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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine Etikettendruckerappliziereinrichtung. Im Spezielleren betrifft
die vorliegende Erfindung einen Zuführrollen-Abwickelsensor für eine Etikettendruckerappliziereinrichtung,
die bahnzugeführte
Etiketten auf eine Serie von Objekten anbringt.
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Automatisierte Etikettendruckerappliziereinrichtungen
oder Etikettenmaschinen sind indem Fachgebiet wohlbekannt. Solch
eine Maschine führt
eine kontinuierliche Bahn von Etikettenmaterial zu (wobei die Bahn
einen Träger
oder eine Unterlage und eine Reihe von diskreten Etiketten aufweist,
die auf der Unterlage, in Intervallen entlang der Unterlage anhaften),
entfernt die Etiketten von der Unterlage und bringt die Etiketten auf
die Objekte. In vielen solchen Maschinen wird das Etikett auch von
der Vorrichtung bedruckt, vor der Trennung von der Unterlage und
der Anbringung auf die Objekte.
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Bekannte Etikettenmaschinen beinhalten
allgemein eine Versorgungsrolle, auf welche die Bahn aufgewickelt
ist. Die Bahn wird von der Versorgungsrolle um eine Vielzahl von
Rollen zugeführt
und tritt in einen Druckkopf ein. Im Druckkopf werden Indizes auf
die einzelnen Etiketten aufgedruckt. Die Bahn tritt aus dem Druckkopf aus
und die Etiketten werden von der Unterlage getrennt und in Kontakt
mit einem Stampfstempel (tamp pad) gedrängt.
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Der Stampfstempel ist typischerweise
eine durch ein Vakuum unterstützte
Baugruppe, welche die einzelnen Etiketten hält und die Etiketten in Kontakt
mit den Objekten bringt, auf welche sie aufgeklebt werden. Stampfstempel
sind typischerweise so gestaltet, dass sie eine vorbestimmte oder
erwünschte
Kraft bei der Anbringung des Etiketts auf das Objekt anwenden. Die
Kraft, die verwendet wird, um das Etikett anzubringen, kann variiert
werden, in Abhängigkeit
von dem Objekt. Während
zum Beispiel eine relativ größere Kraft
verwendet werden kann, um ein Etikett auf einem Schwerlast-Maßkarton
zum Verschiffen anzubringen, muss eine viel kleinere Kraft verwendet
werden, wenn ein Etikett zum Beispiel auf einen Bäckereikarton
angebracht wird.
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Auf das Trennen der Etiketten von
der Unterlage folgend wird die Unterlage auf einer Aufwickel- oder Aufnahmerolle
für eine
spätere
Entsorgung angesammelt. Die Antriebskraft für das Bewegen der Bahn durch die
Etikettenmaschine wird von einem Motor geliefert, der die Versorgungsrolle
antreibt, während
die Antriebskraft zum Sammeln der Unterlage von einem Motor geliefert
wird, der die Aufnahmerolle antreibt.
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Etikettiermaschinen sind allgemein
Teil eines Hochgeschwindigkeits-Gesamtverarbeitungssystems. Dadurch
ist es wünschenswert,
verschiedene Zustände
der Versorgungsrolle erfassen zu können, z. B.
ein Niedrig-Etikettenniveau,
wenige Etiketten übrig,
oder ein Niveau, bei welchem keine Etiketten mehr verbleiben. In
einer bekannten Anordnung, die das Versorgungsrollenniveau misst,
wird ein optischer Sensor, benachbart zu der Versorgungsrolle, montiert.
Der Sensor ist derart montiert, dass der Punkt, bei welchem eine
spezielle, gegebene Bedingung gemessen wird, mechanisch eingestellt
werden kann, so wie bei einem Zweipunkt-Block oder einer Drehschraube.
Ein separater Sensor wird in dieser Anordnung für „Etiketten aus" benötigt.
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Ein Nachteil dieser Anordnung ist,
dass ein typisches, mechanisches Montieren den Bereich begrenzt, in
welchem die Einstellungen vorgenommen werden können. Dadurch kann es sich
während
des Betriebs herausstellen, dass es wünschenswert ist, eine „Etiketten
aus-" oder eine „Niedrig-Etiketten-Bedingung" außerhalb
des erlaubten Bereichs zu setzen. Zusätzlich wird bei vielen Etiketten
ein Material verwendet, das eine etwas reflektierende Eigenschaft
hat, und die Reflexivität
des Etikettenmaterials kann sich auf die Einstellung ebenso wie
auf die Messfähigkeiten
von vielen solchen optischen Sensoren nachteilig auswirken.
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Eine weitere bekannte, Niveau-messende
Anordnung verwendet ein mechanisches Rad, das auf der Kante der
Versorgungsrolle entlang fährt.
Dieses System bietet ein kontinuierliches Messen, anstatt Einstellpunkt-messende
Bedingungen, um zum Beispiel „Niedrig-" und/oder „Etiketten
aus-Zustände" anzuzeigen. Um dies
jedoch an Etiketten, die verschiedene Längen haben, anzupassen, können die
in der Messanordnung erforderlichen mechanischen Änderungen
relativ schwierig ausführbar
sein.
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Noch eine weitere Zustands-messende
Vorrichtung verwendet einen Ultraschall-Transducer, um eine Reihe an „Niedrig-" und „Etiketten
aus-Zustände" zu erfassen. Solche
Ultraschall-Vorrichtungen erfordern erhebliche und manchmal komplexe
Einstellungszeiten, um den Sensor richtig zu kalibrieren. Zusätzlich erleiden diese
Sensoren typischerweise einen Qualitätsverlust in ihrem Betriebsverhalten
bei Änderungen
in der Temperatur und der Feuchtigkeit.
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Bei Betrieb einer Etikettenmaschine
ist es erforderlich, die Unterlage richtig zu spannen, um eine optimale
Abziehspannung zum Trennen des Etiketts von dem Unterlagenrücken zu
erzeugen. Solche Spannungssteuerungen steuern auch die Aufwicklung
oder Aufnahme der Abfall-Unterlage auf die Aufnahmerolle.
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Bekannte Maschinen verwenden eine
Anzahl von verschiedenen Anordnungen zum Erzeugen der richtigen
Spannung in der Unterlage. In einer solchen Anordnung beinhaltet
die Aufwickelrolle eine Kupplung, um dem Motorantrieb das „Durchrutschen" zu ermöglichen,
wenn einmal eine erwünschte
Spannung erreicht ist. Während
solch eine Anordnung gut funktioniert, erfordert die Kupplung eine
anfängliche
Spannungseinstellung genauso wie eine Korrektur über die Zeit, da die Kupplung
einen Verschleiß aufweist.
Dadurch, dass Kupplungen von Natur aus Verschleiß-anfällige Komponenten sind, müssen solche
Kupplungen während
dem Verlauf des Betriebs der Maschine ausgewechselt werden. Typischerweise
ist das Auswechseln einer Kupplung ein wirklich arbeitsintensives
Unterfangen und erfordert, dass die Maschine für eine ausgedehnte Zeitdauer
außer
Betrieb genommen wird.
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Außerdem kann eine Kupplung zwar
auf einen einzelnen, festen Spannungswert eingestellt werden. Damit
jedoch die Unterlagenspannung konstant bleibt, während die Rollengröße wächst oder
schrumpft, muss die Kupplungsspannung mit einer solchen Änderung
des Rollendurchmessers geändert
werden.
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Eine weitere bekannte Anordnung zum
Erzeugen einer richtigen Spannung verwendet einen Tänzerarm
mit einem Grenzwertschalter. In solch einer Anordnung wird der Aufwickelmotor
gesteuert, in Betrieb zu sein, wenn der Arm sich von einem Einstellpunkt
wegbewegt, wobei der Einstellpunkt durch eine Federspannung bestimmt
wird. In solch einer Anordnung ist der Motor entweder an oder aus,
in Übereinstimmung
mit der Position des Grenzwertschalters. Typische Motoren sind AC-Induktionstyp-Motoren.
