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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Signalumsetzer für eine Behälterbehandlungsanlage.
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Bei einer Behälterbehandlungsanlage werden Behälter behandelt, wie etikettiert, gefüllt, gereinigt, verpackt, usw. Zudem können Behälter aus Kunststoff beispielsweise auch durch Streckblasen hergestellt werden. Um einen kontinuierlichen Lauf der Behälter durch die Behälterbehandlungsanlage zu bewirken, sind die Behandlungen der Behälter von Behandlungseinrichtungen aufeinander abzustimmen, die einander nachgeschaltet oder ansonsten kombiniert sind.
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Hierbei ist es denkbar, Taktsignale eines Drehgebers einer Etikettiermaschine an eine Druckmaschine zum Aufdrucken eines Datums auf die Behälter weiterzugeben. Jedoch besteht dabei das Problem, dass die Taktsignale bei der Druckmaschine in einer anderen Reihenfolge oder zu einer anderen Position benötigt werden als in der Etikettiermaschine. Beispielsweise sollte für ein Aufdrucken eines Datums auf die Behälter bereits vor dem Drucken für die Behälter ein Taktsignal geliefert werden, um das Druckbild in einer Teilung, also für einen Behälter, komplett abschließen zu können.
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Daher wurde bei der Anmelderin überlegt, für Datierungen der Behälter oder Kontrollsysteme zur Kontrolle des korrekten Betriebs der Behälterbehandlungsanlage oder andere Subsysteme zusätzlich zu den bereits vorhandenen Drehgebern eine mechanische Drehgeberbaugruppe einschließlich Drehgeber in die Behälterbehandlungsanlage einzubauen. Die Drehgeberbaugruppe würde eine variable und unabhängige Weitergabe von Taktsignalen, die beispielsweise für eine Behandlung der Behälter in einer Etikettiereinrichtung verwendet werden, an die Druckmaschine oder eine Inspektionseinrichtung der Behälter, usw. ermöglichen.
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Problematisch daran ist jedoch, dass an der Maschine Platz für die zusätzliche mechanische Drehgeberbaugruppe benötigt wird. Der Einsatz der zusätzlichen mechanischen Drehgeberbaugruppe verursacht zudem Kosten.
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Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Einstellung der Takte der verschiedenen Drehgeber nur durch Ausbau der zusätzlichen mechanischen Drehgeberbaugruppe, Einstellen des Takts an der zusätzlichen mechanischen Drehgeberbaugruppe und anschließenden Wiedereinbau der zusätzlichen mechanischen Drehgeberbaugruppe möglich ist. Dies ist sehr aufwändig. da der Drehgeber der zusätzlichen mechanischen Drehgeberbaugruppe aus seiner schwer zugänglichen Halterung ausgebaut, dann verstellt werden muss und danach wieder in die schwer zugängliche Halterung eingebaut werden muss.
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Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Signalumsetzer für eine Behälterbehandlungsanlage bereitzustellen, mit welchem die zuvor genannten Probleme gelöst werden können. Insbesondere soll ein Signalumsetzer für eine Behälterbehandlungsanlage bereitgestellt werden, welcher eine variable und unabhängige Weitergabe von Taktsignalen einfach und kostengünstig realisiert.
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Diese Aufgabe wird durch einen Signalumsetzer für eine Behälterbehandlungsanlage nach Patentanspruch 1 gelöst. Der Signalumsetzer umfasst einen ersten Eingang zur Eingabe eines Signals mit einem vorbestimmten Takt, der einem Takt zum Behandeln von Behältern bei einer ersten Einrichtung der Behälterbehandlungsanlage entspricht, einen Schalter zum Schalten zwischen mindestens zwei Arten zur Modifikation des vorbestimmten Takts in einen modifizierten Takt, und einen Ausgang zur Ausgabe des Signals mit dem modifizierten Takt an eine zweite Einrichtung der Behälterbehandlungsanlage.
