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Beschreibung
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Etikettiermaterialschneidstellen-Steuerungsanlage für eine Etikettiermaschine
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Etikettiermaschine zum Etikettieren
von Behältern wie Flaschen und Dosen, insbesondere auf einen Rollenetikettierer
zum Erzeugen von Etiketten einer gewünschten Länge, wie diese von einem Etikettiermaterialvorrat
in Form einer kontinuierlichen, aufgerollten Bahn geschnitten werden, Versehen der
Etiketten mit Klebstoff und Aufkleben der Etiketten auf Behälter. Im einzelnen bezieht
sich dabei die Erfindung auf eine Steuerungsanlage für das Abschneiden des Etikettiermaterials,
wie dieses von der Vorratsrolle in einem solchen Rollenetikettierer abgezogen wird.
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Ein Rollenetikettierer- ist eine Etikettiermaschine zum Etikettieren
von Behältern wie Flaschen und Dosen und besitzt einen Etikettiermaterialvorrat
in Form einer kontinuierlichen, zu einer Rolle gewickelten Bahn. Das Etikettiermaterial
wird
unter Abwickeln von der Rolle zu einer Schneideinrichtung zugeführt,
dort geschnitten, um ein Etikett einer gewünschten Länge zu erhalten, sodann mit
Klebstoff versehen und schließlich auf den entsprechenden Behälter aufgeklebt. Sonach
besitzt der Rollenetikettierer einen Zufuhrmechanismus für eine intermittierende
Zufuhr von Etikettiermaterial, das dabei von der Vorratsrolle abgewickelt wird,
und einen Schneidemechanismus zum Schneiden des solcherart zugeführten Etikettenmaterials,
um ein Etikett gewünschter Länge zu erhalten. Die Zufuhr- und Schneidemechanismen
müssen für einen synchronen Betrieb angetrieben werden, um ein Etikett gewünschter
Länge durch genaues Abschneiden des von der Rolle abgewickelten Etikettiermaterials
an einer beabsichtigten Stelle zu erhalten. Da sich jedoch das Etikettiermaterial
in AbhAngigkeit von Umgebungsbedingungen wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit expandiert
oder kontrahiert, muß die synchrone Verknüpfung zwischen Zufuhrmechanismus und Schneidemechanismus
entsprechend eingestellt werden, um abgeschnittene Etiketten gleichförmiger Größe
zu erzeugen. Bei den bekannten Rollenetikettierern wurde ein einziger Antriebsmotor
für einen synchronen Antrieb des Zufuhr-Mechanismus und des Schneidemechanismus
vorgesehen und außerdem ein Differentialgetriebezug zwischen diesen beiden Mechanismen.
Sodann wurden die auf dem Etikettiermaterial vorgesehenen Richtmarken überwacht,
um die Synchronbedingung zwischen Zufuhrmechanismus
und Schneidemechanismus
festzustellen; und wenn hierbei eine Diskrepanz in der synchronen Zeitsteuerung
zwischen den beiden Mechanismen auftrat, wurde der Differentialgetriebezug im Sinne
einer Eliminierung dieser Diskrepanz nachgestellt.
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Der Differentialgetriebezug ist jedoch kompliziert im Aufbau und von
großem Gewicht. Er muß häufig gewartet werden, was nicht nur mühsam sondern auch
kostspielig ist. Hinzu kommt noch folgendes. Wenn eine in Betrieb befindliche Etikettiermaterialrolle
ausgeht, wird deren hinteres Ende mit dem Vorderende einer weiteren Etikettiermaterialrolle
verbunden.