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Ein Nachteil an dieser Anordnung
ist, dass „Spitzen" in der Spannung
der Unterlage beobachtet werden, wenn der Motor an- oder ausschaltet.
Dadurch, dass der Motor entweder an ist und bei einer bestimmten Geschwindigkeit
läuft,
oder aus ist, wurde herausgefunden, dass wenn der Motor beschleunigt
und die Spannung zunimmt, die gewünschte Spannungseinstellung überstiegen
wird. Dies kann in Spannungsspitzen resultieren, welche verursachen
können,
dass die Unterlage reißt
und/oder der Druck „gestreckt" wird.
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Auch ist es bei bekannten Maschinen
zum Anbringen des Etiketts auf die Produkt- oder Objektoberfläche wünschenswert, das Etikett mit
einer gleichmäßigen Kraft
aufzubringen, ohne dabei Änderungen
in dem Produktoberflächenabstand,
in der Reflexivität
oder in dem Stampfdruck in Betracht zu ziehen. Wie bereits oben
dargelegt wurde, wird das Etikett von der Unterlage getrennt und
es wird auf dem Stampfstempel gehalten. Das Etikett verbleibt auf
dem Stempel bis das Zielobjekt in einer Linie mit dem Stempel ist.
Ein Stampfzylinder fährt
dann aus, um den Stampfstempel in Kontakt mit der Objektoberfläche zu bringen,
um das Etikett auf der Oberfläche
anzubringen. Bei der Vollendung des Ausfahrhubes bringt der Zylinder
den Stempel wieder in die Ausgangs- oder Rastposition zurück, wobei
in dieser Zeit ein nachfolgendes Etikett auf den Stampfstempel geführt werden
kann.
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Es ist wünschenswert, bei einer relativ
hohen Geschwindigkeitsrate das Etikett zu übertragen und das Etikett auf
die Produktoberfläche
aufzubringen. Der Transferprozess als solcher steuert an sich den
Durchsatz der Etikettenmaschine. Eine Anzahl von Verfahren zum Steuern
der Anbringung des Etiketts auf die Produkt- oder Objektoberfläche, um
hohe Durchsatzraten zu erhalten, sind bekannt. Ein direktes Verfahren
verwendet einen Timer (durch festes Verdrahten (hard wiring), so
wie Relais oder durch Software), um den Zylinder von der ausgefahrenen
Position zu der Ausgangsposition zurückzufahren, basierend auf einer
vorbestimmten Zeitdauer. Während
dieses Verfahren und diese Anordnung relativ direkt sind, gleichen
sie nicht einen variierenden Produktabstand aus. Dadurch erreicht
der Stampfstempel möglicherweise
nicht ein kürzeres
Produkt, oder umgekehrt kann die Kraft zu groß sein, zum Anbringen eines
Etiketts auf ein größeres Objekt,
in welchem Fall die Kraft des Stampfstempels das Produkt deformieren
oder den Zylinder quetschen könnte.
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Eine weitere Stampfstempel-Steuerungsanordnung
verwendet optische Sensoren, die das Produkt wahrnehmen, während der
Stampfzylinder ausfährt.
Bei diesen optischen Sensoren ergaben sich Schwierigkeiten, wenn
sie in Verbindung mit Produkten verwendet wurden, die nicht reflektierende
oder andere als flache Oberflächen
haben. Zusätzlich
zeigte sich, wegen der Verdrahtung und/oder der Schaltung, die an
dem sich bewegenden Stampfstempel erforderlich ist, dass die durchschnittliche
Zeit der ausfallfreien Arbeit abnimmt, was folglich eine Wartung
und/oder Reparatur häufiger
als akzeptabel erfordert.
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Noch eine weitere Anordnung verwendet
Kontaktplatten oder mechanische Druckschalter, um den Druck zu messen.
In solch einer Anordnung wird der Zylinder von der ausgefahrenen
Position zu der Ausgangsposition ohne eine Zeitverzögerung zurückgefahren,
basierend auf einem gemessenen Druck. Diese Anordnungen messen den
Druck innerhalb der Zylinderkammer und kehren die Bewegungsrichtung
des Zylinders bei Erreichen eines gesetzten, hohen Druckpunktes
um.
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Bei solchen Anordnungen erfordern
die Kontaktplatten typischerweise eine wirklich bedeutsame Kraft, um
die Umschaltfunktion durchzuführen,
das heißt,
um den zugenommenen Druck in dem Zylinder zu erfassen, und die Zylinder-Bewegungsrichtung
umzukehren. Zusätzlich
fügen diese
mechanischen Komponenten bedeutsames Gewicht dem Stampfstempel hinzu,
was die Zeit, die für
die Richtungsänderung
erforderlich ist, erhöht.
Diese Anordnungen resultieren typischerweise in einer hohen Kraft
bei der Anbringung auf die Produktoberfläche. Wie bei den anderen Anordnungen
erfordert diese Anordnung oft eine Einstellung durch den Bediener
und häufige
Wartung, um die Ausstattung in einem ordnungsgemäßen Betriebszustand zu erhalten.
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Die Stampfstempel sind derart konfiguriert,
dass ein Etikett auf den Stempel übertragen wird, nachdem es
von der Unterlage getrennt wurde, wobei die nichthaftende Seite
des Etiketts mit einer Anpressplatte (auf der Vorderseite des Stempels)
in Kontakt ist. Das Etikett wird auf der Platte gehalten und der
Stampfstempel wird auf die Produktoberfläche zu ausgefahren, zum Anbringen
des Etiketts. In einer typischen Anordnung wird Vakuum verwendet,
um das Etikett an der Anpressplatte zu sichern. Typische Anpressplatten
werden aus einem Material niedriger Reibung gebildet, welche eine
Vielzahl von Vakuumöffnungen
darin ausgebildet haben. Vakuumkanäle sind in der Rückseite
der Platte gebildet.
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Die Platte ist auf eine Montageplatte
(der hintere Bereich des Stampfstempels) montiert, durch welche eine
Vakuumdurchgangsöffnung
eine Verbindung von einer Vakuumquelle zu der Rückseite der Anpressplatte gewährleistet.
Ein Vakuum wird durch die Vakuumöffnungen
gezogen, um das Etikett nach der Trennung von der Unterlage und
vor dem Anbringen auf die Objektoberfläche an der Anpressplatte zu
sichern.
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Wünschenswerterweise
sind Etikettenmaschinen konfiguriert, um eine große Vielfalt
an Etikettengrößen zu akzeptieren
und anzubringen. Zu diesem Zweck müssen Stampfstempel für jede der
verschiedenen Etikettengrößen, die
in einer speziellen Maschine möglicherweise
verwendet werden, konfiguriert sein. Die Stempel müssen jedes
Mal ausgetauscht werden, wenn die Etikettengröße gewechselt wird. Es wurde
herausgefunden, dass die Verwendung von ungeeigneten Stempelgrößen sich
nachteilig auf den Betrieb der Maschine auswirken kann. Wenn zum
Beispiel ein Etikett kleiner als der Bereich ist, der durch die
Vakuumöffnungen umfasst
wird, wird das Vakuum dazu tendieren, durch jene Öffnungen,
die das Etikett umgeben, zu ziehen. Dadurch wird das Etikett möglicherweise
nicht ordnungsgemäß an dem
Stampfstempel gesichert. Daraus resultierend kann das Etikett dazu
tendieren, von dem Stempel zu rutschen oder falsch auf das Objekt
angebracht zu werden.
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Zu diesem Zweck werden Etikettenmaschinen
häufig
mit einer Vielfalt von verschiedenen Stampfstempelgrößen ausgestattet,
um Etiketten unterschiedlicher Größen unterzubringen. Dies erhöht die Kosten ebenso
wie die notwendige Zeit für
die Maschineneinstellung. Andere Anordnungen verwenden Standard-Stützplatten
oder -Montageteile, aber verwenden eine Vielfalt von vorderseitigen
Platten aus Gummi oder einem ähnlichen
Material, die für
die speziellen Etikettenabmessungen ausgestanzt werden können. Dabei fehlt
es wiederum an der Möglichkeit,
vorderseitige Platten, die für
eine gewünschte
Anwendung gestanzt wurden, erneut zu konfigurieren.
