DE69630469T2

DE69630469T2 - Verfahren und computergesteuerte maschine zum anbringen reckbarer etikette auf gegenständen

Info

Publication number: DE69630469T2
Application number: DE69630469T
Authority: DE
Inventors: E. Lyn BRIGHT; Svatoboj Otruba
Original assignee: B & H Manufacturing Co Inc Ceres; B&H Manufacturing Co Inc
Current assignee: B & H Manufacturing Co Inc Ceres; B&H Manufacturing Co Inc
Priority date: 1995-06-07
Filing date: 1996-06-07
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2016-06-08
Also published as: US6287671B1; DE69632211T2; WO1996040559A2; WO1996040559A3; AU6379996A; EP0885144A2; EP1122173A3; TW340826B; BR9609108A; DE69630469D1; US6488794B1; ATE264225T1; CA2223946C; EP1122173B1; KR100372400B1; CA2223946A1; AU718257B2; EP0885144B1; EP1122173A2; JPH11507312A

Description

In einer Etikettierungsmaschine vom Revolvertyp, wie sie etwa im U.S. Patent 4,108,709 beschrieben ist, werden Behälter einem rotierenden Revolver fortlaufend zugeführt; jeder Behälter wird wiederum zwischen einem oberen Spannfutter und einem unteren Spannfutter eingeklemmt, die von dem Revolver getragen werden; der so eingeklemmte Behälter wird umlaufend um die Mittelwelle des Revolvers zu einer Etikettenaufnahmestation rotiert, wo er den Vorderrand eines Etiketts berührt, das von einem Etikettentransporter, wie etwa einer rotierenden Vakuumtrommel, transportiert wird; das Etikett wird von der Vakuumtrommel gelöst und um einen Behälter herumgewickelt, wenn der Behälter um seine Achse herum gedreht wird; und wird, mit herumgewickeltem Etikett, durch den Revolver zu einer Behälterausgabestation transportiert, wo der etikettierte Behälter von dem Revolver ausgegeben wird. Bei diesem Vorgang ist es notwendig, jeden zwischen einem Spannfutterpaar eingeklemmten Behälter um die Achse des Revolvers umlaufend zu drehen, und es ist notwendig, den Behälter um seine eigene Achse zu drehen, um ein Etikett um ihn herumzuwickeln. Es sind andere Etikettierungsmaschinen bekannt, wie etwa z. B. diejenige, die in dem U.S. Patent Nr. 4,242„167 mit dem Titel "Labeling Machine" beschrieben ist.
In dem vorgenannten U.S. Patent 4,108,709 erfolgt das Drehen des Behälters z. B. durch ein Rad, das koaxial an einem oberen Element eines Spannfutterpaars befestigt ist, und ein Kissen, das konzentrisch zu der Revolverachse ist. Der Kontakt zwischen diesem Rad und dem Kissen bewirkt, dass sich das jeweilige Spannfutter, und mit ihm der Behälter, dreht.
Dieses Mittel zum Drehen der Behälter ist ziemlich wirksam, unterliegt jedoch zahlreichen Einschränkungen. Z. B. kann sich der Behälter nur in einer Richtung drehen, und seine Gschwindigkeit ist durch die Geschwindigkeit des Revolvers und den Radius des Rads und des Kissens festgelegt. Auch könnte dieses Verfahren zum Drehen des Behälters zum Aufwickeln des Etiketts für solche Behälter unwirksam sein, die allgemein nicht kreisförmige Querschnitte aufweisen.
Es ist allgemeine Praxis, Etiketten auf Behälter und andere Gegenstände aufzubringen durch Zuführen einer fortlaufenden Länge von Etikettenmaterial auf einer Rolle, Schneiden desselben in geeignete Längen, die zu einer rotierenden Vakuumtrommel überführt werden, die wiederum jedes Etikett auf ihrer zylindrischen Oberfläche mittels Vakuum aufnimmt und jedes Etikett zu einer Etikettenaufbringstation transportiert, wo es um einen Behälter herumgewickelt wird. Zu dem Zweck, das Etikett auf den Behälter zu kleben, wird auf den Behälter und/oder das Etikett, gewöhnlich letzeres, auf dessen Vorderende und dessen Hinterende, Klebstoff aufgetragen. Es kann ein Klebstoff in situ durch Verwendung eines Lösungsmittels gebildet werden. Auch kann Heißversiegelung der Überlappung zwischen dem Hinterende des Etiketts und dem Vorderende des Etiketts angewendet werden.
Nachfolgend wird der Einfachheit halber der Begriff "Etikett" oder "Etiketten" und der Begriff "Behälter" angewendet, wobei es sich aber versteht, dass andere Abschnitte von Blattmaterial angewendet werden, z. B. für Dekorationszwecke, Identifikationsbänder, fälschungssichere Streifen etc. und dass auf andere Artikel als Behälter Etiketten oder andere Blattmaterialabschnitte aufgebracht werden können.
Dieses Etikettenaufbringen auf Behälter kann mit einem Stapel vorgeschnittener Etiketten erfolgen, anstatt durch Abtrennen der Etiketten von einer fortlaufenden Länge von Etikettenmaterial.
Repräsentative Patente, die sich auf diese Etikettenauftragung beziehen, sind die U.S. Patente Nr. 4,108,709; 4,108,710; 4,500,385; 5,091,040; 5,137,596 und 5,269,864. Dieses Etikettenaufbringen kann auch ausgeführt werden und wird häufig ausgeführt mit einem wärmeschrumpfbaren Etikettenmaterial, das nach dem Aufbringen auf den Behälter Wärme ausgesetzt wird, damit es schrumpft, z. B. in eine vertiefte Fläche eines Behälters oder auf konturierte Abschnitte, wie etwa den Hals oder die Schulter eines Behälters. Z.B. ist in dem U.S. Patent 4,704,173 eine solche Wärmeschrumpfetikettierung dargestellt, indem ein Etikett auf einen Behälter aufgebracht wird, der einen zylindrischen Körper hat, über und unter welchem Abschnitte des Behälters liegen, die einen kleineren Durchmesser haben. Das Wärmeschrumpfen schrumpft das Etikett auf diese Bereiche kleineren Durchmessers.
Das U.S. Patent Nr. 4416714 offenbart eine Maschine und ein Verfahren zum Aufbringen von Wärmeschrumpfetiketten auf Gegenstände, wie etwa Behälter, die zylindrische Körperabschnitte und einen Endabschnitt oder -abschnitte aufweisen, die dem Körperabschnitt benachbart sind und davon ausgehend einwärts geneigt sind. Das Etikett hat eine derartige Länge, dass sein Vorderende sein Hinterende überlappt, und das Etikett wird auf dem Behälter durch Klebstoff gesichert. Der Rand oder die Ränder, die an einem Endabschnitt aufeinanderliegen, werden auf den Behälter durch Wärme von einer externen Quelle wärmegeschrumpft. Die Offenbarung dieses Dokuments entspricht den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 5.
Eine Alternative zu diesem Wärmeschrumpf-Konturetikettieren ist das Aufbringen reckbarer Etiketten, die vor dem Aufbringen gereckt werden und die sich nach dem Aufbringen zusammenziehen und eng auf den vertieften oder konturierten Abschnitten des Behälters anhaften. Ein Beispiel dieser Reck-Etikettierung und des Verfahrens und der Maschinerie zu dessen Durchführung wird durch Automatic Label Systems, Twinsburg, Ohio angegeben, die das liefern, was "Auto-Sleeve^(R) Stretch Sleeve Labels" genannt wird. Die Auto Sleeve^(R) Etiketten werden zuerst zu Hülsen geformt. Die Hülsen haben einen Durchmesser, der kleiner ist als der maximale Durchmesser des Behälters, auf den sie aufgesetzt werden sollen, und die Hülse wird über den Behälter gestreckt aufgesetzt, und, wenn es so aufgebracht ist, kontrahiert es und entspannt sich, sodass es eng auf dem Behälter sitzt. Dieses Verfahren kommt ohne die Verwendung von Klebstoff, Hitze oder Lösungsmittel aus, damit das Etikett auf den Behältern haftet, und es kommt ohne die Erhitzung des Etiketts auf den Behältern aus, um das Etikettenmaterial auf den Behälter zu schrumpfen.
Jedoch erfordert dieses Verfahren, zuerst das gereckte Etikettenmaterial zu einer Hülse zu formen, und dann die Hülse über den Behälter zu setzen. Abgesehen von der Hülsentechnik ist das Recken von Etiketten bislang vermieden oder minimiert worden.
Das Aufbringen von Braille-Zeichen, Icons oder anderer taktil sensierbarer Indizien auf Behältern erlaubt sehbehinderten Personen, den Inhalt der Verpackungen oder Behälter zu erkennen. Es sind herkömmliche Behälter entwickelt worden, die ein Braille-Zeichen oder Indizien aufweisen, die als Teil des Behälterherstellungsprozesses eingeformt worden sind. Zusätzlich können die Indizien direkt auf den Behälter geprägt werden.
Das Aufbringen von Baille-Markierungen während des Drucks bietet Probleme aufgrund der Schwierigkeiten, die an der Stelle des Aufbringens auftreten würden. Geschnittene und gestapelte Etiketten, die Braille-Zeichen oder Indizien aufweisen, haben die Tendenz, ineinanderzugreifen und somit zusammenzuhalten, wenn jedes Etikett aufeinanderfolgend einzeln während des Aufbringens der Etiketten auf den Behälter oder Gegenstand abgezogen wird. Im Falle einer kontinuierlichen Rolle mit Braille-Zeichen oder anderen Indizien würde die Rolle selbst aufgrund der Indizien schief hängen. Eine solche Rolle würde dann während solcher Prozesse, wie etwa Präzisionsaufwickeln und/oder -abwickeln, Schwierigkeiten mit sich bringen. Das Problem kann besonders akut sein, wenn die Indizien auf reckbarem Etikettenmaterial ausgebildet sind.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Aufbringen eines elastischen Abschnitts aus Blattmaterial auf die Oberfläche eines Gegenstands angegeben, wobei das Verfahren die Merkmale von Anspruch 1 aufweist.
Es wird auch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 5 angegeben.
