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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur berührungslosen Lageerkennung von Näpfen für Füllgut, insbesondere für Blisterverpackungsmaschinen.
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Während des Herstellungs- und Befüllprozesses von Blisterverpackungen kann es z. B. aufgrund des unterschiedlichen Verhaltens von Thermoformfolien zu Störungen im Produktionsprozess kommen. So sind bei einem längeren Maschinenstillstand Folienschrumpfungen in Transportrichtung der Folie oder quer zur Transportrichtung der Folien möglich. Weiterhin sind während eines Dauerlaufs Folienlängungen möglich. Diese Veränderungen der Folie können zu Beschädigungen am Blister und zu Problemen bei der Tabletten- oder Dragee-Zuführung führen. Ein seitliches Verlaufen der Folie kann im Extremfall dazu führen, dass der Blister bzw. Napf nicht korrekt befüllt wird und/oder dass daraus Probleme beim anschließenden Ausstanzen der Blister auftreten. Ein weiteres Problem kann das seitliche Verlaufen der Bodenfolien sein. Ein Überstehen der Deckfolie über die Bodenfolie wäre die Folge. Dies kann im Extremfall dazu führen, dass die Folie in der Stanze hängenbleibt und abreißt.
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Aus Gründen der Prozesssicherheit und aus Qualitätsgründen ist es daher sinnvoll, die Napfposition der Bodenfolie zu überwachen. Dies wird im Stand der Technik beispielsweise mit einem Laser durchgeführt, der quer zur Folie die Napfkante abtastet und auf diese triggert. Durch den Trigger ist die Lage des Napfes bei laufender Maschine bekannt. Somit ist ein Versatz des Napfes in Längsrichtung zur Sollposition auswertbar. Nachteilig bei der Verwendung von Lasern ist jedoch, dass das Verfahren nur bei laufender Verarbeitungsmaschine anwendbar ist. Bei stillstehender Maschine kann ein möglicher Schrumpf der Folie nicht ermittelt werden. Weiterhin ist eine mechanische Justierung bei einer Formatumstellung der Näpfe notwendig.
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Als weitere Möglichkeit findet im Stand der Technik ein Laufrad auf der Folie Einsatz, das mit der Folie mitläuft und über einen am Laufrad angebrachten Winkelkodierer eine Veränderung der Folie erfassen und auswerten kann. Als Laufrad eignen sich auch Formatteile, die über oder unter der Folie in die Näpfe eingreifen. Auch hier ist eine mechanische Justierung bei einer Formatumstellung des Füllgutes notwendig.
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Aus der
DE 76 26 493 U1 ist bereits eine Vorrichtung zum Erkennen und Aussortieren fehlerhafter Packungen bekannt. Diese Packungen werden längs einer Förderstrecke bewegt, wobei eine Videokamera zum Aufnehmen der Packungsbilder vorgesehen ist. Vor der Videokamera ist eine Gesichtsfeldblende zur Ausblendung einer vorgegebenen Anzahl von Packungen angeordnet.
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Aus der
DE 695 10 374 T2 ist eine Anlage zum Zuführen von Gegenständen zu den Netzen eines Blisterbandes bekannt. Ein optischer Sensor ist an einer Seite des Blisterbandes so angeordnet, dass dieser durch die Blister verdunkelt wird und so ihre tatsächliche Position erfasst werden kann. Der Sensor ist mit einer elektronischen Steuereinheit verbunden, welche wiederum elektrisch mit einem Motor, der ein Zuführsystem antreibt, verbunden ist.
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Vorteile der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur berührungslosen Lageerkennung von Näpfen für Füllgut, insbesondere für Blisterverpackungen, mit den Merkmalen nach Patentanspruch 1, hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass mit einer Bilderfassungseinrichtung Bilder eines kompletten Folienbereichs inklusive der darin ausgebildeten Näpfe aufgenommen werden. Damit lassen sich sowohl die Folienposition wie auch die Position der Näpfe auf nur einem Bild auswerten. Eine einfache Auswertung ist durch den Vergleich des aktuellen Bildes mit einem Sollbild möglich. Besonders vorteilhaft ist daran, dass Abweichungen im Prozess auch bei stehender Verpackungsmaschine erfasst werden können. Dies führt zu einer Erhöhung der Prozesssicherheit. Weiterhin ist das System auch in bereits bestehende Anlagen einfach nachrüstbar.