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Demgemäß besteht ein Bedarf an einer
verbesserten Etikettendruckerappliziereinrichtung, die eine schnelle
Zählung
oder eine schnelle Indikation des einen oder der mehreren erwünschten
Niveaus der Etiketten, die auf der Versorgungsrolle verbleiben,
bietet. Wünschenswerterweise
kann eine solche Indikation einfach geändert werden und kann weiter
verwendet werden, um den Betrieb der Maschine zu steuern. Solch
eine Druckerappliziereinrichtung beinhaltet auch eine Baugruppe
zur Kontrolle der Bewegung und der Zeitsteuerung (Timing) des Stampfstempels
bezüglich
dem Anbringen der Etiketten auf die Oberfläche der Objekte. Wünschenswerterweise
erlaubt solch eine Baugruppe das Anbringen von Etiketten auf Objekte,
die variierende Höhen
oder Abstände
von der Ausgangsposition des Stampfstempels haben, während dabei
die Kraft, mit der das Etikett angebracht wird, mit in Betrachtung
gezogen wird. Am Wünschenswertesten
kalibriert sich solch eine Baugruppe selbst, um solche Höhenunterschiede
ebenso wie Änderungen
in der Druckluftversorgung bei dem Anbringen der Etiketten zu berücksichtigen.
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In solch einer Maschine ist der Stampfstempel
konfiguriert, um die Verwendung von unterschiedlichen Etikettengrößen zu erlauben,
ohne die Notwendigkeit, die Stempel für jede Etikettengröße auszutauschen. Solch
eine Maschine verwendet auch eine neue Aufwickelbaugruppe und einen
neuen Antrieb, um die richtige Spannung an der Unterlage zu gewährleisten,
um ein Überspannen
(und mögliches
Reißen)
zu verhindern, während
dabei eine ausreichende Spannung erzeugt wird, um die Etiketten
weg von der Unterlage, auf der sie getragen werden, abzuziehen.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Eine Etikettenappliziereinrichtung
des Typs zum Trennen der Etiketten von einem kontinuierlichem Trägerstreifen
und Anbringen der Etiketten auf ein Objekt, das in der Appliziereinrichtung
positioniert ist, beinhaltet eine Versorgungsrolle und eine Aufwickelrolle.
Die Versorgungs- und die Aufwickelrolle werden durch Motoren angetrieben,
um den Streifen durch die Appliziereinrichtung zu bewegen.
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Die Appliziereinrichtung beinhaltet
eine Versorgungsscheibe, die koaxial an der Versorgungsrolle positioniert
ist. Die Versorgungsscheibe weist eine Vielzahl von gleich beabstandeten Öffnungen
auf. Ein Sensor erfasst den Durchgang der Öffnungen der Versorgungsscheibe.
Eine Zähleinrichtung
zählt die Öffnungen,
die sich an dem Sensor vorbeibewegen. Die Appliziereinrichtung beinhaltet
Mittel zum Bestimmen eines Niveaus der Etiketten, die auf der Versorgungsrolle
verbleiben, durch Zählen
der Öffnungen.
In einer bevorzugten Appliziereinrichtung beinhaltet das Mittel
zum Bestimmen des Niveaus der Etiketten eine Steuerung. Das Niveau der
Etiketten wird durch R=[(LL)(T)]/[2Π(Tacc)] bestimmt, wobei R ein Radius der
Versorgungsrolle ist, LL eine Länge des
Etiketts ist, T die Anzahl der beabstandeten Öffnungen bei einer Umdrehung
der Versorgungsscheibe ist und Tacc die
Anzahl der beabstandeten Öffnungen
ist, die gezählt
wurden, als ein Etikett bedruckt wurde.
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In der bevorzugten Appliziereinrichtung
ist der Sensor ein optischer Sensor. Die Versorgungsscheibe kann
auf eine Versorgungsrollennabe montiert werden. Die Versorgungsscheibe
kann an einer Rückseite
der Versorgungsrolle montiert sein und der Sensor kann so montiert
sein, dass er über
einem Umfang der Versorgungsscheibe an den Öffnungen der Versorgungsscheibe
liegt. Auf diese Weise ist die Versorgungsscheibe so lokalisiert,
dass eine Interferenz oder eine Beschädigung minimiert wird.
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Die Appliziereinrichtung beinhaltet
eine Stampfstempel-Baugruppe (tamp pad assembly), um die Etiketten
in Kontakt mit einem Objekt in der Appliziereinrichtung zu bringen.
Die Baugruppe beinhaltet einen Stampfstempelzylinder, der einen
Druckgaseinlass zum Ausfahren des Zylinders und einen Druckgaseinlass zum
Zurückfahren
des Zylinders hat. Ein Druck-Wandler ist in Kommunikation mit dem
Druckgas-Ausfahr-Einlass zum Messen eines Drucks in dem Zylinder
montiert. Die Stampfstempel-Baugruppe beinhaltet Mittel zum Steuern
der Bewegung des Zylinders zwischen einer ausgefahrenen Position
und einer zurückgefahrenen
Position, einschließlich
Mittel für
einen Eingang von dem Druck-Wandler.
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Ein Stampfstempel hat eine Vielzahl
von Vakuumöffnungen,
die darin ausgebildet sind. Die Vakuumöffnungen sind in mindestens
zwei Serien von Öffnungen
arrangiert. Jede der Öffnungen
in einer Serie sind aufeinander ausgerichtet. Die Öffnungen
von jeder Serie sind von den Öffnungen
jeder anderen Serie beabstandet.
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Der Stampfstempel hat einen Vakuumkanal,
der in einer Seite davon ausgebildet ist, und mindestens zwei abhängige Nebenkanäle in Verbindung
mit dem Vakuumkanal. Die Vakuumnebenkanäle sind zur Aufnahme eines
Blockierelements ausgebildet, um die Kommunikation eines Vakuums
durch eine Ausgewählte
der Serien von Öffnungen
zu verhindern.
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Die verbesserte Appliziereinrichtung
beinhaltet eine Aufwickelbaugruppe, die einen Motor, einen vorgespannten,
ausschwenkenden Arm und eine Messbaugruppe, die mit dem ausschwenkenden
Arm kooperiert, hat. Die Messbaugruppe nimmt die Anwesenheit oder
Abwesenheit eines erfassten Elements wahr, wenn sich der ausschwenkende
Arm von einer ersten Ausgangsposition zu einer Position, die eine
andere als die Ausgangsposition ist, bewegt. Der Sensor ist operativ
mit dem Antrieb der Aufwickelrolle verbunden, um so bei Bewegen
des Arms in Richtung der Ausgangsposition den Motor zu betreiben.