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Mit dem Signalumsetzer ist keine zusätzliche mechanische Drehgeberbaugruppe erforderlich. Dadurch entfällt auch die Montage und Demontage der zusätzlichen mechanischen Drehgeberbaugruppe an einer schwer zugänglichen. Montageposition. Es ist insbesondere auch keine weitere elektrische Verstellung erforderlich. Zudem ist auch keine aufwändige Software zum Ändern des Takts erforderlich. Daraus ergibt sich sowohl bei der Herstellung der Behälterbehandlungsanlage als auch deren Betrieb ein Kostenvorteil.
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Zudem ermöglicht der Signalumsetzer durch seinen Schalter eine sehr einfache und damit schnelle Auswahl des gewünschten Takts. Dies gestaltet die Bedienung der Behälterbehandlungsanlage deutlich komfortabler als bisher. Zudem werden Anlagenstillstände aufgrund einer Änderung des Takts wegen Demontage, Umstellung des Takts und erneuter Montage der zusätzlichen mechanischen Drehgeberbaugruppe vermieden.
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Der zuvor beschriebene Signalumsetzer kann Teil einer Behälterbehandlungsanlage zur Behandlung von Behältern sein.
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Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
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Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
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1 ein schematisches Schaubild zur Veranschaulichung einer Behälterbehandlungsanlage gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
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2 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung der Funktion des Signalumsetzers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel; und
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3 Wegverlaufsdiagramme von Signalen am Signalumsetzer gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine Maschine 1, die beispielsweise eine Behälterbehandlungsanlage, insbesondere eine Leerflascheninspektionsmaschine, Vollflascheninspektionsmaschine, Etikettenkontrolleinrichtung, Deckelinspektionsmaschine, Prefominspektionsmaschine, Füllhöhenkontrollmaschine, Streckblasmaschine, eine Füllmaschine, eine Maschine zur Behandlung von Glasbehältern, usw., eine Verpackungsanlage, usw. sein kann. Auch wenn die Maschine 1 nachfolgend teilweise am Beispiel einer Behälterbehandlungsanlage beschrieben ist, ist die Maschine 1 nicht darauf beschränkt.
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In der Maschine 1 werden Behälter 2, insbesondere transparente Kunststoffflaschen, Glasflaschen, Metalldosen, Preformen, leer, voll, verschlossen, unverschlossen, etikettiert, nicht etikettiert usw., produziert und/oder behandelt. In 1 sind der Einfachheit halber nicht alle Behälter 2 mit einem Bezugszeichen versehen. Die Behälter 2 werden in einem Behälterstrom 3, in welchem die Behälter 2 jeweils einzeln in einer Reihe nacheinander angeordnet sind, von einer Transporteinrichtung 10 in einer Transportrichtung TR an einer Einrichtung 30 vorbeibewegt. An der Transporteinrichtung 10 sind ein Drehgeber 11, durch jeweils eine Teilung T beabstandete Transporttaschen 12 und/oder mindestens eine Lichtschranke 20 angeordnet. Der Drehgeber 11 und/oder die Lichtschranke 20 sind über eine elektrische Leitung 21 mit einem Schaltschrank 35 verbunden und an einen Signalumsetzer 40 angeschlossen. Der Signalumsetzer 40 ist wiederum über eine elektrische Leitung 22 mit einer Druckeinrichtung 34 für die Einrichtung 30 verbunden. Die Einrichtung 30 wird nachfolgend auch erste Einrichtung, die Druckeinrichtung 34 auch zweite Einrichtung genannt. Die Maschine 1 kann von einer Maschinensteuerung 70 gesteuert werden, die als speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) ausgeführt sein kann.
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Die Transporttaschen 12 dienen zur Aufnahme jeweils eines Behälters 2. Die Transporttaschen 12 werden bei einem Transportstern als Transporteinrichtung 10 auch als Sterntaschen bezeichnet.