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Von besonderem Vorteil bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur berührungslosen Lageerkennung von Näpfen für Füllgut ist es, dass Längs- und Querabweichungen der Näpfe und/oder der Folie gleichzeitig erfassbar sind. Es lässt sich somit ein Bereich der Folie inklusive der darin vorhandenen Näpfe auf einmal erfassen. Neben der Schrumpfung und Dehnung der Folie in Transportrichtung lassen sich auch Abweichungen in Querrichtung feststellen, wie z. B. Einschnürungen oder abgeknickte bzw. abgeklappte Folienbereiche. Da die Erkennung in nur einem Bild stattfindet, ist dieses Vorgehen sehr ökonomisch, schnell und preiswert. Zudem wird die Prozesssicherheit erhöht, da ausgeschlossen werden kann, dass Näpfe bzw. Blister im späteren Herstellungsprozess nicht ordnungsgemäß verschlossen werden, weil die Folie abgeknickt ist.
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Eine Möglichkeit zur Korrektur der Zuführposition ist, den Vorzug bzw. den Vorschub der Folie in Transportrichtung entsprechend der ermittelten Abweichung anzupassen.
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Die Korrekturvorrichtung kann auch vorhandene Antriebsmittel für die Folie umfassen. Eine Korrektur der Abweichungen ist dann beispielsweise mit den in der Produktionsmaschine vorhandenen Mitteln auf einfache Weise möglich. Die Prozesssicherheit wird durch dieses Vorgehen deutlich erhöht.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Bilderfassungseinrichtung als Kamera ausgebildet. Die Kamera kann hochauflösende Bilder der Folienposition wie auch der Napfposition aufnehmen. Sie ist zudem preiswert. Die Formatdaten, in denen die von der Kamera aufgenommenen Bilder vorliegen, lassen sich beliebig speichern, archivieren und wieder aufrufen. Die abgelegten Daten lassen sich mit konventionellen Programmen leicht auswerten, weiterverarbeiten und verändern.
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Vorteilhaft ist es, die Bilderfassungseinrichtung nahe einer Zuführvorrichtung zur Füllgutzuführung in die Näpfe anzuordnen. Dies ist der interessierende Bereich für die Lageerkennung. Bei einer vorteilhaften Anordnung wird die Bilderfassungseinrichtung im Prozess vor der Zuführvorrichtung angeordnet. So lassen sich Abweichungen und Fehler noch vor dem Zuführen des Füllgutes erkennen, sodass die Zuführungsposition korrigiert bzw. die Zuführung des Füllguts gestoppt werden kann.
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Vorteilhaft für die Positionierung der Näpfe in einer Zugwalze ist es gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung, wenn die Bilderfassungseinrichtung nahe an der Zugwalze angeordnet ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Bilderfassungseinrichtung von oben und/oder von unten auf die Folie ausgerichtet. Eine besonders bevorzugte nahezu senkrechte Ausrichtung hat den Vorteil, dass die aufgenommenen Bilder keine oder nur geringe Verzerrungen der Position wiedergeben, sodass aufwendige mathematische Korrekturverfahren in der Auswertung entfallen können. Weiterhin ist diese Position besonders geeignet, um Quer- und Längsabweichungen mit gleicher Güte zu erfassen.
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Bevorzugt wird die Sollposition der Näpfe und/oder der Folie als Sollbild in einem Speicher abgelegt. Damit ist ein sehr einfacher und schneller Vergleich der aktuellen Bilder der momentanen Position mit den Sollpositionen möglich. Aufgrund der schnellen Auswertung kann auf mögliche Abweichungen schnell reagiert werden. Damit lässt sich die Produktionsgeschwindigkeit der Anlage erhöhen. Zumindest wird durch die Vorrichtung zur Lageerkennung die Prozess- und Herstellungsgeschwindigkeit nicht verringert. Weiterhin vorteilhaft ist, dass mehrere Sollbilder für unterschiedliche Blister- und Napfformen abgespeichert werden können. So lässt sich die Vorrichtung zur Lageerkennung einfach und schnell an andere Blisterformen anpassen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Zuführvorrichtung als Einlegerad ausgebildet und die Zuführposition des Füllguts kann in Abhängigkeit der ausgewerteten Bilder der Bilderfassungseinrichtung verändert werden. Das Einlegerad stellt eine einfache und genaue Befüllung der Näpfe sicher.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine weitere Korrekturvorrichtung zur Korrektur der Zuführposition durch Änderung der Position der Zuführvorrichtung vorgesehen. Bei einer ermittelten Abweichung der Position der Folie bzw. der Näpfe kann die Zuführposition z. B. durch Änderung der Position des Einlegerades in Transportrichtung der Folie und/oder quer zur Transportrichtung der Folie bzw. durch Änderung des Drehwinkels des Einlegerades verändert werden. Die Korrekturvorrichtung kann auch vorhandene Antriebsmittel für die Zuführvorrichtung umfassen. Eine Korrektur der Abweichungen ist dann beispielsweise mit den in der Produktionsmaschine vorhandenen Mitteln auf einfache Weise möglich. Die Prozesssicherheit wird durch dieses Vorgehen deutlich erhöht.