In einer besonderen Ausführung werden die oben erwähnten Schwierigkeiten und Einschränkungen stark vermindert, indem eine computergesteuerte Etikettierungsvorrichtung vom Revolvertyp angegeben wird, um den Etikettenaufbringemechanismus zu steuern, wenn auf Behälter Etiketten aufgebracht werden. Die computergesteuerte Etikettierungsvorrichtung vom Revolvertyp weist einen motorbetriebenen Revolver innerhalb einer Behälterbehandlungsstation sowie einen oder mehrere Sensoren auf, die Information über den Betriebsstatus des Revolvers liefern. Jede Behälterbehandlungsstation weist einen Motor zum Antrieb der Behälterbehandlungsstation sowie einen oder mehrere Sensoren auf, die Betriebsstatusinformation über die Behälterbehandlungsstation liefern. Ein Etikettenaufbringemechanismus, wie etwa eine motorgetriebene Vakuumtrommel, kann auch vorgesehen sein, die Sensoren aufweist, um Betriebsstatusinformation zu liefern. Ein Computer ist mit den Motoren und Sensoren gekoppelt, um die erhaltene Statusinformation zu verarbeiten und um in Antwort auf die erhaltenen Signale Steuersignale zu erzeugen, um die Motoren anzutreiben und für eine korrekte Etikettierung der Behälter zu sorgen. Die Sensoren liefern typischerweise Geschwindigkeits-, Richtungs- und Positionsinformation. Der Computer ist programmiert, um die Statusinformation in Verbindung mit vorgespeicherter Information zu verarbeiten, einschließlich Information in Bezug auf die Eigenschaften der Etikettierungsvorrichtung, die Größe und Form der Behälter und die gewünschten Behälteretikettierungseigenschaften.
In einem Verfahren zum Aufbringen von gerecktem Etikettenmaterial wird das gereckte Etikettenmaterial, z. B. reckbares Polyethylen, fortlaufend einem Schneidgerät zugeführt, wie es etwa im U.S. Patent Nr. 4,181,555 gezeigt wird, und jedes Etikett wird, nach Durchlauf durch die Schneidvorrichtung und bevor es in ein Einzeletikett geschnitten wird, einer rotierenden Vakuumtrommel zugeführt, und ihr Vorderende wird auf der rotierenden Vakuumtrommel platziert, die das Etikett durch Vakuum ergreift. Alternativ, jedoch weniger bevorzugt, werden vorgeschnittene Etiketten von einem Stapel derselben einer Vakuumtrommel zugeführt, wie z. B. im U.S. Patent Nr. 4,978,816, wobei sie wiederum durch das Vakuum der Vakuumtrommel ergriffen werden. In jedem Fall wird die Umfangsgeschwindigkeit der Trommel, wie etwa mittels der beschriebenen Computersteuertechniken, so geregelt, dass die Umfangsgeschwindigkeit der Trommel die lineare Geschwindigkeit des an der Trommel ankommenden Etikettenbands oder -blatts vor dem Aufbringen auf den Behälter überschreitet. Bei Abwesenheit eines ausreichend hohen Vakuums würde dies zu einem Verrutschen des Etiketts auf der Vakuumtrommel führen. Jedoch wird mittels eines ausreichend hohen Vakuums dieses Verrutschen vermieden. Weil das Etikett auf der Trommel durch Vakuum und aufgrund der Tatsache gehalten wird, dass die Umfangsgeschwindigkeit der Trommel so geregelt wird, dass sie größer ist als die Etikettenförderung durch das Schneidgerät, wird das Etikett gereckt. Alternativ kann das Vorderende des Etiketts auf der Vakuumtrommel festgeklemmt werden, wie z. B. im Eder U.S. Patent 5,116,452 beschrieben. Es kann auch die kombinierte Verwendung einer Klemme und eines Vakuums eingesetzt werden, das stark genug ist, um das Etikett rutschfest zu halten.
Dann wird das Etikett, das so auf der Trommel im gereckten Zustand gehalten wird, z. B. am Vorderende und am Hinterende mit einem Leimappliaktor in Kontakt gebracht, der Leim auf das Vorderende und auf das Hinterende aufträgt, sodass dann, wenn das Etikett um den Behälter herumgewickelt wird, es daran anhaftet. Auch kann die Verwendung eines Lösungsmittels eingesetzt werden, das auf das Etikett aufgetragen und von dem Etikett absorbiert wird, um in situ einen Klebstoff zu bilden. Alternativ kann auch eine Heißversiegelung der Etikettenenden mitteinander angewendet werden, wie z. B. im U.S. Patent Nr. 5,137,596.
Das Problem der Entspannung des Etiketts aus dessen gerecktem Zustand, wenn es von der Vakuumtrommel freigegeben wird, kann wie folgt gelöst werden. Der Klebstoff, der auf das Vorderende des Etiketts aufgetragen wird, um es auf den Behälter zu kleben, kann ein Klebstoff sein, der sehr schnell und stark an das Etikett und an den Behälter bindet, sodass er das Entspannen des Etiketts verhindert oder minimiert, wenn es die Vakuumtrommel verlässt und an den Behälter bindet. Beispiele solcher Klebstoffe sind unten angegeben.
Alternativ oder in Verbindung mit der Verwendung eines solchen Klebstoffs kann der Klebstoff als Punktserie mit Längsabstand entlang dem Etikett oder um den Umfang eines Behälters herum aufgetragen werden. Somit folgt dem ersten Punkt oder der ersten Punktreihe des Klebstoffs nahe dem Vorderende des Etiketts ein Punkt oder eine Punktreihe mit einem kurzen Abstand von dem ersten Punkt oder der ersten Punktreihe etc. Daher wird das Etikett fest auf dem Behälter gehalten, wenn jedes Segment von der Vakuumtrommel abgeht, und es wird verhindert, dass sich das Etikett entspannt, oder das Entspannen des Etiketts ist nicht signifikant.
Klebstoff kann, anstatt auf das Etikett, auf den Behälter aufgetragen werden, oder kann sowohl auf den Behälter als auch auf das Etikett aufgetragen werden. In dem U.S. Patent 3,834,963 ist die Klebstoffauftragung auf den Behälter gezeigt. Die Klebstoffauftragung auf den Behälter kann (wie im U.S. Patent 3,834,963) auf sowohl den Behälter als auch auf das Etikett erfolgen, und das Muster des auf den Behälter aufgetragenen Klebstoffs kann unterschiedlich sein. Z. B. kann eine Klebstofflinie auf den Behälter zum Ankleben an das Vorderende des Etiketts aufgetragen werden, oder sie kann auf sowohl das Vorderende als auch auf das Hinterende des Etiketts aufgetragen werden, oder sie kann auf den gesamten Umfang des Behälters als aufeinanderfolgende Punkte aufgetragen werden.
Obwohl oben Klebstoff-"Punkte" angegeben worden sind und in Verbindung mit dem Auftragen auf das Etikett genannt sind, kann der Klebstoff auch als Bänder oder Streifen auf den Behälter und/oder das Etikett aufgetragen werden.
Der etikettierte Behälter wird dann von dem Etikettenaufbringegerät entfernt. Derjenige Abschnitt oder diejenigen Abschnitte des gereckten Etiketts, die die vertiefte Oberfläche oder die vertieften Oberflächen des Behälters überlagern, schrumpfen auf den vertieften Abschnitt oder die vertieften Abschnitte.
Wenn auf dem Behälter ein vertiefter Bereich einer solchen Größe vorhanden ist, dass das Entspannen des Etiketts nicht ausreicht, wie z. B. einer tiefen Nut in einem Behälter, die als Fingerhalterung dient, kann ein wärmeschrumpfbares Etikett angewendet werden, das bei Bedarf durch Perforationen unterstützt wird, die auf den am tiefsten ausgenommenen Bereich oder Bereichen aufliegen, um Luft freizugeben, die zwischen dem Etikett und dem Behälter eingefangen wird. Es wird Hitze ausgeübt, um das Etikett auf oder in diesen am tiefsten ausgenommenen Bereich oder Bereiche zu schrumpfen.
Anstatt der Verwendung einer größeren Umfangsgeschwindigkeit der Vakuumtrommel zum Recken des Etiketts kann der Behälter derart gesteuert werden, dass er mit einer Umfangsgeschwindigkeit umläuft, die größer ist als jene der Vakuumtrommel, um hierdurch das Etikett zu recken. Die Umfangsgeschwindigkeit des Behälters ist eine Kombination der Geschwindigkeit, mit der er umlaufen gelassen wird, dessen Durchmesser und der Geschwindigkeit, mit der er nach erster Kontaktherstellung mit dem Etikett läuft. Die Geschwindigkeitsdifferenz des Etiketts auf der Trommel und diese kombinierte Geschwindigkeit kann durch Zahnräder oder computergesteuerte Motoren ziemlich genau geregelt werden, wie unten im näheren Detail beschrieben wird. Um zu verhindern, dass das Etikett von dem Behälter aufgrund dessen größerer Umfangsgeschwindigkeit abrutscht, kann ein Klebstoff eingesetzt werden, der stark und schnell bindet. Alternativ (und/oder zusätzlich zu dieser Prozedur) kann Klebstoff als Aufeinanderfolge von Punkten aufgetragen werden, sodass das Etikett auf den Behälter geklebt wird, nicht nur an einem Punkt, sondern an mehreren Punkten.
Das Etikett kann auch durch beide Prozeduren gereckt werden, d.h. durch Betreiben der Vakuumtrommel mit einer Umfangsgeschwindigkeit, die größer ist als die Etikettenzufuhr, und auch durch Bewirken, dass der Behälter mit einer kombinierten Geschwindigkeit umläuft, die größer ist als die Umfangsgeschwindigkeit der Vakuumtrommel.
Es können Recketiketten eingesetzt werden, die herkömmlich aufgedruckte Indizien aufweisen, sowie Braille-Zeichen für Sehbehinderte.
Die beigefügten Zeichnungen dienen, zusammen mit der Beschreibung, zur Erläuterung der Prinzipien der Erfindung:
1 ist eine Darstellung, die eine Perspektivansicht einer Revolveranordnung zeigt, die nur den Satz unterer Spannfutter zeigt.
2 ist eine Darstellung, die eine schematische Ansicht eines Betriebsmodus dieses Revolvers zeigt.
3 ist eine Darstellung, die eine schematische Ansicht eines anderen Betriebsmodus zeigt, worin eine vorder- und rückseitige Etikettierung ausgeführt wird.