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Hierbei wird aber üblicherweise ein Sprung in der Richtmarkenteilung
an der Verbindungsstelle erzeugt. Es ist daher eine erneute Einstellung der synchronen
Zeitsteuerung erforderlich, wenn eine zweite Etikettiermaterialrolle mit der ersten
verbunden wird. Bei dem bekannten Gerät kann jedoch eine solche Neueinstellung erst
nach Feststellung der Richtmarkenlage der zweiten Rolle ausgeführt werden. Es vergeht
daher relativ viel Zeit, bis die richtige Synchronbeziehung für die zweite Rolle
wieder hergestellt ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die vorstehenden Nachteile zu
vermeiden und eine verbesserte Etikettiermaschine bereitzustellen. Insbesondere
soll hierbei die Notwendigkeit eines Differentialgetriebezuges zwischen dem Etikettiermaterialzufuhrmechanismus
und
dem Schneidemechanismus entfallen; ferner soll auch die abzuschneidende Etikettenlänge
anhand zweier benachbarter Richtmarken auf dem Etikettiermaterial festgestellt und
der Betrieb des Etikettiermaterialzufuhrmechanismus entsprechend dem festgestellten
Richtmarkenabstand gesteuert werden; und schließlich soll auch die synchrone Verknüpfung
zwischen Etikettiermaterialzufuhrmechanismus und Schneidemechanismus in Abhängigkeit
vom Abstand zwischen zwei benachbarten Richtmarken auf dem Etikettiermaterial automatisch
eingestellt werden.
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Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles im einzelnen beschrieben; es zeigen: Fig. 1 eine schematische
Ansicht des Gesamtaufbaus eines erfindungsgemäß ausgebildeten Rollenetikettierers,
Fig. 2 eine schematische Ansicht zur Darstellung der Antriebsbeziehungen zwischen
den einzelnen Elementen der Anordnung nach Fig. 1 und
Fig. 3 eine
schematische Darstellung zur Erläuterung des Aufbaues des Zeitsteuerungsabschnittes
der Anordnung nach Fig. 1.
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Der in Fig. 1 dargestellte Rollenetikettierer weist eine Etikettiermaterialvorratsrolle
1 auf. Das von der Vorratsrolle 1 abgewickelte Etikettiermaterial 2 hat die Form
einer kontinuierlichen Bahn und wird einer Zuführrolle 5 nach Passieren einer Mehrzahl
Rollen einschließlich einer Spannrolle 3 zugeführt, wie dieses durch die strichpunktierte
Linie dargestellt ist. Die Spannrolle 3 ist am freien Ende eines Spannarms 6 drehbar
gelagert. Der Spannarm 6 ist schwenkbar gelagert, wie dieses durch den Doppelpfeil
angedeutet ist, und beispielsweise durch eine Feder im Gegenzeigersinn vorgespannt,
um das zwischen Vorratsrolle 1 und Zuführrolle 5 verlaufende Etikettiermaterial
unter vorbestimmter Spannung zu halten. Ein Drucker 4 ist an geeigneter Stelle zwischen
der Vorratsrolle 1 und der Zuführrolle 5 an der Bahn des Etikettiermaterials 2 angeordnet,
so daß gewünschte Daten, wie Fabrikationsnummer und Herstellungsdatum, auf das Etikettiermaterial
2 aufgedruckt werden können.
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Von der Zuführrolle 5 wird das Etikettiermaterial 2 einem Rotationsschneider
7 zugeführt, wo es zum Erhalt eines Etikettes einer gewünschten Länge geschnitten
wird. Das abgeschnittene
Etikett wird dann einer Applikationstrommel
8 zugeführt und dort durch Saugwirkung gehalten, und zwar mit der Etikettenvorderseite
in Kontakt mit der Trommelumfangsfläche. Die Applikationstrommel 8 dreht sich in
Pfeilrichtung, das abgeschnittene Etikett wird daher auf der Umfangsfläche der Trommel
8 unter einer Klebstoffaufbringvorrichtung 9 hindurch weitertransportiert. Letztere
ist benachbart der Applikationstrommel 8 angeordnet, so daß die Rückseite des an
der Trommel 8 festgesaugten Etikettes mit Klebstoff versehen wird. Das nunmehr auf
seiner Rückseite klebrige Etikett wird dann auf einen Behälter 10 aufgebracht.
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Letzterer wird längs eines noch zu beschreibenden Transportierweges
der Trommel zugeführt, so daß der Behälter 10 richtig etikettiert werden kann.