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Diese und andere Eigenschaften und
Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende detaillierte
Beschreibung, in Verbindung mit den beigefügten Patentansprüchen, deutlich
werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
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Der Nutzen und die Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden für
diejenigen mit durchschnittlichem Fachwissen in dem relevanten Fachgebiet
einfacher ersichtlich werden, nachdem sie die folgende, detaillierte Beschreibung
und die begleitenden Zeichnungen betrachtet haben, in denen:
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1 eine
Vorderansicht einer Etikettendruckerappliziereinrichtung ist, welche
die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verkörpert;
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2 eine
vergrößerte Darstellung
der Stampfstempel-Baugruppe (tamp pad assembly) der Druckerappliziereinrichtung
ist, welche die Trennklinge und den Stampfstempel zeigt;
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3 eine
vergrößerte Darstellung
des Aufwickelbaugruppen-Tänzerarms
und der Aufwickelspannungs-Sensorbaugruppe ist;
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4 eine
Darstellung des Druckkopfes ist und den Weg der Bahn, der Etiketten
und der Unterlage durch die Druckerappliziereinrichtung zeigt;
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5 eine
Darstellung der Rückseite
der Druckerappliziereinrichtung ist, die verschiedene Druckluftventile
(Magnetventile) zum Steuern des pneumatischen Teils der Maschine
zeigt;
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6 eine
graphische Darstellung der Impulsscheibe der Versorgungsrolle und
des Sensors ist;
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7 eine
graphische Darstellung der Stampfstempelzylinder-Baugruppe und der
Anordnung der Luftversorgung ist;
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8 eine
graphische Darstellung, bei welcher der Druck, wie er von dem Druck-Wandler gemessen wurde,
entlang der Ordinate (y-Achse) und die Zeit/das Ausfahren des Zylinders
entlang der Abszisse (x-Achse) aufgetragen wurden;
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9 eine
weitere Darstellung des Aufwickelbaugruppen-Tänzerarms und der Aufwickelspannungs-Sensorbaugruppe
ist, die in 3 gezeigt
sind;
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10 eine
Explosionszeichnung eines Stampfstempels ist, der die Prinzipien
der vorliegenden Erfindung verkörpert;
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11 eine
Vorderansicht des Stampfstempels von 10 ist,
welche die Vakuumöffnungen
und die Vakuumkanäle
und Nebenkanäle
in Phantomlinien zeigt, und welche in Teilansichten verschiedene
Größen von
Etiketten, die auf dem Stempel positioniert sind, zeigt; und
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12 ein
Querschnitt entlang der Linie 12-12 der 10 ist, welcher Blockierstreifen zeigt,
die in den Vakuumnebenkanälen
des Stampfstempels positioniert sind.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Während
die vorliegende Erfindung verschiedene Ausführungsformen zulässt, wird
eine momentan bevorzugte Ausführungsform
in den Zeichnungen gezeigt und im Folgenden beschrieben werden,
mit dem Verständnis,
dass die vorliegende Offenbarung als eine Veranschaulichung der
Erfindung betrachtet werden muss, und nicht dazu gedacht ist, die
Erfindung auf die spezifische Ausführungsform, die veranschaulicht
wurde, zu begrenzen.
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Im Weiteren sollte verstanden werden,
dass der Titel dieses Abschnitts dieser Beschreibung, nämlich „Detaillierte
Beschreibung der Erfindung",
sich auf eine Vorschrift des US-Patentamts bezieht, und nicht impliziert
und nicht dahingehend ausgelegt werden soll, die hierin offenbarte
Sache zu begrenzen.
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Es wird nun, mit Bezugnahme auf die
Zeichnungen, und im Speziellen auf 1,
allgemein eine automatische Etikettendruckerappliziereinrichtung
oder Etikettenmaschine 10 gezeigt. Die Maschine 10 beinhaltet
einen Rahmen oder ein Gestell 12 und wird über Objekten
(nicht gezeigt), auf welche Etiketten L (siehe z. B. 11) platziert werden, positioniert.
An den Rahmen 12 sind eine Versorgungs- oder Abwickelrolle 14, ein Druckkopf 16,
eine Stampfstempel-Baugruppe (tamp pad assembly) 18 und
eine Aufnahme- oder Aufwickelrolle 20 montiert.
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Eine Bahn, die allgemein mit W bezeichnet
ist (die einen Stützstreifen
oder einen Unterlagenstreifen N beinhaltet, auf welche/welchen diskrete
Etiketten L aufgeklebt sind), wird von der Versorgungsrolle 14 zugeführt und
verläuft
durch den Druckkopf 16, in welchem Indizes auf die einzelnen
Etiketten L gedruckt werden. Die Etiketten L werden dann von der
Bahn W getrennt und einem Stampfstempel 22 zugeführt. Ein
Stampfstempelzylinder 24 (an welchen der Stampfstempel 22 montiert
ist) fährt
aus, um das Etikett L auf der Oberfläche des Objekts anzubringen.
Der Unterlagenstreifen N wird dann, nachdem die Etiketten L entfernt
wurden, auf die Aufnahme- oder Aufwickelrolle 20 gewickelt.
Der Betrieb der Etikettenmaschine 10 wird durch eine Steuerung 25 gesteuert,
die lokal an (oder auf) der Maschine 10 montiert ist.
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Um das „Niveau" der Etiketten L, die auf der Versorgungsrolle 14 verbleiben,
zu überwachen,
beinhaltet die Maschine 10 eine das Versorgungsrollenniveau
messende Baugruppe 26. Mit Bezugnahme auf 3 und 6,
beinhaltet die Messanordnung 26 einen optischen Spaltsensor 28 und
eine Serie von Spalten oder Löchern
oder Öffnungen 30a,
b, c, ..., die in der Versorgungsrollenscheibe 32 gebildet
sind. In einer gegenwärtigen
Anordnung sind die Löcher
in der inneren Versorgungsrollenscheibe 32, außerhalb
des Umfangs der Bahn W, die um die Rolle 14 gewickelt ist,
ausgebildet. Die Baugruppe 26 ist so konfiguriert, um das
Niveau . oder die Menge an Etiketten L auf der Versorgungsrolle 14 zu überwachen,
und um Signale zu erzeugen (als Kennzeichen), die einem niedrigen
Vorrat an Etiketten, einem Aus-Zustand der Etiketten und einem Zustand „baldiges
aus" entsprechen.
In der vorliegenden Baugruppe 26 kann ein einzelner Sensor 28 verwendet
werden, um diese drei kennzeichnenden Funktionen zu gewährleisten.
Dies bedeutet, dass die Niveau-messende Baugruppe 26 Mittel
zur Identifizierung von diskreten Abschnitten der rotierenden Bewegung
der Versorgungsrollenscheibe 32, Mittel zum Zählen der
Bewegung der diskreten Abschnitte und Mittel zum Bestimmen eines
Niveaus der Etiketten, die auf der Versorgungsrolle 14 verbleiben,
beinhaltet.
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Die Baugruppe 26 verwendet
den Sensor 28 und die Löcher 30a,
b, c, ..., die in der Versorgungsrollen-Scheibe 32 ausgebildet
sind, in einer Codieranordnung. Beim Drucken oder Weiterbewegen
eines Etiketts wird die Anzahl der Löcher 30a, b, c, ...,
die sich an dem Sensor 28 vorbeibewegen, gezählt. Wenn
das Etikett L von der Maschine 10 zugeführt wird, wird die akkumulierte
Zählung,
in Verbindung mit der Etikettenlänge,
in dem Speicher der Steuerung 25 gespeichert. Die Steuerung 25 berechnet
den Durchmesser (Radius) der verbleibenden Etikettenrolle, durch
Verwenden der unten aufgeführten
Gleichung: R=[(LL)(T)]/[2Π(Tacc)] Wobei:
R = Rollenradius;
LL = die Abmessung in Zoll der Etikettenlänge;
T
= die Anzahl der Übergänge oder
Löcher,
die bei einer Umdrehung der Versorgungsrollenscheibe gezählt wurden;
und
Tacc ist die Anzahl der Übergänge, die
gezählt
wurden, als ein Etikett gedruckt wurde.
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Wenn die Maschine 10 beginnt,
ein Etikett L zu drucken, rotiert die Versorgungsrolle 14 (und
folglich die Scheibe 32). Wenn sich die Scheibe 32 dreht,
zählt der
Sensor 28 die Anzahl der Übergänge oder Spalten 30a, b,
c, .... Wenn die Versorgungsrolle 14 nicht rotiert,
geht das System in den Zustand „baldiges aus" über. In diesem Zustand wird
der Maschine 10 gestattet, abzulaufen bis auf die letzten,
wenigen Etiketten L, ohne dabei das Ende der Unterlage N (welches
ein haftendes Bindematerial enthält,
um die Unterlage N an dem Kern zu befestigen) durch den Drucker 16 zu
transportieren. Wie vom Fachmann erkennbar, ist es nicht erwünscht, diesen
Abschnitt der Unterlage N durch den Druckkopf 16 zu transportieren,
da eine Beschädigung und/oder
vorzeitiger Verschleiß des
Druckkopfs 16 auftreten können. Bleibt die Versorgungsrolle 14 einmal stationär für eine vorbestimmte
Zeitdauer (während
welcher eine vorbestimmte Anzahl von Etiketten L gedruckt wird),
so geht die Maschine 10 in den Status „Etiketten aus" über und schaltet aus.
