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Die vorliegende Erfindung betrifft ein entlang einer Förderstrecke und/oder Bewegungsbahn innerhalb einer Verpackungsmaschine und/oder einem Handhabungs- und/oder Förderabschnitt bewegliches Förderelement und/oder Formatteil mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zur Lageerfassung eines entlang einer Förderstrecke und/oder Bewegungsbahn innerhalb einer Verpackungsmaschine und/oder einem Handhabungs- und/oder Förderabschnitt beweglichen Förderelementes und/oder Formatteils mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs 8. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Sensoranordnung zur Lageerfassung eines entlang einer Förderstrecke und/oder Bewegungsbahn innerhalb einer Verpackungsmaschine und/oder einem Handhabungs- und/oder Förderabschnitt beweglichen Förderelementes und/oder Formatteils mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 12.
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In der Verpackungsindustrie sind Verfahren zur Zusammenfassung einzelner Artikel oder Stückgüter gebräuchlich, bei denen eine Mehrzahl von gleichen Produkten zu Gebinden zusammengefasst und in einem Karton oder mit Hilfe eines Kartons verpackt werden. Eine Variante einer solchen Kartonverpackung kann vorsehen, dass die Artikel oder Stückgüter auf einen Kartonabschnitt platziert werden, dessen Seitenabschnitte, die an allen vier Seiten über den Umriss der Artikelanordnung hinausragen, nach oben gefaltet werden, wodurch eine tablettartige Auflage entsteht. Für eine solche Umverpackung werden entsprechend vorkonfektionierte Kartonzuschnitte verwendet. Die Produkte werden beispielsweise in gewünschter Weise zusammengestellt, auf den Kartonzuschnitten positioniert, und anschließend werden die Kartonzuschnitte um die Produkte herum gefaltet und befestigt, indem beispielsweise überlappende Kartonstücke miteinander verklebt werden oder anderweitig aneinander fixiert.
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Um die vordere und die hintere untere Lasche eines Tabletts nach oben zu falten, offenbart bspw. die
US 4 642 967 A einen Rückhaltefinger und einen Faltfinger, die an einer gemeinsamen umlaufenden Förderkette angeordnet sind. Weiterhin zeigt die
US 3 555 776 A eine Maschine zur Bildung eines Tabletts um eine Gruppe von Artikeln herum. Die Maschine weist anführende Faltfinger für das Hochklappen vorderer Kartonlaschen und nachfolgende Faltfinger für das Hochklappen hinterer Kartonlaschen eines Tabletts auf. Die Faltfinger sind jeweils an einer umlaufenden Förderkette angeordnet.
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Derartige Umverpackungen werden häufig für Getränkebehälter wie Getränkedosen oder Flaschen verwendet. Da nicht nur die umverpackten Behälter zahlreiche unterschiedliche Dimensionierungen und Volumina aufweisen können, sondern es auch gewünscht sein kann, variable Mengen von jeweils gleichen oder unterschiedlichen Behältern mittels der Umverpackungen zusammenzufassen, kann es bei einem Produktwechsel oder bei einer gewünschten Änderung der Umverpackungsgröße und damit der Größe der beförderten Kartonbögen notwendig werden, die Teilungsabstände der Faltfinger zu ändern.
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Normalerweise sind bei den bekannten Faltvorrichtungen mehrere regelmäßig voneinander beabstandete Faltfinger jeweils schwenkbeweglich an der Förderkette befestigt, so dass für eine Änderung des Teilungsabstandes eine Demontage einzelner oder mehrerer Faltfinger und deren Wiedermontage an geänderten Positionen unumgänglich ist. Solche Förderketten werden auch als Schließketten bezeichnet. Eine solche Faltvorrichtung geht etwa aus der
DE 10 2010 049 124 A1 hervor. Da die Faltfinger zudem üblicherweise jeweils über Koppelmechaniken verfügen, welche für die gewünschten Faltbewegungen bei der Bewegung der Förderketten bzw. bei deren Umlenkung sorgen, ist die Demontage und Wiedermontage mit zeitaufwändigen Umbaumaßnahmen verbunden. Um die Faltfinger mit unterschiedlichen Teilungen montieren zu können, wurde mit der
DE 20 2012 102 759 U1 eine magnetische Fixierung mehrerer Faltfinger vorgeschlagen, die somit werkzeuglos demontierbar und an unterschiedlichen Positionen montierbar sind. Eine weitere Montagevariante für Faltfinger an einer derartigen Förder- bzw. Schließkette einer Fördervorrichtung geht aus der
DE 10 2014 226 494 A1 hervor.
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Ein weiteres technisches Problem bei derartigen Faltvorrichtungen mit endlos umlaufenden Schließketten besteht in der exakten Positionierung und Referenzierung, da die jeweilige Position der Faltfinger im Interesse einer möglichst präzisen Führung der Kartonumverpackungen und deren Faltung bekannt sein muss, zumal parallel umlaufende Förder- und Schließketten oftmals mit separaten Antrieben versehen sind, um etwa verschiedene Schließmechanismen für vordere und hintere Faltlaschen separat steuern zu können. Bei Verwendung der Schließmechanismen für unterschiedliche Kartongrößen sind derartige separate Antriebe für sich unterschiedlich bewegende vordere und hintere Faltfinger, die jeweils unterschiedlich voneinander beabstandete Faltlaschen umschlagen sollen, unumgänglich. Um die Vorschub- und Umlaufbewegungen dieser separaten Förder- und Schließketten referenzieren zu können, werden üblicherweise optische Hilfsmittel eingesetzt, insbesondere Lichtschrankensensoren, die seitlich die Vorderkanten von Schließmechanismen wie etwa Druckplatten, Falthebeln oder anderen Vorschubelementen abtasten. Durch Erfassung bestimmter Vorschub- und/oder Schließmechanismen und/oder -elemente mittels derartiger Referenzlichtschranken können deren Positionen erfasst und die Vorschub- und Umlaufpositionen mehrerer parallel laufender Schließ- und/oder Förderketten exakt aufeinander abgestimmt werden.
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Da allerdings sowohl Fremdkörper wie Schmutz als auch Verformungen und/oder Verschleiß an den Druckplatten, den Faltfingern oder an anderen Schließmechanismen zu ungenauen Messergebnissen derartiger Lichtschrankensensoren und damit zu unexakten Positionierungen der Schließmechanismen mit daraus folgenden negativen Auswirkungen auf die Falt- und Klebestellen der Kartonumverpackungen führen können, besteht ein vorrangiges Ziel der vorliegenden Erfindung darin, eine verbesserte und gegen allfällige Störungen weniger anfällige Sensorik zur Positionierung von Förder- und/oder Schließketten oder von anderen Formatteilen innerhalb von Verpackungsmaschinen sowie ein entsprechendes Verfahren zur Positionsbestimmung von Förder- und/oder Schließketten oder von anderen Formatteilen innerhalb von Verpackungsmaschinen zur Verfügung zu stellen, womit insbesondere die Nachteile und Risiken der optischen Positionserfassung reduziert bzw. vermieden werden sollen.
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Diese Ziele der Erfindung werden mit den Gegenständen der unabhängigen Ansprüche erreicht. Merkmale vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen abhängigen Ansprüchen.