4 ist eine Darstellung, die eine schematische Ansicht eines Etikettierungsvorgangs zeigt, der mittels des Revolvers ausgeführt wird, um Vorder- und Rücketiketten auf andere Behälter als zylindrische Behälter aufzubringen;
5 ist eine Darstellung, die eine schematische Ansicht ausgewählter Komponenten zeigt, wie etwa Motoren/Aktuatoren, Sensoren, Steuerleitungen und Schnittstellen der computergesteuerten Revolveranordnung.
6 ist eine Darstellung, die ein vereinfachtes Hardwareblockdiagramm des Computers, von Schnittstellen, Aktuatoren, Motor und Sensoren der bevorzugten Ausführung zeigt. Und
7a–7b ist eine Darstellung, die ein Flussdiagramm eines Algorithmus zur Betriebssteuerung der Etikettierungsvorrichtung zeigt.
8 ist eine Ansicht eines Behälters, der durch das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung etikettiert werden kann.
9 ist eine Draufsicht auf eine Etikettenaufbringemaschine, die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet ist.
10 ist ein Schnitt durch einen Abschnitt der Maschine von 9.
11 ist eine Ansicht des Behälters von 9 mit aufgebrachtem Etikett.
12 ist eine schematische Darstellung des Verfahrens der Erfindung.
13 und 14 zeigen alternative Typen von Gegenständen, auf die Etiketten gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebracht werden können.
15 zeigt eine Aufeinanderfolge von Etikettenzufühnnralzen, die für das Recken des Etiketts sorgen.
16 ist eine Perspektivansicht eines Gegenstands mit Braille-Zeichen darauf.
17 ist eine Perspektivansicht eines Etiketts mit Braille-Zeichen darauf, das an einer Kappe oder einem Deckel eines Behälters gesichert ist.
18 ist eine Perspektivansicht eines Etiketts mit Braille-Zeichen, das auf die Oberseite eines Getränkebehälters aufgebracht worden ist, oder alternativ auf die Seite des Behälters aufgebracht werden kann.
19 ist eine Perspektivansicht eines Etiketts mit Braille-Zeichen darauf.
20 ist eine schematische Draufsicht einer Alternative einer Etikettierungsvorrichtung, die Braille-Zeichen auf Etiketten während des Anbringens der Etiketten auf Behälter aufbringt.
21 ist eine Perspektivansicht einer Leimspritzpistole, die zum Aufbringen von Leimtröpfen auf ein Etikett oder einen Behälter angewendet wird.
22 ist eine Schnittansicht der Leimspritzpistole allgemein entlang Linie 7– 7 – von 21.
23 ist eine schematische Draufsicht eines Abschnitts einer anderen Etikettierungsvorrichtung, die eine Matrize verwendet, um Braille-Zeichen auf ein Etikett zu prägen, das dann auf einen Behälter aufgebracht wird.
24 ist eine Schnittansicht der Matrize mit Vorsprüngen daran, die in der Etikettierungsvorrichtung von 23 verwendet wird.
25 ist eine Perspektivansicht eines Etiketts, das zwischen einer Vakuumtrommel und einer Walze walzgeformt wird.
26 ist eine schematische Draufsicht einer anderen Ausführung einer Etikettierungsvorrichtung, die zum Platzieren von Braillezeichen in Etiketten verwendet wird, die aufeinanderfolgend auf Behälter aufgebracht werden.
27 ist eine schematische Perspektivansicht einer anderen Etikettierungsvorrichtung, in der ein Etikett, das auf einer Vakuumtrommel gesichert ist und benachbart einer Leimspritzpistole hindurchtritt, Leimtröpfchen erhält.
28 ist eine Teilschnittansicht durch die Leimspritzpistole von 27.
29 ist eine Schnittansicht eines Etiketts, auf dessen Unterseite Leimtröpfchen angebracht sind, und das auf einen Behälter aufgebracht worden ist, was taktil identifizierbare Rippen auf dem Etikett erzeugt.
30 ist eine Perspektivansicht einer Leimaufbringevorrichtung, die zur Leimabgabe in einem Spiralmuster ausgebildet ist.
Die folgende relativ detaillierte Beschreibung ist vorgesehen, sodass sie den Patentstatuten genügt. Jedoch versteht es sich für den Fachmann, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen darin vorgenommen werden können, ohne von der Erfindung abzuweichen. Die folgende Beschreibung ist beispielhaft und nicht erschöpfend.
Nun ist in Bezug auf 1 der untere Abschnitt eines Etikettierungsrevolvers 10 gezeigt. Der Etikettierungsrevolver 10 wird durch eine im Rahmen/Gehäuse 12 der Maschine angebrachte Welle 11 angetrieben und ist auf einer Platte 13 befestigt. Obwohl ein kreisförmiger Revolver dargestellt ist, können eine Vielzahl von Behältertransportern angewendet werden, z. B. kann ein linearer Transporter oder ein Transporter angewendet werden, der einen unterschiedlich vordefinierten Weg definiert. Es sind eine Mehrzahl unterer Spannfutter 14 vorgesehen, die mit Winkelabstand um die Welle 11 herum angeordnet sind und von denen jedes einen Behälter oder einen anderen Gegenstand, wie etwa bei 15 gezeigt, zwischen einer Behälteraufnahmestation, wo jeder Behälter aufeinanderfolgend einem der Mehrzahl von Spannfuttern 14 zugewiesen wird, und einer Behälterausgabestation, wo die Zuordnung endet, hält. Jedes Spannfutter ist an einer Welle 16 befestigt, die von einem Spannfuttermotor 17 angetrieben wird. Ein Sensor 18 ist an jedem Motor 17 durch eine Kupplung 19 angebracht. Der Sensor 18 sowie andere Sensoren, die hierin zu identifizieren sind, können z. B. Codierer sein, von denen verschiedene Typen in der Technik bekannt sind, oder andere Sensortypen. Die Welle 16 kann sich mit der Kupplung 19 gemeinsam erstrecken. Die Funktion des Spannfuttersensors 18 wird nachfolgend beschrieben.
Für jedes der unteren Spannfutter 14 ist ein oberes Spannfutter (nicht gezeigt) vorgesehen, das zu dem jeweiligen unteren Spannfutter axial ausgerichtet ist. Es sind geeignete Behältereinführ und -ausführmittel vorgesehen, um Behälter in den Revolver einzusetzen und diese aus dem Revolver zu entfernen, nachdem sie etikettiert worden sind; und es sind geeignete Etikettentransportmittel vorgesehen, um die Etiketten zu jedem Behälter an einer Etikettenausgabe/aufbringe (Etikettenaufbringe)-Station zu liefern. Diese Mittel sind z. B. im U.S. Patent Nr. 4,108,709 beschrieben. Eine einfache Ausführung einer Vakuumtrommel 214 zum Halten eines Etiketts 36 ist gezeigt. Die Vakuumtrommel 36 ist durch eine Trommelwelle 213 mit einem Trommelmotor 210 und einem Trommelsensor 211 verbunden. Die Vakuumtrommel, in Zuordnung zu einer Klebstoffauftragevorrichtung 201, und eine Etikettenabschneidevorrichtung bilden die Etikettenaufbringestation. Das Vakuum wird von einer geeigneten Vakuumpumpe (nicht gezeigt) geliefert. Auch sind Mittel vorgesehen, um das obere jedes Paars oberer und unterer Spannfutter von dem unteren Spannfutter wegzubewegen, um den Eintritt eines Behälters und eine Abwärtsbewegung zu einer Klemme des Behälters, platziert zwischen den oberen und unteren Spannfuttern, zu gestatten. Ein geeignetes Nockenmittel für diese Funktion ist im U.S. Patent Nr. 4,108,709 beschrieben, das auch dazu dient, jedes obere Spannfutter anzuheben, um einen etikettierten Behälter freizugeben. Eine Sensor- und Aktuatoranordnung, die in der Lage ist, die obere Spannfutterposition zu erfassen und das obere Spannfutter entsprechend zu bewegen, können ebenfalls vorgesehen sein. Die Sensor- und Aktuatoranordnung wäre ähnlich jener, die unten in Bezug auf den Revolver 10 diskutiert und bei Bedarf modifiziert ist. Der Aktuator kann allgemein ein Elektromotor oder ein Luftzylinder sein, von denen es verschiedene Typen gibt.
Die Revolverwelle 11 wird von einem Elektromotor 25 durch eine Motorwelle 26, ein Motorzahnrad 27 und ein Revolverzahnrad 28 angetrieben. Ein Revolversensor 31 ist ebenfalls mit der Revolverwelle 11 gegenüber dem Motor 25 gekoppelt. Ein Sensorzahnrad 29, das durch eine Sensorwelle 30 an dem Sensor 31 angebracht ist, ist mit dem Revolverzahnrad 28 gekoppelt.
Der Motor 25 dreht den Revolver um die Achse der Wellell. Jeder Spannfuttermotor 17 dreht ein Spannfutter 14. Während der Etikettierung ist es erwünscht, die Umlaufgeschwindigkeit des Revolvers 13 zu regeln, und hierdurch die Umfangsgeschwindigkeit der Spannfutter 14 um die Achse der Hauptwelle 11. Es ist weiter erwünscht, die Drehgeschwindigkeit und -richtung jedes Spannfutters 14 um dessen eigene Achse herum zu regeln. Wenn man z. B. annimmt, dass der Revolver 13 im Gegenuhrzeigersinn dreht, kann es erwünscht sein, den Revolver 13 mit höherer oder niedriger Geschwindigkeit zu drehen, damit ein Spannfutter 14 schneller oder langsamer umläuft, damit ein Spannfutter 14 im Uhrzeigersinn oder Gegenuhrzeigersinn umläuft, und um die Umlaufbewegung eines Spannfutters 14 einzuleiten und vollständig zu arretieren. Es ist allgemein erwünscht, den Umlauf jedes Spannfutters 14 einzuleiten, bevor sein Behälter das Vorderende des Etiketts berührt, um die lineare Geschwindigkeit des Etiketts an die Oberflächengeschwindigkeit des Behälters am Kontaktpunkt anzupassen, und in einigen Anwendungen sicherzustellen, dass das Etikett präzise in Bezug auf eine bestimmte Markierung oder ein Merkmal des Behälters platziert wird.
