DE19618315A1 - Verfahren zum Anlegen einer Straffumreifung aus Verpackungsmaterial an Packgut - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anlegen einer Straff­ umreifung aus Verpackungsmaterial an Packgut, bei dem
ein Materialstreifen aus Verpackungsmaterial von einem Coil abgezogen und in eine Umreifungsvorrichtung mit stellbeweglichen Umreifungswerkzeugen vorgespendet wird,
der Materialstreifen mittels der stellbeweglichen Umrei­ fungswerkzeuge bei zulaufender Materialbahn an das Pack­ gut angelegt wird,
der das Packgut umschlingende Materialstreifen von der Materialbahn getrennt und die Enden des Materialstreifens verbunden werden,
wobei für den Vorschub der Materialbahn eine Vorschubeinrich­ tung mit regelbarem Vorschubantrieb eingesetzt wird. - Bei dem Packgut handelt es sich vornehmlich um eine Mehrzahl von glei­ chen Primärverpackungen, die zu einer Versandeinheit zusammen­ gestellt werden. Als Verpackungsmaterial werden zumeist stretchfreie, wenig steife Materialien, insbesondere sogenann­ tes Kraftpapier, verwendet. Der Verpackungsmaterialstreifen kann beispielsweise als kopfseitige Umreifung und/oder als bo­ denseitige Umreifung angelegt werden. Im Rahmen des Verfahrens liegt es auch, die Umreifung mit einem bodenseitig überstehen­ den Rand anzulegen, der anschließend unter Bildung eines Trays umgefaltet wird.

Ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art ist aus DE-A 44 11 473 bekannt. Bei dem bekannten Verfahren wird das Packgut mit einer vorderen Stirnseite quer zu dem vorgespendeten Material­ streifen vorgeschoben, wobei der Materialstreifen sich U-förmig an das Packgut anlegt. Anschließend wird der Materialstreifen bei weiterhin zulaufender Materialbahn an der Rückseite des Packgutes entlang geführt und mit dem vorauseilenden Ende des vorgespendeten Materialstreifens verbunden. Als Umreifungswerk­ zeuge werden ein Schieber für die Querbewegung des Packgutes sowie eine parallel zur rückwärtigen Stirnseite des Packgutes bewegte Bandführungseinrichtung verwendet. Im Rahmen der be­ kannten Maßnahmen ist der Vorschubantrieb weggesteuert. Nach Maßgabe des Stellwegs der Vorschubwerkzeuge wird der Material­ streifen vorgespendet. Das bekannte Verfahren arbeitet zufrie­ denstellend, wenn das Packgut feste Außenkanten aufweist und die Toleranzen bezüglich der Außenabmessungen klein sind. Diese Voraussetzungen sind beispielsweise gegeben, wenn es sich bei dem Packgut um Dosen, vakuumverpackte Produkte und dergleichen handelt. Das Verfahren ist aber verbesserungsbedürftig, wenn Straffumreifungen an weiches Packgut, beispielsweise Einheiten aus primär verpackten Hygieneartikeln oder Schachteln mit wei­ chen Kanten, z. B. Tetrapack-Verpackungen, Zigarettenschachteln und Kartonschachteln mit Glühbirnen, angelegt werden sollen. Bei der Straffumreifung wird auf das Packgut eine Spannkraft ausgeübt, deren Höhe nicht definiert ist und Schwankungen un­ terliegt. Bei weichem, nachgiebigem Packgut hat dies Einfluß auf die Länge der geschlossenen Umreifung mit der Folge, daß bei der Verwendung von gedrucktem Verpackungsmaterial in bezug auf die Lage der Druckbilder störende Toleranzen auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art anzugeben, welches insbesondere auch bei Weichverpackungen Straffumreifungen unter Einhaltung klei­ ner Toleranzen ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß das An­ triebsdrehmoment des Vorschubantriebs nach einer Drehmomentkur­ ve, die ein in Abhängigkeit der Stellbewegung der Umreifungs­ werkzeuge sich änderndes Antriebsdrehmoment festlegt, gesteuert wird. Das Antriebsdrehmoment des Vorschubantriebes kann sowohl in Abhängigkeit des Stellweges der Umreifungswerkzeuge als auch in Abhängigkeit der Momentangeschwindigkeit der Umreifungswerk­ zeuge festgelegt werden. Die Drehmomentkurve kann so eingerich­ tet werden, daß der Materialstreifen zwar straff, aber im we­ sentlichen ohne das Packgut verformende Spannkraft an das Packgut angelegt wird. Toleranzen in den Abmessungen des Pack­ gutes sowie die Verformungseigenschaften des Packgutes haben auf die Spannkraft der Umreifung keinen Einfluß. Die Drehmo­ mentsteuerung des Vorschubantriebes führt dazu, daß in den an dem Packgut anliegenden Materialstreifen definierte Kräfte herrschen.