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Zur Erreichung des genannten Ziels schlägt die Erfindung ein entlang einer Förderstrecke und/oder Bewegungsbahn innerhalb einer Verpackungsmaschine und/oder einem Handhabungs- und/oder Förderabschnitt bewegliches Förderelement und/oder Formatteil vor, das mit einer Positionsbestimmungseinrichtung zur Lageerfassung wenigstens eines definierten Abschnittes des Förderelements und/oder des Formatteils in Bezug auf seine Förderstrecke und/oder Bewegungsbahn ausgestattet ist. Die Erfindung sieht vor, dass die Positionsbestimmungseinrichtung mindestens einen im Bereich des definierten Abschnittes am beweglichen Förderelement bzw. Formatteil verankerten passiven oder aktiven Transponder sowie wenigstens einen orts- bzw. maschinenfest angeordneten und mit dem mindestens einen Transponder über elektromagnetische Signalwellen kommunizierenden aktiven Sensor umfasst, dessen elektrische Sensorsignale in einer signaltechnisch mit dem wenigstens einen Sensor gekoppelten Auswerteeinheit zur Gewinnung von Lageinformationen des mindestens einen Transponders in Bezug auf die Förderstrecke bzw. Bewegungsbahn auswertbar sind. Normalerweise befindet sich der Sensor im Interesse einer zuverlässigen Lagebestimmung sehr nahe an den Transpondern, idealerweise in einem Abstand von wenigen Millimetern oder ggf. sogar in einem Abstand von nur ca. einem Millimeter oder weniger, so dass die jeweiligen Positionen des Förderelements und/oder Formatteils sehr exakt anhand der vom Sensor empfangenen Signale bestimmt werden können.
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Eine für die Praxis sehr sinnvoll einsetzbare Variante des erfindungsgemäßen Förderelementes und/oder Formatteils sieht vor, dass der mindestens eine passive Transponder durch einen RFID-Transponder gebildet ist. Bei zwei oder mehr solchen RFID-Transpondern, die jeweils die passiven Transponder bilden, werden vorzugsweise jeweils gleichartige bzw. identische RFID-Transponder eingesetzt. Als Sensor wird typischerweise ein Sender-Empfänger zur Aussendung und zum Empfang von elektromagnetischen Wellen eingesetzt, der mit der mindestens einen RFID-Einheit bzw. der Mehrzahl von RFID-Einheiten kommuniziert. Wahlweise können jedoch auch aktive Transponder, insbesondere aktive RFID-Transponder eingesetzt werden, die bspw. mit einer eigenen Batterie zur Stromversorgung ausgestattet sein können. Solche aktiven Transponder können vorteilhaft eingesetzt werden, wenn eine erhöhte Schreib-/Lesereichweite benötigt wird.
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Weiterhin kann bei dem erfindungsgemäßen Förderelement und/oder Formatteil vorgesehen sein, dass die Positionsbestimmungseinrichtung wenigstens zwei - insbesondere gleichartige bzw. identische - im Bereich des definierten Abschnittes beabstandet voneinander am beweglichen Förderelement bzw. Formatteil verankerte passive Transponder bzw. RFID-Transponder - wahlweise auch aktive Transponder - sowie wenigstens einen orts- bzw. maschinenfest angeordneten und mit den Transpondern über elektromagnetische Signalwellen kommunizierenden aktiven Sensor umfasst.
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Weiterhin kann der mindestens eine Transponder in einer Weise zum Sensor ausgerichtet sein, dass die elektrischen und/oder magnetischen Feldstärken und/oder die Feldlinien beim Passieren des mindestens einen Transponders am Sensor vorbei mindestens zwei Maxima und ein dazwischen befindliches Minimum aufweisen. So kann insbesondere vorgesehen sein, dass die abgestrahlten Wellen eine Charakteristik in der räumlichen Gestalt eines Ellipsoids oder eines einem Ellipsoiden angenäherten Körpers aufweisen, wobei die Feldlinienausrichtung insbesondere senkrecht zu einer „üblichen“ Ausrichtung sein kann. Damit ist gemeint, dass die längere Mittelachse des Ellipsoiden oder des einem Ellipsoiden ähnlichen Wellenkörpers in etwa senkrecht zur Bewegungsrichtung des beweglichen Förderelements und/oder Formatteils ausgerichtet ist, während die kürzere Mittelachse des Ellipsoiden oder des einem Ellipsoiden ähnlichen Wellenkörpers in etwa parallel zur Bewegungsrichtung des beweglichen Förderelements und/oder Formatteils ausgerichtet ist. Zum Sensor ist bei dieser Ausrichtung der Transponder eine Oberfläche des Ellipsoids mit kleinerem Radius, d.h. mit stärkerer Krümmung gerichtet als andere Bereiche des Ellipsoids. Wenn in diesem Zusammenhang von einem Ellipsoid oder einem Ellipsoid-ähnlichem Feldlinienverlauf des wenigstens einen passiven Transponders die Rede ist, so kann damit insbesondere ein triaxiales Ellipsoid mit drei unterschiedlich langen Halbachsen gemeint sein, wahlweise auch ein Rotationsellipsoid, bei dem zwei Halbachsen gleiche Längen aufweisen, während eine dritte Halbachse kürzer oder länger ist. Durch Erfassung der elektrischen und/oder magnetischen Feldstärkenverläufe eines Transponders mittels des Sensors bei der Vorbeibewegung des Transponders in kurzer Distanz zum Sensor kann dieser aus dem Feldstärkenverlauf während des Passierens des Transponders eine sehr exakte Positionsbestimmung vornehmen, da die Feldstärken hierbei mindestens ein ausgeprägtes Maximum aufweisen, wahlweise und je nach Ausgestaltung des Transponders auch zwei Maxima und ein dazwischen liegendes Minimum. Auf diese Weise ist der wenigstens eine Transponder bzw. die wenigstens eine RFID-Einheit - wahlweise auch die zwei Transponder oder RFID-Einheiten - in einer Weise ausgerichtet, dass zwei Keulen bzw. zwei Ellipsoid-ähnliche Feldlinienverläufe ausbildet werden, deren längere Halbachsen nacheinander den Sensor passieren, woraus dieser einen Signalverlauf gewinnt, der die exakte Position der RFID-Einheit bzw. des Transponders anzeigt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Förderelement und/oder Formatteil können die mindestens zwei Transponder insbesondere in definiertem Abstand voneinander am Förderelement oder Formatteil befestigt und/oder dort integriert sein, wodurch sich sehr exakt deren jeweilige Position und damit auch die Positionen des Förderelements und/oder Formatteils in Bezug auf den Sensor bestimmen lassen.
