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Die Erfindung betrifft eine Etikettiervorrichtung
für bewegte
Gegenstände,
mit einem Stempel, welcher verschieblich geführt ist und mittels welchem ein
Etikett an einem Gegenstand positionierbar ist.
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Ferner betrifft die Erfindung ein
Verfahren zur Etikettierung von bewegten Gegenständen mittels eines Stempels.
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Aus der
DE 196 42 110 A1 ist ein
Verfahren und eine Vorrichtung zum Etikettieren von flachen Sendungen
bekannt. Etiketten werden im Etikettierbereich einer Transportstrecke
von einer Schneide- und Aufbringstation auf die Sendungen aufgebracht, wobei
die Sendungen im Etikettierbereich reibschlüssig derart geführt werden,
daß die
Etikettierzone der Sendungen frei bleibt und eine Positionierung
der Sendungen durch Saugluft gegenüber einer bewegten Kulisse
erfolgt.
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Aus der
DE 32 03 162 A1 ist ein
Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbringen von auf einem Trägerband
haftenden selbstklebenden Etiketten auf Gegenständen bekannt. Die Etiketten
werden an einer Spendstelle eines Gegenstandsausgabegerätes vorbeibewegt,
wobei ein Etikettenband mit einer Geschwindigkeit angetrieben wird,
die mindestens auf einem Teil der Vorschublänge entsprechend dem Abstand
aufeinanderfolgender Gegenstände
und ihrer Geschwindigkeit und dem Abstand der Etiketten auf dem
Trägerband
und der bis zum Auftreffen der Etikettenförderkante auf dem zu etikettierenden
Gegenstand noch zurückzulegenden
Wegstrecke des Gegenstands und des Etiketts ermittelt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Etikettiervorrichtung und ein Verfahren zur Etikettierung von bewegten
Gegenständen
bereitzustellen, bei der bzw. bei dem eine hohe Reproduzierbarkeit
des Etikettierungsvorgangs an den bewegten Gegenständen erreicht
ist.
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Diese Aufgabe wird bei der eingangs
genannten Etikettiervorrichtung efindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Meßvorrichtung
zur Bestimmung einer Stempelverschiebungszeit vorgesehen ist, wobei
die Stempelverschiebungszeit durch die Zeitdauer der Bewegung des
Stempels auf den Gegenstand zu bestimmt ist.
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Üblicherweise
wird der Stempel über
Druckluftzylinder bewegt. Der genaue räumlich-zeitliche Bewegungsablauf
des Stempels ist deshalb nicht bekannt. Die genaue Plazierung eines
Etiketts ist dadurch bestimmt, daß der bewegte Gegenstand und der
Stempel miteinander synchronisiert werden müssen. Eine wichtige Kenngröße dieser
Synchronisierung ist die Etikettierzeit, nämlich die Zeit, die zur Etikettierung
benötigt
wird. Die Geschwindigkeit des bewegten Gegenstands und die Etikettierzeit
müssen aufeinander
abgestimmt sein, wenn an einer definierten Position an dem Gegenstand
ein Etikett und insbesondere ein Haftetikett angebracht werden soll.
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Die Etikettierzeit wiederum setzt
sich im wesentlichen zusammen aus einer bekannten Systemzeit und
der Stempelverschiebungszeit, die nur ungenau abgeschätzt werden
kann.
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Erfindungsgemäß ist es nun vorgesehen, daß die Stempelverschiebungszeit
gemessen wird, d. h. mit der Meßvorrichtung
erfaßt
wird. Dadurch läßt sich
die Etikettierzeit genau berechnen und damit wiederum läßt sich
eine hohe Genauigkeit bei der Etikettenplazierung erreichen, wenn
entsprechend die berechnete Etikettierzeit berücksichtigt wird.
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Es kann dann beispielsweise vorgesehen werden,
daß die
Stempelverschiebungszeit für
einen bestimmten Typ von Gegenstand (beispielsweise einem bestimmten
Packungstyp) einmal gemessen wird und abgespeichert wird. Der Gegenstand
kann dabei relativ zu einer Haltevorrichtung des Stempels ruhen.
Wird dann während
eines Auszeichnungsvorgangs an den bewegten Gegenständen die
Stempelverschiebungszeit kontinuierlich gemessen, dann kann eine
Anpassung an sich ändernde
Gegebenheiten wie eine Veränderung
der Stempelbewegung durch Temperaturänderungen oder langsam variierende Änderungen
in der Höhe
des Gegenstands berücksichtigt
werden, indem entsprechend ein modifizierter Wert für die Stempelverschiebungszeit
abgespeichert wird.
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Es kann auch vorgesehen sein, daß nach Wartungsarbeiten
oder Reparaturarbeiten an der Etikettiervorrichtung die Stempelverschiebungszeit
neu gemessen wird.
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Wenn Gegenstände unterschiedlicher Höhe in nicht
vorhersehbarer Reihenfolge zugeführt
werden, so kann bei Berücksichtigung
der Höhe
der Gegenstände
die Stempelverschiebungszeit für
die jeweiligen Gegenstände
ermittelt werden und dann bei zukünftigen Etikettierungsvorrichtungen
berücksichtigt
werden.
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Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung haben
sich auch bei Streuungen in der Höhe der Gegenstände bei
beliebigen Zuführungsgeschwindigkeiten
der Gegenstände
Etikettablagen an den Gegenständen
an gleicher Position mit hoher Genauigkeit erreichen lassen.
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Es ist auch möglich, unter Kenntnis der gemessenen
Stempelverschiebungszeit die Auftreffenergie des Stempels auf den
Gegenstand einzustellen. Ferner ist es möglich, über die Kenntnis der gemessenen
Stempelverschiebungszeit die Bewegung des Stempels derart zu steuern,
daß dieser
nicht zu lange auf dem Gegenstand aufsitzt.