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Vorteilhaft erweist sich ein erfindungsgemäßes Verfahren zur berührungslosen Lageerkennung von Näpfen für Füllgut, insbesondere für Blisterverpackungsmaschinen mit einer oben genannten Vorrichtung, das die Schritte nach Patentanspruch 8 umfasst. Das Verfahren zeichnet sich durch wenige Verfahrensschritte aus und ist sehr einfach zu realisieren. Eine Korrektur mit den vorhandenen Antrieben erfordert keine weiteren technischen Maßnahmen oder zusätzliche Geräte bzw. Einrichtungen. Damit lässt sich das Verfahren auch bei bereits bestehenden Anlagen anwenden.
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Besonders vorteilhaft ist es, die Sollposition der Näpfe und/oder der Folie mittels eines Teach-in-Verfahrens einzulernen und zu erfassen. Damit entfallen aufwendige Einstellungen und werden durch ein einfaches Einlernen ersetzt. Gleichzeitig wird dadurch eine leichte Anpassung an neue oder andere Napfformen ermöglicht.
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Bevorzugt wird ein neues Bild der aktuellen Position der Näpfe und/oder Folien entweder zeitabhängig oder wegabhängig für jede Napfreihe ermittelt. Das Verfahren lässt sich sowohl diskontinuierlich als auch kontinuierlich durchführen. Die Genauigkeit und die Anzahl der erfassten Bilder kann an die Gegebenheiten und die Prozessgeschwindigkeit einfach angepasst werden. Weiterhin lässt sich die Genauigkeit entsprechend individueller Vorgaben erhöhen bzw. verringern.
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Zeichnung
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Teils einer Verpackungsmaschine mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und
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2 eine schematisch dargestellte Folie mit Näpfen im Produktionsprozess.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In 1 ist ein Ausschnitt aus einer Blisterverpackungsmaschine dargestellt. Eine Folie 1 weist an ihrer Unterseite mehrere Näpfe 2 auf. Die Folie 1 wird von einer Transportwalze 3 (Zugwalze) in Transportrichtung 4, angedeutet durch einen Pfeil, gezogen. Ein Einlegerad 5, das als Zuführvorrichtung dient, ist oberhalb der Folie 1 angeordnet. Anstelle des Einliegerrades 5 kann auch eine Zuführung über eine Rutsche geschehen, bei der das Füllgut, insbesondere Tabletten oder Dragees, in kanalförmigen Zuführrinnen hintereinander liegt und in die Näpfe 2 hineinrutscht. Das Einlegerad 5 weist mehrere Aufnahmen 6 auf, die das Füllgut aufnehmen. Beispielsweise können so auch Tabletten, Kapseln oder Dragees auf einfache Weise zugeführt werden. Die Winkelstellung des Einlegerades 5 muss mit den Näpfen 2 der Folie 1 so synchronisiert sein, dass das in den Aufnahmen 6 befindliche Füllgut in die Näpfe 2 gefüllt werden kann.
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1 zeigt die Situation, bei der eine Abweichung der Napfposition von der Sollposition aufgetreten ist. Es ist ein Vorschub der Folie 1 in Transportrichtung 4 dargestellt. Das Einlegerad 5 ist so gedreht, dass sich eine Aufnahme 6' unten am Einlegerad 5 direkt über der Folie 1 befindet. Die Aufnahme 6 ist in 1 aber nicht direkt über einem Napf 2 angeordnet. Die Näpfe 2 sind in Transportrichtung 4 verschoben und befinden sich somit nicht an der Zuführposition 9. Es kann kein Befüllen der Näpfe 2 stattfinden, da die Näpfe 2 nicht mit dem Einlegerad 5 synchronisiert sind.