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Das Förderelement und/oder Formatteil kann gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung bspw. durch eine Förder- und/oder Schließkette oder zumindest einen Abschnitt einer Förder- und/oder Schließkette innerhalb einer Verpackungsmaschine zur Handhabung von Umverpackungen wie insbesondere Faltkartons, Kartontrays o. dgl. gebildet sein. Bei einer solchen Förder- und/oder Schließkette müssen die Positionen aller Faltvorrichtungen wie etwa schwenkbare Faltfinger jederzeit bekannt sein, um den exakten Faltvorgang überwachen und steuern zu können. So kann es sich bei dem Förderelement bzw. Formatteil bspw. um eine Förder- und/oder Faltvorrichtung zum Fördern von Kartonbögen oder Umverpackungen für Artikel sowie zum Falten von Abschnitten oder Laschen der Kartonbögen oder Umverpackungen handeln, die wenigstens eine umlaufenden Förderkette und wenigstens einen an der Förderkette angebrachten und über eine Transportebene eines Transportabschnittes der Förderkette hinausragenden Falt- und/oder Förderfinger o. dgl. Schließmechanismus aufweist. Bei einer Ausbildung des Förderelements und/oder Formatteils als Förder- und/oder Schließkette kann der wenigstens eine Transponder vorzugsweise fest an Kettengliedern verankert oder in entsprechenden Trägerelementen integriert sein, die seitlich an Gliedern oder Laschen einer die Förder- und/oder Schließkette bildenden Rollen- oder Laschenkette angebaut oder Teil der Glieder oder Laschen sind.
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Bei allen beschriebenen Varianten und vorgeschlagenen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Förderelementes und/oder Formatteils kommen die Vorteile der Zusammenwirkung des oder der Transponder und des mindestens einen Sensors besonders bei parallelen Anordnungen von zwei oder mehr gleichartigen Förderelementen und/oder Formatteilen wie bspw. Förder- und/oder Schließketten mit jeweils auf gleicher Höhe befindlichen Faltfingern, Falt- oder Schließelementen zum Tragen, da hierbei die exakte Positionierung der Faltfinger und der Förder- bzw. Schubelemente für die zu faltenden Kartons oder Kartonlaschen besonders wichtig ist.
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Es sei an dieser Stelle ausdrücklich erwähnt, dass alle Aspekte und Ausführungsvarianten, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Förderelement und/oder Formatteil erläutert wurden, gleichermaßen Teilaspekte der nachfolgend erwähnten und beschriebenen erfindungsgemäßen Sensoranordnung betreffen oder sein können. Wenn daher an einer Stelle bei der Beschreibung oder auch bei den Anspruchsdefinitionen zum erfindungsgemäßen Förderelement und/oder Formatteil von bestimmten Aspekten und/oder Zusammenhängen und/oder Wirkungen die Rede ist, so gilt dies gleichermaßen für die erfindungsgemäße Sensoranordnung. In umgekehrter Weise gilt dasselbe, so dass auch alle Aspekte und Ausführungsvarianten, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläutert wurden, gleichermaßen Teilaspekte der erfindungsgemäßen Sensoranordnung betreffen oder sein können. Wenn daher an einer Stelle bei der Beschreibung oder auch bei den Anspruchsdefinitionen zum erfindungsgemäßen Verfahren von bestimmten Aspekten und/oder Zusammenhängen und/oder Wirkungen die Rede ist, so gilt dies gleichermaßen für die erfindungsgemäße Sensoranordnung.
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Zur Erreichung des oben genannten Ziels schlägt die Erfindung weiterhin ein Verfahren zur Lageerfassung eines entlang einer Förderstrecke und/oder Bewegungsbahn innerhalb einer Verpackungsmaschine und/oder einem Handhabungs- und/oder Förderabschnitt beweglichen Förderelementes und/oder Formatteils vor, das mit einer Positionsbestimmungseinrichtung zur Lageerfassung wenigstens eines definierten Abschnittes des Förderelements und/oder des Formatteils in Bezug auf seine Förderstrecke und/oder Bewegungsbahn ausgestattet ist. Bei dem Verfahren ist vorgesehen, dass die Positionsbestimmungseinrichtung mindestens einen im Bereich des definierten Abschnittes am beweglichen Förderelement bzw. Formatteil verankerten passiven oder aktiven Transponder sowie wenigstens einen orts- bzw. maschinenfest angeordneten und mit dem mindestens einen Transponder über elektromagnetische Signalwellen kommunizierenden aktiven Sensor umfasst, dessen elektrische Sensorsignale in einer signaltechnisch mit dem wenigstens einen Sensor gekoppelten Auswerteeinheit zur Gewinnung von Lageinformationen des mindestens einen Transponders in Bezug auf die Förderstrecke bzw. Bewegungsbahn ausgewertet werden.
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Bei dem Verfahren kann die Positionsbestimmungseinrichtung wenigstens zwei, insbesondere gleichartige oder identische, im Bereich des definierten Abschnittes beabstandet voneinander am beweglichen Förderelement bzw. Formatteil verankerte passive oder aktive Transponder bzw. RFID-Transponder sowie wenigstens einen orts- bzw. maschinenfest angeordneten und mit den Transpondern über elektromagnetische Signalwellen kommunizierenden aktiven Sensor umfassen. Weiterhin kann das Verfahren vorsehen, dass der mindestens eine Transponder in einer Weise zum Sensor ausgerichtet ist, dass die elektrischen und/oder magnetischen Feldstärken und/oder die Feldlinien beim Passieren des mindestens einen Transponders am Sensor vorbei mindestens zwei Maxima und ein dazwischen befindliches Minimum aufweisen. So können die abgestrahlten Wellen eine Keulen-Charakteristik oder eine ellipsoide Form aufweisen, insbesondere in einer Anordnung senkrecht zu einer „üblichen“ Ausrichtung, so dass die ausgeprägten Maxima, die sich beim Passieren des Transponders am Sensor ergeben, von diesem erfasst und damit die Positionen des Transponders bestimmt werden können. Hierbei ist die wenigstens eine RFID-Einheit in einer Weise ausgerichtet, dass sie zwei Keulen bzw. zwei Ellipsoid-ähnliche Feldlinienverläufe ausbildet, die nacheinander den Sensor passieren, woraus dieser einen Signalverlauf gewinnt, der die exakte Position der RFID-Einheit anzeigt.
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Auch kann das Verfahren vorsehen, dass der wenigstens eine Sensor einen von den passiven Transpondern erzeugten Signalverlauf beim Passieren des Förderelementes und/oder Formatteils erfasst und daraus deren Positionen im Zeitverlauf errechnet.
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Bei einer Ausgestaltung des Förderelements und/oder Formatteils als Förder- und/oder Schließkette wird auf jeder Kette ein RFID-Transponder montiert, der mit einem RFID Schreib-/Lesekopf erkannt wird. Dazu fährt die Kette bei Referenzfahrt langsam (bspw. mit einer Geschwindigkeit von max. 100mm/s, wahlweise jedoch auch schneller oder langsamer) am Sensor bzw. am RFID Schreib-/Lesekopf vorbei. Sobald der Transponder in die Lesereichweite kommt, erfasst der Sensor die Transpondersignale und liefert der nachgeschalteten Steuerschaltung Informationen darüber, dass die Kette auf Position ist. Denkbar ist auch, dass nach erstem Lesekontakt die Geschwindigkeit der Kette nochmal reduziert wird, um die Referenzierung noch exakter zu gestalten. Bei derartigen Transpondern ist das Referenzieren direkt auf einen Tag stark abhängig von der Entfernung sowie der exakten Ausrichtung des Tags. Durch Positionieren des RFID-Tags senkrecht zum Schreib-/Lesekopf entsteht beim Überfahren genau in der Mitte ein Nulldurchgang mit keiner Erkennung des Tags. Davor und danach ist das Feld symmetrisch. Genau durch diese Eigenschaft (Symmetrie der Feldlinien und Nulldurchgang) kann unabhängig von der Ausrichtung, Winkel in Z-Achse und Abstand des Tags eine exakte und reproduzierbare Position ermittelt werden. Dies geschieht durch folgende Maßnahmen: Nach erstem Kontakt („Tag present“) wird die Geschwindigkeit der Kette reduziert. Wahlweise können zwei solche Tags oder Transponder eingesetzt werden. Diese Position des ersten Kontakts („Tag present“) wird erfasst und als erste Position definiert. Die Kette fährt langsam weiter, bis erneut „Tag present“ besteht. Dieser Punkt definiert eine zweite Position. Es wird nun der Abstand zwischen der fallende Flanke (erste Position) des ersten „Tag Present“-Signals und der steigenden Flanke (zweite Position) des zweiten „Tag Present“-Signals berechnet und dieser Wert halbiert, was aufgrund der Symmetrie der Feldlinien einer genauen und reproduzierbaren Position zum Schreib-/Lesekopf entspricht. Dabei ist der Abstand, wann der Tag bzw. Transponder erkannt und nicht erkannt wird, irrelevant, da die Symmetrie immer gleich ist.