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Es wurde herausgefunden, dass eine
Anzahl von Vorteilen durch die Verwendung der vorliegenden Anordnung
der Sensorbaugruppe 26 erreicht wird. Erstens können verschiedene,
gesetzte Positionen für
das Niveau der Versorgungsrolle 14 in der Steuerung 25 eingerichtet
werden, einfach durch Setzen eines vorbestimmten „Radius" der Versorgungsrolle 14.
Zum Beispiel können
mit einer geeigneten Bediener-Schnittstelle Positionen oder Bedingungen
eines Einstellpunktes aufgestellt werden und mittels Bildschirmen,
die dem Bediener zugänglich
sind, und dergleichen „gesetzt" werden. Dies ermöglicht der
Steuerung 25, die spezielle Information über das
Etikett und/oder über
den Betrieb in einem Speicher zu behalten, zum bereiten Abruf und für das Wiederbedrucken
von gleichen Etiketten. Zusätzlich
kann die Steuerung 25 derart konfiguriert sein, dass sie
nur durch ein Passwort den Zugang zu den Einstellpunkten innerhalb
des Steuerungssystems gestattet.
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Vorteilhafterweise verwendet die
gegenwärtige
Sensoranordnung 26 einen Sensor 28, der keine
Kalibrierung erfordert. Dies bedeutet, dass der Lichtsensor 28 und
die „Löcher" 30a, b, c, ... in
der Scheibe 32 bei der Installation eingestellt werden.
Es werden keine Änderungen
in der Position des Sensors 28 relativ zu den Löchern 30a,
b, c, ... erforderlich. Dadurch sind keine feldbedingten Änderungen
oder Justierungen nötig.
Zusätzlich
ist solch eine Anordnung im Wesentlichen unempfindlich gegenüber Änderungen
des Umfeldes. Dies bedeutet, dass Änderungen in der Feuchtigkeit
und/oder der Temperatur in dem Umfeld des Arbeitsplatzes eine geringe
bis zu keiner Auswirkung auf den Gesamtbetrieb der Anordnung der
Sensorbaugruppe 26 haben.
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Der Fachmann wird es schätzen, dass
für das
Setup keine mechanischen Justierungen erforderlich sind. Ein Sensorblock 34 wird
auf eine Basisplatte 36 montiert und der Codierer oder
die Versorgungsrollenscheibe 32 wird dauerhaft an eine
Versorgungsrollennabe 38 befestigt. Die Maschine 10 als
solche, wenn sie einmal in einer Fabrikanlage ist, kann im Wesentlichen
ohne Justierung oder Kalibrierung installiert und gestartet werden.
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Bezug nehmend auf die 1 und 4 und weiter führend durch die Maschine 10,
verläuft
die Bahn W von der Versorgungsrolle 14 über eine oder mehrere Leitrollen 40 und
tritt in den Druckkopf 16 ein. Wie in 4 ersichtlich, wird im Druckkopf 16 die
Bahn W durch eine oder mehrere Führungen 42 oder
Rollen 44 ausgerichtet und passiert durch den Drucker 46.
Indizes werden gemäß bekannter
Verfahren auf das Etikett L gedruckt, wobei bekannte Drucktechniken
verwendet werden. Zum Beispiel können
Indizes auf das Etikett L durch Übertragung
von einem Farbband aufgedruckt werden. Alternativ werden diejenigen,
die in dem Fachgebiet bewandert sind, die verschiedenen Arten von
Kontakt- und kontaktlosen Druckvorrichtungen, die verwendet werden
können,
erkennen.
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Mit Bezugnahme auf die 2 und 4, verläuft die Bahn W, nachdem sie
aus dem Drucker 16 austritt, zu einer abtrennenden Klinge 48.
Bei der abtrennenden Klinge 48 wird die Bahn W umgeleitet
(das heißt
in einer scharfen Wende, wie allgemein bei 50 gezeigt ist),
um das Trennen des Etiketts L von der Unterlage N zu beginnen. Die
Unterlage N verläuft
dann in eine Richtung, die entgegengesetzt zu der der weiteren Bewegung
des Etiketts L liegt. Im Wesentlichen wird die Unterlage N von dem
Etikett L weggezogen, und das Etikett L wandert weiter zu dem Stampfstempel 22.
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Mit Bezugnahme auf die 1-2 und 7,
ist der Stampfstempel 22 Teil der gesamten Stampfbaugruppe 18.
Die Stampfbaugruppe 18 beinhaltet allgemein den Stampfstempel 22 und
den Stampfstempelzylinder 24. In einer gegenwärtigen Ausführungsform
ist der Zylinder 24 ein pneumatischer Zylinder. Der Stampfstempel 22 (der
weiter unten im Detail diskutiert wird) wird an den Zylinder 24 montiert,
und bewegt sich mit dem Ausfahren und dem Zurückfahren des Zylinders 24 zwischen
einer, das Etikett L anbringenden oder ausgefahrenen Position und
einer, das Etikett L aufnehmenden oder Ausgangs- Position (2). Diese Positionen sind die
Positionen, bei welchen das Etikett L auf die Produktoberfläche aufgebracht
wird und die Position, bei welcher das Etikett L auf den Stampfstempel 22,
nach der Trennung von der Unterlage N, bewegt wird.
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In einer gegenwärtigen Anordnung wird ein zweifach
wirkender Zylinder 24 verwendet. Das heißt Druckluft-
(oder ein anderes Druckgas) wird an einer Seite 52 eines
Kolbens 54 in dem Zylinder 24 angeschlossen, um
den Zylinder 24 auszufahren, und Druckluft wird an einer
gegenüberliegenden
Seite 56 des Kolbens 54 angeschlossen, um den
Zylinder 24 zurückzufahren.
Druckluft-Versorgungsleitungen 58, 60 erstrecken
sich von einer Druckluftquelle (nicht gezeigt) zu Einlässen an
den gegenüberliegenden
Seiten 52, 56 des Zylinders 24, um den
Zylinder 24 zwischen den ausgefahrenen und Ausgangs-Positionen
zu bewegen.
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In einer gegenwärtigen Ausführungsform der Etikettenmaschine 10 ist
ein Druck-Wandler 62 in
der Versorgungsleitung 58 positioniert, die zu dem Kolben 54 führt, für das Liefern
von Luft, um den Kolben 54 in die ausgefahrene (das Etikett
L anbringende) Position zu bewegen. Der Wandler 62 wird,
in Verbindung mit der Steuerung 25, verwendet, um den variierenden
Druck in dem Körper
des Zylinders 24 zu überwachen.
Das System ist so konfiguriert, dass es sich während jedem Ausfahr-Zyklus
erneut kalibriert, um ein optimales Grenzniveau beizubehalten. Auf
diese Weise werden Änderungen
im Druck von der Druckquelle oder Änderungen in dem Druck-Einstellpunkt
des Stampfzylinders 24 während jedem erneuten Kalibrierungszyklus
berücksichtigt.
Zudem werden Verschleiß am
Körper
des Zylinders 24 und Schmutzansammlungen in den Öffnungen
(nicht gezeigt) ebenfalls durch Messen des Druckprofils der Luft,
die den Zylinder 24 füllt,
kompensiert.
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8 veranschaulicht
graphisch einen Zyklus des Kolbens 54 von der zurückgefahrenen
Position durch die ausgefahrene Position. Diese Darstellung ist
eine graphische Auftragung des Drucks P, wie er von dem Druck-Wandler 62 gemessen
wird, entlang der Ordinate der graphischen Auftragung (y-Achse),
und der Zeit (t) oder der Extension (E), die entlang der Abszisse
der graphischen Auftragung (x-Achse) gezeigt ist.