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Die Behälter 10 werden in Fig. 1 von links nach rechts auf einem Fördergurt
11 stehend transportiert, der den Behältertransportierweg grundsätzlich definiert.
Benachbart dem Fördergurt 11 befindet sich ein Stopperrad 12, das verhindert, daß
zuviele Behälter 10 auf einmal herantransportiert werden. Ebenfalls benachbart'zum
Fördergurt 11 und unmittelbar stromabwärts des Stopperrades 12 befindet sich ein
Sternrad 13, das an seinem Umfang eine Vielzahl Nuten in äquidistanter Anordnung
besitzt. Das Sternrad 13 wird im Gegenzeigersinn angetrieben, wie dieses durch den
eingezeichneten
Pfeil dargestellt ist, und veranlaßt dadurch,
daß die Behälter 10 in vorbestimmtem Abstand hintereinander vereinzelt über eine
vorbestimmte Strecke auf dem Fördergurt 11 in Zuordnung mit der Drehung der Applikationstrommel
8 transportiert werden. Die Behälter 10 werden wie beschrieben etikettiert, wenn
sie in Kontakt mit der Applikationstrommel 8 während ihres Vortränsportes kämmen.
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Ein auslaßseitiges Druckkissen 14 befindet sich unmittelbar stromabwärts
des Sternrades 13 in vorbestimmtem Abstand von aer Ümfangsflåche der Applikationstrommel
8 quer zur Förderrichtung. Demgemäß werden die vom Sternrad 13 freigegebenen Behalter
iÓ zwischen der Applationstrommei 8 und dem ausiäßseitigen Druckkissen 14 so geführt,
daß sie längs des Druckkissens 14 rollen, wodurch das Etikett um den Behälter herum
angedrückt wird. Weiter stromabwärts befindet sich ein längeres Druckkissen 16 längs
einer bestimmt Strecke auf einer Seite des Fördergurtes 11. Dem Druckkissen 16 gegenüberstehend
befindet sich auf der anderen Seite des Fördergurtes 11 in vorbestimmtem Abstand
ein Endlosgurt 15. Der -Endlosgurt 15 läuft zwischen einem Rollenpaar um und ist
so angetrieben, daß sein dem Druckkissen 16 zugewandtes Trum in derselben Richtung
läuft wie der Fördergurt 11. Hierdurch wird erreicht, daß die zwischen Druckkissen
16 und Endlosgurt
15 vortransportierte Behälter 10 am Druckkissen
16 abrollen, so daß die aufgebrachten Etiketten an die Behälter fest angedrückt
und fixiert werden.
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Benachbart der Vorratsrolle 1 befindet sich eine weitere Etikettiermaterialvorratsrolle
17, die nach Aufbrauch der Rolle 1 verwendet wird. Wenn also die Vorratsrolle 1
nach Gebrauch ausgeht, wird das hintere Ende des Etikettiermaterials der Rolle 1
mit dem vorderen Ende des Etikettiermaterials der Rolle 17 verbunden, und zwar entweder
manuell oder durch einen Rollenetikettierverbinder bekannter Bauart.
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Wie in Fig. 2 dargestellt, ist ein erster Motor 21 als Antrieb für
den Rotationsschneider 7 vorgesehen. Der erste Motor 21 treibt auch andere Komponenten
wie die Trommel 8 und das Sternrad 13 synchron an, ausgenommen jedoch die Zuführrolle
5. Ein zweiter Motor 22, beispielsweise ein Schrittmotor, ein Servomotor oder ein
Impulsmotor ist ausschließlich für den Antrieb der Zuführrolle 5 vorgesehen, so
daß diese unabhängig vom Antriebszustand des ersten Motors 21 für eine Drehung angetrieben
werden kann.
