DE10321272A1

DE10321272A1 - Etikettendruckerappliziereinrichtung mit Stampfstempel-Gegendruckrückführung

Info

Publication number: DE10321272A1
Application number: DE10321272A
Authority: DE
Inventors: Steven M Dods
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 2002-05-31
Filing date: 2003-05-13
Publication date: 2003-12-24
Also published as: CA2424452C; GB2390060B; AU2003204043B2; US20030221789A1; US6823916B2; GB0312226D0; BR0301581A; AU2003204043A1; CA2424452A1; GB2390060A; MXPA03004894A

Abstract

Eine Etikettenappliziereinrichtung des Typs zum Trennen von einem kontinuierlichen Trägerstreifen und Anbringen der Etiketten auf einem Objekt, welches an der Appliziereinrichtung positioniert ist, enthält einen Stampfstempel zur Aufnahme des Etiketts an einer ersten Position und um das Etikett mit dem Objekt in Kontakt zu bringen, um das Etikett an dem Objekt anzubringen, wenn der Stampfstempel in einer zweiten Position ist. Der Stampfstempel ist betriebsmäßig mit einem Stampfstempelzylinder verbunden, welcher einen Druckgaseinlass zum Ausfahren des Zylinders und einen Druckgaseinlass zum Zurückziehen des Zylinders hat. Ein Druckwandler ist in Kommunikation mit dem Druckgaseinlass zum Ausfahren des Zylinders und misst den Druck im Zylinder. Eine Steuereinrichtung steuert die Bewegung des Zylinders zwischen einer zurückgezogenen Position zum Empfang des Etiketts und einer ausgefahrenen Position zum Aufbringen des Etiketts auf dem Objekt. Die Steuereinrichtung empfängt Eingangssignale vom Druckwandler zum Zurückziehen des Stampfstempels von der ausgefahrenen Position zur zurückgezogenen Position.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Etikettendruckerappliziereinrichtung, welche auf einer Bahn zugeführte Etiketten verwendet und solche Etiketten auf einer Reihe von Objekten aufbringt. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Etikettendruckerappliziereinrichtung mit einem verbesserten Stampfstempel- Rückkehrsystem, welches Gegendruck zur Rückkehr des Stampfstempels (tamp pad) zu einer Ausgangs- oder Etikettenzufuhrposition verwendet.

Automatisierte Etikettendruckerappliziereinrichtungen oder Etikettenmaschinen sind in dem 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.

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 gedrängt.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

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.

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 vorbestimmten Niveaus der Etiketten, die auf der Versorgungsrolle verbleiben, durch Zählen der Öffnungen.

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.

Bei einer derzeitigen Ausführungsform ist das Steuermittel eine Steuereinrichtung. Die Steuereinrichtung erzeugt ein Signal als Antwort auf eine zweite Erhöhung des Druckes oder eine zweite Druckspitze, wenn durch den Druckwandler gemessen. Das Signal entspricht der ausgefahrenen Position des Zylinders und dem angezeigten Kontakt des Stampfstempels mit dem Objekt. Ein oder mehrere Signale werden durch die Steuereinrichtung erzeugt, um den Druckgasstrom zum Einlass zum Ausfahren des Zylinders zu beenden und um einen Druckgasstrom zum Einlass zum Zurückziehen des Zylinders zu beginnen. Dies bewegt den Zylinder von der ausgefahrenen Position in die zurückgezogene Position.

Bei einer gegenwärtigen Etikettenappliziereinrichtung führt die Steuereinrichtung als Antwort auf eine erste Druckerhöhung den Druckgasstrom zum Einlass zum Ausfahren des Zylinders fort. Die Steuereinrichtung ist so konfiguriert, dass eine Bewegung des Zylinders von der zurückgezogenen Position zur ausgefahrenen Position und zurück zur zurückgezogenen Position einen ersten Zyklus definiert. Bei einem bevorzugten System eicht die Steuereinrichtung während des ersten Zyklus nach, und ein folgender oder zweiter Zyklus ist unabhängig von Druckwandlermessungen vom ersten Zyklus.