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In Transportrichtung 4 vor dem Einlegerad 5 ist eine Kamera 7 unterhalb der Folie 1 angeordnet. Die Kamera 7 ist auf die Folie 1 ausgerichtet, sodass die von der Kamera 7 erzeugten Bilder einen Ausschnitt 8 der Folie 1 und der in dem Ausschnitt 8 der Folie 1 vorhandenen Näpfe 2 aufnimmt. In dem von der Kamera 7 aufgenommenen Ausschnitt 8 der Folie 1 befinden sich zwei Reihen von Näpfen 2. Die Napfreihen sind quer zur Transportrichtung 4 der Folie 1 orientiert und umfassen je vier Näpfe 2 (vgl. 2).
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Die zwei von der Kamera 7 aufgenommenen Napfreihen befinden sich in 1 nicht mittig im Ausschnitt 2, sodass der Vorschub bzw. der Vorzug der Folie 1 erkannt wird und die fehlende Synchronisation der Aufnahme 6' mit einem Napf 2 festgestellt werden kann.
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Bei ermittelter Abweichung in der aktuellen Position der Näpfe 2 von ihrer Sollposition wird die Folie 1 durch schnelleres oder langsameres Drehen der Transportwalze 3 in ihrer Stellung relativ zum Einlegerad 5, welches unverändert bleibt, so verändert, dass die Abweichung von der Sollposition kompensiert wird und sich eine der Napfreihen in Zuführposition 9 befindet. Zusätzlich kann das Einlegerad 5 in Transportrichtung 4 bewegt und die Zuführposition 9 an die Abweichung der aktuellen Position der Näpfe 2 angepasst werden.
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In 2 ist die Folie 1 mit den Näpfen 2 von unten dargestellt. Der strichlinierte Bereich weist den von der Kamera 7 erfassten Ausschnitt 8 aus. Innerhalb des Ausschnitts 8 sind auch die Sollpositionen der Näpfe 2' aufgezeigt. Die Sollposition der Näpfe 2' kann in einer Zentraleinheit oder einer Speichereinheit abgespeichert und jederzeit abgerufen werden. Die aktuelle Position der Näpfe 2 wird mit dem abgespeicherten Bild der Sollposition der Näpfe 2' verglichen. Durch diesen einfachen Bildvergleich kann eine Abweichung 10 der Näpfe 2 ermittelt werden. Da der Vergleich der Bilder sehr schnell und einfach durchgeführt werden kann, ist eine schnelle Reaktion auf eine Abweichung 10 möglich. Durch die oben beschriebenen Maßnahmen, also durch schnelleres oder langsameres Drehen der Transportwalze 3 und eventuell durch Änderung der Position des Einlegerades 5 kann mit den in der Blisterverpackungsmaschine vorhandenen Antrieben schnell eine Anpassung der aktuellen Position der Näpfe 2 an die Sollposition der Näpfe 2' erreicht werden.
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Neben einer Abweichung 10 in Transportrichtung 4 ist es auch möglich, Abweichungen quer zur Transportrichtung 4 zu erfassen. Dies kann ein Versatz der gesamten Folie oder eine Einschnürung sein. Wird ein seitlicher Rand 11 der Folie 1 in Richtung Folienmitte verschoben, so kann diese Abweichung ebenfalls von der Kamera 7 erfasst werden, sobald die Abweichung innerhalb des Ausschnittes 8 sichtbar ist. Eine solche Einschnürung 12 ist in 2 dargestellt. Die Einschnürung 12 ist so groß, dass sie in den Ausschnitt 8 hineinreicht. Durch Auswertung des aktuellen Bildes kann diese Einschnürung ermittelt werden, sodass entweder die Folie gestoppt oder eine Zuführung von Füllgut an der Zuführposition 9 unterbunden wird. Einschnürungen 12 entstehen beispielsweise durch Schrumpfung der Folie 1, insbesondere bei Stillstand der Maschine, aber auch durch ein Abklappen oder Abknicken der Folie 1 im Seitenbereich.
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Da die Kamera 7 die aktuelle Position der Näpfe 2 und der Folie 1 in dem Ausschnitt 8 aufnimmt, kann auch eine Änderung oder Abweichung der Folie 1 bzw. der Näpfe 2 beim Stillstand der Maschine festgestellt werden. Es ist dann möglich, mittels einer Auswerteeinheit und einer Steuereinheit die Zuführung von Füllgut solange zu unterbrechen, bis die Bereiche der verformten oder beschädigten Folie 1 an der Zuführposition 9 vorbeigezogen worden sind. Werden diese fehlerhaften Bereiche der Folie 1 zusätzlich markiert, können die Bereiche aus der Folie 1 ausgeschnitten und ausgesondert werden.