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Insbesondere ist die Stempelverschiebungszeit
bestimmt durch das Zeitintervall der Verschiebung des Stempels aus
einer Ausgangsstellung bis zum Erreichen des Gegenstands. Durch
die erfindungsgemäße Meßvorrichtung
läßt sich
diese Stempelverschiebungszeit messen, d. h. mit hoher Genauigkeit
ermitteln, ohne daß die
Bewegungsgleichungen der Stempelverschiebung bekannt sein müssen. Die
Ausgangsstellung ist dabei insbesondere eine Stellung, in welcher
der Stempel ein Etikett aufnimmt oder eine Zwischenstellung, wobei
die Zeitdauer bekannt ist, die der Stempel aus der Aufnahmestellung
bis zum Erreichen der Zwischenstellung benötigt.
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Eine Etikettierzeit ist bestimmt
durch die Summe einer Systemzeit und der Stempelverschiebungszeit.
Die Systemzeit, welche sich zusammensetzt beispielsweise aus systembedingten
Wartezeiten, einer Übergabezeit
für Etiketten
an den Stempel und einer Drehzeit, ist systemabhängig und grundsätzlich bekannt.
Die unbekannte Größe in der
Etikettierzeit, nämlich
die Stempelverschiebungszeit, wird efindungsgemäß gemessen. Für die Synchronisierung
zwischen dem bewegten, zu etikettierenden Gegenstand und dem Stempel
wiederum ist die Etikettierzeit maßgebend, damit rechtzeitig
ein Etikettiervorgang gestartet werden kann, wenn ein Etikett an einer
bestimmten Stelle des Gegenstands positioniert werden soll. Da erfindungsgemäß die Stempelverschiebungszeit
gemessen wird, läßt sich
so die Etikettierzeit explizit bestimmen. Insbesondere ist durch
die Meßvorrichtung
die Stempelverschiebungszeit kontinuierlich meßbar, so daß auch Änderungen in der Stempelverschiebung,
wie sie beispielsweise durch Temperaturänderungen oder durch langsam
variierende Höhenänderungen
bei den zu etikettierenden Gegenständen verursacht sind, berücksichtigbar
sind.
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Weiterhin ist es durch die erfindungsgemäße Lösung möglich, die
Stempelverschiebungszeit nach Veränderungen im mechanischen System
wie beispielsweise nach Wartungsarbeiten, Reparaturarbeiten oder
einem Kolbenaustausch auf einfache Weise neu zu ermitteln, so daß eine sichere
Etikettierungsfunktion gewährleistet
ist.
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Insbesondere ist es vorgesehen, daß die Meßvorrichtung
die Stempelverschiebungszeit berührungslos
ermittelt, um so den Verschleiß und
den Wartungsaufwand gering zu halten.
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Günstig
ist es, wenn die Meßvorrichtung
eine Sensoreinrichtung und eine Gebereinrichtung umfaßt, um eine
hohe Genauigkeit bei der Messung der Stempelverschiebungszeit zu
erreichen. Durch die Sensoreinrichtung bzw. Gebereinrichtung läßt sich dann
ein Meßbereich
definieren, welcher insbesondere die mögliche lineare Bewegungsstrecke
des Stempels umfaßt.
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Bei einer Variante einer Ausführungsform sind
dabei die Sensoreinrichtung und die Gebereinrichtung relativ zueinander
verschieblich, um so eine Zeiterfassung durchführen zu können.
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Insbesondere ist es vorgesehen, daß die Sensoreinrichtung
oder Gebereinrichtung ortsfest bezüglich einer Haltevorrichtung
einer Stempelführung
angeordnet ist und die Gebereinrichtung oder Sensoreinrichtung mit
dem Stempel verschieblich ist. Dadurch läßt sich bestimmen, ob der Stempel
sich noch bewegt oder ob er angehalten ist. Dadurch wiederum läßt sich
die Stempelverschiebungszeit als das Zeitintervall zwischen einer
Ausgangsstellung des Stempels und dem Erreichen des Gegenstands bestimmen.
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Beispielsweise ermittelt die Meßvorrichtung die
Stempelverschiebungszeit über
magnetische Kopplung zwischen Sensoreinrichtung und Gebereinrichtung.
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Beispielsweise umfaßt dann
die Gebereinrichtung einen Magneten und die Sensoreinrichtung eine
Mehrzahl von Hall-Sensoren, welche berührungslos an den Magneten koppeln.
Insbesondere sind mehr als zwei Hall-Sensoren vorgesehen, welche
längs der
möglichen
Bewegungsstrecke des Stempels angeordnet sind.
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Günstig
ist es, wenn die Hall-Sensoren in mindestens einer Reihe angeordnet
sind. Die Hall-Sensoren sind dann in einer Reihe insbesondere im
wesentlichen parallel zu einer Verschiebungsrichtung des Stempels
ausgerichtet angeordnet. Über
die Ausdehnung der Reihe läßt sich
ein Meßbereich
definieren. Über
die Anzahl der Sensoren in einer Reihe und/oder über die Anzahl der Reihen läßt sich
eine Meßauflösung einstellen.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist eine
Auswerteeinrichtung der Meßvorrichtung
so beschaltet, daß Signale
jedes einzelnen Hall-Sensors auswertbar sind. Wenn dann der Stempel
mit der Gebereinrichtung (insbesondere ein Magnet) längs der Reihe
fährt und
dann die Hall-Sensoren der Reihe nach ein Schaltsignal liefern,
dann läßt sich
auf einfache und genaue Weise die Stempelverschiebungszeit ermitteln.
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Es ist dann günstig, wenn die Hall-Sensoren so
angeordnet sind, daß bei
der Bewegung des Stempels stets mindestens ein Hall-Sensor ein Schaltsignal
liefert. Dadurch kann auf sichere Weise festgestellt werden, ob
sich der Stempel noch bewegt oder ruht.