Nun sind in Bezug auf 2 vier nummerierte Behälter gezeigt, die mit 1, 2, 3 und 4 nummeriert sind und die durch den Revolver 10 transportiert werden. Eine Vakuumtrommel ist bei 35 gezeigt, wobei ein Etikett 36 durch Vakuum auf dessen zylindrischer Oberfläche gehalten wird, wobei der Vorderrand 37 dieses Etiketts den Behälter 2 an einem Tangentenpunkt berührt. Klebstoff wird auf Abschnitte des Etiketts 36 durch eine Klebstoffstation 201 aufgetragen. Es ist erwünscht, den Schlupf zwischen der Oberfläche des Behälters 15 und der Etiketten-führenden Unterdrucktrommel 35 während des Kontakts zu minimieren. Wenn sich der Behälter 1 der Etikettierungsstation annähert, wird dessen Motor 17 angesteuert, sodass dann, wenn er die Position erreicht, der Behälter 2 durch seinen Motor 17 mit einer derartigen Geschwindigkeit in Umlauf versetzt wird, dass seine Orbitalgeschwindigkeit um die Achse der Hauptwelle 11 (mit dem Pfeil 1 angegeben) und seine Umlaufgeschwindigkeit (mit dem Pfeil III angegeben) bewirkt, dass er sich mit der gleichen Geschwindigkeit oder etwas schneller und in der gleichen Richtung wie das Etikett vorwärts bewegt; d.h. die Geschwindigkeit an der Tangentiallinie des Behälters und des Vorderrands des Etiketts sind gleich oder ein wenig unterschiedlich, um die richtige Spannung einzuhalten. Durch diese Maßnahme wird ein Schlupf zwischen dem Vorderrand des Etiketts und dem Behälter vermieden oder präzise gesteuert.
In Bezug auf 2 hat der Behälter 3 den Kontakt mit der Vakuumtrommel verloren, und es wird ein loses, auch bekannt als "Fahnen-" oder Hinterende des Etiketts 203 um einen Behälter herumgewickelt. Es ist erwünscht, dass das Fahnenende so kurz wie möglich ist, um eine Störung bei der Etikettierung des nächstfolgenden Behälters 10 zu vermeiden. Auch kann es erwünscht sein, die Spannfutter 14 und dementsprechend die Behälter 15 so eng wie möglich zusammenzupacken. Um diese Ziele zu erreichen, kann der Motor 17 des jeweiligen Spannfutters 14 so angesteuert werden, dass der Behälter 3 schneller in Umlauf versetzt wird als der Behälter 2, zumindest bis das Etikettenumwickeln abgeschlossen ist, wie durch den Behälter an Position 4 gezeigt. Die Ansteuerung kann für eine bestimmte Zeitdauer oder für eine bestimmte Anzahl von Umdrehungen des Behälters erfolgen. Sobald das Etikett vollständig aufgebracht worden ist, kann der Motor 17 so angesteuert werden, dass er die Drehung des Behälters verzögert oder stoppt. Der Steueralgorithmus und die Koordination mit den Motoren und Sensoren wird nachfolgend beschrieben. Ein Spannzylinder oder alternativ ein linearer Wischarm oder eine andere Druckausübungsvorrichtung 202 kann auch in Kontakt mit dem umlaufenden Behälter 3 gebracht werden, um das Etikett 36 federnd in Klebkontakt mit dem Behälter 3 zu pressen. Der Spannzylinder 202 kann in Verbinndung mit jedem Spannfutter 14 enthalten sein, wie gezeigt, oder als einzelne Station, die jeder Vakuumtrommel 35 zugeordnet ist. Der Bedarf für eine solche zusätzliche Druckausübungsvorrichtung wird von Faktoren abhängig sein, wie etwa dem Typ des Klebstoffs, dem Durchmesser des Behälters und dem Etikettierungsmaterial. Es können auch andere Verfahren zum Pressen des Etiketts mit Klebstoff auf die Oberfläche des Behälters eingesetzt werden, z. B. kann ein geeignet ausgerichteter Luftstrom auf den Behälter gerichtet werden, um das Etikett auf die Behälteroberfläche zu drücken.
Obwohl es allgemein erwünscht ist, dass die lineare Geschwindigkeit des Behälters und des Etiketts an dem tangentialen Kontaktpunkt zusammenpasst, kann es alternativ gewünscht sein, den Behälter 2 mit einer solchen Geschwindigkeit umlaufen zu lassen, dass die Tangentialgeschwindigkeit des Behälters jene des Etiketts auf der Trommel überschreitet, um hierdurch einen Zug auf das Etikett auszuüben.
In Bezug auf 3 ist ein Vorder- und Rückseitenettiketiervorgang gezeigt, worin der Behälter 2 ein vorderes Etikett 36F aufweist, das auf ihn durch eine Vakuumtrommel 35F aufgebracht wird, und der Behälter 5 ein Rücketikett 36B aufweist, das auf ihn durch eine Vakuumtrommel 35B aufgebracht wird. Die Vorrichtung von 3 ist im Wesentlichen die gleiche wie in 2, außer dass eine zweite Etikettierungsstation zusätzlich zu der ersten Etikettierungsstation vorhanden ist. Das Steuersystem und der Algorithmus ist für eine Vorrichtung mit mehrfacher Etikettierungsstation etwas komplizierter, wie nachfolgend im näheren Detail beschrieben wird. Wenn man annimmt, dass das rückseitige Etikett 36B an einer Position 180 ° von dem vorderen Etikett 36F aufgebracht wird, wird es notwendig, die Orientierung des Behälters in Bzug auf den Tangentialpunkt der jeweiligen Vakuumtrommeln 35F und 35B um 180 ° zu verändern. Der Behälter 4 repräsentiert einen Behälter in einer Position zwischen den zwei Etikettierungsstationen, nachdem das erste Etikett aufgebracht worden ist. Diese 180°-Umdrehung oder Orientierungsänderung kann durch jedes Vielfaches von 180 ° erreicht werden, z. B. kann der Behälter zwischen den zwei Etikettierungsstationen 3 × 180 ° = 540 ° herumgedreht werden. Dieser Vorgang kann für Etiketten angewendet werden, die eine von 180 ° abweichende relative Winkelorientierung voneinander haben, für das Aufbringen von drei oder mehr Etiketten und für das Aufbringen von Etiketten auf die Seiten eines nicht zylindrischen Behälters. In allen Fällen wird der Behälter zwischen den zwei Etikettierungsstationen um den gewünschten Betrag oder ein geeignetes Vielfaches davon verdreht.
Zusätzlich zu deer Orientierungsänderung muss der Behälter bei 5 auch eine solche Geschwindigkeit haben, dass der Schlupf minimiert wird, wenn das Etikett 36B aufgebracht wird, wie etwa für eine Vorrichtung mit einzelner Etikettierungsstation. Dieses Erfordernis kann leicht wie zuvor erreicht werden. Jedoch entsteht eine zusätzliche Komplexität, wenn mehrere Etiketten auf einem Behälter platziert werden. Wenn die relative Winkelorientierung oder -platzierung der zwei Etiketten wichtig ist, muss die Orientierung des Behälters relativ zu der Vakuumtrommel 35B und die Geschwindigkeit des Behälters auf den gewünschten Werten liegen. Diese Anpassung wird trotz der zwischenliegenden Beschleunigung des Behälters erreicht, um das Etikettenumwickeln zu erleichtern, und der Verzögerung, die notwendig ist, um an der Vakuumtrommel 35B die Tangentialgeschwindigkeit anzupassen. Ein Steuermechanismus zur Durchführung dieses Vorgangs wird nachfolgend beschrieben.
Ein anderer Aspekt der Behälteretikettierung bezieht sich auf die Etikettierung von Behältern, die nicht zylindrisch sind. Z. B. Behälter, die einen rechteckigen Querschnitt oder einen ovalen Querschnitt haben. Wie für zylindrische Behälter kann entweder eine einfache oder mehrfache Etikettierung vorgesehen sein. Die Spannfutterdrehzahl kann während der Etikettierung derart geändert werden, dass jeder Punkt auf der Oberfläche des Behälters, wenn er den Kontakt mit dem aufgebrachten Etikett herstellt, eine geeignete Geschwindigkeit hat, die zur Geschwindigkeit des ankommenden Etiketts passt, oder ein wenig unterschiedlich ist, um die richtige Spannung einzuhalten.
Nun ist in Bezug auf 4 ein Prozess zur Mehrfachetikettierung rechteckiger Behälter gezeigt. Der Prozess zum Etikettieren rechteckiger Behälter ist analog zu dem in 3 dargestellten Prozess für zylindrische Behälter, aber es können mehr Bewegungen des Behälters zwischen den Stationen erforderlich sein. In 4 ist Vorder-, Rück- und Seitenetikettierungsvorgang gezeigt, worin ein Behälter 1 ein vorderes Etikett 41F aufweist, das auf ihn durch eine Vakuumtrommel 40F aufgebracht wird, der Behälter 3 ein rückseitiges Etikett 41B aufweist, das auf ihn durch eine Vakuumtrommel 40B aufgebracht wird, und der Behälter 5 ein Seitenetikett 41S aufweist, das auf ihn durch eine Vakuumtrommel 40S aufgebracht wird. Wenn man annimmt, dass die Etiketten auf drei verschiedene Seiten des rechteckigen Behälters aufgebracht werden, wird es erforderlich, den Behälter zwischen den Vakuumtrommeln 40F, 40B und 40S zu drehen. Die Behälter 2 und 4 repräsentieren Behälter an zwischenliegenden Punkten zwischen den Etikettierungsvorgängen. Jeder Etikettenaufbringeprozess wird zwischen den Etikettierungsstationen abgeschlossen und der Behälter wird für den nächsten Vorgang umorientiert. Wie für die zylindrischen Behälter kann ein gewisser Druck oder eine gewisse Kraft erforderlich sein, um jedes Etikett mit Klebstoff auf die Oberfläche des Behälters zu drücken. Diese Druckkraft kann durch eine der zuvor genannten Pressvorrichtungen erzeugt werden, wie etwa eine federnd angebrachte zylindrische Walze 240F, 240B, 240S, oder z. B. durch einen gerichteten Druckluftfluss. Der rechteckige Behälter kann auch mit einer höheren Geschwindigkeit zwischen diesen Stationen umlaufen, wobei aber dieser Umlauf um sich selbst zum Kleben des Etiketts auf den Behälter unter bestimmten Umständen für einen rechteckigen Behälter nicht ausreichen könnte, und zwar wegen der Unterbrechung des Luftflusses, die durch den unregelmäßig geformten Behälter hervorgerufen wird. Wenn die Behälterform wesentlich von einem Zylinder abweicht, kann es erwünscht sein, die Orientierung jedes Behälters an jedem Ort zu steuern, wenn er eine Revolverumdrehung oder mehr durchläuft, allgemein, wenn er den vorbestimmten Transportweg durchläuft. Das Lenken des Behälters kann erreicht werden, indem der Behälter gegen eine zylindrische Walze 240B ausgerichtet wird, wie in 4 gezeigt. Um die obigen und andere Steuerungen der Bewegungen zu erreichen, ist ein von einem Computer 20 betriebenes computerisiertes Steuersystem vorgesehen und wird nachfolgend beschrieben.