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Das beschriebene Verfahren ermöglicht eine exakte und reproduzierbare Referenzierung, unabhängig von Verschmutzungen auf den Falt- und/oder Schließelementen o. dgl., und unabhängig von Verformungen von Faltfingern, Druckplatten o.ä. Jede Förder- und/oder Schließkette kann mit einem separaten Antrieb ausgestattet und separat referenziert werden, wobei die Referenzierungen mehrerer paralleler Ketten problemlos in Beziehung zueinander gesetzt werden können.
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Wahlweise kann der Transponder auch um seine Längsmittelachse bzw. um seine z-Achse, die senkrecht zur Bewegungsrichtung des Transponders entlang der Transportstrecke des Förderelements bzw. der Transportkette durch den Transponder und beim Passieren des Sensors durch diesen verläuft, verdreht sein kann. Solange dieser Drehwinkel um die Längsmittelachse bzw. z-Achse einen Wert annimmt, bei dem die Projektion und Erfassung der Feldlinien durch den Sensor noch eine problemlose Unterscheidung des zwischen den Maxima befindlichen Minimums der Feldstärken ermöglicht, ist die exakte Lokalisierung der Transponderposition während seiner Bewegung am Sensor vorbei nicht beeinträchtigt. Zwar verändern sich dadurch die Verläufe der Flanken der Feldlinien, insbesondere der äußeren Flanken, doch sind die Abstände der beiden zueinander weisenden inneren Flanken, die das Minimum flankieren und einschließen, kaum verändert, so dass auch die Symmetrie kaum beeinträchtigt ist. Ein sinnvoller Drehwinkel, der eine unverändert exakte Positionsbestimmung erlaubt, kann bspw. zwischen 0° und bis zu 45° betragen, um den der Transponder um seine Längsmittelachse verdreht sein kann.
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Schließlich schlägt die Erfindung zur Erreichung des oben genannten Ziels eine Sensoranordnung zur Lageerfassung eines entlang einer Förderstrecke und/oder Bewegungsbahn innerhalb einer Verpackungsmaschine und/oder einem Handhabungs- und/oder Förderabschnitt beweglichen Förderelementes und/oder Formatteils vor, Diese erfindungsgemäße Sensoranordnung ist mit einer Positionsbestimmungseinrichtung zur Lageerfassung wenigstens eines definierten Abschnittes des Förderelements und/oder des Formatteils in Bezug auf seine Förderstrecke und/oder Bewegungsbahn ausgestattet. Die Positionsbestimmungseinrichtung umfasst mindestens einen im Bereich des definierten Abschnittes am beweglichen Förderelement bzw. Formatteil verankerten passiven oder aktiven Transponder sowie wenigstens einen orts- bzw. maschinenfest angeordneten und mit dem mindestens einen Transponder über elektromagnetische Signalwellen kommunizierenden aktiven Sensor, dessen elektrische Sensorsignale in einer signaltechnisch mit dem wenigstens einen Sensor gekoppelten Auswerteeinheit zur Gewinnung von Lageinformationen des mindestens einen Transponders in Bezug auf die Förderstrecke bzw. Bewegungsbahn ausgewertet werden bzw. auswertbar sind.
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Es sei an dieser Stelle ausdrücklich erwähnt, dass alle Aspekte und Ausführungsvarianten, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Förderelement und/oder Formatteil oder auch mit der erfindungsgemäßen Sensoranordnung erläutert wurden, gleichermaßen Teilaspekte des erfindungsgemäßen Verfahrens betreffen oder sein können. Wenn daher an einer Stelle bei der Beschreibung oder auch bei den Anspruchsdefinitionen zum erfindungsgemäßen Förderelement und/oder Formatteil oder von der erfindungsgemäßen Sensoranordnung von bestimmten Aspekten und/oder Zusammenhängen und/oder Wirkungen die Rede ist, so gilt dies gleichermaßen für das erfindungsgemäße Verfahren. In umgekehrter Weise gilt dasselbe, so dass auch alle Aspekte und Ausführungsvarianten, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläutert wurden, gleichermaßen Teilaspekte des erfindungsgemäßen Förderelementes und/oder Formatteils oder der erfindungsgemäßen Sensoranordnung betreffen oder sein können. Wenn daher an einer Stelle bei der Beschreibung oder auch bei den Anspruchsdefinitionen zum erfindungsgemäßen Verfahren von bestimmten Aspekten und/oder Zusammenhängen und/oder Wirkungen die Rede ist, so gilt dies gleichermaßen für das erfindungsgemäße Förderelement und/oder Formatteil und ebenso auch für die erfindungsgemäße Sensoranordnung.
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Die Ausführungsformen, Beispiele und Varianten, die in den vorhergehenden Absätzen, den Ansprüchen oder in der folgenden Beschreibung und/oder in den Figuren, einschließlich ihrer verschiedenen Ansichten oder jeweiligen individuellen Merkmale, dargestellt oder gezeigt sind, können unabhängig voneinander oder in beliebiger Kombination verwendet werden. Merkmale, die in Verbindung mit einer Ausführungsform beschrieben werden, sind für alle Ausführungsformen anwendbar, sofern die Merkmale nicht unvereinbar sind.
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Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.
- 1 zeigt in drei schematischen Ansichten (1A, 1B und 1C) eine erste Ausführungsvariante einer Förderstrecke für Kartonumverpackungen innerhalb einer Verpackungsmaschine.
- 2 zeigt in drei schematischen Ansichten (2A, 2B und 2C) eine zweite Ausführungsvariante der Förderstrecke für Kartonumverpackungen.
- 3 zeigt in insgesamt vier schematischen Ansichten eine herkömmliche Transponderanordnung (3A), eine erfindungsgemäße Transponderanordnung ( 3B, 3C) in Bezug auf einen Sensor einer erfindungsgemäßen Positionsbestimmungseinrichtung, sowie eine Transponderanordnung (3D) mit einem in Bezug auf den Sensor um eine z-Achse verdrehten Transponder.
- 4 zeigt zwei schematische und qualitativ zu verstehende Diagramme (4A, 4B), die jeweils digitale Schaltsignale im Zusammenhang mit der Lagebestimmung der Transponder mittels der in den 1 bis 3B gezeigten Positionsbestimmungseinrichtung illustriert.