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Insbesondere sind die Hall-Sensoren
so angeordnet und beschaltet, daß benachbarten Hall-Sensoren
zugeordnete Signale zeitlich überlappen.
Dies kann beispielsweise über
einen Monoflop bewirkt werden. Durch die zeitliche Überlappung
läßt sich
eine Auswertung realisieren, mittels der auf einfache Weise ein
Ruhen des Stempels erkennbar ist.
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Insbesondere ist dann ein Zeitermittlungssignal
gebildet, welches während
der Bewegung des Stempels im gleichen Schaltzustand bleibt. Das
Zeitermittlungssignal (Interrupt-Signal) wird dann vorzugsweise
in diesen Schaltzustand versetzt, wenn der erste Hall-Sensor der
Sensoreinrichtung ein Schaltsignal liefert und bleibt in diesem
Schaltzustand, bis die Sensoreinrichtung keine Bewegung des Stempels
mehr detektiert. Die Länge
des Zeitermittlungssignals ist dann ein Maß für die Stempelverschiebungszeit.
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Es kann auch eine Mehrzahl von Reihen
von HaII-Sensoren vorgesehen sein, wobei die HaII-Sensoren so angeordnet
und beschaltet sind, daß in
unterschiedlichen Reihen phasenverschobene Schaltsignale generierbar
sind. Insbesondere sind dabei die Hall-Sensoren einer Reihe gemeinsam
geschaltet, d. h. eine Reihe weist einen Ausgangsanschluß auf, welcher
der Gesamtheit der Hall-Sensoren der Reihe zugeordnet ist. Über solche
Reihen, welche bezüglich
benachbarter Reihen phasenverschobene Signale erzeugen, läßt sich
eine hohe Auflösung
erreichen.
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Es kann auch vorgesehen sein, daß Sensoreinrichtung
und Gebereinrichtung optisch miteinander gekoppelt sind.
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Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Gebereinrichtung
mit einer längs
der Bewegungsrichtung des Stempels ausgerichteten Codierung versehen, welche
durch die Sensoreinrichtung auslesbar ist.
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Die Codierung ist dabei vorzugsweise
ortsfest bezüglich
des Stempels angeordnet, um so eine Bewegung des Stempels erfassen
zu können.
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Günstigerweise
weist die Codierung Codierungsfelder auf, welche gleichmäßig beabstandet sind.
Die Codierungsfelder sind beispielsweise durch Hell-Dunkel- Kontraste gebildet.
Die Sensoreinrichtung umfaßt
dann optische Sensoren, welche auf solche Hell-Dunkel-Kontraste
reagieren. Es läßt sich dann
auf einfache Weise eine Bewegung oder ein Ruhen des Stempels detektieren,
wenn eben die Sensoreinrichtung eine Kontraständerung detektiert bzw. keine
Kontraständerung
mehr detektiert.
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Günstig
ist es, wenn die Sensoreinrichtung zwei optische Sensoren umfaßt, welche
im wesentlichen im halben Abstand der Codierungsfelder angeordnet
sind. Es läßt sich
dann eine höhere
Auflösung unter
geringem Aufwand erreichen.
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Es kann auch vorgesehen sein, daß die Gebereinrichtung
einen Generator für
ein Lichtfeld wie beispielsweise ein Lichtgitter umfaßt, wobei
der Stempel in das Lichtfeld eintauchbar ist und das Lichtfeld durch
den Stempel in Abhängigkeit
von der Eintauchtiefe bezogen auf eine Sensoreinrichtung zumindest
teilweise abschirmbar ist. Die Eintauchtiefe läßt sich dadurch bestimmen und
damit wiederum läßt sich
die Stempelverschiebungszeit ermitteln. Durch ein solches Lichtfeld
läßt sich
auch die Höhe des
Gegenstands, welcher zu etikettieren ist, ermitteln, wenn der Gegenstand
in das Lichtfeld eintaucht. Insbesondere läßt sich dann auf einfache Weise
bestimmen, wann der Stempel den Gegenstand erreicht hat; dies ist
dann der Fall, wenn Stempel und Gegenstand das Lichtfeld maximal
abschirmen.
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Durch die Sensoreinrichtung ist dann
die Abschirmung durch den Stempel zeitlich bestimmbar.
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Es kann auch ein Abstandssensor vorgesehen
sein, welcher den Abstand des Stempels zu einer Haltevorrichtung
des Stempels mißt.
Diese Abstandsmessung erfolgt dabei insbesondere optisch. Sie kann
aber auch induktiv erfolgen. Aus einer Änderung dieses Abstands läßt sich
ermitteln, ob sich der Stempel noch bewegt bzw. ruht.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird
bei einem Verfahren zur Etikettierung von bewegten Gegenständen mittels
eines Stempels erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß eine
Stempelverschiebungszeit als Zeitdauer der Stempelbewegung von einer
Ausgangsstellung bis zum Erreichen des Gegenstands gemessen wird.
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Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens
wurden bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Etikettiervorrichtung
erläutert.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen
wurden ebenfalls bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Etikettiervorrichtung
erläutert.
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Insbesondere ist dabei die Etikettierzeit,
welche die Bewegung zwischen dem bewegten zu etikettierenden Gegenstand
und dem Stempel bestimmt und damit die Positionierung der Etiketten
an dem Gegenstand, ermittelt als Summe einer Systemzeit, die grundsätzlich bekannt
ist, und der gemessenen Stempelverschiebungszeit.
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Die ermittelte Stempelverschiebungszeit wird
abgespeichert und kann dann für
zukünftige
Etikettierungsvorgänge,
d. h. für
die nächsten
Gegenstände,
verwendet werden.