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Bei Empfang eines Signals von der
Steuerung 25, ein Etikett L anzubringen, wird ein Ventil 64 geöffnet, um
Druck an der Seite 52 der Ausfahr-Einlassöffnung des
Zylinders 24 anzulegen, und der Stampfstempel 22 bewegt
sich zu der ausgefahrenen Position. Zu diesem Zeitpunkt ist das
Volumen des Zylinders 24 klein und der anfänglich eingelassene
Druck weist einen Höchstwert
auf (wie bei 66 angezeigt wird). Der Druckwert steigt anfänglich zu
einer Spitze hoch, dadurch dass der Zylinder 24 aus der
Ausgangsposition bewegt werden muss. Dadurch ist die Änderungsrate
des Volumens geringer als die Änderungsrate
des Drucks innerhalb des Zylinders 24. Der Höchstwert
des Drucks (wie bei 66), der von dem Wandler 62 gemessen
wird, wird verwendet, um einen Maximaldruck oder eine Stampfdruckwert-Einstellung für das System 10 zu
bestimmen.
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Wenn die Zylinderstange 68 beginnt,
sich mit einer erhöhten
Geschwindigkeit zu bewegen (dadurch dass die anfängliche Trägheit des Systems überwunden
ist), beginnt der Druck innerhalb des Zylinders 24 abzufallen
(wie bei 70 angezeigt wird). Es wurde herausgefunden, dass
der Druck auf ein Niveau abfällt
(wie es bei 72 angezeigt wird), das der Geschwindigkeit
der Volumenausdehnung oder der Geschwindigkeit der Luft, die den
Raum hinter der Stangenplatte 74 füllt, entspricht. Der Wandler 62 überwacht
und misst den niedrigsten Punkt des Drucks (wie es bei 76 angezeigt
wird) für
das System und liefert ein Signal an die Steuerung 25 zum
Bestimmen des optimalen Trigger-Grenzpunkts für die Umkehr.
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Der Zylinder 24 fährt weiter
aus, wobei der Druck langsam anfängt,
zuzunehmen (wie es bei 78 gezeigt ist). Dies ist aufgrund
der Geschwindigkeit des Zylinders 24, die einen im Wesentlichen
stetigen Zustand erreicht, während
Luft weiterhin in den Zylinder 24 geliefert wird. Obwohl
der Druck ansteigt, ist der Anstieg signifikant klein, so dass dadurch
nicht ein Triggern der Umkehr des Zylinders ausgelöst wird.
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Ist der Stampfstempel 22 einmal
mit der Produktoberfläche
in Kontakt, so tritt ein abrupter Anstieg oder eine positive Änderung
des Drucks (wie es bei 80 angezeigt wird) in dem Zylinder 24 auf.
Da das Volumen des Zylinders 24 konstant gehalten wird,
kann er nicht mehr weiter ausfahren. Als eine Folge davon nimmt
der Druck in dem Zylinder 24 über den Auslösepunkt
hinaus, der durch die Verfahrensereignisse aufgestellt wurde, zu.
Bei Erreichen dieses Punktes wird der Zylinder 24 zu der Ausgangsposition
durch das Einlassen von Retraktions-Luft (durch die Seite 56 des
Kolbens) und das Belüften
der Ausfahrseite 52 des Zylinders 24 zurückgefahren.
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Die vorliegende Anordnung hat eine
Anzahl von Vorteilen gegenüber
bekannten Druck-Umkehranordnungen für Stampfstempel. Erstens wird
ein relativ preisgünstiger
Druck-Wandler 62 „aus
dem Regal (off the shelf)" verwendet,
um den Druck in dem Zylinder 24 zu überwachen. Der Wandler 62 erzeugt
Signale, die verwendet werden, um einen Eingang für die automatische
Steuerung und Kalibrierung des Stampfprozesses zu liefern. Zusätzlich kalibriert
der Prozess bei jedem Kreislauf. Auf diese Weise wird eine strenge
Kontrolle über den
Stampfprozess beibehalten.
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Im Weiteren ist die Kontaktkraft,
welche die Kraft des Stampfstempels 22 auf die Objektoberfläche ist, konstant,
unabhängig
von Fluktuationen des Drucks am Einlass 58 und Einstellpunkt-Justierungen
durch den Benutzer. Zusätzlich,
wie bereits oberhalb herausgestellt wurde, wird die Kraft unabhängig von
den Bedingungen des Umfelds (z. B.
Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen) ausgeübt.
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Ebenfalls können, anders als bei vielen
bekannten, den Stampfvorgang messenden Anordnungen, variierende
Produktabmessungen durch die vorliegende, den Druck messende Anordnung
kompensiert werden. Dies bedeutet, dass auf Produkte, z. B.
Pakete, mit unterschiedlichen „Höhen" Etiketten aufgebracht
werden können,
wenn die vorliegende Etikettenmaschine 10 verwendet wird,
da der Punkt, ab dem der Stampfstempel 22 umkehrt, durch
Messen der Druck-Spitze und des Druck-Tiefpunkts und dementsprechendes Einstellen
des Umkehrdrucks, bestimmt wird.
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Im Weiteren wurde herausgefunden,
dass die Verwendung eines Druck-Wandlers 62 in der Einlassleitung 58 den
Durchsatz der Etikettenmaschine 10 nicht nachteilig beeinflusst.
Das heißt,
selbst wenn der Wandler 62 möglicherweise nicht instantan
reagiert, so wurde herausgefunden, dass die Sensitivität des Wandlers 62 nicht
nachteilig die Geschwindigkeit der Verpackungsbahn beeinflusst.
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Mit Bezugnahme auf den Stampfstempel 22 wird
ein Stempel gemäß der vorliegenden
Erfindung in den 10–12 dargestellt. Der Stampfstempel 22 ist
konfiguriert, um das schnelle Wechseln von Etikettengrößen zu gestatten
und um die Verwendung eines einzelnen Stempels mit vielfältigen Etikettengrößen zu gestatten.
Der Stampfstempel 22 beinhaltet eine hintere Montageplatte 84,
die einen Montageblock 86 hat, der an ihr befestigt ist.
Ein Vakuumeinlass 88, z. B.
wie das dargestellte Vakuum-Rohrbogenanschlussstück, ist an der Rückseite
der Montageplatte 84 montiert.
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Eine Aufschlag- oder Anpressplatte 90 (impact
plate) ist an die Rückseite
der Montageplatte 84 montiert. Die Anpressplatte 90 ist
die Platte, auf welche das Etikett L übertragen und auf welcher es
zu der Objektoberfläche
zum Haften an dem Objekt gebracht wird. Die Anpressplatte 90 wird
an die Rückseite
der Montageplatte 84 durch eine Vielzahl an Befestigungselementen 92,
z. B. wie die dargestellten Senkkopf-Maschinenschrauben,
montiert. Die Anpressplatte 90 ist derart konfiguriert,
dass sie Öffnungen
mit Ansenkung (wie bei 94 gezeigt) hat, so dass die Schrauben 92 bündig oder
unterhalb der Oberfläche 96 der
Anpressplatte 90 liegen.
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Die Anpressplatte 90 beinhaltet
ein erstes oder ein Vorderende 98 (welches das Ende ist,
das dem Druckkopf 16 am nächsten liegt) und ein rückwärtiges Ende 100 (welches
das Ende ist, das am Weitesten von dem Druckkopf 16 entfernt
liegt). Eine Vielzahl von Vakuumöffnungen
oder Durchgangslöchern 102a,
b, c,... sind in der Anpressplatte 90 an dem Vorderende 98 gebildet
(die Vorderend-Serie an Öffnungen).
Die Serie von Öffnungen 102 erstreckt
sich entlang der Weite D der Platte 90 oder in der Richtung
quer zu der Richtung (angezeigt durch den Pfeil bei 104), entlang
welcher sich die Etiketten L auf die Platte 90 bewegen.
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Das rückwärtige Ende 100 der
Platte 90 beinhaltet eine Vielzahl von Serien an Öffnungen 106a,
b, c, .... Jede der Serien von Öffnungen 106 erstreckt
sich im Wesentlichen parallel zu der Vorderend-Serie von Öffnungen 102.