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Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung verwenden die 1A bis 4B jeweils identische Bezugsziffern. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie das erfindungsgemäße Förderelement und/oder Formatteil oder das erfindungsgemäße Verfahren oder die erfindungsgemäße Sensoranordnung ausgestaltet sein können und stellen keine abschließende Begrenzung dar. Es sei daher an dieser Stelle betont, dass die anhand der Figuren relativ konkret und gegenständlich beschriebenen Ausführungsbeispiele den in den Ansprüchen niedergelegten und im allgemeinen Teil der Beschreibung in den unterschiedlichsten Ausführungsvarianten definierten abstrakten Erfindungsgedanken in keiner Weise schmälern oder einschränken sollen.
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Die schematische Perspektivansicht der 1A zeigt einen Ausschnitt einer Ausführungsvariante einer Förderstrecke 10 für Kartonumverpackungen (nicht gezeigt) innerhalb einer Verpackungsmaschine. Die hier nicht gezeigten Kartonumverpackungen, die bspw. jeweils der Aufnahme einer Mehrzahl Artikeln wie Flüssigkeits- bzw. Getränkebehältern dienen können, werden entlang der Förderstrecke 10 mittels Förderelementen 12 transportiert, die hier durch insbesondere endlos umlaufende Förder- und/oder Schließketten 14 gebildet sind, die mit Auflageflächen 16 an ihren Kettengliedern 18 ausgestattet sind, so dass Faltkartons zur Bildung der Kartonumverpackungen darauf befördert werden können. Jede der beiden gezeigten, parallel nebeneinander in gleicher Richtung mit gleicher Geschwindigkeit laufenden Förder- und/oder Schließketten 14 ist mit Faltfingern 20 ausgestattet, die jeweils seitlich an einem der Kettenglieder 18 schwenkbar angelenkt sind, so dass sie in einer Ausgangslage in etwa senkrecht nach oben aus der durch die Auflageflächen 16 gebildeten Förderebene der Förderstrecke 10 ragen. Ein Hebelmechanismus 22, der den Faltfinger 20 mit einem entfernt von diesem angelenkten Kettenglied 18 verbindet, sorgt bei einer Umlenkung der Förder- und/oder Schließkette 14 für ein Verschwenken des Faltfingers 20 um eine horizontale und quer zur Bewegungsrichtung der Kette 14 liegende Schwenkachse, wodurch Faltlaschen der mit dem durch die Kette 14 gebildeten Förderelement 12 beförderten Faltkartons umgeschlagen und typischerweise an darunter befindlichen Seitenflächen des Faltkartons angelegt und/oder dort mittels zuvor aufgebrachtem Klebstoff angeheftet werden.
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Dem durch die Förder- und/oder Schließkette 14 gebildeten Förderelement 12 ist eine Positionsbestimmungseinrichtung zur Lageerfassung eines definierten Abschnittes des Förderelements 12 in Bezug auf seine Förderstrecke 10 zugeordnet. Die hier nicht näher ausgeführte Positionsbestimmungseinrichtung umfasst mindestens einen am beweglichen Förderelement 12, nämlich an einem Kettenglied 18 der Förder- und/oder Schließkette 14 verankerten passiven oder aktiven Transponder 24 sowie wenigstens einen orts- bzw. maschinenfest angeordneten und mit dem mindestens einen Transponder 24 über elektromagnetische Signalwellen kommunizierenden aktiven Sensor (hier nicht gezeigt), dessen elektrische Sensorsignale in einer signaltechnisch mit dem wenigstens einen Sensor gekoppelten Auswerteeinheit (ebenfalls nicht gezeigt) zur Gewinnung von Lageinformationen des mindestens einen Transponders 24 in Bezug auf die Förderstrecke 10 auswertbar sind.
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Die perspektivischen Detailansichten der 1B und 1C lassen einen Teil der Positionsbestimmungseinrichtung 26 erkennen, die durch den an einem Kettenglied 18 der Förder- und/oder Schließkette 14 angeordneten Transponder 24 und den feststehenden Sensor 28 gebildet ist. Wie es die in den 1A bis 1C gezeigte Variante der Positionsbestimmungseinrichtung 26 erkennen lässt, ist der Transponder 24 in einem flachen Trägerelement 30 eingebaut bzw. integriert, das seitlich an einem Kettenglied 18 befestigt ist und mit einer Lasche nach unten, in entgegengesetzter Richtung zu den oberen Auflageflächen 16 der Kettenglieder 18 ragt. Wie es sie 1B erkennen lässt, befindet sich der Sensor 28 im Interesse einer zuverlässigen Lagebestimmung sehr nahe am daran vorbeibewegten Trägerelement 30 mit den darin integrierten Transpondern 24, idealerweise in einem Abstand von wenigen Millimetern oder ggf. sogar in einem Abstand von nur ca. einem Millimeter oder weniger, so dass die jeweiligen Positionen des Förderelements 12 bzw. der Förder- und/oder Schließkette 14 sehr exakt anhand der vom Sensor 28 empfangenen Signale bestimmt werden können.
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Die schematischen Ansichten der 2A, 2B und 2C zeigen eine ähnliche Ausführungsvariante der Positionsbestimmungseinrichtung 26 wie in den 1A bis 1C, doch sind hier die Trägerelemente 30 mit den darin integrierten Transpondern 24 jeweils um 90° abgewinkelt, so dass sich die Transponder 24 in einer abgewinkelten Lasche 32 des Trägerelements 30 befinden, die sich unterhalb dem jeweiligen Kettenglied 18 befinden, an dem das Trägerelement 30 seitlich befestigt ist. Die Laschen 32 weisen dadurch eine horizontale Erstreckung auf, die unterhalb der Förder- und/oder Schließketten 14 und parallel zu deren oberen Auflageflächen 16 angeordnet ist. Die jeweils den Transpondern 24 zugeordneten Sensoren 28 befinden sich demzufolge unterhalb der Förder- und/oder Schließketten 14, so dass die Transponder 24 mit den sie tragenden abgewinkelten Laschen 32 der jeweiligen Trägerelemente 30 darüber hinwegbewegt werden.
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In den gezeigten Ausführungsbeispielen der 1A bis 2C sind die passiven Transponder 24 vorzugsweise jeweils durch RFID-Transponder gebildet. Bei zwei oder mehr solchen RFID-Transpondern, die jeweils die passiven Transponder 24 bilden, werden vorzugsweise jeweils gleichartige bzw. identische RFID-Transponder eingesetzt. Als Sensor 28 wird typischerweise jeweils ein RFID-Sender-Empfänger zur Aussendung und zum Empfang von elektromagnetischen Wellen eingesetzt, der mit dem mindestens einen durch die RFID-Einheit bzw. der Mehrzahl von RFID-Einheiten gebildeten Transponder 24 kommuniziert und mit diesem gemeinsam die Positionsbestimmungseinrichtung 26 bildet. Der Transponder 24 kann bspw. jeweils im Trägerelement 30 eingeklebt oder eingepresst oder bspw. auch dort im Kunststoffmaterial des Trägerelements 30 eingeformt sein, so z.B. durch ein Spritzgießverfahren.