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Es kann vorgesehen sein, daß die gespeicherte
Stempelverschiebungszeit zur Synchronisierung des Stempels und der
zu etikettierenden Gegenstände
verwendet wird. Es ist ferner günstig, wenn
die Stempelverschiebungszeit kontinuierlich gemessen wird. Es können dann
auch Änderungen
in der Stempelverschiebung berücksichtigt
werden, wie sie beispielsweise durch langsam variierende Änderungen
in der Gegenstandshöhe
oder durch Temperaturänderungen
verursacht werden.
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Insbesondere wird die gemessene Stempelverschiebungszeit
dazu verwendet, das Auftreffen des Stempels auf den Gegenstand einzustellen.
Ferner kann die ermittelte Stempelverschiebungszeit dazu verwendet
werden, die Aufsetzdauer des Stempels auf den Gegenstand gering
zu halten.
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Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Etikettiervorrichtung;
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2 eine
Draufsicht auf die Sensoreinrichtung gemäß 1 in der Richtung D;
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3 eine
schematische Darstellung der Beschaltung einer Auswerteeinrichtung
der Sensoreinrichtung gemäß 2;
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4 den
zeitlichen Signalverlauf an der Sensoreinrichtung gemäß 2;
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5 eine
Variante einer Sensoreinrichtung;
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6 die
Beschaltung der Sensoreinrichtung gemäß 5;
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7 den
Signalverlauf bei der Sensoreinrichtung gemäß 5;
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8 eine
schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Etikettiervorrichtung;
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9 eine
vergrößerte Darstellung
des Bereichs X gemäß 8;
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10 den
Signalverlauf der Sensoreinrichtung gemäß 8, 9;
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11 ein
drittes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Etikettiervorrichtung
und
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12 ein
viertes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Etikettiervorrichtung.
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Ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Etikettiervorrichtung,
welche in 1 dargestellt
und als Ganzes mit 10 bezeichnet ist, umfaßt eine
Haltevorrichtung 12, welche ortsfest positionierbar ist.
Dadurch läßt sich
eine als Ganzes mit 14 bezeichnete Stempelvorrichtung bezüglich einer
Transporteinrichtung für
bewegte Gegenstände 16 positionieren.
Die Transporteinrichtung (in der Zeichnung nicht gezeigt) umfaßt beispielsweise
ein Förderband,
auf dem die bewegten Gegenstände 16 an
der Stempelvorrichtung 14 vorbeigeführt sind.
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Die Stempelvorrichtung 14 umfaßt einen Stempel 18,
welcher in einer Verschiebungsrichtung 20 beweglich ist.
Die Verschiebungsrichtung 20 liegt dabei quer und insbesondere
senkrecht zu einer Transportrichtung 22 für die bewegten
Gegenstände 16.
Mittels des Stempels 18 sind Etiketten auf einer Oberfläche 24 der
bewegten Gegenstände 16 positionierbar.
Bei den Gegenständen 16 handelt
es sich insbesondere um Warenverpackungen.
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Zur Bewegung des Stempels 18 umfaßt die Stempelvorrichtung 14 einen
Zylinder 26, in dem ein Kolben 28 verschieblich
ist. Über
eine Kolbenstange 29 ist der Kolben 28 mit dem
Stempel 18 verbunden. In dem Zylinder 26 ist eine
erste Druckkammer 30 gebildet, welche durch das eine Ende
des Kolbens 28 begrenzt ist, und eine zweite Druckkammer 32 gebildet,
welche durch das andere Ende des Kolbens 28 begrenzt ist.
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Die beiden Druckkammern 30, 32 sind
jeweils mit Anschlüssen
versehen, um in diesen einen Überdruck
bzw. Unterdruck erzeugen zu können. Wird
beispielsweise in der ersten Druckkammer 30 ein Überdruck
erzeugt und in der zweiten Druckkammer 32 ein Unterdruck,
dann wird dadurch der Stempel 18 auf den Gegenstand 16 zu
bewegt. Wird in der zweiten Druckkammer 32 ein Überdruck
erzeugt und in der ersten Druckkammer 30 ein Unterdruck
erzeugt, dann wird der Stempel 18 von dem Gegenstand weg
bewegt. Durch alternierende Erzeugung von Überdruck und Unterdruck in
den Druckkammern 30 und 32 läßt sich eine Auf- und Abbewegung des
Stempels 18 erreichen und damit eine periodische Positionierung
von Etiketten auf bewegten Gegenständen 16.
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In einem Bewegungsbereich 34 des
Stempels 18 zwischen der Haltevorrichtung 12 und
den bewegten Gegenständen 16 ist
eine Ansaugplatte 36 angeordnet, an welcher der Stempel 18 ein
Etikett zur Ablage auf dem Gegenstand 16 aufnimmt. Durch die
Ansaugplatte 36 ist dann eine Ausgangsstellung des Stempels 18 definiert,
so daß der
Stempel 18 eine definierte Ausgangsposition aufweist, aus
der er Etiketten aufnehmen kann, um sie dann nach der Zubewegung
auf die bewegten Gegenstände 16 auf diesen
positionieren zu können.
Diese Ausgangsstellung 40 liegt unterhalb einer Anschlagposition
des Kolbens 28 im Zylinder 26.
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Nach Aufnahme des Etiketts durch
den Stempel 18 kann eine Drehung des Stempels 18 vorgesehen
sein, um das Etikett relativ zu dem Gegenstand 16 zu positionieren.
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Durch eine Stempelführung 38 des
Stempels 18 wird erreicht, daß der Stempel 18 nach
einer eventuellen Drehbewegung beim weiteren Ausfahren im wesentlichen
nur eine Linearbewegung zwischen seiner Ausgangsstellung 40 und
der Stellung, bei welcher der zu etikettierende Gegenstand 16 erreicht ist,
durchgeführt
wird.