Diese Öffnungen 106,
wie die Öffnungen 102 des
Vorderendes, verlaufen quer zu der Bewegungsrichtung 104 des
Etiketts L auf den Stempel 90. Es sind diese Öffnungen
102, 106,
durch welche hindurch das Vakuum kommuniziert wird, um die nichtklebende
Seite des Etiketts L an dem Stampfstempel 90 zu sichern,
von dem Zeitpunkt an, bei welchem es von der Unterlage N getrennt
wird, bis es auf die Produkt- oder die Objektoberfläche aufgebracht
wird. Dazwischen liegende Serien von Öffnungen, z. B.
die mit 103, 105, 107 gekennzeichneten,
können
ebenfalls in dem Stempel 22 ausgebildet sein.
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Die Anpressplatte 90 beinhaltet
einen Vakuumkanal 108, der in ihrer rückseitigen Oberfläche 110 ausgebildet
ist. Der Vakuumkanal 108 beinhaltet einen longitudinalen
Hauptkanal 112, der mit dem Vakuumeinlass 88 auf
der Montageplatte 90 in Kommunikation ist. Der longitudinale
Kanal 112 erstreckt sich im Wesentlichen entlang der Länge L der
Platte 90 von den Vakuumöffnungen 102 des Vorderendes
bis zu den Vakuumöffnungen 106 des
rückwärtigen Endes.
Es sind keine Vakuumöffnungen
in dem longitudinalen Hauptkanal 112 ausgebildet.
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Die Serien an Vakuumöffnungen 102, 106 des
Vorderendes und des rückwärtigen Endes
stehen jeweils mit den entsprechenden Nebenkanälen 114, 116 in
Verbindung, die sich von dem Haupt-Vakuumkanal 112 erstrecken.
Jeder Nebenkanal 114, 116 hängt im Wesentlichen von dem
Haupt-Vakuumkanal 112 ab.
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Eine einzelne Serie an Vakuumöffnungen
(zum Beispiel 102a, b, c, ...) ist derart ausgebildet,
dass sie mit einem diskreten Nebenkanal (zum Beispiel 114)
in Verbindung steht. Auf diese Weise sind die Vakuumöffnungen 102 des
Vorderendes in einem ersten Nebenkanal 114 ausgebildet
und jede Serie von Vakuumöffnungen
(103, 105, 107 und 106) des
rückwärtigen Endes
ist in einem diskreten Vakuumnebenkanal (118, 120, 122 und 116,
respektive) des rückwärtigen Endes
ausgebildet.
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Für
Fachleute wird es verständlich
sein, dass das Vakuum dazu tendiert, wenn sich die Vakuumöffnungen 102, 103, 105, 106, 107 über einen
größeren Bereich
als die Größe des Etiketts
L erstrecken, das daran gesichert wird, durch die nicht von einem
Teil des Etiketts L bedeckten Öffnungen
abgezogen zu werden. Das heißt,
das Vakuum tendiert dazu, über
den Weg mit dem geringsten Widerstand abgezogen zu werden, welches
jene Vakuumöffnungen
sind, die offen zur Atmosphäre
sind, anstatt durch jene, über
welchen das Etikett L liegt.
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Zu diesem Zweck beinhaltet ein gegenwärtiger Stampfstempel 22 eine
Vielzahl von Blockierstreifen 124, die in jeden der Nebenkanäle 116–122 gelegt
werden können,
entlang der gesamten Länge
des Nebenkanals 116–122 oder
einem Teil des Nebenkanals 116–122. Die Streifen 124 sind
derart konfiguriert, dass sie eine Verbindung des Vakuums von dem
Hauptkanal 112 zu jenen Vakuumöffnungen blockieren oder verhindern,
die entlang dem blockierten Nebenkanal liegen. Auf diese Weise kann
eine gewünschte
Serie von Öffnungen
und/oder Teile von Serien von Öffnungen
konfiguriert werden, offen zu bleiben, während andere Serien und/oder
Teile von Serien von Öffnungen
blockiert werden können.
In einem gegenwärtigen
Stempel sind die Streifen 124 aus einem Silikonkautschuk
gebildet, das in einem gewünschten
Nebenkanal 116–122 einfach platziert
und gehalten wird.
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Diese Anordnung gewährleistet
eine freie Verbindung des Vakuums durch jene Öffnungen, die einer gegebenen
Etikettengröße entsprechen.
Wenn folglich ein kleines Etikett mit dem Stampfstempel 22 verarbeitet
werden muss, kann die Anpressplatte 90 entfernt werden,
können
Streifen 124 in die Nebenkanäle, die sich außerhalb
der Etikettenauflagefläche
befinden (zum Beispiel 116–120,
wie es geeignet ist), gelegt werden und die Anpressplatte 90 kann
wieder an die Montageplatte 84 montiert werden. Wenn folglich
ein Vakuum durch den Vakuumeinlass 88 in den Montageblock 86 gezogen
wird, steht das Vakuum nur mit jenen Vakuumöffnungen in Verbindung, die
einem erwünschten,
speziellen Etikett entsprechen. Diese Anordnung ermöglicht das Rekonfigurieren
eines einzelnen Stampfstempels 22 für die Verwendung einer Vielfalt
an Größen von
Etiketten L durch Rekonfigurieren des Layouts der Blockierstreifen 124.
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Es wurde herausgefunden, dass ein
Stampfstempel
22 gemäß der vorliegenden
Erfindung den Gebrauch einer Vielfalt an Etikettengrößen mit
einem einzelnen Stampfstempel
22 erlaubt. Zum Beispiel
können, wie
es unterhalb notiert ist, Stampfstempel
22, welche die
Abmessungen haben, wie es in der ersten Spalte dargelegt ist, für Etiketten
L verwendet werden, die von ungefähr der Größe sind, die in der zweiten
Spalte (kleinste Größe des Etiketts
L) dargelegt ist bis zu einer Größe des Etiketts
L, die ungefähr
so groß ist,
wie die, welche in der dritten Spalte (größte Größe des Etiketts L) dargelegt
ist.
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Der Stampfstempel 22 ist
so konfiguriert, dass die Blockierstreifen 124 einfach
entfernt und/oder in die Nebenkanäle 116–122 wiedereingesetzt
werden können.
Um den Stampfstempel 22 zu rekonfigurieren, werden die
Befestigungselemente 92 oder Montageschrauben, welche die
Anpressplatte 90 an die Montageplatte 84 befestigen,
entfernt. Die Streifen 124 können dann in jene Nebenkanäle 116–122 oder
Teile von Nebenkanälen 114–122 eingesetzt
oder entfernt werden, welche für
die bestimmte Größe des Etiketts
L ein Blockieren erfordern. Zumindest ein Teil des ersten Nebenkanals 114 bleibt
immer in einem unblockierten Zustand. Wenn jedoch eine Weite D eines
Etiketts L kleiner ist als das Höchstmaß, das für den speziellen
Stempel 22 untergebracht werden kann, kann ein Teil des
Nebenkanals 114 blockiert werden. Zusätzlich wurde herausgefunden,
dass der Kanal, der für
die spezielle Kante, die das entfernte Ende des Etiketts in der
Länge bildet,
verwendet wird, auch unblockiert bleiben sollte.
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Es wurde herausgefunden, dass die
vorliegende Konfiguration ein signifikantes Reduzieren der Anzahl
von Stampfstempel-Kombinationen erlaubt. Zum Beispiel wurde in einer
gegenwärtigen
Anwendung herausgefunden, dass die Anzahl der Stampfstempel-Kombinationen
von über
900 auf ungefähr
10 reduziert werden kann.
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Die vorliegende Konfiguration erlaubt
einem Endbenutzer auch, den selben Stempel 22 zu verwenden, selbst
wenn sich ihre Größe des Etiketts
L innerhalb eines vorbestimmten Bereichs ändert. Zusätzlich kann der Benutzer (Kunde)
den Stampfstempel 22 einfach rekonfigurieren, mit minimaler
Ausfallzeit und ohne bedeutsame, qualifizierte Arbeit.