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Wahlweise können jedoch anstelle der erwähnten passiven Transponder 24 auch aktive Transponder 24, insbesondere aktive RFID-Transponder eingesetzt werden, die bspw. mit einer eigenen Batterie zur Stromversorgung ausgestattet sein können. Solche aktiven Transponder 24 können vorteilhaft eingesetzt werden, wenn in manchen Anwendungsfällen eine erhöhte Schreib-/Lesereichweite benötigt wird.
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Wie es die schematischen Darstellungen der 3A und 3B verdeutlichen, können die Transponder 24 gemäß 3A in herkömmlicher Weise am Förderelement 12 bzw. an der Kette 14 montiert sein, wie derartige RFID-Transponder in üblicher Weise zur Identifizierung von damit ausgestatteten Körpern, Trägern, Bauteilen etc. verwendet werden. Die vom Transponder 24 erzeugten Feldlinien 40 erlauben bei einer solchen herkömmlichen Ausrichtung jedoch keine exakte Positionsbestimmung, da die Abtastung der Feldlinien allenfalls ein schwaches Maximum erkennen lässt, das sich jedoch nicht zur zuverlässigen und hinreichend exakten Positionsbestimmung des Transponders 24 entlang der Förderstrecke 10 eignet.
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Aus diesem Grund sieht die Erfindung vor, dass die Transponder 24 gemäß 3B jeweils in einer Weise zum Sensor 28 ausgerichtet sind, dass die elektrischen und/oder magnetischen Feldstärken und/oder die Feldlinien 40 beim Passieren des mindestens einen Transponders 24 am Sensor 28 vorbei mindestens zwei Maxima 34 und ein dazwischen befindliches Minimum 36 aufweisen. So kann insbesondere vorgesehen sein, dass die abgestrahlten Wellen eine Charakteristik in der räumlichen Gestalt eines Ellipsoids 38 oder eines einem Ellipsoiden 38 angenäherten Körpers aufweisen, wobei die Feldlinienausrichtung insbesondere senkrecht zu einer „üblichen“ Ausrichtung (vgl. 3A) ist. Damit ist gemeint, dass die längere Mittelachse des Ellipsoiden 38 oder des einem Ellipsoiden 38 ähnlichen Wellenkörpers in etwa senkrecht zur Bewegungsrichtung der Förderstrecke 10 des beweglichen Förderelements 12 bzw. der Förder- und/oder Schließkette 14 ausgerichtet ist, während die kürzere Mittelachse des Ellipsoiden 38 oder des einem Ellipsoiden 38 ähnlichen Wellenkörpers in etwa parallel zur Bewegungsrichtung der Förderstrecke 10 des beweglichen Förderelements 12 und/oder der Kette 14 ausgerichtet ist. Zum Sensor 28 ist bei dieser Ausrichtung der Transponder 24 eine Oberfläche des Ellipsoids 38 mit kleinerem Radius, d.h. mit stärkerer Krümmung gerichtet als andere Bereiche des Ellipsoids 38. Wenn in diesem Zusammenhang von einem Ellipsoid 38 oder einem Ellipsoid-ähnlichem Feldlinienverlauf des wenigstens einen passiven Transponders 24 die Rede ist, so kann damit insbesondere ein triaxiales Ellipsoid 38 mit drei unterschiedlich langen Halbachsen gemeint sein, wahlweise auch ein Rotationsellipsoid, bei dem zwei Halbachsen gleiche Längen aufweisen, während eine dritte Halbachse kürzer oder länger ist.
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Durch Erfassung der elektrischen und/oder magnetischen Feldstärkenverläufe des Transponders 24 mittels des Sensors 28 bei der Vorbeibewegung des Transponders 24 in kurzer Distanz zum Sensor 28 (vgl. die 1A bis 2C) kann dieser aus dem Feldstärkenverlauf während des Passierens des Transponders 24 eine sehr exakte Positionsbestimmung vornehmen, da die Feldstärken hierbei zwei ausgeprägte Maxima 34 und ein dazwischen liegendes Minimum 36 (siehe 3B).
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Wenn in diesem Zusammenhang von Maxima 34 und Minima 36 der Feldlinien 40 die Rede ist, so sind damit auch unterschiedliche Signalstärken gemeint, die vom Sensor 28 beim Vorbeibewegen des Transponders 24 erfasst werden können. Je nach Abstand des Transponders 24 zum Sensor 28 können unterschiedliche Grenzwerte als digitale Signalwerte dienen, für eine Entscheidung „Transpondersignal erfasst“ im Bereich des Maximums 34 oder „Transpondersignal zu schwach“ im Bereich vor und nach den Maxima 34 sowie im Bereich des Minimums 36 zwischen den beiden Maxima 34 (vgl. hierzu auch 4). Durch langsames Vorbeibewegen des Transponders 24 am Sensor 28 zur Referenzierung der Positionen der Kette 14 und/oder deren Faltfinger 20 in Bezug auf die Förderstrecke 10 können durch entsprechende Auswertung der Sensorsignale die exakten Positionen jeder der Förderelemente 12 bzw. der Förder- und/oder Schließketten 14 bestimmt und durch variable Antriebssteuerungen (nicht gezeigt) bedarfsweise beeinflusst werden.
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Bei dem gezeigten Förderelement 12 bzw. bei der gezeigten Förder- und/oder Schließkette 14 können wahlweise auch mindestens zwei Transponder 24 in definiertem Abstand voneinander an voneinander entfernten Kettengliedern 18 befestigt und/oder dort integriert sein, wodurch sich sehr exakt deren jeweilige Position und damit auch die Positionen des Förderelements 12 und/oder der Kette 14 in Bezug auf den Sensor 28 bestimmen lassen.
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Bei allen beschriebenen Varianten und vorgeschlagenen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Förderelementes 12 kommen die Vorteile der Zusammenwirkung des oder der Transponder 24 und der diesen jeweils zugeordneten Sensoren 28 besonders bei parallelen Anordnungen von zwei oder mehr gleichartigen Förderelementen 12 und/oder Förder- und/oder Schließketten 14 mit jeweils auf gleicher Höhe befindlichen Faltfingern 20, Falt- oder Schließelementen zum Tragen, da hierbei die exakte Positionierung der Faltfinger 20 und der Förder- bzw. Schubelemente für die zu faltenden Kartons oder Kartonlaschen besonders wichtig ist.
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Weiterhin lassen die 3C und 3D eine denkbare Abweichung von der zuvor beschriebenen Ausrichtung des Transponders 24 in Bezug auf den Sensor 28 erkennen. Während die 3C einen exakt in einem 90°-Winkel zum Sensor 28 ausgerichteten Transponder 24 zeigt, der dieselbe Ausrichtung wie in 3B aufweist, verdeutlicht die 3D eine abweichende Ausrichtung, bei der der Transponder 24 um eine auch als z-Achse zu bezeichnende Längsmittelachse 25, die senkrecht zur Bewegungsrichtung des Transponders 24 entlang der Transportstrecke 10 (siehe Pfeilrichtung in 3C und 3D) durch den Transponder 24 und beim Passieren des Sensors 28 durch diesen verläuft, verdreht sein kann. Solange dieser Drehwinkel um die in 3D eingezeichnete Längsmittelachse 25 bzw. z-Achse einen Wert annimmt, bei dem die Projektion der Feldlinien 40 entsprechend der 3D noch eine problemlose Unterscheidung des zwischen den Maxima 34 befindlichen Minimums 36 ermöglicht, wie dies bei dem in 3D illustrierten Beispiel der Fall ist, wo der Transponder 24 um einen Drehwinkel von 0° bis etwa 15° ... 45° um seine Längsmittelachse 25 verdreht ist, ist die exakte Lokalisierung der Transponderposition während seiner Bewegung am Sensor 28 vorbei nicht beeinträchtigt. Zwar verändern sich dadurch die Verläufe der Flanken der Feldlinien 40, insbesondere der äußeren Flanken, doch sind die Abstände der beiden zueinander weisenden inneren Flanken, die das Minimum 36 flankieren, kaum verändert, so dass auch die Symmetrie kaum beeinträchtigt ist. Aus diesem Grund können solche Anordnungen wie in 3D gezeigt noch immer zur Positionsbestimmung des Transponders 24 und damit der damit ausgestatteten Förderelemente 12 oder Förderketten 14 eingesetzt werden.