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Der Rotationsschneider 7 und die Zuführrolle 5 sind mit Positionsdetektoren
23 bzw. 24 versehen, beispielsweise mit Rotationscodierern zum Feststellen der Betriebsstellungen
dieser
Vorrichtungen. An geeigneter Stelle längs der Zuführbahn des Etikettiermaterials
2 befindet sich ein Richtmarkendetektor 26 zum Feststellen der auf dem Etikettiermaterial
2 vorgesehenen Richtmarken. Es sei bemerkt, daß der Abstand L zwischen dem Richtmarkendetektor
26 und dem Rotationsschneider 7 so bestimmt ist, daß wenigstens ein Etikett, das
durch Abschneiden vom Etikettiermaterial 2 zu erzeugen ist, hierin enthalten ist.
Bei der dargestellten Ausführungsform sind in der Strecke L drei Etiketten enthalten.
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Das Ausgangssignal des Lagedetektors 23 wird einem ersten Zähler 31
zugeführt, der Bestandteil einer Speicherschaltung 30 ist. Die Ausgangssignale der
Detektoren 24 und 26 werden einem zweiten Zähler 32 zugeführt. Der erste Zähler
hält einen Zählwert, der der Winkelstellung des Rotationsschneiders 7 entspricht.
Sein Zählwert wird rückgesetzt, wenn der Rotationsschneider 7 ein Etikett abschneidet.
Andererseits hält der zweite Zähler 32 einen Zählwert, der der Winkelstellung der
Zuführrolle 5 entspricht. Der Zählwert dieses Zählers wird rückgesetzt, wenn der
Richtmarkendetektor 26 eine Richtmarke 25 feststellt. Die Speicherschaltung 30 enthält
eine Mehrzahl Register entsprechend der Anzahl Etiketten, die in der vorstehend
erwähnten Länge L enthalten sind. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier
Register
33, 34, 35 und 36 vorgesehen. Die Speicherschaltung ist
so organisiert, daß der Zählwert des zweiten Zählers 32 nach Rücksetzung durch den
Richtmarkendetektor 26 in jedem der Register 33 bis 35 nacheinander gespeichert
werden kann.
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Das Register 36 ist ein redundantes Register.
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Wie in Fig. 3 dargestellt, ist eine Rechenschaltung 37 vorgesehen,
die Eingangsdaten von den Zählern 31 und 32 und vom Register 33 erhält. Wie nachstehend
noch im einzelnen beschrieben wird, ermittelt die Rechenschaltung 37 aus den Eingangsdaten
eine Differenz zwischen dem durch die Zuführrolle 5 tatsächlich zugeführten Betrag
(Länge) des Etikettiermaterials 2 und einem Referenz-Zufuhrbetrag als einen Korrektionswert.
Des weiteren ermittelt die Rechenschaltung 37 die Betriebsgeschwindigkeit der Zuführrolle
5 aus einem Wert, wie dieser erhalten wird durch Addieren der vom Register 33 gelieferten
Länge des nächsten abzuschneidenden Etikettes zu dem oben erwähnten Korrekturwert
und den vom ersten und zweiten Zähler 31 und 32 gelieferten Winkelstellungen von
Rotationsschneider 7 bzw. Zuführrolle 5. Ansprechend auf die so von der Recheneinheit
37 erhaltene Betriebsgeschwindigkeit steuert eine Steuerschaltung 38 die Betriebsgeschwindigkeit
des zweiten Motors 22.
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Mit einem solchen Aufbau wird im Zeitpunkt unmittelbar nach
Abschneiden
des Etikettiermaterials 2 durch den Rotationsschneider 7 der erste Zähler 31 rückgesetzt,
während der zweite Speicher 32 einen Zählwert speichert, der dem Abstand Y zwischen
der Richtmarke 25 und dem Detektor 26 (Fig. 2) entspricht. Andererseits speichern
die Register 33 bis 35 je Zählwerte, die den Längen der drei in der vorstehend erwähnten
Länge L enthaltenen Etiketten entspricht.