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Die Einrichtung 30 ist in 1 eine Etikettiereinrichtung zum Etikettieren der Behälter 2 mit einem Etikett 4. Das Etikett 4 ist an einem Etikettenband 5 vorgehalten, das in einer Vorratsrolle 31 und einer Aufnahmerolle 32 der Einrichtung 30 vorgehalten ist. An dem Etikettenband 5 ist eine Vielzahl von Etiketten 4 jeweils in einer Reihe nacheinander angeordnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in 1 jedoch nicht alle Etiketten 4 mit einem Bezugszeichen versehen.
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Im Betrieb der Einrichtung 30 wird das Etikettenband 5 mit den Etiketten 4 von der Vorratsrolle 31 abgerollt und zusammen mit Hilfe einer Führung 33 an der Druckeinrichtung 34 vorbeigeführt. Die Druckeinrichtung 34 kann noch Informationen, wie beispielweise ein Mindesthaltbarkeitsdatum eines in den Behälter 2 gefüllten Produkts und/oder ein Abfülldatum des in den Behälter 2 gefüllten Produkts, und/oder eine Graphik usw., auf die Etiketten 4 drucken. Danach werden die Etiketten 4 an der Führung 33 durch scharfes Umlenken des Etikettenbands 5 in Richtung der Aufnahmerolle 32 von dem Etikettenband 5 abgelöst. Dadurch kann das abgelöste Etikett 4 an einen von der Transporteinrichtung 10 vorbeitransportierten Behälter 2 angebracht werden. Das Etikettenband 5 ohne Etiketten 5 kann auf der Aufnahmerolle 32 aufgenommen werden.
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Der Takt, mit welchem die Behälter 2 an der Einrichtung 30 vorbeibewegt werden, wird mit Hilfe des Drehgebers 11 und/oder der mindestens einen Lichtschranke 20 abgeleitet. Der Drehgeber 11 erfasst den Weg s, den die Behälter 2 in der Maschine 1 zurücklegen. Dabei wird üblicherweise pro Transporttasche 12 ein Grobtaktsignal GT sowie zur genaueren Bestimmung der Position innerhalb der Transporttasche 12 ein Feintakt FT, der auch als Hochtakt bezeichnet wird, an die Maschinensteuerung 70 ausgegeben. Die derzeit übliche Auflösung liegt hier bei 1000 bis 5000 FT / Teilung T (Teilung = Abstand Transporttasche zu Transporttasche). Im Ausführungsbeispiel weist der Drehgeber 11 einen Teilungstakt, der einem Grobtakt GT entspricht, eine 10er, eine 5000er A/B Spur auf. Die 5000er A/B Spur entspricht einem Signal 5000A und einem Signal 5000B, welche in der Phase 90° zueinander verschoben sind. Die Signale 5000A und 5000B werden an die Maschinensteuerung 70 und auch an den Signalumsetzer 40 ausgegeben, um eine Unterscheidung zwischen Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung bzw. Stillstand der Maschine 1 zu erhalten. Die Signale 5000A; 5000B können als Eingabe für eine Vor-Rücklaufsicherung der Behälterbehandlungsanlage dienen. Sehr vorteilhaft sind die beiden Spuren 10er und 5000er A/B ebenfalls, um die Feintaktspuren zu entprellen. Bei beispielsweise einer 100mm Maschinenteilung T, die gleich dem Abstand zwischen Transporttasche 12 und direkt benachbarter Transporttasche 12 ist, ist die örtliche Auflösung bei 5000FT/ Teilung T bei 0,02mm/ Inkrement. Damit ist die Wahrscheinlichkeit sehr hoch, dass bei einem Stoppen der Maschine 1, genau eine Inkrementflanke getroffen wird. In der Folge würde bedingt durch Vibrationen auf der Maschine 1 diese Flanke prellen und somit der Wegzähler Feintakte FT liefern, obwohl die Maschine 1 steht. Deshalb wird in der Maschine 1 ein Auf-/ Abwärtszähler über die um 90° versetzten Inkrementspuren realisiert. Weil die örtliche Auflösung von 0,02 mm zu fein ist, beinhaltet der Signalumsetzer 40 intern einen programmierbaren Teiler, der die hochauflösenden Feintakte auf einen praxistauglichen Wert reduziert, z.B. 1 Feintakt FT pro 10 mm. Das ist dann auch der Wert der mit einem Schalter 48 manipuliert, insbesondere verzögert wird. Der Schalter 48 ist nachfolgend noch genauer beschrieben.
