens eine jeder Formmaschine zugeordnete Fördereinheit 30a, 30b, wobei mindestens ein Ausgabeorgan 32 vorgesehen ist, welches die Produkte 2a, 2b der Formmaschinen 1a, 1b der gemeinsamen Fördereinheit 30 wechselweise zuführt.
Die gemeinsame Fördereinheit 30 ist vorzugsweise ein Förderband, dem die Produkte 2a, 2b der mindestens zwei Formmaschinen 1a, 1b zugeführt werden.
Zwischen den durch mindestens eine Formmaschine 1a zugeführten Produkten 2a ist eine Beabstandung B vorgesehen, welcher die durch die jeweils mindestens eine andere Formmaschine 1b zugeführten Produkte 2b zugeführt werden.
Wie aus den 3a, 3b ersichtlich, ist das Ausgabeorgan 32 vorzugsweise mindestens ein klapp- oder schwenkbares Zuführorgan an dem mindestens einen Förderband oder der mindestens einen Ausgabeeinheit 31a, 31b eines oder mehrerer Formmaschinen 1a, 1b, mittels dem dem Förderband 30 Produkte 2b zugeführt werden.
Ein automatischer Abtransport lässt ein Wiederverarbeiten des Materials der Produkte zu.
Bezugszeichenliste

1a, 1b: Formmaschinen (Master und Slave)
2a, 2b: jeder Formmaschine zugeordnete Produkte
3: Fördereinrichtung
30: gemeinsame Fördereinheit
30a, 30b: jeder Formmaschine zugeordnete Fördereinheit
31a, 31b: jeder Formmaschine zugeordnete Ausgabeeinheit
32: Ausgabeorgan
B: Beabstandungen

Claims

Verfahren zur Steuerung von mindestens zwei Formmaschinen (1a, 1b) zum Formen von dreidimensionalen Portionen von Produkten (2a, 2b), insbesondere von Lebensmittelprodukten, wobei die Formmaschinen (1a, 1b) zumindest eine Formvorrichtung, eine Ausgabeeinheit (31a, 31b) zur Ausgabe der Produkte an eine oder mehrere Fördereinheiten (30, 30a, 30b) sowie eine Steuereinheit zur Einhaltung vorgegebener Geschwindigkeitsparameter in Bezug auf die Formung und/oder die Ausgabe der Produkte (2a, 2b) umfasst, wobei eine Steuerung auf der Grundlage der Erfassung der Geschwindigkeitsparameter mittels Sensoren erfolgt, wobei die mindestens zwei Formmaschinen (1a, 1b) miteinander in der Weise synchronisiert sind, dass eine wechselweise Ausgabe der Produkte (2a, 2b) durch die Ausgabeeinheiten (31a, 31b) der Formmaschinen (1a, 1b) auf eine gemeinsame Fördereinheit (30) erfolgt, wobei die bei den Formmaschinen (1a, 1b) bei jedem Takt vorhandenen unterschiedlichen Zykluszeiten durch die Steuereinheit registriert und ausgeglichen werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Synchronisationsverfahren folgende Schritte umfasst: a) eine Formmaschine (1a) wird auf einen definierten Takt gebracht, wobei bei Erreichen dieses Taktes durch die Steuerung signalisiert wird, dass sie erkannt hat, dass die Formmaschine (1a) in Produktion ist und die Taktrate plausibel ist; b) sodann wird mindestens eine zweite Formmaschine (1b) in Produktionsmodus gesetzt, wobei die Steuerung versucht, die zweite Formmaschine (1b) auf eine Taktrate / Zykluszeit der ersten Formmaschine (1a) zu bringen, wobei in einem ersten Schritt zunächst eine grobe Annäherung durch Berechnung, bei Bedarf in einem zweiten Schritt ein leichtes Nachjustieren je nach Abweichung und bei Bedarf sodann eine Feinjustierung erfolgt; c) sobald eine Deckung der Zykluszeiten der ersten und mindestens einen zweiten Formmaschinen (1a, 1b) erfolgt, wird der Startvorgang a), b) beendet und die Formmaschinen (1a, 1b) laufen im Synchronbetrieb.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Justierung durch Veränderung des Steuersignals an die mindestens eine zweite Formmaschine (1b) erfolgt.