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Wenn der Rotationsschneider 7 das Etikettiermaterial 22 abgeschnitten
und dadurch den ersten Zähler 31 rückgesetzt hat, summiert die Rechenschaltung 37
den im zweiten Speicher 32 gespeicherten Zählwert und die in den Registern 33 bis
36 gespeicherten Zählwerte und subtrahiert dann den so erhaltenen Summenwert von
einem vorbestimmten Referenzwert zum Erhalt eines Korrektionswertes. Der Referenzwert
wird zweckmäßig so gewählt, daß er dem errechneten Summenwert für den Fall entspricht,
daß weder eine Expansion noch eine Kontraktion im Etikettiermaterial vorhanden ist.
Bei einer solchen Einstellung ist, solange das Etikettiermaterial 2 weder expandiert
noch kontrahiert ist, Übereinstimmung zwischen errechnetem Wert und Referenzwert
vorhanden, und die von der Zuführrolle 5 zugeführte Länge des Etikettiermaterials
2 in genauer zeitlicher Verknüpfung mit der Betriebszeitsteuerung des Rotationsschneiders
7. Wenn andererseits zwischen errechnetem Wert und Referenzwert eine Diskrepanz
vorhanden
ist, dann zeigt dieses an, daß die zugeführte Länge
des Etikettiermaterials 2 entweder zu lang oder zu kurz ist.
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Sodann empfängt die Rechenschaltung 37 einen Zählwert vom Register
33, der die Länge des nächsten abzuschneidenden Etikettes anzeigt, und bestimmt
den Vorschubbetrag des Etikettiermaterials 2 durch Addieren des oben beschriebenen
Korrektionswertes zu diesem Zählwert. Sodann ermittelt die Rechenschaltung 37 den
Etikettiermaterial-Vorschubbetrag, der während einer Zeitspanne zuzuführen ist,
bis zum nächsten Abschneiden des Etikettiermaterials. Diese Ermittlung erfolgt anhand
der derzeitigen Betriebsgeschwindigkeit des zweiten Motors 24, d. h. anhand der
Vorschubgeschwindigkeit des Etikettiermaterials 2 durch die Zuführrolle 5 und anhand
der Winkelstellung des Drehschneiders 7. Der so errechnete Vorschubbetrag wird mit
dem mit dem Korrektionswert-addierten Zählwert verglichen. Liefert der Vergleich
eine vorhandene Differenz, dann ermittelt die Rechenschaltung 37 einen Nachstellbetrag
aus der Zeitspanne; bis der Rotationsschneider 7 das Etikettiermaterial 2 das nächste
mal schneidet und aus der Größe einer solchen Differenz und liefert ein Signal entsprechend
dieses Nachstellbetrags zur Steuerschaltung 38.
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Demgemäß steuert die Steuerschaltung 38 die Betriebsgeschwindigkeit
des zweiten Motors 22 entsprechend dem Nachstellbetrag. Es sei bemerkt, daß der
Grund, warum die Zeitspanne
bis der Rotationsschneider 7 das Etikettiermaterial
2 das nächste mal abschneidet, bei der Ermittlung des Nachstellbetrages berücksichtigt
wird, darin liegt, daß die Nachstellung allmählich im Verlauf dieser Zeitspanne
und nicht plötzlich zu einem bestimmten Zeitpunkt durchgeführt wird.
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Die Rechenschaltung 37 führt eine ähnliche Ermittlung wiederholt aus,
um die Betriebsgeschwindigkeit des zweiten Motors und damit der Zuführrolle 5 zu
allen Zeiten zu steuern. Wenn die Rechenschaltung 37 die Betriebsgeschwindigkeit
des zweiten Motors entsprechend diesem Nachstellbetrag ändert, betrachtet die Recheneinheit
37 die geänderte oder neue Betriebsgeschwindigkeit als die derzeitige Betriebsgeschwindigkeit
und erzeugt den errechneten oder summierten Wert derart, daß der als Folge der Drehung
der Zuführrolle 5, d. h., des tatsächlichen Vorschubbetrags, erhaltene Zählwert
vom anfänglich errechneten oder summierten Wert abgezogen wird, wodurch der als
nächstes zuzuführende Vorschubbetrag des Etikettiermaterials 2 als neu errechneter
oder summierter Wert benutzt wird.