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Die Lichtschranke 20 in 1 dient zur Erfassung einlaufender Behälter 2.
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Weil eine Etikettiereinrichtung und somit die Einrichtung 30 bei der Inbetriebnahme an einer beliebigen Stelle innerhalb einer Teilung T montiert sein kann, wird in der Maschinensteuerung 70 hinterlegt, wie viele Feintakte FT nach einer steigenden Flanke des Grobtaktes GT ein Etikett 4 gespendet werden muss. Weil sich aber ein Fremd- / Zusatzaggregat, wie die Druckeinrichtung 34, nicht am selben Ort wie die Einrichtung 30 befinden kann, muss diesem Fremd- / Zusatzaggregat ebenfalls vorgegeben werden, wie viele Feintakte FT nach Aufbringen des Etiketts 4 behandelt, insbesondere gedruckt, werden muss. Das könnte ebenfalls über die maschineneigene Maschinensteuerung 70 erfolgen, ist aber in der Praxis nicht umsetzbar, weil Fremd- / Zusatzaggregate erst bei der Endmontage der Maschine 1 aufgebaut werden. Der übliche Weg ist dann, dass eine zusätzliche, nicht dargestellte Lichtschranke als Startsignal für die beispielsweise als Tintenstrahldrucker (InkJet-Drucker) ausgeführte Druckeinrichtung 34 eingebaut wird. Dies führt zu zusätzlichem Aufwand oder ist wegen den baulichen Gegebenheiten unmöglich.
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Daher bietet der Signalumsetzer 40 die Möglichkeit, von einem beliebigen Startsignal, Grobtakt GT oder FlaDa oder einer Kombinationen aus beiden, das Startsignal für die Druckeinrichtung 34 als Fremd- / Zusatzaggregat um eine eingestellte Anzahl an Feintakten FT zu verzögern.
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2 zeigt den Signalumsetzer 40 für die Behälterbehandlungsanlage 1 genauer. Der Signalumsetzer 40 hat einen ersten bis vierten Eingang 41 bis 44, einen Anschluss 45 und 46 für die Versorgungsspannung des Signalumsetzers 40. Noch dazu hat der Signalumsetzer 40 den Schalter 48, erste bis dritte Ausgänge 51 bis 53 und fünfte und sechste Eingänge 55, 56. Der erste bis dritte Ausgang 51 bis 53 sowie 55 und 56 ist jeweils potentialfrei. Dadurch können Signale von dem ersten bis dritten Ausgang 51 bis 53 sowie 55 und 56 ohne Potentialprobleme an andere Einrichtungen der Maschine 1 bereitgestellt werden, beispielsweise an die Druckeinrichtung 34. Das ermöglicht eine Weitergabe des modifizierten Grobtakts GT1 sowie eines Feintakts gemäß der Signale 5000A/B über einen weiten Spannungsbereich von z.B. 5 bis 24 V, unabhängig von der Versorgungsspannung des Signalumsetzers 40, Drehgebers 11 oder der Maschinensteuerung 70.
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In den ersten Eingang 41 speist eine geringauflösende Spur des Drehgebers 11 einen Feintakt FT ein, der beispielsweise der zuvor erwähnte 10er Feintakt ist, wie auch in 3 gezeigt. Der erste Eingang 41 ist jedoch optional und kann auch weggelassen werden.
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In den zweiten Eingang 42 wird ein Grobtakt GT des Drehgebers 11 von einer Spur des Drehgebers 11, die weniger gering auflösend wie diejenige für den Eingang 41 ist, oder eine Kombination von Grobtakt GT und Signal „FlascheDa“ (FlaDa) der Lichtschranke 20 oder nur das Signal FlaDa eingespeist. Das Signal „FlascheDa“ bzw. FlaDa hat einen Impuls, wenn die Lichtschranke 20 einen Behälter 2 erfasst.