Die Etikettenappliziereinrichtung enthält Ventile, wie Magnetventile, zum Bereitstellen und Beenden eines Druckgasstromes zu den Zylinderdruckgaseinlässen. Die Ventile sind in Verbindung mit und werden gesteuert durch Signale von der Steuereinrichtung.

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.

Der Stampfstempel hat einen Vakuumkanal, welcher in einer Seite davon gebildet ist, und mindestens zwei abhängige Nebenkanäle in Verbindung mit dem Vakuumkanal. Die Vakuum-Nebenkanäle sind zur Aufnahme eines Blockierelements konfiguriert, um eine Verbindung eines Vakuums durch eine ausgewählte Serie von Öffnungen zu verhindern.

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.

Diese und andere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende detaillierte Beschreibung, in Verbindung mit den beigefügten Patentansprüchen, deutlich werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN

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:
Fig. 1 eine Vorderansicht einer Etikettendruckerappliziereinrichtung ist, welche die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verkörpert;
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Stampfstempel-Baugruppe (tamp pad assembly) der Druckerappliziereinrichtung ist, welche die Trennklinge und den Stampfstempel zeigt;
Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des Aufwickelbaugruppen-Tänzerarms und der Aufwickelspannungs-Sensorbaugruppe ist;
Fig. 4 eine Darstellung des Druckkopfes ist und den Weg der Bahn, der Etiketten und der Unterlage durch die Druckerappliziereinrichtung zeigt;
Fig. 5 eine Darstellung der Rückseite der Druckerappliziereinrichtung ist, die verschiedene Druckluftventile (Magnetventile) zum Steuern des pneumatischen Teils der Maschine zeigt;
Fig. 6 eine graphische Darstellung der Impulsscheibe der Versorgungsrolle und des Sensors ist;
Fig. 7 eine graphische Darstellung der Stampfstempelzylinder-Baugruppe und der Anordnung der Luftversorgung ist;
Fig. 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;
Fig. 9 eine weitere Darstellung des Aufwickelbaugruppen-Tänzerarms und der Aufwickelspannungs-Sensorbaugruppe ist, die in Fig. 3 gezeigt sind;
Fig. 10 eine Explosionszeichnung eines Stampfstempels ist, der die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verkörpert;
Fig. 11 eine Vorderansicht des Stampfstempels von Fig. 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
Fig. 12 ein Querschnitt entlang der Linie 12-12 der Fig. 10 ist, welcher Blockierstreifen zeigt, die in den Vakuumnebenkanälen des Stampfstempels positioniert sind.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

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.
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.
Es wird nun, mit Bezugnahme auf die Zeichnungen, und im Speziellen auf Fig. 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. Fig. 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.
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.
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 Fig. 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.
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 = [(L_L)(T)]/[2π(T_acc)]

Wobei:
R = Rollenradius;
L_L = die Abmessung in Zoll der Etikettenlänge;
T = die Anzahl der Übergänge oder Löcher, die bei einer Umdrehung der Versorgungsrollenscheibe gezählt wurden; und
T_acc ist die Anzahl der Übergänge, die gezählt wurden, als ein Etikett gedruckt wurde.
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.
Es wurde harausgefunden, 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.
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.
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.
Bezug nehmend auf die Fig. 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 Fig. 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.
Mit Bezugnahme auf die Fig. 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.
Mit Bezugnahme auf die Fig. 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 (Fig. 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.
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.
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.
Fig. 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Mit Bezugnahme auf den Stampfstempel 22 wird ein Stempel gemäß der vorliegenden Erfindung in den Fig. 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.
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.
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.
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.
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.
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. 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.
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.
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.
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.
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.
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 116-122oder 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.
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. 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.
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 Fig. 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.
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.
Wie in Fig. 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 (Fig. 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.