Die Umreifungsvorrichtung arbeitet zumeist mit drei oder mehr Umreifungswerkzeugen. Die für den Vorschubantrieb maßgebende Drehmomentkurve kann durch Superposition aus apparatespezifi­ schen Funktionen gebildet werden, wobei die apparatespezifi­ schen Funktionen dem Bewegungsablauf jeweils eines Umreifungs­ werkzeuges Antriebsdrehmomentwerte zuordnen. Die Superposition wird nach Maßgabe des Zusammenwirkens der Umreifungswerkzeuge vorgenommen.

Die Umreifung des Packgutes kann auf verschiedene Weise erfol­ gen. Vorzugsweise wird so gearbeitet, daß das Packgut mit einer vorderen Stirnseite quer zu dem vorgespendeten Materialstreifen verschoben wird, wobei der Materialstreifen sich U-förmig an das Packgut anlegt, und daß der Materialstreifen bei zulaufen­ der Materialbahn anschließend an der Rückseite des Packgutes entlang geführt und mit dem vorauseilenden Endes des vorgespen­ deten Materialstreifens verbunden wird. Als Umreifungswerkzeuge werden ein Schieber für die Querbewegung des Packgutes, ein mitlaufender Greifer sowie eine parallel zur rückwärtigen Stirnseite des Packgutes bewegte Bandführungseinrichtung ver­ wendet.

Vorzugsweise wird der Bewegungsablauf des Schiebers in zwei Be­ wegungsphasen unterteilt. Die erste Bewegungsphase umfaßt die Bewegung des Schiebers bis das Packgut den vorgespendeten Mate­ rialstreifen erreicht. Durch die Stellbewegung des Schiebers wird das Packgut an der Materialbahn komprimiert, wobei das Kompressionsmaß durch die Steuerung des Antriebsdrehmomentes beeinflußbar und einstellbar ist. Bei einem vorgegebenen An­ triebsdrehmoment, dem ein gewünschtes Kompressionsmaß zugeord­ net ist, wird der Abstand zwischen dem Schieber und dem stirn­ seitig an dem Packgut anliegenden Materialstreifen, also die Länge des Packgutes, gemessen. Der Meßwert gibt Aufschluß über Toleranzen in den Abmessungen des Packgutes. Nach Maßgabe des Meßwertes wird die Bewegung des Greifers so gesteuert, daß die­ ser im Synchronlauf mit dem Schieber die noch benötigte Länge des Verpackungsmaterials spendet. Auf diese Weise werden Maßto­ leranzen des Packgutes bei der Umreifung berücksichtigt und ha­ ben keinen Einfluß mehr auf die Spannkraft der Umreifung und die Kompression des umreiften Packgutes. Die zweite Bewegungs­ phase schließt an und vollendet die Umreifung.

Eine weitere Verbesserung des erfindungsgemäßen Verfahrens be­ steht darin, daß die Bahnspannung der zulaufenden Materialbahn gemessen wird und daß der Drehmomentkurve Korrekturwerte aufge­ schaltet werden, wenn die gemessene Bahnspannung von einem vor­ gegebenen Bahnspannungssollwert abweicht. Die Korrekturwerte liegen in einem Toleranzfeld, dessen Breite bestimmt ist durch betriebsabhängige Reibung in den Aggregaten, wobei Haftreibung, Trockenreibung und Naßreibung möglich sind. Das Toleranzfeld bildet ein Band entlang der Drehmomentkurve.