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In den dritten und vierten Eingang 43 speist der Drehgeber 11 die hochauflösenden Feintaktsignale 5000A/B ein.
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Die Signale S1 und S2 sind in 3 dargestellt und im Zusammenhang damit näher beschrieben.
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An dem ersten Ausgang 51 wird ein Signal S3 oder S4 mit einem mit Hilfe des Schalters 48 modifizierten Takt GT1 bzw. GT2 ausgegeben. Die Signale S3, S4 sind ebenfalls in 3 gezeigt. An dem zweiten Ausgang 52 kann das am dritten Eingang 43 empfangene Signal 5000A unverändert ausgegeben werden. An dem dritten Ausgang 53 kann das am vierten Eingang 44 empfangene Signal 5000B potentialfrei ausgegeben werden.
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Wie in 3 veranschaulicht, hat das Signal S1 über dem Weg s einen periodischen Verlauf in einem Feintakt FT. Das Signal S2 hat über dem Weg s einen periodischen Verlauf in einem Grobtakt GT. Die Signale S1, S2 sind jeweils Rechtecksignale. In 3 ist der Feintakt FT als Beispiel zehn Mal so schnell wie der Grobtakt GT. Somit ist der Feintakt FT ein ganzzahliges Vielfaches des Grobtaktes GT. Anders ausgedrückt, der Feintakt FT hat während einer Periode des Grobtakts GT, also zwischen einer steigenden Signalflanke des Grobtakts GT und der nächsten steigenden Signalflanke des Grobtakts GT, eine ganzzahlige Anzahl von Takten.
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Sowohl der Feintakt FT als auch der Grobtakt GT entspricht einem Takt zum Behandeln der Behälter 2 bei der Etikettiereinrichtung 30, der ersten Einrichtung. Sowohl der Feintakt FT als auch der Grobtakt GT ist ein für die Etikettiereinrichtung 30, die erste Einrichtung, vorbestimmter Takt.
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Der Grobtakt GT kann ein Takt für die Druckeinrichtung 34, die zweite Einrichtung, sein, welche mit der Etikettiereinrichtung 30 zusammenwirkt, wie zuvor beschrieben. Das Bild der Druckeinrichtung 34 wird hierbei nur im Grobtakt GT geändert.
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Gemäß 3 hat das Signal S3 ebenfalls einen periodischen Verlauf, jedoch in einem modifizierten Grobtakt GT1. Hierbei ist der modifizierte Grobtakt GT1 des Signals S3 im periodischen Verlauf gleich dem Grobtakt GT des Signals S2. Jedoch ist der Grobtakt GT des Signals S2 bei dem Signal S3 um eine Anzahl FT1 verschoben, die auch als vorbestimmter Weg bezeichnet wird. Um diesen Signalverlauf zu erreichen, wird der Schalter 48 betätigt und in eine andere Stellung geschaltet, als sie für eine Weitergabe des Signals S2 vorgesehen ist. Der Schalter 48 kann insbesondere ein Dreh- oder Wippschalter sein.
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Somit schaltet das Signal S3 in 3 erst bei der zweiten steigenden Flanke des Feintakts FT des Signals S1 auf seinen hohen Pegel und nicht, wie das Signal S2, bereits bei der ersten steigenden Flanke des Signals S1.
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Ähnliches gilt für das Signal S4. Das heißt, auch das Signal S4 hat einen periodischen Verlauf, jedoch in einem modifizierten Grobtakt GT2. Hierbei ist auch der modifizierte Grobtakt GT2 des Signals S4 im periodischen Verlauf gleich dem Grobtakt GT des Signals S2 jedoch ist der Grobtakt GT des Signals S2 bei dem Signal S4 um eine Anzahl FT2 verschoben, die auch eine weitere vorbestimmte Anzahl ist. Um diesen Signalverlauf zu erreichen, wird der Schalter 48 in noch eine andere Stellung geschaltet als für die Signalverläufe der Signale S2, S3. Somit schaltet das Signal S4 in 3 erst bei der vierten steigenden Flanke des Feintakts FT des Signals S1 auf seinen hohen Pegel und nicht, wie das Signal S2, bereits bei der ersten steigenden Flanke des Signals S1.