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Die Etikettierzeit TE,
die zur Etikettierung eines bewegten Gegenstands 16 benötigt wird,
setzt sich aus einer Systemzeit Tsys und
einer Stempelverschiebungszeit TS zusammen.
Die Systemzeit Tsys ist bedingt durch bekannte
systembedingte Wartezeiten und bekannte Zeiten, welche bestimmt
sind durch die Aufnahme von Etiketten durch den Stempel 18 und dessen
Positionierung hierzu in der Ausgangsstellung 40 (umfassend
beispielsweise eine Drehzeit zur Drehung des Stempels 18).
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Die Stempelverschiebungszeit TS ist diejenige Zeit, die der Stempel 18 von
seiner Ausgangsstellung 40 bei einem Ausfahrvorgang bis
zum Erreichen des Gegenstands 16 benötigt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel
ist die Ausgangsstellung 40 die Stellung des Stempels 18,
in der dieser ein Etikett aufnimmt. Die Ausgangsstellung kann aber
auch eine Zwischenstellung sein, wobei die Zeitdauer der Stempelbewegung
von einer Aufnahmestellung zu der Zwischenstellung bekannt ist (als
Teil von Tsys). Diese Stempelverschiebungszeit
TS ist grundsätzlich unbekannt; da die Bewegungsgleichungen
der Verschiebung des Stempels 18 nicht bekannt sind, läßt sich
diese nicht rechnerisch ermitteln. Erfindungsgemäß wird sie beispielsweise bei
einem ruhenden Gegenstand 16 gemessen. Während eines
Auszeichnungsvorgangs der Gegenstände 16 kann sich die Stempelverschiebungszeit ändern, da
sich die Stempelverschiebung beispielsweise aufgrund Temperaturänderungen ändern kann
oder beispielsweise aufgrund von Reaktionen in der Höhe der Gegenstände 16,
wobei es sich dann um kleine bzw. langsame Änderungen in der Gegenstandshöhe handelt.
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Wenn Gegenstände 16 unterschiedliche
Höhen aufweisen,
dann gilt grundsätzlich
für jeden
Gegenstand einer bestimmten Höhe
eine eigene Stempelverschiebungszeit.
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Erfindungsgemäß ist nun eine Meßvorrichtung 42 zur
Bestimmung der Stempelverschiebungszeit TS vorgesehen.
Durch diese Meßvorrichtung 42 läßt sich
die Stempelverschiebungszeit TS kontinuierlich
erfassen. Sie kann für
einen bestimmten Gegenstandstyp 16 ermittelt und abgespeichert
werden. Während
eines Auszeichnungsvorgangs an einer Mehrzahl von beweglichen Gegenständen 16 kann die
Stempelverschiebungszeit TS an sich ändernde Bedingungen
wie Temperaturänderungen
oder kleine Variationen in der Gegenstandshöhe angepaßt werden und der gespeicherte
Wert korrigiert werden, beispielsweise als zuletzt gültiger Mittelwert.
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Bei einem ersten Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Meßvorrichtung 42 ist
eine Sensoreinrichtung 44 vorgesehen (1 bis 4),
welche eine Mehrzahl von Hall-Sensoren 46 umfaßt, die
auf einer Platine 48 angeordnet sind (2). Die Hall-Sensoren sind in einer oder,
wie in 2 gezeigt, in
zwei Reihen 50, 52 angeordnet. In diesen Reihen 50, 52 sind
die Hall-Sensoren 46 jeweils
parallel zu der Verschiebungsrichtung 20 ausgerichtet, wobei
die Hall-Sensoren der beiden Reihen 50, 52 relativ
zueinander versetzt angeordnet sind, d. h. zwischen benachbarten
Hall-Sensoren der Reihe 52 sitzt jeweils quer zur Verschiebungsrichtung 20 beabstandet
ein Hall-Sensor der Reihe 50, um eine große Anzahl
von Hall-Sensoren H1 bis Hn auf
der Platine 48 unterbringen zu können.
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Die Sensoreinrichtung 44 ist
dabei an der Haltevorrichtung 12 angeordnet.
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An dem Kolben 28 ist als
Gebereinrichtung ein Permanentmagnet 54 angeordnet, welcher
mit dem Kolben 28 in dem Zylinder 26 verschieblich
ist.
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Wenn der Stempel 18 aus
seiner Ausgangsstellung 40 (seiner Ausfahrstellung) sich
in der Verschiebungsrichtung 20 auf den Gegenstand 16 zu bewegt,
dann fährt
der Magnet 54 längs
der Reihen 50, 52 der Hall-Sensoren 46 entlang
und erzeugt durch die magnetische Kopplung an diese an den jeweiligen
Sensoren ein entsprechendes Signal.
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Es sind dabei so viele Hall-Sensoren
Hn vorgesehen, daß auch in der tiefsten Position
des Stempels 18 (bei Gegenständen mit der kleinsten Höhe) noch
ein Signal der Sensoreinrichtung 44 generierbar ist, welche
das Erreichen des Gegenstands 16 anzeigt.
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Bei dem Permanentmagneten 54 handelt
es sich beispielsweise um einen axial magnetisierten Scheibenmagnet.
Bei den Hall-Sensoren 46 (H1 bis Hn) kann es sich um bipolare Sensoren handeln,
die unabhängig
davon schalten, in welcher Richtung das Magnetfeld auf sie trifft
oder um unipolare Sensoren, die nur dann schalten, wenn das Magnetfeld
in einer bestimmten Richtung auf sie trifft. Unipolare Sensoren
können
dichter zueinander angeordnet werden und man erreicht somit eine
höhere
Auflösung.