In weiterer Ausgestaltung lehrt die Erfindung, daß der das Packgut umschlingende Materialstreifen gestrafft wird, bevor die Enden des Materialstreifens verbunden werden, und daß dem Vorschubantrieb zu diesem Zweck ein vorgegebenes Antriebsdreh­ moment aufgegeben wird, das eine im Vergleich zum Umreifungs­ band umgekehrte Drehrichtung besitzt. Das erfindungsgemäße Ver­ fahren ermöglicht eine sehr definierte Straffung der Umreifung, bevor sie durch Verbindung der Enden geschlossen wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Aus­ führungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigen schematisch

Fig. 1 ein Verfahren zum Anlegen einer Straffumreifung aus Verpackungsmaterial an Packgut,

Fig. 2 das Antriebsdrehmoment des Vorschubantriebes in Ab­ hängigkeit der Stellbewegung der Umreifungswerkzeuge bei Durchführung des in Fig. 1 dargestellten Verfah­ rens.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Verfahren wird ein Material­ streifen 1 aus Verpackungsmaterial, z. B. Kraftpapier, von einem Coil abgezogen und in eine Umreifungsvorrichtung 2 mit stellbe­ weglichen Umreifungswerkzeugen 3, 4, 12 vorgespendet. Für den Vorschub der Materialbahn wird eine als Vorschubrolle schema­ tisch dargestellte Vorschubeinrichtung 6 mit regelbarem Vor­ schubantrieb 7 eingesetzt. Das Antriebsdrehmoment M des Vor­ schubantriebes wird nach einer Drehmomentkurve 8, die ein in Abhängigkeit der Stellbewegung x der Umreifungswerkzeuge 3, 4, 12 sich änderndes Antriebsdrehmoment M festlegt, gesteuert. Durch steuerungstechnische Maßnahmen kann die Drehmomentkurve 8 automatisch an die Bewegungen der Werkzeuge 3, 4, 12 angepaßt werden.

Der Materialstreifen 1 wird mittels der stellbeweglichen Umrei­ fungswerkzeuge 3, 4, 12 bei zulaufender Materialbahn an das Packgut 5 angelegt. Die Umreifung ist auf verschiedene Weise möglich. Im Ausführungsbeispiel wird das Packgut mit einer vor­ deren Stirnseite quer zu dem vorgespendeten Materialstreifen 1 verschoben, wobei der Materialstreifen 1 sich U-förmig an das Packgut 5 anlegt. Anschließend wird der Materialstreifen 1 bei zulaufender Materialbahn an der Rückseite des Packgutes entlang geführt. Als Umreifungswerkzeuge werden ein Schieber 3 für die Querbewegung des Packgutes 5, ein mitlaufender Greifer 12, der den Materialstreifen unterhalb des Packgutes 5 vorspendet, sowie eine parallel zur rückwärtigen Stirnseite des Packgutes 5 bewegte Bandführungseinrichtung 4 verwendet. Der Schieber 3 be­ wegt das Packgut 5 zunächst gegen die Materialbahn und kompri­ miert das Packgut um ein Maß, das durch die Steuerung des An­ triebsdrehmomentes M einstellbar ist. Bei einem vorgegebenen Antriebsdrehmomentwert, dem ein bestimmtes Kompressionsmaß zu­ geordnet ist, wird durch Messung des Abstandes zwischen dem Schieber 3 und der stirnseitig an dem Packgut 5 anliegenden Ma­ terialbahn die Länge des Materialstreifens ermittelt, die für die Synchronisation des Schiebers 3 und des Greifers 12 benötigt wird.

Der das Packgut umschlingende Materialstreifen wird schließlich von der Materialbahn getrennt, und die Enden des Materialstrei­ fens werden miteinander verbunden. Diese Schritte sind an sich bekannt und in Fig. 1 nicht dargestellt.