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Bei dem in 3 gezeigten Beispiel sind die Anzahlen FT1, FT2 somit ein ganzzahliges Vielfaches des Feintakts FT.
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Somit kann der Schalter 48 zwischen mindestens zwei Arten zur Modifikation des vorbestimmten Takts GT in einen modifizierten Takt GT1, GT2 schalten. Von diesen zwei Arten ist umfasst, dass der Schalter 48 in einer Ausgangsstellung, die auch als Ruhestellung bezeichnet werden kann, keine Modifikation des Grobtakts GT vornimmt. In diesem Fall sind die Zeitdauern T1, T2 Null, so dass der Grobtakt GT unverändert, also als Signal S2, an dem Ausgang 51 ausgegeben wird.
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Der Signalumsetzer 40 ist möglichst derart ausgestaltet, dass er in dem Schaltschrank 35 montiert werden kann. Der Schaltschrank 35 kann zudem elektrische Komponenten für die Etikettiereinrichtung 30 und/oder die Druckeinrichtung 34 aufweisen. Hierbei ist es auch möglich, dass der Schaltschrank 35 auch andere elektrische Komponenten der Maschine 1 aufweist.
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Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel wird die Verzögerung im Signalumsetzer 40 über z.B. eine USB (Universal Serial Bus = Universeller serieller Bus), CAN (Controller Area Network), Ethernet, Schnittstelle, insbesondere drahtgebunden, oder über WLAN (Wireless Local Area Network = drahtloses lokales Netzwerk) drahtlos parametriert. Ebenso wäre es möglich, die Verzögerung der jeweilig produzierten Flaschen- oder Behältersorte insbesondere in der Maschinensteuerung 70, zu hinterlegen, und die jeweils benötigte Verzögerung über die übergeordnete Steuerung, insbesondere die Maschinensteuerung 70, anzuwählen.
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Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen des Signalumsetzers 40 und der Maschine 1 können einzeln oder in allen möglichen Kombinationen Verwendung finden. Zusätzlich sind insbesondere folgende Modifikationen denkbar.
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Die in den Figuren dargestellten Teile sind schematisch dargestellt und können in der genauen Ausgestaltung von den in den Figuren gezeigten Formen abweichen, solange deren zuvor beschriebenen Funktionen gewährleistet sind.
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Die Anzahl der Feintakte FT pro Grobtakt GT ist beliebig wählbar.
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Bezugszeichenliste
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Maschine
- 2
- Behälter
- 3
- Behälterstrom
- 4
- Etikett
- 5
- Etikettenband
- 10
- Transporteinrichtung
- 11
- Drehgeber
- 12
- Transporttasche
- 20
- Lichtschranke
- 21
- Erste elektrische Leitung
- 22
- Zweite elektrische Leitung
- 30
- Etikettiereinrichtung, erste Einrichtung
- 31
- Vorratsrolle
- 32
- Aufnahmerolle
- 33
- Führung
- 34
- Druckeinrichtung, zweite Einrichtung
- 40
- Signalumsetzer
- 41 bis 44
- Erster bis vierter Eingang
- 45, 46
- Anschluss
- 48
- Schalter
- 51 bis 53
- Erster bis fünfter Ausgang
- 55, 56
- Anschluss
- 70
- Maschinensteuerung
- 5000A, 5000B
- Signal
- FT
- Feintakt
- FT1
- vorbestimmte erste Anzahl Feintakte
- FT2
- vorbestimmte zweite Anzahl Feintakte
- GND
- Masse
- GT
- Grobtakt
- GT1, GT2
- Modifizierter Grobtakt
- s
- Weg
- S1
- Erstes Signal
- S2
- Zweites Signal
- S3
- Drittes Signal
- T
- Teilung
- TR
- Transportrichtung
- U
- Spannung