Wieder in Bezug auf 1 ist eine Perspektivansicht der computergesteuerten Etikettierungsvorrichtung 10 vom Revolvertyp gezeigt. Zur besseren Klarheit ist die Revolveranordnung 10 so gezeigt, dass sie vom Rest des Systems isoliert ist. Das Entladen und Laden eines Behälters 15 auf und von einem revolverartigen Mechanismus ist in der Technik allgemein bekannt. Ein Verfahren ist in dem U.S. Patent Nr. 4,108,709, ausgegeben an Hoffman, angegeben. Die Revolveranordnung 10 ist durch eine Mehrzahl von Steuerleitungen über eine Mehrzahl von Schnittstellen mit einem Computer 20 verbunden. Die Steuerleitungen bieten Kommunikationskanäle, die ausreichen, um die Position jedes Sensors 18 und 31 zu erfassen und jeden Motor 17 und 25 entweder direkt oder durch Ausgabetreiber anzuregen, um den erwünschten Vorgang auszulösen. Z. B. können zwei oder mehr elektrisch leitfähige Drähte von jedem Motor und Sensor führen oder es kann eine Multiplexanordnung oder eine elektrische Busanordnung mit weniger Drähten angewendet werden. Einige Motoren oder Sensoren können zusätzliche Drähte erfordern, oder es kann ein gemeinsamer Masseleiter verwendet werden, um die Anzahl der zur Kommunikation erforderlichen Drähte zu reduzieren. Diese Kommunikations- und Steuerverfahren sind in der Technik bekannt. Der Computer 20 ist programmiert, um Signale zu verarbeiten, die von den Sensoren 31 und 18 empfangen werden, und um geeignete Antwortsignale zu erzeugen, um die in dem Revolveraufbau angeordneten Motoren 25 und 17 anzutreiben.
Wenn man auf die Revolveranordnung 10 blickt, ist eine zentrale Revolverwelle 11 vorgesehen, um eine Revolverplatte 13 zu drehen. Die Revolverwelle 11 wird von einem Motor 25 angetrieben. Eine Antriebswelle 26 erstreckt sich von dem Motor 25 und dient zum Antrieb der Revolverwelle 11. Derjenige Teil der Etikettierungsvorrichtung, die den Motor 25, das Motorzahnrad 27 und das vordere Zahnrad 28 enthält, und zugeordnete Komponenten befinden sich in dem Antriebsmotorgehäuse 16. Es ist durch eine Trennwand 61 von der Revolverplatte 13 und den Behälterbehandlungsstationen 24 abgeteilt.
Auch in dem Antriebsmotorgehäuse 10 ist ein Revolverwellensensor 31 angeordnet. Wenn sich die Revolverwelle 11 dreht, wird die Bewegung der Revolverwelle 11 von dem Revolverzahnrad 28 auf das Sensorzahnrad 29 übertragen. Diese Bewegung wird von dem Sensor 31 erfasst. Der Sensor 31 erzeugt eine Mehrzahl elektrischer Signale, die die Richtung, Geschwindigkeit und Position der Revolverwelle 11 repräsentieren in Antwort auf die ertasste Bewegung und Position der Welle 30. Bei einigen Sensoren sind die erzeugten elektrischen Signale Impulse, die codiert sein können, um die Richtung, Geschwindigkeit und Winkelposition der Welle zu repräsentieren. Dieses Signal läuft durch die Steuerleitungen 22 und 21 zu dem Computer 20.
Eine Revolverplatte 13 ist koaxial an der Revolverwelle 11 angebracht. Eine Mehrzahl von Behälterbehandlungsstationen 24 sind mit der Revolverplatte 13 verbunden. Jede dieser Stationen 24 enthält einen Motor 17, eine Drehwelle 16, einen Sensor 18 und eine Behältermontagefläche (oder Spannfutter) 14. Die Motoren 17 sind an der Unterseite der Revolverplatte 13 durch in der Technik bekannte Mittel angebracht. Die Drehwelle 16 erstreckt sich von dem Motor 17 durch eine Wellenöffnung in der Revolverplatte 13. Ein Sensor 18 ist mit der Basis der Drehwelle 16 (durch eine Sensorkupplung 19) verbunden, um die Geschwindigkeit, Winkelposition und Drehrichtung der Drehwelle 16 und hierdurch einen darauf angeordneten Behälter 15 zu überwachen.
Bevorzugt ist der Sensor 18 ein optischer Drehcodierer. Es können auch Sensoren vom Magnetflussaufnehmertyp verwendet werden, sind jedoch nicht so präzise wie optische Vorrichtungen. Auch weisen einige Motortypen einen integralen Positionscodierer auf, sodass eine einzige Einheit die Motor- und Sensorfunktion übernehmen kann. Der optische Codierer 18 liest die Position der Drehwelle 16 an einer Mehrzahl von gleichmäßig beabstandeten Stufen um eine vollständige 360 Grad Umdrehung der Drehwelle 16 herum. Z.b. kann ein optischer Codierer verwendet werden, der 500 gleichmäßig beabstandete Winkelstufen um eine vollständige 360 Grad Umdrehung der Welle hat. Je größer die Anzahl von Stufen, desto größer ist die Präzision, mit der die Geschwindigkeit, Richtung und Winkelposition erfasst werden können.
Eine elektrische Signalübertragungsstation 23 ist an der Oberseite der Revolverplatte 13 um die Antriebswelle 11 herum angebracht. Diese Station 23 ermöglicht eine kontinuierliche elektrische Signaldurchleitung zwischen den Leitungen, die von dem Computer 20 zu den Drehstationen 24 laufen, und umgekehrt. Methoden und Vorrichtungen zum Vorsehen der elektrischen Signalübertragungsstation 23 sind in der Technik bekannt.
Der Sensors 18 liefert dem Computer 20 präzise Winkelpositionsinformation des Behälters 15 zu jedem gegebenen Zeitpunkt. Der Ort und die Winkelorientierung werden in Bezug auf einen festen Punkt der Wellenwinkelorientierung identifiziert, die in dem Positionssensor 18 vorkalibriert ist, wie oben diskutiert. Wenn er exakte Behälterpositionsinformation erhält, kann der Computer 20 geeignete Signale an den Motor 17 hinausschicken, um das Spannfutter 14 um eine gewünschte Bewegung zu bewegen. Diese Motoren 17 können Gleichstrom- oder Wechselstrommotoren sein, in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen und anderer relevanter Überlegungen. Es können auch Schrittmotoren verwendet werden. Die elektrischen Motoren 17 drehen die Spannfutter 14 (und die Behälter 15 daran) mit einer bestimmten Geschwindigkeit in einer bestimmten Richtung und für eine bestimmte Dauer auf der Basis eines Erregungssignals oder Steuersignals, das durch dem Computer 20 den Motor 17 zugeführt wird. Ein geeigneter Motor für diese Ausführung wird auf der Basis der Charakteristiken des Spannfutters 14 und des Behälters 15 ausgewählt, und insbesondere auf der Basis der gewünschten Ausgangsleistung, der Geschwindigkeitseigenschaften, der Drehmomentanforderungen und der Betriebsumgebung.
Der Computer 20 erlaubt es einer Bedienungsperson, die Etikettierungsparameter leicht zu modifizieren, im Gegensatz zu dem quälend langsamen Prozess, eine herkömmliche mechanische Etikettierungsvorrichtung zu modifizieren.
Ein Mehrzweckcomputer des Typs, wie er als IBM-kompatibler Computer bezeichnet wird, der eine geeignete Prozessorgeschwindigkeit hat, kann mit geeigneten Schnittstellen konfiguriert werden, um die Etikettierungsvorrichtung zu sensieren und zu steuern. Steuer/Regelverfahren sind in der Technik bekannt und werden in Standardreferenztexten gelehrt, wie etwa Incremental Motor Control – Volume I – DC Motors and Control Systems, ausgegeben von Benjamin C. Kuo und Jaco TaI, veröffentlicht durch SRL Publishing Co.
In Bezug auf 5 ist eine Darstellung der Komponenten gezeigt, die einen Teil des Computersteuersystems bilden. Die Komponenten sind mit den gleichen Bezugszahlen identifiziert, wie sie in 1 erscheinen. Von besonderem Interesse sind der Revolvermotor 25, der Revolversensor 31, eine Mehrzahl von Spannfuttermotoren 17, Spannfuttersensoren 18, Vakuumtrommelmotoren 210 und Vakuumtrommelsensoren 211.
Jedem Motor 25, 17, 210 ist ein Befehlssignal zugeordnet, das eine befohlene Winkelgeschwindigkeit Ω und eine befohlene Winkelstellung Θ aufweist. Jedem Sensor 31, 18, 211 ist ein Sensorsignal zugeordnet, das eine gemessene Winkelgeschwindigkeit ω und eine gemessene Winkelposition θ aufweist. Die befohlenen und gemessenen Signale werden in Abhängigkeit von den Charakteristiken der jeweiligen Vorrichtungen geliefert oder empfangen. Die befohlenen und gemessenen Winkelgeschwindigkeiten enthalten sowohl Größe (Geschwindigkeit) als auch Richtung.
In Bezug auf 6 ist ein vereinfachtes Hardwarediagramm des Computers, von Schnittstellen, Aktuatoren und Sensoren dargestellt. Nicht alle Aspekte des digitalen Computers, dessen allgemeine Struktur in der Technik gut bekannt ist, sind dargestellt.