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Noch ein weiterer Vorteil der vorliegenden
Etikettenmaschine bezieht sich auf die Aufwickel- oder Aufnahmeanordnung,
die allgemein mit 130 bezeichnet ist. Die Aufwickelanordnung 130,
am besten in den 3 und 9 ersichtlich, ist konfiguriert,
um das Erzeugen von ausreichender Spannung zum Trennen des Etiketts
L von der Unterlage N zu vereinfachen, und gleichermaßen um das
Aufwickeln der Abfallunterlage N auf die Aufwickelrolle 20 zu
steuern. Zu diesem Zweck beinhaltet die Aufwickelanordnung 130 die
Aufwickelrolle 20, auf welche die Abfallunterlage N aufgerollt
wird. Die Rolle 20 wird durch einen Motor 21 angetrieben,
der durch eine Gesamt-Maschinensteuerung 25 gesteuert wird.
In einer vorliegenden Maschine wird ein Stellmotor oder Schrittmotor
für die
Aufwickelbaugruppe 130 verwendet, um eine bessere Kontrolle über die
Aufwickelgeschwindigkeit zu gewährleisten,
wie weiter unten diskutiert wird.
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Eine gegenwärtige Aufwickelbaugruppe 130 beinhaltet
einen ausschwenkenden Tänzerarm 132,
der die Aufwickel- Spannung und Geschwindigkeit steuert, während er
gleichzeitig ein Lockern oder Erschlaffen reduziert, das sich in
der Bahn W entwickeln kann, wenn die Etikettenzufuhr beginnt und
der Aufwickelmotor 21 startet. Zu diesem Zweck erzeugt
die Aufwickelbaugruppe 130 eine ausreichende Spannung an
der Unterlage N, um ein Teleskopieren der Unterlagen-Abfallrolle 20 zu
vermeiden, währenddessen
gleichzeitig ausreichend (aber nicht zu viel) Spannung in der Unterlage
N erzeugt wird, um eine gestörte
Zufuhr von Etiketten L und ein Strecken des Drucks zu verhindern.
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Wie in 9 gezeigt,
ist der Tänzerarm 132 zum
Ausschwenken um einen Drehzapfen 134, welcher nahe der
Aufwickelrolle 20 angeordnet ist, montiert. Der Tänzerarm 132 wirkt
zusammen mit einem oberen Anschlag 136 und wird in Richtung
der Position am oberen Anschlag 136 vorgespannt. In einer
gegenwärtigen Anordnung
spannt eine Feder 138 mit konstantem Verhältnis (3) den Tänzerarm 132 zu der
Anschlagsposition vor. Eine Rolle 140 ist ungefähr an einem
Ende des Tänzerarms 132 positioniert, über welche
Rolle 140 die Unterlage N verläuft.
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Eine Sensorbaugruppe 142 wirkt
mit dem Tänzerarm 132 zusammen.
In einer aktuellen Anordnung beinhaltet die Sensorbaugruppe 142 Magnete 144,
die auf dem Arm 132 zwischen dem Drehzapfen 134 und der
Rolle 140 positioniert sind, und einen Magnet-Sensor 146,
der auf dem Rahmen 12 der Etikettenmaschine montiert ist.
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Die Feder 138 des Tänzerarms
ist eine Feder mit einer festen Federrate und bestimmt folglich
die Spannung in der Unterlage N in einer nicht-linearen Weise. Zusätzlich wird
die Aufwickelrolle 20, wie bereits oberhalb verdeutlicht
wurde, durch einen Schritt- oder einen Servomotor gesteuert, eher
als durch einen konventionellen Induktionsmotor. Dadurch wird die
Bewegung der Aufwickelrolle 20 genauer gesteuert, als es sonst
mit einem konventionellen Induktionsmotor möglich wäre.
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Wie es von den Fachleuten des Fachgebietes
erkannt werden wird, nimmt die Spannung der Unterlage N zu, wenn
sich der Aufwickelmotor 21 dreht. Dies wiederum zwingt
den Tänzerarm 132 dazu,
auszuschwenken, und folglich die Feder 138 auszudehnen.
Wenn sich die Magnete 144 (die auf dem Tänzerarm 132 montiert
sind) dem Magnet-Sensor 146 nähern, liegt die Spannung in
einem optimalen Bereich für
die Aufnahme der Unterlage N. Wenn der Motor 21 jedoch
weiter die Aufwickelrolle 20 in Drehung versetzt, wächst die Spannung
in der Unterlage N weiter an und die Unterlage N kann eventuell
reißen.
Auf diese Weise besteht ein Abgleichen von der Rotation des Motors 21 und
dem Tänzerarm 132 (Höhe), um
die Spannung der Unterlage N zu steuern. Umgekehrt kann, wenn der Motor 21 anhält, zu viel
Erschlaffen oder ein Durchhängen
in der Unterlage N entstehen, und es wird nur eine ungenügende Spannung
zum Trennen der Etiketten L von der Unterlage N erzeugt.
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Um die geeignete Spannungsbalance
zu schaffen, wird der Aufwickelmotor 21 gesteuert, um eine
Rotationsstrecke zu liefern, die proportional zu der Zeit ist, welche
verstrichen ist, seitdem der Tänzerarm 132 die Ausgangsposition
verlassen hat. Wenn der Tänzerarm 132 die
Ausgangsposition langsam verlässt,
wird die Geschwindigkeit des Aufwickelmotors 21 erhöht, um den
Arm 132 in Position zu bringen. Umgekehrt resultiert eine
abrupte Änderung
in der Position des Tänzerarms 132 in
einer langsamen Erhöhung
der Geschwindigkeit des Aufwickelmotors 21. Diese Anordnung
verhindert eine Oszillation (rapide Erhöhungen und Abnahmen der Geschwindigkeit
des Aufwickelmotors 21), welche sonst Spannungsspitzen
in der Unterlage N verursachen könnte.
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Um eine geeignete Spannung für das anfängliche
Abziehen des Etiketts L von der Unterlage N zu liefern, wird der
Start des Druckens mit einer Zunahme der Geschwindigkeit des Aufwickelmotors 21 für eine vorbestimmte
Zeitdauer bewerkstelligt. Durch das Ausführen dieses Vorgangs wird die
Spannung kurz erhöht,
indem der Tänzerarm 132 über die
gesetzte Spannung hinaus gezwungen wird. Eine stetige Zufuhr resultiert dann
in einer Entspannung des Tänzerarms 132,
der sich in Richtung der Ausgangsposition bewegt. Dies liefert die
erforderliche Spannung für
das anfängliche
Abziehen oder Trennen des Etiketts L von der Unterlage N, ohne dabei
dauerhaft die Unterlage N zu überspannen.
-
Alle Patente, auf die hierin Bezug
genommen wird, werden hiermit durch Bezugnahme in diese Schrift aufgenommen,
in jedem Fall soll es innerhalb des Textes dieser Offenbarung so
spezifisch gehandhabt werden.
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In der vorliegenden Offenbarung sollen
die Wörter „einer", „eine", „eines" oder „ein" so aufgefasst werden,
dass sie beides, den Singular und den Plural, beinhalten.
-
Umgekehrt soll jegliche Bezugnahme
auf mehrere Elemente, wo geeignet, die Einzahl beinhalten.
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Aus dem Vorhergehenden wird ersichtlich,
dass zahlreiche Modifikationen und Variationen ausgeführt werden
können,
ohne dabei von der wahren Idee und dem wahren Umfang der neuen Konzepte
der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es muss verstanden werden,
dass bezüglich
der spezifischen Ausführungsformen,
die veranschaulicht wurden, keine Beschränkung beabsichtigt ist oder
abgeleitet werden sollte. Durch die Offenbarung wird beabsichtigt,
alle Modifikationen zu erfassen, die innerhalb des Umfangs der Erfindung liegen.