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Auf der Platine 48 ist eine
Auswerteeinrichtung 56 angeordnet, welche die Signale der
Hall-Sensoren H1 bis Hn auswertet,
um so die Stempelverschiebungszeit TS zu
ermitteln.
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Bei einer ersten Ausführungsform
einer Beschaltung, welche schematisch in 3 gezeigt ist, ist jeder Hall-Sensor
H1 bis Hn mit der
Auswerteeinrichtung 56 verbunden, so daß diese die Schaltsignale der
individuellen Hall-Sensoren 46 empfangen kann.
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Die Auswerteeinrichtung 56 ist über eine Freigabesignalleitung 58 mit
einem Mikrocontroller verbunden, welcher dann entsprechend die Auswerteeinrichtung
aktivieren kann.
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Bewegt sich nun der Magnet 54 entlang
der Hall-Sensoren 46, so erzeugt der jeweils beaufschlagte
Hall-Sensor ein Schaltsignal, welches der Auswerteeinrichtung 56 zugeführt wird.
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Es kann vorgesehen sein, daß mit einer
fallenden Flanke 60 (4)
des ersten Hall-Sensors H1, welcher am weitesten
entfernt von der Ansaugplatte 36 angeordnet ist, ein retriggerbares
Monoflop getriggert wird. Während
einer Meßperiode
zur Bestimmung der Stempelverschiebungszeit TS triggert dabei
die fallende Flanke eines bestimmten Hall-Sensors 46 das
Monoflop nur einmal. Jede weitere fallende Flanke der Schaltsignale
der Hall-Sensoren H2 bis Hn triggert
das Monoflop erneut.
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Wenn der Stempel 18 durch
Erreichen des Gegenstands 16 zur Ruhe kommt, dann kippt
das Monoflop in seinen stabilen Zustand und löst über eine Interrupt-Leitung 62 einen
Interrupt aus. Die Zeitdauer für
die Auslösung
des Interrupts ist ein Maß für die Stempelverschiebungszeit
TS.
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Die Hall-Sensoren 46 sind
so dicht positioniert, daß der
Interrupt erst ausgelöst
wird, wenn der Stempel 18 ruht.
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Es kann sein, daß die Messung ungenau ist um
eine Rückfallzeit
TM des Monoflops (4). Es ist dabei möglich, über Steuerleitungen 64, 66 die
Rückfallzeit
TM einzustellen und insbesondere zu steuern. Es
ist auch möglich,
daß die
Auswerteeinrichtung 56 die Rückfallzeit TM selber
bestimmt und sich insbesondere dazu an der zuletzt gemessenen Zeit
zwischen zwei Schaltflanken benachbarter Hall-Sensoren Hi und Hi–1 orientiert.
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Bei einer Variante dieser Ausführungsform sind,
wie in 5 gezeigt, die
Hall-Sensoren 46 in versetzten Reihen A und B angeordnet,
wobei die Hall- Sensoren
der jeweiligen Reihen A und B miteinander beschaltet und mit einer
Auswerteeinrichtung 68 verbunden sind. Es sind dabei Ausgangsanschlüsse der
Hall-Sensoren jeweils der Gruppe A und der Gruppe B zusammengefaßt und mit
der Auswerteeinrichtung 68 verbunden. Zwischen einer Versorgungsspannungsschiene
und einem Masse-Anschluß der
Hall-Sensoren 46 ist ein Kondensator- 70 zur Entpufferung
angeschlossen (6). Die
Versorgungsspannung ward über
einen Widerstand 72 den Hall-Sensoren 46 zugeführt.
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Die Hall-Sensoren der benachbarten
Reihen A und B sind so beschaltet und angeordnet, daß entsprechende
Schaltsignale 74, 76 eine Phasenverschiebung von
beispielsweise 90° aufweisen,
wie in 7 gezeigt. Bewegt
sich dann der Magnet 54, bei dem es sich insbesondere um
einen radial magnetisierten Magneten handelt, längs der Platine mit den Hall-Sensoren 46,
welche in den Reihen A und B angeordnet sind, dann entsteht für die Sensoren
der Reihe A ein periodisches Signal 74 und für die Sensoren
der Reihe B ein phasenverschobenes periodisches Signal 76.
Durch die Auswerteeinrichtung 68 läßt sich über Summenbildung und/oder
Differenzbildung die Anzahl der Signaländerungen im Summensignal und/oder
Differenzsignal auswerten. Es läßt sich
dann daraus wiederum die Stempelverschiebungszeit TS bestimmen.
Außerdem
läßt sich
die Bewegungsrichtung des Stempels 18 ermitteln. Dadurch
kann das Auftreffen des Stempels 18 auf den Gegenstand 16 auch über ein
Zurückprellen
des Stempels 18 ermittelt werden.
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Erfindungsgemäß wird also wie folgt vorgegangen:
Die
Stempelverschiebungszeit TS wird als Zeitdauer der
Stempelbewegung von der Ausgangsstellung 40 bis zum Erreichen
des Gegenstands 16 gemessen und gespeichert. Bei der Berechnung
der Etikettierzeit TE wird dann diese Stempelverschiebungszeit
TS berücksichtigt.
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Die Stempelverschiebungszeit wird
beispielsweise für
einen bestimmten Gegenstandstyp ermittelt und abgespeichert. Bei
kontinuierlicher Messung der Stempelverschiebungszeit in Verbindung beispielsweise
mit einer Mittelwertbildung kann, dann der Etikettiervorgang an
sich ändernde
Gegebenheiten wie beispielsweise Veränderung der Stempelbewegung
durch Temperaturänderungen
oder langsame Änderungen
in der Gegenstandshöhe
angepaßt werden.
Der zuletzt gültige
Wert wird beispielsweise als Mittelwert abgespeichert und kann dann
bei einem erneuten Etikettiervorgang für eben diesen Gegenstand als
Startwert herangezogen werden.