Information in Form elektrischer Signale wird in die Eingangsschnittstelle 101 des Computers 20 eingegeben. Die Schnittstelle 101 umfasst Signalkonditionsierungshardware und deren Betrieb unterliegt der Steuerung des Softwareprozesssteueralgorithmus und des Computerbetriebssystems. Dies Schnittstelle kann eine Analog-Digital-Umwandlungsschaltung enthalten, wenn die Sensoren 18 und 31 analoge Signale erzeugen und ein digitaler Computer verwendet wird. Signale von anderen Sensoren, die den Zustand anderer Komponenten der Etikettierungsvorrichtung anzeigen, können ebenfalls an der Schnittstelle empfangen werden. Z. B. kann der Status anderer Komponenten der Etikettierungsvorrichtung mittels geeigneter Sensoren der Schnittstelle zugeführt werden. Die Position des oberen Spannfutters (nicht gezeigt), der Vakuumtrommelstatus einschließlich Geschwindigkeit und Winkelorientierung und der Etikettenzufuhrstatus können z. B. zugeführt werden. In der Schnittstelle 101 können die Eingangssignale gefiltert werden, um Rauschen zu unterdrücken, verarbeitet werden, um den Quellsensor zu identifizieren und die Daten selbst können gegenüber vorbestimmten Charakteristika gültig gemacht werden, um zu verifizieren, dass sie in dem geeigneten Bereich liegen und nicht offensichtlich fehlerhaft sind.
Die Eingangsschnittstelle 101 kann eine parallele Schnittstelle sein, worin mehrere Signalkanäle im Wesentlichen gleichzeitig verarbeitet werden, oder es kann eine serielle Schnittstelle sein, worin die Signale sequenziell akzeptiert und verarbeitet werden. Methoden zur Vermittlung von Vorrichtungen einschließlich Sensoren mit Computern sind in der Technik gut bekannt.
Nachdem die Schnittstelle 101 die Sensoreingaben empfangen hat und eine Anfangsverarbeitung durchgeführt wird, liefert die Schnittstelle Etikettierungsmaschinenstatusinformation zu dem Computer 20, die für nachfolgende Verarbeitungsstufen verwendbar ist. Wenn der Computer 20 ein digitaler Computer ist, wird die Statusinformation allgemein in der Form einer Mehrzahl von Statusworten geliefert, die als binäre Bits codiert sind. Eine analoge Computersteuerung kann auch verwendet werden, wobei in diesem Fall die Statusinformation eine Mehrzahl von Spannungspegeln auf unterschiedlichen Steuerleitungen sein kann.
Die Statusinformation wird durch einen Computerprozessorblock 102 gelesen, der logische und arithmetische Operationen auf der Basis der Statusinformation, gespeicherter Parameter von der Speichervorrichtung 104 und Bedienereingaben von der Tastatur 103 durchführt, wenn dies erforderlich oder gewünscht ist. Die logischen und/oder arithmetischen Prozessschritte oder Algorithmen können vom Bediener durch eine Tastatur 103 eingegeben werden oder können aus einer Speichervorrichtung 104 abgefragt werden, wie etwa einem Computerspeicher und/oder einer Computerplattenvorrichtung. Ein geeigneter Prozessalgorithmus wird die Charakteristika einer Mehrzahl von Steuersignalen auf der Basis unterschiedlicher Systemparameter definieren, enthaltend: die Geometrie der Revolverplatte 13 und der Spannfutter 14, die erfasste Position, Drehrichtung und Geschwindigkeit der Revolverplatte 13 und der Spannfutter 14, eine mathematische Beschreibung des betreffenden Behälters 15 in einem gegebenen Spannfutter 14, die Dimensionen jedes aufzubringenden Etiketts, der Ort relativ zu dem Behälter 15, wo das Etikett aufzubringen ist, eine Beschreibung der Behälterbewegung zum Erhalt der gewünschten Etikettierung sowie anderer Parameter im Bezug auf die Charakteristika der gesamten Vorrichtung, falls erforderlich.
Der Prozessalgorithmus nutzt diese Information und den spezifizierten Betrieb, um geeignete Steuersignale für die verschiedenen Motoren 17 und 25 und andere Komponenten, wie etwa die Vakuumtrommel, zu berechnen, um den gewünschten Betrieb zu erreichen. Der Logik- und Arithmetikprozessor wird auch die berechneten Steuersignalparameter gültig machen, um zu verifizieren, dass sie nicht offensichtlich fehlerhaft sind, auf der Basis des gegenwärtigen Status der Vorrichtung, der physikalischen Eigenschaften der Komponenten einschließlich der Motoren 17 und 25 und des gewünschten Betriebs. Verdächtige Zustände werden als Fehlerzustände angezeigt. Allgemein können einige der Berechnungen durchgeführt werden und die Ergebnisse vorgespeichert sein, sodass nur eine minimale Anzahl von Berechnungen während des Betriebs der Etikettierungsmaschine durchgeführt werden müssen.
Die Steuercharakteristiken werden durch eine Mehrzahl von Ausgangsstatus- oder Steuerworten geliefert, die unter Softwaresteuerung in dem Computerprozess 102 erzeugt werden und zu einer Mehrzahl von Ausgangsschnittstellen 15 geliefert werden. In den meisten Fällen reicht eine einzige Ausgabeschnittstelle 105 aus, und in anderen Fällen kann es günstig sein, mehr als eine Schnittstelle vorzusehen, wie etwa separate Schnittstellen zur Steuerung des Revolvermotors 25 und der Spannfuttermotoren 17.
Die Ausgabeschnittstelle 105 kann das jeweilige analoge oder digitale (Puls-) Ausgabesignal auf der Basis der Information direkt erzeugen, die von dem Prozessor 102 geliefert wird, um die Motoren 17 und 25 zu einer gewünschten Bewegung anzuregen. Insbesondere wird eine befohlene Geschwindigkeit, Richtung und Position für jeden Motor 17 und 25 berechnet. Die Ausgabeschnittstelle 105 kann eine Mehrzahl von Digital-Analog-Wandlern aufweisen, um die digitalen Steuersignale in analoge elektrsiche Signale umzusetzen, die für die Motoren 17 und 25 geeignet sind. Die Ausgabeschnittstelle 105 kann auch Verstärkerstufen aufweisen. In anderen Fällen kann es erwünscht sein, eine Ausgabetreiberschaltung 106 zwischen der Schnittstelle 105 und dem Motor 17 und/oder 25 anzuordnen. Die zusätzliche Ausgabetreiberschaltung ist nur dann erforderlich, wenn das erforderliche Motoranregungssignal eine höhere Spannung oder einen stärkeren Strom hat als es für die direkte Lieferung von der Ausgabeschnittstelle 105 möglich oder gewünscht ist, oder wenn das Steuersignal effizienter außerhalb ces Computers oder dessen Schnittstelle erzeugt werden kann. Z. B. kann die Ausgabetreiberschaltung 106 ein Verstärker sein, oder kann ein spannungsgesteuerter Oszillator sein, der für einen Schrittmotor ein Pulssignal mit veränderlicher Frequenz erzeugt. Allgemein sind die Motorausgangssignale analoge Signale mit weniger als einigen Ampere und weniger als 10 Volt; jedoch können auch Motoren angewendet werden, die stärkere Spannungs- oder Stromsignale benötigen.
In einer Ausführung der Erfindung werden für die Motoren 17 und 25 Motoren vom Gleichstrom (DC)-Typ angewendet. Die Ausgabeschnittstelle 105 oder optional die Ausugabetreiberschaltung 106 liefern an jeden DC-Motor ein Null-Frequenzanalogsignal mit wählbarer verstärkter konstanter Spannung.
Alternativ werden für die Motoren 17 und 25 Motoren vom Wechselstrom (AC)-Typ angewendet. In diesem Fall wird ein wechselndes (Nicht-Null-Frequenz) Strom- oder Spannungssignal verwendet, um jeden Motor 17 und 25 anzuregen oder zu steuern.
Für die Motoren 17 und 25 können Schrittmotortypen angewendet werden. Die zur Steuerung der Motoren angewendeten Signale sind Impulse, worin jeder Puls einer Teildrehung der Motorwelle entspricht. Eine Veränderung der Motorgeschwindigkeit kann hervorgerufen werden, indem die Impulsfrequenz erhöht oder gesenkt wird. Beschleunigungscharakteristiken des Motors können modifziert werden, indem die Impulsfrequenz entsprechend der gewünschten Beschleunigungsrampencharakterik rampenartig ausgeführt wird.
Es können unterschiedliche Motortypen in einer einzigen Ausführung der Erfindung kombiniert werden, solange das Softwareprogramm die Prozesse steuert und die Schnittstellen dementsprechend konfiguriert sind.
Bei der Bewegung des Revolvers 13 und Spannfutters 14 in Antwort auf die Steuersignale werden neue Sensorsignale von den Sensoren 18 und 31 an dem Eingabeschnittstellenblock 101 empfangen, wobei der Prozess erneut beginnt. Das System wird ausreichend häufig abgetastet, um die Betriebssteuerung beizubehalten. Die erforderliche Abtastrate ist eine Funktion der dynamischen Eigenschaften des Systems, einschließlich der Geschwindigkeit der Revolver- und Spannfuttermotoren.
Die Etikettierungsvorrichtung ist mit verschiedenen Motortypen kompatibel. Schrittmotoren sind für diese Anwendung besonders vorteilhaft, weil die Winkelgeschwindigkeit und die Winkelposition direkt auf Eingabebefehle antworten. Ein Schrittmotor kann so gemacht sein, dass er sich von einer bekannten Winkelposition zu einer befohlenen Winkelposition durch einen einfachen Befehl bewegt, wie etwa eine Aufeinanderfolge von Pulsen. Die Geschwindigkeit kann auch in ähnlicher Weise befohlen werden. Schrittmotoren können auch in einer gewünschten Winkelposition gehalten werden, indem geeignete Befehle ausgegeben werden, ohne zusätzliche Motorwellen-Bremskomponenten und ohne Flattern, das in servogeregelten Rückkopplungsschleifensystemen ohne Schrittmotoren auftreten kann.
Der Schrittmotor ist eine Komponente eines Schrittmotorsystems. Das Schrittmotorsteuersystem, das die richtige Wicklung oder Wicklungen innerhalb des Motors aktiviert, damit sich der Motorrotor nach Wunsch bewegt oder anhält, ist für dessen Betrieb wichtig. Der gewünschte Motorbetrieb wird erreicht, indem die gewählten Statorwicklungen aufeinanderfolgend angeregt werden, die eine entsprechende Bewegung (oder Ausrichtung) in dem Rotor hervorruft. Die gesteuerte Beschleunigung und Verzögerung eines Schrittmotors wird durch Rampenverlauf oder Anstieg der Geschwindigkeit erreicht, zuerst mit langsamen Schrittraten und dann mit höheren Schrittraten. Wenn ein Schrittmotor verzögert wird, wird die hohe Schrittrate allmählich reduziert. Für einige Schrittmotoren bewirkt ein Puls, dass der Motor sich durch einen Bruchteil einer vollen Umdrehung bewegt. Für einen Schrittmotor mit 500 Schritten in 360 Grad dreht sich die Motorwelle 360/500 = 0,72 Grad/Schritt. Die Geschwindigkeit eines solchen Schrittmotors wird durch die Puls- oder Schrittfrequenz gesteuert. Der Rampenverlauf reduziert Schwingungen und den potenziellen Synchronisationsverlust, der sich aus plötzlichen Änderungen in der Pulsfrequenz ergeben könnte. Der Motor und die Motorsteuerung sind in der Mechanik gut bekannt.