Claims

1. Etikettenappliziereinrichtung des Typs zum Trennen von Etiketten von einem kontinuierlichen Trägerstreifen und Anbringen der Etiketten auf einem Objekt, welches an der Appliziereinrichtung positioniert ist, wobei die Appliziereinrichtung eine Versorgungsrolle und eine Aufwickelrolle aufweist und die Versorgungs- und Aufwickelrollen angetrieben werden, um den Streifen hindurch zu bewegen, wobei die Appliziereinrichtung enthält:
Mittel zum Trennen der Etiketten vom Trägerstreifen;
einen Stampfstempel, welcher konfiguriert ist, um das Etikett an einer ersten Position aufzunehmen und das Etikett mit dem Objekt in Kontakt zu bringen, um das Etikett an dem Objekt anzubringen, wenn der Stampfstempel in einer zweiten Position ist;
einen Stampfstempelzylinder mit einem Druckgaseinlass zum Ausfahren des Zylinders und einem Druckgaseinlass zum Zurückziehen des Zylinders, wobei der Stampfstempel betriebsmäßig mit dem Stampfstempelzylinder verbunden ist;
einen Druckwandler in Kommunikation mit einem der Druckgaseinlässe zum Messen eines Druckes im Zylinder; und
Mittel zum Steuern der Bewegung des Zylinders zwischen einer ausgefahrenen Position und einer zurückgezogenen Position einschließlich Eingabemittel vom Druckwandler.

2. Etikettenappliziereinrichtung nach Anspruch 1, wobei das Mittel zum Steuern der Bewegung des Zylinders eine Steuereinrichtung ist.

3. Etikettenappliziereinrichtung nach Anspruch 2, wobei die Steuereinrichtung ein Signal erzeugt als Antwort auf eine zweite Druckerhöhung, welche vom Druckwandler gemessen wird, wobei das Signal der ausgefahrenen Position entspricht und einen Druckgasstrom zum Einlass zum Ausfahren des Zylinders beendet und einen Druckgasstrom zum Einlass zum Zurückziehen des Zylinders zum Bewegen des Zylinders in die zurückgezogene Position beginnt.

4. Etikettenappliziereinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Steuereinrichtung, als Antwort auf einen ersten Druckanstieg, mit dem Druckgasstrom zum Einlass zum Ausfahren des Zylinders fortfährt.

5. Etikettenappliziereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bewegung des Zylinders von der zurückgezogenen Position in die ausgefahrene Position und zurück in die zurückgezogene Position einen Zyklus definiert.

6. Etikettenappliziereinrichtung nach Anspruch 5, wobei die Steuereinrichtung während des Zyklus nachkalibriert und wobei ein folgender Zyklus unabhängig ist von den Druckwandlermessungen des Zyklus.

7. Etikettenappliziereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, enthaltend Ventile, welche konfiguriert sind, um einen Druckgasstrom zu den Druckgaseinlässen des Zylinders zu liefern und zu beenden, wobei die Ventile mit der Steuereinrichtung in Kommunikation sind.

8. Etikettenappliziereinrichtung des Typs zum Trennen von Etiketten von einem kontinuierlichen Trägerstreifen und Anbringen der Etiketten auf einem Objekt, welches an der Appliziereinrichtung positioniert ist, wobei die Appliziereinrichtung eine Versorgungsrolle und eine Aufwickelrolle aufweist und die Versorgungs- und Aufwickelrollen angetrieben werden, um den Streifen hindurch zu bewegen, wobei die Appliziereinrichtung enthält:
Mittel zum Trennen der Etiketten vom Trägerstreifen;
einen Stampfstempel, welcher konfiguriert ist, um das Etikett an einer zurückgezogenen Position aufzunehmen und das Etikett mit dem Objekt in Kontakt zu bringen, um das Etikett an dem Objekt anzubringen, wenn der Stampfstempel in einer ausgefahrenen Position ist;
einen Stampfstempelzylinder mit einem Druckgaseinlass zum Ausfahren des Zylinders und einem Druckgaseinlass zum Zurückziehen des Zylinders, wobei der Stampfstempel betriebsmäßig mit dem Stampfstempelzylinder verbunden ist;
einen Druckwandler in Kommunikation mit dem Druckgaseinlass zum Ausfahren des Zylinders, wobei der Druckwandler konfiguriert ist zum Messen eines Druckes im Zylinder und Erzeugen eines Signals als Antwort auf den gemessenen Druck; und
eine Steuereinrichtung zum Empfang des Signals als Antwort auf den gemessenen Druck und zur Erzeugung eines oder mehrerer Signale zum Steuern der Bewegung des Zylinders zwischen der ausgefahrenen Position und der zurückgezogenen Position.