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Bei Gegenständen unterschiedlicher Höhe, welche
in nicht vorhersehbarer Reihenfolge zugeführt werden, kann bei Berücksichtigung
der Höhe dieser
Gegenstände
die Stempelverschiebungszeit für
die jeweilige Gegenstandshöhe
ermittelt werden und bei zukünftigen
Etikettiervorgängen
berücksichtigt
werden.
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Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise
ist für
einen bestimmten Gegenstandstyp die Etikettierzeit TE bekannt,
da die Stempelverschiebungszeit TS gemessen
wurde. Damit läßt sich
sicherstellen, daß Etiketten
mit hoher Genauigkeit an den bewegten Gegenständen 16 plaziert werden,
da sich ein Gegenstand 16, welcher sich mit der Geschwindigkeit
V bewegt, während
der Etikettierzeit um die Strecke V × TE bewegt
und damit eben bei Kenntnis der Stempelverschiebungszeit TS die Relativposition zwischen dem Gegenstand 16 und
dem Stempel 18 bekannt ist, wenn der Stempel 18 den
Gegenstand 16 erreicht.
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Über
Kenntnis der Stempelverschiebungszeit läßt sich auch einstellen, daß der Stempel 18 das Etikett
mit einer bestimmten angepaßten
Kraft auf den Gegenstand 16 aufbringen kann.
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Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Etikettiervorrichtung,
welche in 8 schematisch
gezeigt ist und dort als Ganzes mit 78 bezeichnet ist,
ist die Stempelvorrichtung grundsätzlich gleich ausgebildet wie
oben beschrieben. Gleiche Teile werden deshalb mit gleichen Bezugszeichen
versehen.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel ist an dem Stempel 18 und
insbesondere der Kolbenstange 29 eine Gebereinrichtung 80 angeordnet,
welche mit einer optischen Codierung versehen ist. Dazu sind längs des
Stempels 18 (in Verschiebungsrichtung 20) alternierend
Flächen 82, 84 unterschiedlicher
Helligkeit als Codierfelder angeordnet. Die Flächen 82, 84 weisen
dabei bevorzugterweise die gleiche Länge in der Verschiebungsrichtung 20 auf,
d. h. die Flächen 82 sind
gleichmäßig beabstandet
und die Flächen 84 sind
ebenfalls gleichmäßig beabstandet.
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Eine Sensoreinrichtung 86 ist
an der Haltevorrichtung 12 angeordnet und umfaßt beispielsweise
zwei optische Sensoren 88, 90 (9), welche in dem Bereich zwischen der
Ansaugplatte 36 und der Haltevorrichtung 12 an
ihrem der Ansaugplatte 36 zugewandten Ende sitzen.
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Bewegt sich der Stempel 18,
dann bewegt sich mit diesem die Gebereinrichtung 80 und
damit die Flächen 82 und 84.
Diese Flächen 82, 84 fahren dann
an den Sensoren 88, 90 vorbei, wobei sich dann
ein Signal ergibt, über
welches die Stempelverschiebungszeit TS ermittelbar
ist. Detektieren die Sensoren 88, 90 keine Helligkeitsänderungen
mehr, dann bedeutet dies, daß der
Stempel 18 den Gegenstand erreicht hat. Ausgehend von der
Ausgangsstellung 40 läßt sich
der Abfolge von Hell-Dunkel-Kontrasten dann die Stempelverschiebungszeit
ermitteln.
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Eine dunkle Fläche 82 und eine helle
Fläche 84 weisen
jeweils eine Ausdehnung d in Richtung der Verschiebungsachse auf.
Die beiden Sensoren 88, 90 sind vorzugsweise parallel
zur Verschiebungsrichtung beabstandet mit einem Abstand d/2.
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Es läßt sich dann während der
Bewegung des Stempels, wie in 10 gezeigt,
ein Sensorsignal 92 des Sensors 90 realisieren,
welches im Vergleich mit einem Sensorsignal 94 des Sensors 88 um 90° phasenverschoben
ist. Dadurch läßt sich
im Vergleich zu der Verwendung von nur einem Sensor eine doppelte
Auflösung
erreichen, ohne daß die
Flächen 82, 84 verkleinert
werden müssen.
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Ansonsten funktioniert die Etikettiervorrichtung 78 so
wie oben im Zusammenhang mit der Etikettiervorrichtung 10 beschrieben.
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Ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Etikettiervorrichtung
ist in 11 gezeigt und
dort als Ganzes mit 102 bezeichnet. Gleiche Bauteile wie bei dem
ersten Ausführungsbeispiel werden
wiederum mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Abstandssensor 104 vorgesehen,
bei welchem es sich beispielsweise um einen optischen Sensor oder
einen induktiven Sensor oder dergleichen handeln kann. Dieser Abstandssensor 104 ist
fest mit der Haltevorrichtung 12 verbunden und auf eine
der Haltevorrichtung 12 zugewandte Rückseite 106 des Stempels 18 ausgerichtet.
Der Abstandssensor 104 koppelt an diese Rückseite 106 des
Stempels 18 beispielsweise elektromagnetisch, um den Abstand
und insbesondere die zeitliche Änderung
des Abstands zwischen der Haltevorrichtung 12 und dem Stempel 18 zu
ermitteln.
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Der Abstandssensor 104 bildet
eine Sensoreinrichtung. Die Gebereinrichtung kann an dem Abstandssensor 104 selber
gebildet sein, indem beispielsweise der Abstandssensor ein elektromagnetisches
Signal aussendet, welches von dem Stempel 18 reflektiert
wird. Der Stempel 18 kann aber auch selber die Gebereinrichtung
bilden.