Nun ist in Bezug auf 7 das Steuersystem anhand einer Revolveretikettierungsvorrichtung mit zwei Etikettierungsstationen ähnlich jener beschrieben, die in den 3 und 5 dargestellt ist. Das Flussdiagramm von 7 stellt drei primäre Betriebsphasen dar. Es gibt eine anfängliche Synchronisationsphase, während der das Steuersystem die verschiedenen Motoren ansteuert, um mit oder nahe ihren Nenngeschwindigkeitswerten zu arbeiten, und um ihre Welle mit einem bestimmten nominalen Satz von Winkelorientierungen auszurichten. Während der anfängliche Synchronisationsschritt für den Betrieb der Etikettierungsvorrichtung nicht notwendig zu sein braucht, beseitigt dessen Einbau wesentlich die Möglichkeit, dass eine Charakteristik einer bestimmten Komponente, wie etwa der Orientierung einer Motorwelle, unkorrekt ist und in der verfügbaren Zeit bei einer kritischen Phase der Etikettierung nicht korrigierbar ist. Der anfänglichen Synchronisationsphase wird ausreichend Zeit zugeordnet, um die Synchronisation scheinbar zu garantieren, was eine Fehlfunktion der Komponente verhindert.
Während der Anfangssynchronisation werden alle Sensoren 18, 31, 211 über die Eingabeschnittstelle 101 gelesen oder abgetastet. Ihre Werte werden dann gegenüber einigen Standard- oder Nennparametern ausgewertet und es werden geeignete Befehle, in der Form der Anzahl und Frequenz von Impulsen, zu den Schrittmotoren über eine Ausgabeschnittstelle 105 und einen Ausgabetreiber 106 geschickt. Der Ausgabetreiber 106 kann das Schrittmotorsteuergerät umfassen und so arbeiten, dass er Befehle von dem Computer 20 in eine äquivalente Pulssequenz übersetzt.
Nach der Anfangssynchronisation gibt es drei mögliche Phasen, in denen ein an einem Spannfutter 14 angebrachter Behälter 15 hereinkommen kann. In Bezug auf 3 nähert sich ein Behälter in Position 1 der vorderen Etikettierungsstationstrommel 35F an. Zu erkennen ist, dass die Behälterpositionen Teil einer kontinuierlichen Bewegung des Behälters um den Revolver herum sind. Der Spannfuttermotor 17 und der Vakuummotor 211 müssen in diese Phase ausreichend vor einem tangentialen Kontakt eintreten, sodass die gewünschte Winkelgeschwindigkeit und Orientierung für alle zu erwartenden Anfangsbedingungen nach der Synchronisation erreicht werden können. Gewünscht ist eine Passung der Winkelgeschwindigkeit, um relativen Schlupf, mögliche Komponentenabnutzung und Etikettenbeschädigung zu minimieren. Erwünscht ist, die Winkelorientierung des Spannfutters 14 mit seinem orientierten Behälter 15 an die Vakuumtrommel 35F anzupassen, sodass das Etikett auf der Oberfläche des Behälters 15 richtig positioniert wird.
Für ein System mit einfacher Etikettenstation, wie etwa der in 2, ist die Orientierung des Behälters nicht unbedingt wichtig, wenn der Behälter rotationssymmetrisch ist.
Der Behälter an der Stelle 2 erhält das Etikett 35F und behält seine passende Geschwindigkeit bei, bis der Hinterrand des Etiketts die Vakuumtrommel verlassen hat. Zu dieser Zeit kann die Etikettenwickelphase beginnen. Die Wickelphase umfasst eine Beschleunigung des Spannfuttermotors 17 auf eine gewünschte Umwicklungsgeschwindigkeit. Sobald diese Geschwindigkeit erreicht worden ist, was von dem Spannfuttersensor 18 bestimmt wird, wird die Wickelgeschwindigkeit für eine feste Anzahl von Umdrehungen beibehalten, oder, äquivalent, für eine feste Zeitdauer. Eine Druckquelle, wie etwa eine Walze 202, oder ein linearer Wischarm oder ein gerichteter Druckluftstrom wirkt mit dem umlaufenden Behälter und dem nicht angebrachten hinteren Etikettenrand zusammen, um ihn auf die Behälteroberfläche zu drücken. Bei Kontakt wird das Etikett durch den vorher aufgetragenen Klebstoff befestigt. Die Anzahl von Umdrehungen R, die zum Fertigstellen des Hochgeschwindigkeitsumwickelns erforderlich ist, ist vorbestimmt und Teil des Steuerprogramms. Eine vollständige Umdrehung reicht aus, wenn die Pressvorrichtung verwendet wird; eine größere Anzahl von Umdrehungen kann notwendig sein, um das Etikett ohne Pressvorrichtung aufzuwickeln, wenn das Wickeln durch Umlauf mit hoher Geschwindigkeit erfolgt.
Die Verarbeitung des Behälters nach dem Umwickeln ist davon abhängig, welcher Etikettenwicklungsschritt fertiggestellt worden ist. Wenn der zweite Etikettierschritt abgeschlossen worden ist, wie etwa dann, wenn das rückseitige Etikett 36B aufgebracht worden ist, dann kann der Spannfuttermotor 17 zur Verzögerung angesteuert werden, als Vorbereitung für das Entfernen des Behälters 15 von dem Revolver. Wenn der Behälter an Position 4 in 3 ist, dann muss er für seinen zweiten Etikettierungsvorgang vorbereitet werden. Wie zuvor beschrieben, erfordert dies eine Koordination der Winkelgeschwindigkeiten und Orientierungen, um eine im Wesentlichen schlupffreie Etikettierung und richtige Platzierung des Etiketts zu bewirken.
Zu anderen Zeiten als der Etikettenannahmephase, der Etikettenwicklungsphase und der Spannfuttermotor-Verzögerungsphase sind die Spannfuttermotorgeschwindigkeit und -Orientierung unkritisch und sie können allgemein so befohlen werden, dass eine nominale Spannfuttermotor-Winkelgeschwindigkeit beibehalten wird. Die relative Winkelgeschwindigkeit während dieser Phase wird überwcht, braucht aber nicht korrigiert werden. Diese Geschwindigkeitshaltephase liegt allgemein vor der Etikettenannahmephase und zwischen der Etikettenannahmephase und der Etikettenwickelphase. Beginn und das Ende der verschiedenen Phasen ist auf der Basis der Charakteristiken des Behälters 15 und der Betriebscharakteristiken der Revolvervorrichtung vorbestimmt. Die Phase muss ausreichend vor der Aktion eingeleitet werden, um zu ermöglichen, dass die gewünschte Geschwindigkeit und Orientierung erreicht wird.
Wenn mehrere Etiketten auf nicht zylindrische Behälter aufgebracht werden, könnte die erforderliche Steuerung etwas komplizierter werden. Z. B. kann in Bezug auf 4 bevorzugt ein etwas anderer Steueransatz angewendet werden. Die rechteckige Form der Behälter hat zwei Probleme für das Steuersystem. Erstens könnte der Umlauf der Behälter, um das Umwickeln zu erleichtern, nicht vollständig wirksam sein, und zwar wegen der potenziell ungünstigen Luftströmungen, die durch den Umlauf eines nicht-symmetrischen Behälters hervorgerufen werden. Zweitens definiert die rechteckige Behälterform einen unterschiedlichen Abstand von der Mitte des Revolvers, wenn die jeweilige Behälterfläche zur Etikettierung präsentiert wird. Diese zwei Unterschiede von einer zylindrischen Etikettierungsvorrichtung erfordern einen allgemeineren Ansatz für die Behälterorientierung als für einen zylindrischen Behälter, der jedoch auch für die zylindrischen Behälter anwendbar ist.
Der Betrieb des Systems beruht auf der Steuerung der Winkelorientierung jedes Spannfuttermotors 17 als Funktion der relativen Winkelgeschwindigkeit des Revolvers. In Bezug auf den Etikettierungsbetrieb in 4 ist ein rechteckiger Behälter in Position 1 gezeigt. Dieser Behälter ist durch geeignete Befehle zu seinem Spannfuttermotor 17 so orientiert worden, um einen gewünschten Ort der gewünschten Behälterseite A der Vakuumtrommel 40F zur Etikettierung zu präsentieren. Während der Behälter bei 1 nicht in dem Sinne umläuft, mit dem der zylindrische Behälter in Umlauf gebracht wurde, wird seine Winkelorientierung gesteuert, wie etwa durch Verkippen (teilweises Drehen) des Behälters zu der Vakuumtrommel 40F zu einem geeigneten Moment hin, um den Etikettenvorderrand 40F anzunehmen, und durch Kippen von der Trommel weg einen Moment später, um das Etikett anzunehmen, ohne an der Vakuumtrommel 40F zu kratzen. Der Behälter kann kontinuierlich gelenkt werden, sodass er von der Vakuumtrommel 40F freikommt. Merke, dass die Vakuumtrommel nicht allgemein an dem minimalen Behältertangentenpunkt platziert sein braucht und dass unterschiedliche Vakuumtrommeln erforderlich sein könnten, die an verschiedenen Abständen von dem Revolver platziert sind, oder von der Mittellinie des Transportwegs, um die Etikettierung unterschiedlicher Behälterseiten zu erleichtern.
Die Fähigkeit der fortlaufenden Lenkung des Behälters gestattet auch eine Umorientierung des Behälters für einen sich anschließenden Etikettierungsvorgang auf einer anderen Seite. Z. B. wird in 4 der Behälter 2 im Uhrzeigersinn gedreht, um die geeignete Seite zum Etikettieren an der Vakuumtrommel 40B zu präsentieren.