9. Etikettenappliziereinrichtung nach Anspruch 8, wobei die Bewegung des Zylinders von der zurückgezogenen Position zur ausgefahrenen Position und zurück zur zurückgezogenen Position einen ersten Zyklus definiert, und wobei auf eine erste Druckspitze folgend ein Signal aufrechterhalten wird zur Bewegung des Zylinders in die ausgefahrene Position und wobei auf eine zweite Druckspitze folgend ein oder mehrere Signale erzeugt werden, um die Bewegung des Zylinders zur ausgefahrenen Position zu beenden und die Bewegung des Zylinders in die zurückgezogene Position zu beginnen.

10. Etikettenappliziereinrichtung nach Anspruch 9, wobei die Steuereinrichtung so konfiguriert ist, dass Druckmessungen und Signale, welche für einen zweiten Zyklus erzeugt werden, von Druckmessungen und Signalen, welche vom ersten Zyklus erzeugt werden, unabhängig sind.

11. Antriebs- und Steuersystem für einen Stampfstempel für eine Etikettenappliziereinrichtung des Typs zum Trennen von Etiketten von einem kontinuierlichen Trägerstreifen und Anbringen der Etiketten an einem Objekt, welches an der Appliziereinrichtung positioniert ist, wobei die Appliziereinrichtung eine Versorgungsrolle und eine Aufwickelrolle aufweist und die Versorgungs- und Aufwickelrollen angetrieben werden, um den Streifen hindurch zu bewegen, wobei die Appliziereinrichtung einen Stampfstempel enthält, der zum Empfang des Etiketts an einer zurückgezogenen Position und zum Kontaktieren des Etiketts an dem Objekt und Anbringen des Etiketts an dem Objekt, wenn der Stampfstempel in einer ausgefahrenen Position ist, konfiguriert ist, wobei das Antriebs- und Steuersystem enthält:
einen Stampfstempelzylinder mit einem Druckgaseinlass zum Ausfahren des Zylinders und einem Druckgaseinlass zum Zurückziehen des Zylinders, wobei der Stampfstempel betriebsmäßig mit dem Stampfstempelzylinder verbunden ist;
einen Druckwandler in Kommunikation mit dem Druckgaseinlass zum Ausfahren des Zylinders zum Messen eines Druckes im Zylinder;
Druckgaszufuhrventile zur Zufuhr von Druckgas zu den Druckgaseinlässen, wobei der Druckwandler zwischen einem der Druckgas-Zufuhrventile und dem Druckgaseinlass zum Ausfahren des Zylinders positioniert ist; und eine Steuereinrichtung, welche konfiguriert ist zum Steuern der Druckgaszufuhrventile zum Bewegen des Zylinders zwischen einer ausgefahrenen Position und einer zurückgezogenen Position, wobei die Steuereinrichtung auf ein oder mehrere Signale antwortet, welche durch den Druckwandler als Antwort auf den im Zylinder gemessenen Druck erzeugt werden.

12. Antriebs- und Steuersystem nach Anspruch 11, wobei die Steuereinrichtung ein Signal als Antwort auf eine zweite Druckerhöhung erzeugt, welche durch den Druckwandler gemessen wird, wobei das Signal der ausgefahrenen Position entspricht und einen Druckgasstrom zum Einlass zum Ausfahren des Zylinders beendet und einen Druckgasstrom zum Einlass zum Zurückziehen des Zylinders zur Bewegung des Zylinders in die zurückgezogene Position beginnt.

13. Antriebs- und Steuersystem nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Steuereinrichtung als Antwort auf eine erste Druckerhöhung mit dem Druckgasstrom zum Einlass zum Ausfahren des Zylinders fortfährt.

14. Antriebs- und Steuersystem nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die Bewegung des Zylinders von der zurückgezogenen Position in die ausgefahrene Position und zurück zur zurückgezogenen Position einen Zyklus definiert.

15. Antriebs- und Steuersystem nach Anspruch 14, wobei die Steuereinrichtung während des ersten Zyklus nachkalibriert und wobei ein folgender Zyklus unabhängig ist von Druckwandlermessungen des Zyklus.