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Die Kopplung zwischen Abstandssensor 104 und
Stempel 18 hängt
ab von dem Abstand zwischen diesen und ist damit durch die Verschiebung
des Stempels 18 bestimmt. In der Ausgangsstellung 40 tritt
keine Abstandsänderung
auf. Der Beginn der Zeitmessung für die Stempelverschiebungszeit
läßt sich
dann dadurch initiieren, daß eine
merkliche Abstandsänderung
auftritt.
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Ist dann der Gegenstand 16 erreicht,
dann tritt ebenfalls keine Abstandsänderung mehr auf, so daß hierüber die
Endzeit zur Bestimmung der Stempelverschiebungszeit ermittelbar
ist. Die entsprechende Zeitdifferenz stellt dann eben die Stempelverschiebungszeit
dar.
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Ansonsten funktioniert die Etikettiervorrichtung 102 wie
bereits oben im Zusammenhang mit dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel
beschrieben.
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Bei einem vierten Ausführungsbeispiel,
welches schematisch in 12 gezeigt
und dort als Ganzes mit 108 bezeichnet ist, ist eine Gebereinrichtung 110 vorgesehen,
welche beispielsweise ein Lichtgitter umfaßt. Diese Gebereinrichtung 110 erzeugt
ein Lichtfeld auf eine Sensoreinrichtung 112 zu. Die Gebereinrichtung 110 und
die Sensoreinrichtung 112 sind dabei quer zu einer Transportrichtung
des Gegenstands 16 beabstandet. Der Gegenstand 16 ist
beispielsweise auf einem Transportband 114 geführt (mit
einer Transportrichtung, welche in 12 senkrecht
zur Zeichenrichtung steht).
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Die Gebereinrichtung 110 erzeugt
ein Lichtfeld 116, dessen Höhe sich über die Höhe des Gegenstands 16 und
mindestens die maximale Höhe des
Stempels
18 über
dem Transportband 14 erstreckt. Der Stempel 18 ist
in das Lichtfeld 116 eintauchbar.
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Die Gebereinrichtung 110 und
die Sensoreinrichtung 112 sind so ausgebildet, daß durch
den Stempel 18 das Lichtfeld mindestens teilweise abdeckbar
ist, so daß die
Sensoreinrichtung 112 beschattet wird. Die Sensoreinrichtung 112,
welche eine Mehrzahl von in der Verschiebungsrichtung 20 des
Stempels 18 beabstandete lichtempfindliche Sensoren umfaßt, kann
dann aus dem Beschattungsgrad die Stempelstellung als Eintauchtiefe
in das Lichtfeld 116 ermitteln. Aus der Detektion einer Veränderung
des Beschattungsgrades läßt sich
dann wiederum die Stempelverschiebungszeit ermitteln.
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Es ist auch möglich, über das Lichtfeld 116 die
Höhe des
Gegenstands in der Verschiebungsrichtung 20 zu ermitteln.
Auch der Gegenstand 16 kann die Sensoreinrichtung 112 beschatten,
so daß hierüber eben
entsprechend der Höhenparameter des
Gegenstands ermittelbar ist. Insbesondere wenn das Lichtgitter der
Gebereinrichtung 110 parallele Lichtstrahlen erzeugt, die
quer und insbesondere senkrecht zur Höhenrichtung des Gegenstands 16 liegen,
dann kann eine schnelle und einfache Ermittlung der Höhe des Gegenstands 16 erfolgen.
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Insbesondere läßt sich dann auf einfache Weise
das Erreichen des Gegenstands 16 durch den Stempel 18 ermitteln,
nämlich
wenn eine vollständige Beschattung
(bezogen auf die Höhenrichtung 20)
der Sensoreinrichtung 112 erreicht ist. In diesem Falle kann
dann die Stempelverschiebungszeit auf einfache und direkte Weise
ermittelt werden.
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Ansonsten funktioniert die Etikettiervorrichtung 108 wie
oben anhand der Ausführungsbeispiele 10, 78 und 102 beschrieben.
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Es ist auch möglich, die Systemverschiebungszeit
dadurch zu bestimmen, daß der
Druckverlauf bzw. die Druckverhältnisse
in einer der Druckkammern 30, 32 oder in beiden
Druckkammern 30, 32 des Zylinders 26 gemessen
werden. Darüber
läßt sich
dann ermitteln, ob sich der Stempel 18 noch bewegt oder
in Ruhe ist.
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Es ist auch möglich, eine kapazitive Messung
der Stempelverschiebungszeit durchzuführen, indem beispielsweise
eine Kapazitätsmessung
zwischen dem Zylinder 26 und der Kolbenstange 29 durchgeführt wird,
wobei sich die Kapazität
in Abhängigkeit
von der Stellung des Stempels 18 verändert.
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Weiterhin ist es möglich, den
Zylinder 26 mit einer Wicklung zu versehen und die induktive
Ankopplung der Kolbenstange des Stempels 18 über diese
Wicklung zu messen, wobei wiederum in Abhängigkeit der Stempelstellung
sich die induktive Ankopplung ändert.
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Es kann auch ein Beschleunigungssensor vorgesehen
sein, welcher auf das Auftreffen des Stempels 18 auf den
Gegenstand 16 reagiert, um so die Stempelverschiebungszeit
zu ermitteln.
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Alternativ kann ein Beschleunigungssensor auch
an der verschieblichen Kolbenstange 29 angeordnet sein,
wobei dann die entsprechenden Signale des Beschleunigungssensors
drahtlos an eine Auswerteeinrichtung weitergeleitet werden.
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Auch über eine Auswertung einer Reaktionskraft
des Stempels 18 beim Auftreffen auf den Gegenstand 18 mit
Hilfe einer Kraftmeßeinrichtung
wie beispielsweise ein Biegestab, welcher mit der Stempelvorrichtung 14 verbunden
ist, läßt sich
die Stempelverschiebungszeit bestimmen.