Die Drehmomentkurve 8 soll anhand der Fig. 2 näher erläutert werden. Im unteren Teil der Fig. 2 ist die Kinematik der Umrei­ fungswerkzeuge dargestellt, und zwar als Kurvenzug 9 die Kine­ matik des Schiebers 3 und als Kurvenzug 10 die Kinematik der Bandführungseinrichtung 4. Die zusätzliche Bewegung des Grei­ fers 12 ist nicht dargestellt. Aufgetragen ist die Stellge­ schwindigkeit v in Abhängigkeit des Stellweges x. Der obere Teil der Fig. 2 zeigt das Antriebsdrehmoment M des Vorschuban­ triebes 7 in Abhängigkeit der Stellbewegung der Umreifungswerk­ zeuge. In der Ausgangsposition des Schiebers 3 (x = 0) verläuft der vorgespendete Materialstreifen 1 schlingungsfrei an der vorderen Stirnseite des Packgutes. Hat der Schieber 3 die Posi­ tion I erreicht, liegt der Materialstreifen 1 U-förmig an dem Packgut 5 an und setzt die Verstellbewegung der Bandführungs­ richtung 4 ein. Ist die Position II erreicht, so liegt der Ma­ terialstreifen 1 als vollständige Umreifung an dem Packgut 5 an. Bevor die Enden des Materialstreifens 1 verbunden werden, wird der das Packgut 5 umschlingende Materialstreifen 1 ge­ strafft. Die Straffung ist bei III abgeschlossen.

Der Schieber 3 wird aus einer Ruhestellung zunächst beschleu­ nigt, durchfährt den größten Teil seines Stellweges mit kon­ stanter Geschwindigkeit und wird schließlich abgebremst.

Bei der Beschleunigung des Schiebers 3 aus der Ruhestellung he­ raus wird dem Vorschubantrieb 7 ein hohes Antriebsdrehmoment zugeordnet, welches erforderlich ist, um die Systemträgheit der Anlage zu überwinden. Die Drehmomentkurve 8 fällt anschließend ab und nimmt in dem Stellwegbereich, den der Schieber 3 mit konstanter Geschwindigkeit durchfährt, einen konstanten Wert an. Sobald der Schieber 3 abgebremst wird, fällt die Drehmo­ mentkurve 8 entsprechend ab.

Der Fig. 2 entnimmt man auch, daß die der Steuerung des Vor­ schubantriebes 7 dienende Drehmomentkurve 8 sich durch Super­ position aus apparatespezifischen Funktionen für die einzelnen Umreifungswerkzeuge 3, 4 ergibt. Die apparatespezifischen Funk­ tionen ordnen dem Bewegungsablauf jeweils eines Umreifungs­ werkzeuges einen Antriebsdrehmomentwert zu. Die Superposition wird nach Maßgabe des Zusammenwirkens dieser Umreifungswerkzeu­ ge vorgenommen.

Bevor die Enden des das Packgut umschlingenden Materialstrei­ fens miteinander verbunden werden, wird der Materialstreifen mit definierter, vorgegebener Kraft gestrafft. Beim Straffen führt zumindest eines der Umreifungswerkzeuge 4 eine weitere Stellbewegung aus, wobei dem Vorschubantrieb 7 ein vorgegebenes Antriebsdrehmoment M aufgegeben wird, das eine im Vergleich zum Umreifungsbetrieb umgekehrte Drehrichtung besitzt und in Fig. 2 als negativer Abschnitt 8′ der Drehmomentkurve dargestellt ist.

Der Fig. 1 entnimmt man, daß die Bahnspannung σ der zulaufen­ den Materialbahn auch gemessen und in einen Rechner 11 mit einer Sollspannung verglichen wird. Weicht die gemessene Span­ nung σ der Materialbahn von dem Vorgabewert ab, schaltet der Rechner 11 der Drehmomentkurve 8 Korrekturwerte auf. Die Kor­ rekturwerte liegen in einem Korrekturband, das in Fig. 2 als gestricheltes Band entlang der Drehmomentkurve 8 dargestellt ist. Liegt die Spannung σ der Materialbahn unter dem Sollwert, so wird das Antriebsdrehmoment M im Rahmen des Korrekturbe­ reiches reduziert. Ist die Spannung σ der Materialbahn zu groß, wird das Antriebsdrehmoment M innerhalb des Korrekturban­ des erhöht.