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Die schematisch und qualitativ zu verstehenden Diagramme der 4A und der 4B verdeutlichen die Vorgänge der Signalerfassung zur exakten Lagebestimmung der Transponder 24 mittels der in den 1 bis 3B gezeigten Positionsbestimmungseinrichtung 26. Die Bewegungsrichtung der Transponder 24 am der hier nicht gezeigten Sensor 28 vorbei (vgl. 3A und 3B) ist wiederum durch die mit Pfeil gekennzeichnete Förderstrecke 10 definiert. Teile der von den Transpondern 24 bzw. von einem gemäß 3B ausgerichteten Transponder 24 generierten keulenartigen oder ellipsoiden Feldlinien 40 werden vom Sensor der Positionsbestimmungseinrichtung 26 erfasst und bspw. gemäß 4A in digitale Ausgangssignale 42 bzw. gemäß 4B in digitale Ausgangssignale 44 gewandelt, wobei die Flankenlängen der beiden alternativ zu verstehenden digitalen Ausgangssignale 42 und 44 vom jeweils gewählten Abstand des eingesetzten Sensors vom Transponder 24 bzw. von dessen emittierten Feldlinien 40 abhängt. Ein erster Abstand ist durch die Bezugsziffer 46 gekennzeichnet (vgl. 4A), während ein zweiter Abstand durch die Bezugsziffer 48 gekennzeichnet ist (vgl. 4B), wobei der zweite Abstand 48 des Sensors vom Transponder größer ist als der erste Abstand 46.
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Demzufolge erfasst der im ersten kleineren Abstand 46 am Transponder vorbeibewegte Sensor gemäß 4A bei der Erfassung der Feldlinien 40 zu einem früheren Zeitpunkt ein Signal und liefert das erste digitale Ausgangssignal 42, das bei Annäherung an das erste Feldstärkenmaximum 34 an einer ersten Schaltflanke 42a von „0“ auf „1“ springt, dort über die Signaldauer 42b verbleibt und bei Annäherung an das Feldstärkenminimum 36, das sich zwischen den benachbarten Maxima der Feldlinien 40 befindet, an einer zweiten Schaltflanke 42c wieder vom Wert „1“ auf den Wert „0“ zurückspringt. Beim Passieren des Minimums 36 zwischen den beiden symmetrisch zueinander angeordneten Feldlinien 40 bleibt das Signal 42 für eine kurze Distanz 42d auf dem Wert „0“ und springt bei Annäherung an das zweite Feldstärkenmaximum 34 an einer dritten Schaltflanke 42e wiederum von „0“ auf „1“, verbleibt dort über die Signaldauer 42f, die ebenso lang ist wie die Signaldauer 42b, auf diesem digitalen Wert „1“ und springt bei Entfernung vom zweiten Maximum 34 an einer vierten Schaltflanke 42g wieder vom Wert „1“ auf den Wert „0“ zurück. Bei der Verarbeitung des ersten digitalen Signals 42 wird typischerweise der Abstand 50 zwischen der zweiten Schaltflanke 42c und der dritten Schaltflanke 42e gemessen, wobei der halbe Abstand bzw. die halbe Länge des relativ kurzen Signalabschnittes 42d zwischen den benachbarten Schaltflanken 42c und 42e die exakte Position des Minimums 36 und damit die exakte und reproduzierbare Position 52 des Transponders liefert.
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Bei einer unsymmetrischen Anordnung der Feldlinienverläufe 40, wie sie etwa durch einen um seine Längsmittelachse 25 verdrehten Transponder 24 entsprechend 3D entstehen könnte, wäre etwa die Signaldauer 42f des ersten Signals 42 (vgl. 4A) kürzer, während die Signaldauer 42b länger ausfallen würde. In diesem Fall wäre der Abstand 50 zwischen der zweiten Schaltflanke 42c und der dritten Schaltflanke 42e nur minimal verändert und die Symmetrie zwischen den beiden Schaltflanken 42c und 42e nicht oder nur minimal beeinträchtigt, so dass bis zu einem vertretbaren Drehwinkel von nicht mehr als etwa 45° die Messung durch Erfassung der Länge und der Position des den Abstand 50 repräsentierenden Signalabschnittes 42d zwischen den zweiten und dritten Schaltflanken 42c und 42e ohne nennenswerte Präzisionseinbußen unverändert möglich wäre. Bei einem die andere Richtung verdrehten Transponder wäre die Signaldauer 42b in entsprechender Weise reduziert, während die Signaldauer 42f entsprechend verlängert wäre, ohne dass dadurch die Symmetrie der Schaltflanken 42c und 42e zur Transponderposition 52 bzw. zu dessen Längsmittelachse 25 (vgl. 3D) beeinträchtigt wäre.
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Wahlweise erfasst der im zweiten größeren Abstand 48 am Transponder vorbeibewegte Sensor gemäß 4B bei der Erfassung der Feldlinien 40 zu einem späteren Zeitpunkt als beim kleineren Abstand 46 ein Signal und liefert das zweite digitale Ausgangssignal 44, das bei Annäherung an das erste Feldstärkenmaximum 34 an einer ersten Schaltflanke 44a von „0“ auf „1“ springt, dort über die vergleichsweise kurze Signaldauer 44b verbleibt und bei Annäherung an das Feldstärkenminimum 36, das sich zwischen den benachbarten Maxima der Feldlinien 40 befindet, an einer zweiten Schaltflanke 44c wieder vom Wert „1“ auf den Wert „0“ zurückspringt. Beim Passieren des Minimums 36 zwischen den beiden symmetrisch zueinander angeordneten Feldlinien 40 bleibt das Signal 44 für eine längere Distanz 44d auf dem Wert „0“ und springt bei Annäherung an das zweite Feldstärkenmaximum 34 an einer dritten Schaltflanke 44e wiederum von „0“ auf „1“, verbleibt dort über die relativ kurze Signaldauer 44f, die ebenso lang bzw. kurz ist wie die Signaldauer 44b, auf diesem digitalen Wert „1“ und springt bei Entfernung vom zweiten Maximum 34 an einer vierten Schaltflanke 44g wieder vom Wert „1“ auf den Wert „0“ zurück. Bei der Verarbeitung des zweiten digitalen Signals 44 kann wiederum der Abstand 54 zwischen der zweiten Schaltflanke 44c und der dritten Schaltflanke 44e gemessen werden, wobei der halbe Abstand bzw. die halbe Länge des relativ langen Signalabschnittes 44d zwischen den benachbarten Schaltflanken 44c und 44e die exakte Position des Minimums 36 und damit die exakte und reproduzierbare Position 52 des Transponders liefert.