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Hinsichtlich der Register 33 bis 36 gilt, daß, sobald der Zählwert,
der die Länge des als nächstes vom Etikettiermaterial 2 abzuschneidenden Etikettes
anzeigt, der Rechenschaltung
37 vom Register 33 zugeführt wird,
die Zählwerte, die in den anderen Registern 34 und folgende gespeichert sind, zu
den nächsten Registern vorgeschoben werden, so daß die letzten beide Register 35
und 36 leer werden. Wenn der Richtmarkendetektor 26 eine Richtmarke 25 feststellt,
während die Betriebsgeschwindigkeit der Zuführrolle 5 von der Rechenschaltung 37
kontrolliert wird, wird der Zählwert des zweiten Zählers 32 im leeren Register 35
gespeichert.
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Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß bei dem erläuterten
Ausführungsbeispiel, wenn das Etikettiermaterial 2 vom Rotationsschneider 7 geschnitten
wird, der Zählwert im zweiten Zähler und alle Zählwerte in den Registern 33 bis
36 summiert werden, um einen errechneten oder summierten Wert zu erzeugen, der dann
mit einem vorbestimmten Referenzwert verglichen wird. Hierdurch wird ein Korrektionswert
auf der Basis einer aus diesem Vergleich resultierenden Differenz bestimmt, und
dieser Korrektionswert wird dem Zählwert entsprechend der Länge des nächsten vom
Etikettiermaterial abzuschneidenden Etikettes hinzuaddiert, wodurch derlaufende
Vorschubbetrag des Etikettiermaterials 2 bestimmt ist. Daher kann, selbst wenn der
Vorschubbetrag des Etikettiermaterials 2 im zuletzt vorausgegangenen Abschneidprozeß
zu groß oder zu klein war, der Vorschubbetrag des Etikettiermaterials 2 im nachfolgenden
Abschneidprozeß richtig und genau eingestellt werden.
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Es sei nun der Fall erörtert, daß entweder eine Expansion oder Kontraktion
im Etikettiermaterial 2 vorhanden ist.
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Wenn sich beispielsweise das Etikettiermaterial 2 ausdehnt, nimmt
der Zählwert zwischen zwei benachbarten Richtmarken 25-25 zu, und der Zählwert entsprechend
dem Abstand Y ab.
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Da jedoch der Gesamtvorschubbetrag entsprechend dem oben beschriebenen
Referenzwert ungeändert bleibt, bleibt die Lage wenigstens der ersten Richtmarke
25 unabhängig von der Gegenwart oder vom Fehlen entweder einer Expansion oder Kontraktion
ungeändert, so daß erfindungsgemäß praktisch kein Einfluß durch eine Expansion oder
Kontraktion im Etikettiermaterial 2 vorhanden ist. Da außerdem der Vorschubbetrag
auf der Basis der Länge des als nächstes vom Etikettiermaterial 2 abzuschneidenden
Etikettes jedesmal bestimmt wird, wenn das Etikettiermaterial 2 geschnitten wird,
kann, selbst wenn ein unterschiedlicher Richtmarkenabstand beispielsweise an der
Verbindungsstelle zwischen zwei Etikettiermaterialien vorhanden ist, der Vorschubbetrag
unmittelbar errechnet werden, so daß im Unterschied zum Stand der Technik keine
Verzögerung im Betrieb auftritt.-Da wie erörtert, bei dem vorliegenden Rollenetikettierer
kein schwerer Differentialgetriebezug vorzusehen ist, kann die gesamte Apparatur
relativ leicht und einfach aufgebaut werden. Außerdem kann, selbst bei Vorhandensein
eines unterschiedlichen
Richtmarkenabstandes, etwa am Verbindungsteil
zwischen zwei Etikettiermaterialbahnen (beim Übergang von einer Vorratsrolle auf
eine andere) ohne Verzögerung im Betrieb fortgefahren werden und der Vorschubbetrieb
kann glatt und genau ausgeführt werden.