Claims (7)

1. Verfahren zum Anlegen einer Straffumreifung aus Ver­ packungsmaterial an Packgut, bei dem
ein Materialstreifen aus Verpackungsmaterial von einem Coil abgezogen und in eine Umreifungsvorrichtung mit stellbeweglichen Umreifungswerkzeugen vorgespendet wird,
der Materialstreifen mittels der stellbeweglichen Umrei­ fungswerkzeuge bei zulaufender Materialbahn an das Pack­ gut angelegt wird,
der das Packgut umschlingende Materialstreifen von der Materialbahn getrennt und die Enden des Materialstreifens verbunden werden,
wobei für den Vorschub der Materialbahn eine Vorschubeinrich­ tung mit regelbarem Vorschubantrieb eingesetzt wird, da­ durch gekennzeichnet, daß das Antriebsdreh­ moment des Vorschubantriebs nach einer Drehmomentkurve, die ein in Abhängigkeit der Stellbewegung der Umreifungswerkzeuge sich änderndes Antriebsdrehmoment festlegt, gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drehmomentkurve verwendet wird, die das Antriebsdrehmoment des Vorschubantriebes in Abhängigkeit des Stellweges der Umrei­ fungswerkzeuge oder deren momentane Geschwindigkeit festlegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentkurve durch Superposition aus apparatespezi­ fischen Funktionen gebildet wird, wobei die apparatespezifi­ schen Funktionen dem Bewegungsablauf jeweils eines Umreifungs­ werkzeuges Antriebsdrehmomentwerte zuordnen, und wobei die Su­ perposition nach Maßgabe des Zusammenwirkens der Umreifungs­ werkzeuge vorgenommen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Packgut mit einer vorderen Stirnseite quer zu dem vorgespendeten Materialstreifen verschoben wird, wobei der Materialstreifen sich U-förmig an das Packgut anlegt, und daß der Materialstreifen bei zulaufender Materialbahn an der Rück­ seite des Packgutes entlang geführt und mit dem vorauseilenden Ende des vorgespendeten Materialstreifens verbunden wird, wobei als Umreifungswerkzeuge ein Schieber für die Querbewegung des Packgutes, ein synchron zu dem Schieber bewegter Greifer, der den Materialstreifen unterhalb des Packgutes vorspendet, sowie eine parallel zur rückwärtigen Stirnseite des Packgutes bewegte Bandführungseinrichtung verwendet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Packgut durch die Stellbewegung des Schiebers gegen die Materialbahn bewegt und um ein Maß komprimiert wird, das durch die Steuerung des Antriebsdrehmomentes einstellbar ist, daß bei einem vorgegebenen Antriebsdrehmomentwert der Abstand zwischen dem Schieber und der stirnseitig an dem Packgut anliegenden Materialbahn gemessen und nach Maßgabe dieses Meßwertes die Bewegung des Greifers so gesteuert wird, daß dieser im Synchronlauf mit dem Schieber die noch benötigte Länge des Materialstreifens spendet.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bahnspannung der zulaufenden Materialbahn ge­ messen wird und daß der Drehmomentkurve Korrekturwerte aufge­ schaltet werden, wenn die gemessene Bahnspannung von dem Bahn­ spannungssollwert abweicht.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der das Packgut umschlingende Materialstreifen gestrafft wird, bevor die Enden des Materialstreifens verbunden werden, und daß dem Vorschubantrieb zu diesem Zweck ein vorge­ gebenes Antriebsdrehmoment aufgegeben wird, das eine im Ver­ gleich zum Umreifungsbetrieb umgekehrte Drehrichtung besitzt.