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Bei einer unsymmetrischen Anordnung der Feldlinienverläufe 40, wie sie etwa durch einen um seine Längsmittelachse 25 verdrehten Transponder 24 entsprechend 3D entstehen könnte, wäre etwa die Signaldauer 44f des zweiten Signals 44 (vgl. 4B) kürzer, während die Signaldauer 44b länger ausfallen würde. In diesem Fall wäre der Abstand 54 zwischen der zweiten Schaltflanke 44c und der dritten Schaltflanke 44e nur minimal verändert und die Symmetrie zwischen den beiden Schaltflanken 44c und 44e nicht oder nur minimal beeinträchtigt, so dass bis zu einem vertretbaren Drehwinkel von nicht mehr als etwa 45° die Messung durch Erfassung der Länge und der Position des den Abstand 54 repräsentierenden Signalabschnittes 44d zwischen den zweiten und dritten Schaltflanken 44c und 44e ohne nennenswerte Präzisionseinbußen unverändert möglich wäre. Bei einem die andere Richtung verdrehten Transponder wäre die Signaldauer 44b in entsprechender Weise reduziert, während die Signaldauer 44f entsprechend verlängert wäre, ohne dass dadurch die Symmetrie der Schaltflanken 44c und 44e zur Transponderposition 52 bzw. zu dessen Längsmittelachse 25 (vgl. 3D) beeinträchtigt wäre.
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Wie es der Vergleich der beiden digitalen Signale 42 (4A) und 44 (4B) verdeutlicht, führt der vergrößerte zweite Abstand 48 zu einer deutlich späteren Erfassung der Feldlinienmaxima 34 durch den Sensor, so dass sowohl die erste Schaltflanke 44a als auch die vierte Schaltflanke 44g jeweils näher an der durch das Minimum 36 definierten Position 52 des Transponders liegen. Gleichermaßen führt der größere Abstand 48 auch dazu, dass die den Wert „1“ bildenden Signalabschnitte 44b und 44f deutlich kürzer sind als die entsprechenden Signalabschnitte 42b und 42f des ersten digitalen Ausgangssignals 42 des im ersten Abstand 46 zum Transponder befindlichen Sensors. Außerdem hat der größere Abstand 48 die Auswirkung, dass das Nullsignal 44d zwischen zweiter Schaltflanke 44c und dritter Schaltflanke 44e und damit der Abstand 54 deutlich länger ist als der Abstand 50 des ersten Signals 42. Die Berechnung der Position 52 ändert sich dadurch jedoch nicht, da die Symmetrie für beide Signale 42 und 44 gleichermaßen gegeben ist.
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Wenn auch im Zusammenhang mit der Figurenbeschreibung und/oder den Zeichnungsdarstellungen generell von „schematischen“ Darstellungen und Ansichten die Rede ist, so ist damit keineswegs gemeint, dass die Figurendarstellungen und deren Beschreibung hinsichtlich der Offenbarung der Erfindung von untergeordneter Bedeutung sein sollen. Der Fachmann ist durchaus in der Lage, aus den schematisch und abstrakt gezeichneten Darstellungen genug an Informationen zu entnehmen, die ihm das Verständnis der Erfindung erleichtern, ohne dass er etwa aus den gezeichneten und möglicherweise nicht exakt maßstabsgerechten Größenverhältnissen der jeweils gezeichneten Elemente in irgendeiner Weise in seinem Verständnis beeinträchtigt wäre. Die Figuren ermöglichen es dem Fachmann als Leser somit, anhand der konkreter erläuterten Umsetzungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der konkreter erläuterten Funktionsweise des erfindungsgemäßen Förderelements und/oder Formatteils und/oder der erfindungsgemäßen Sensoranordnung ein besseres Verständnis für den in den Ansprüchen sowie im allgemeinen Teil der Beschreibung allgemeiner und/oder abstrakter formulierten Erfindungsgedanken abzuleiten.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Förderstrecke
- 12
- Förderelement
- 14
- Förderkette, Schließkette, Förder- und/oder Schließkette, Kette
- 16
- Auflagefläche
- 18
- Kettenglied
- 20
- Faltfinger
- 22
- Hebelmechanismus
- 24
- Transponder, RFID-Transponder
- 25
- Längsmittelachse, z-Achse
- 26
- Positionsbestimmungseinrichtung
- 28
- Sensor, RFID-Schreib-Lesesensor
- 28a
- erster Sensor, erster RFID-Schreib-Lesesensor
- 28b
- zweiter Sensor, zweiter RFID-Schreib-Lesesensor
- 30
- Trägerelement
- 32
- Lasche, abgewinkelte Lasche
- 34
- Maximum
- 36
- Minimum
- 38
- Ellipsoid
- 40
- Feldlinien
- 42
- erstes digitales Signal, erstes digitales Ausgangssignal
- 42a
- erste Schaltflanke (des ersten digitalen Ausgangssignals 42)
- 42b
- Signallänge, Signaldauer (Wert „1“ des ersten digitalen Ausgangssignals 42)
- 42c
- zweite Schaltflanke (des ersten digitalen Ausgangssignals 42)
- 42d
- Signallänge, Signaldauer (Wert „0“ des ersten digitalen Ausgangssignals 42)
- 42e
- dritte Schaltflanke (des ersten digitalen Ausgangssignals 42)
- 42f
- Signallänge, Signaldauer (Wert „1“ des ersten digitalen Ausgangssignals 42)
- 42g
- vierte Schaltflanke (des ersten digitalen Ausgangssignals 42)
- 44
- zweites digitales Signal, zweites digitales Ausgangssignal
- 44a
- erste Schaltflanke (des zweiten digitalen Ausgangssignals 44)
- 44b
- Signallänge, Signaldauer (Wert „1“ des zweiten digitalen Ausgangssignals 44)
- 44c
- zweite Schaltflanke (des zweiten digitalen Ausgangssignals 44)
- 44d
- Signallänge, Signaldauer (Wert „0“ des zweiten digitalen Ausgangssignals 44)
- 44e
- dritte Schaltflanke (des zweiten digitalen Ausgangssignals 44)
- 44f
- Signallänge, Signaldauer (Wert „1“ des zweiten digitalen Ausgangssignals 44)
- 44g
- vierte Schaltflanke (des zweiten digitalen Ausgangssignals 44)
- 46
- erster Abstand (Sensor vom Transponder)
- 48
- zweiter Abstand (Sensor vom Transponder)
- 50
- Abstand (zwischen zweiter Schaltflanke 42c und dritter Schaltflanke 42e des ersten digitalen Ausgangssignals 42)
- 52
- Position des Transponders
- 54
- Abstand (zwischen zweiter Schaltflanke 44c und dritter Schaltflanke 44e des zweiten digitalen Ausgangssignals 44)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 4642967 A [0003]
- US 3555776 A [0003]
- DE 102010049124 A1 [0005]
- DE 202012102759 U1 [0005]
- DE 102014226494 A1 [0005]