Das Lenken gestattet auch, dass eine Pressvorrichtung, wie etwa eine federbelastete Walze 42B, die an Position 4 dargestellt ist, benutzt wird, um das Klebstoff-bedeckte Etikett auf die Oberfläche des Behälters zu drücken. Die Orientierung des Behälters kann eingestellt werden, wenn der Behälter die Druckausübungsstation 42B durchläuft, sodass ein relativ konstanter Druck beibehalten wird. Andere Pressvorrichtungen, wie etwa ein linearer Wischarm, eine Bürste oder ein Strom gerichteter Druckluft, können ebenfalls benutzt werden, um das Etikett zum Kontakt mit der Oberfläche des Behälters zu drücken.
Für diese Implementierung werden Schrittmotoren für die Spannfuttermotoren 17 eingesetzt, weil die Schrittmotoren leicht angesteuert werden können, um die Orientierung in Schritstufen zu verändern. In dieser Ausführung wird für jede Winkelorientierung des Revolvers der Spannfuttermotor 17 zu einer bestimmten Winkelorientierung befohlen. Die 360 Grad-Umdrehung des Revolvers kann in Zonen unterteilt werden, die unterschiedliche Präzisionsanforderungen haben. Für jeden Schritt der Revolverposition oder gegebenfalls für jede Zone von Schritten der Revolerposition wird ein gewünschter Wert der Spannfuttewinkelorientierung und -geschwindigkeit in einer Speichervorrichtung gespeichert. Die Aufeinanderfolge von Positionen oder Befehlen zum Erhalt dieser Positionen wird in einem Speicher gespeichert und wird von dem Speicher abgefragt und an den Spannfuttermotor 17 zu gegebener Zeit ausgegeben. Bestimmte Vorhersage- und Korrekturschemata für geschlossenschleifige Regelsysteme können benutzt werden, um die Berechnungen zu minimieren, wenn dies erwünscht ist. Methoden zum Implementieren von Vorhersage/Korrektursteuersystemen sind in der Technik bekannt. Nur eine gespeicherte Sequenz von Positionen ist für alle Spannfuttermotoren erforderlich, da sie alle die gleiche Folge von Befehlen zu verschiedenen Zeiten durchlaufen. Der Revolversensor 21 wird benutzt, um zu beliebiger Zeit die Revolverplatzierung zu verifizieren, und es können Korrekturen durchgeführt werden. Die Spannfuttersensoren 18 werden ausgelesen, um zu verifizieren, dass die befohlenen Orientierungen erreicht wurden. Die Steuerung der Vakuumtrommeln ist im Wesentlichen die gleiche wie für die zylindrische Etikettierungsvorrichtung der 7 und 9 relativ zu der Synchronisationsphase und der Etikettenannahmephase. Die Synchronisation wird dann im Wesentlichen fortlaufend beibehalten, und die Etikettenwickelphase wird in die Spannfuttermotoransteuerung als Funktion der Revolverwinkelorientierung subsumiert.
Nun ist in Bezug auf 8 ein Behälter bei 510 gezeigt, der einen zylindrischen Körper 511, eine obere Seite 512, einen zulaufenden Hals oder eine Schulter 513 und eine Krümmung 514 am Boden aufweist. Dieser Behälter wird etikettiert wie unten beschrieben.
Nun in Bezug auf 9, die aus 1 des U.S. Patents 4,108,709 herausgenommen ist, jedoch vereinfacht, läuft ein fortlaufender Etikettenvorrat 520 von einer Rolle dieses Vorrats und eine Etikettenzuführung (nicht gezeigt) durch eine Schneidvorrichtung 521, die den Etikettenvorrat in einzelne Etiketten 522 auftrennt. Bevor ein Etikett von dem Etikettenvorrat abgetrennt wird, wird sein Vorderende einer Vakuumtrommel 523 zugeführt und es wird, wenn es durch die Trommel zu einem Behälter transportiert wird, durch einen Leimapplikator 524 Klebstoff auf sein Vorderende und sein Hinterende aufgetragen, oder sowohl auf sein Vorderende als auch Hinterende, wie oben beschrieben, wobei ein Leimmuster aufgetragen wird, wie oben beschrieben. Das abgetrennte Etikett mit dem auf es aufgetragenen Klebstoff wird zu einem Revolver 525 geliefert, der Behälter 526 von einem Sternförderrad 527 aufnimmt. Der Revolver nimmt jeden Behälter in seiner Kurve auf, dreht ihn herum und transportiert ihn an der Vakuumtrommel 523 vorbei, wo er das Vorderende eines Etiketts auf der Vakuumtrommel berührt. Das Vakuum wird an diesem Kontaktpunkt gelöst, sodass das Etikett freigegeben wird und an dem Behälter anhaftet und um ihn herumgewickelt wird.
Wie oben beschrieben, ist das Etikett elastisch und wird aufgrund der Tatsache gereckt, dass die Vakuumtrommel eine Umfangsgeschwindigkeit hat, die jene des Etikettenvorrats überschreitet, wenn dieser der Vakuumtrommel zugeführt wird, und ein Abrutschen des Etiketts wird verhindert aus dem Grund, dass das Vakuum von der Vakuumtrommel 23 ausgeübt wird und/oder durch eine Klemmvorrichtung, wie oben beschrieben, oder durch beide diese Maßnahmen.
In Bezug nun auf 10, die aus 2 des U.S. Patents 4,108,709 herausgenommen, jedoch vereinfacht ist und Teile weglässt und unterschiedliche Bezugszahlen aufweist, hat der Revolver eine Anzahl von Paaren von Spannfuttern 530 und 531, die einen Behälter zwischen sich einklemmen. Wenn sich der Revolver weiter dreht, um das obere Spannfutter 530 durch Umlauf eines Rads 532 und einer Welle 533 in Umlauf zu versetzen, wird das Rad 532 durch Kontakt mit einem Kissen 534 in Umlauf versetzt, das einen auf der Achse des Revolvers zentrierten Kreisbogen aufweist. Das Vorderende des Etiketts kontaktiert den Behälter, der umläuft und der sich auch um die Achse des Revolvers herumdreht, und das Vakuum wird gelöst, sodass das Etikett freikommt, um an dem Behälter zu haften und sich mit diesem zu drehen.
Um zu. verhindern, dass sich das gereckte Etikett entspannt, während es durch die Vakuumtrommel freigegeben wird, wirkt der Klebstoff auf dem Etikett und/oder dem Behälter dahingehend, es auf dem Behälter im gereckten Zustand zu halten. Das Etikett wird daher auf den Behälter im gereckten Zustand aufgebracht. Der auf der Schulter 513 aufliegende Teil des Etiketts wird sich natürlich entspannen und wird sich der Form der Schulter anpassen und wird eng aufsitzen. Ähnlich wird sich das Etikett entspannen und auf dem gekrümmten Bodenabschnitt 514 des Behälters aufsitzen.
Nun ist in Bezug auf 11 ein etikettierter Behälter gezeigt. Das Etikett wird auf den zylindrischen Körper des Behälters, auf die Schulter 513 und den gekrümmten Bodenabschnitt 514 des Behälters eng aufgebracht.
Nun sind in Bezug auf 12 die Etikettenschneidvorrichtung 521, die Vakuumtrommel 623, der Leimapplikator 524 und ein Behälter schematisch gezeigt. Die Doppelpfeile zeigen den Reck des Etiketts zwischen der Etikettenzufuhr und der Vakuumtrommel sowie zwischen der Vakuumtrommel und dem Behälter an.
Nun ist in Bezug auf 13 eine andere Art von Behälter 540 gezeigt, der die Form der üblichen Cola-Flasche aufweist. Diese Flasche hat einen unteren Körperabschnitt 541, einen oberen einwärts verjüngten Abschnitt 542 und einen Mittelabschnitt 543, welcher konvex ist. Auf diesen Mittelabschnitt ist ein Etikett 522 aufgetragen, wie gezeigt. In dem U.S. Patent Nr. 5,403,416 ist ein wärmeschrumpfbares Etikett durch Klebstoff auf die Zone maximalen Durchmesser dieses Mittelabschnitts aufgebracht, wobei dessen obere und untere Teile noch nicht auf den Behälter aufgebracht sind. Diese oberen und unteren Abschnitte werden dann auf den Mittelabschnitt 543 wärmegeschrumpft.
Das bei 522 gezeigte Etikett wird gereckt und aufgebracht und passt sich der Gesamtoberfläche des Mittelabschnitts 543 an, indem es sich aus seinem gereckten Zustand entspannt.
In Bezug auf 14 ist ein anderer Typ von etikettiertem Gegenstand 550 (Weihnachtsbaumschmuck) gezeigt, der einen konvexen Mittelabschnitt 551 aufweist, auf den ein gereckter Abschnitt 552 von Dekorationsmaterial durch die oben beschriebene Vorrichtung und das Verfahren aufgebracht worden sind. Der Abschnitt 552 passt eng über den gesamten konvexen Mittelabschnitt 551.
Nun ist in Bezug auf 15 eine Rolle 560 von Etikettenvorrat gezeigt, wobei diese Rolle durch einen Förderwalzenmotor (nicht gezeigt) angetrieben wird, um das Etikettenmaterial 520 in der mit dem Pfeil angegebenen Richtung zu fördern. Das Etikettenmaterial wird teilweise um eine Walze 561 herumgelegt, die sich mit einer Umfangsgeschwindigkeit s2 dreht, die größer ist als die Umfangsgeschwindigkeit s1 der Walze 560. Auf die Oberfläche der Walze 561 kann Vakuum ausgeübt werden, um ein Verrutschen des Etikettenmateriarls zu verhindern. Im Ergebnis wird das Etikettenmaterial zwischen der Walze 560 und der Walze 561 gereckt. Die Rolle 560 kann angetrieben werden, umd em Etikettenmaterial eine konstant bleibende Geschwindigkeit zu verleihen, wenn der Walzendurchmesser verringert wird.
Die Umfangsgeschwindigkeitsdifferenz (s2–s1) kann durch Kopplung eines Sensors mit dem Förderwalzenmotor geregelt werden, um deren Geschwindigkeit zu erfassen, sowie eines separaten Sensors, der mit einer Walzenantriebsmotorantriebswalze 561 gekoppelt ist, um deren Geschwindigkeit zu erfassen und durch Eingabe beider erfassten Geschwindigkeiten in einen Computer, sodass der Computer dann eine genaue Geschwindigkeitsdifferenz einhalten kann, indem etwa geeignete korrektive Antriebssteuersignale an die Motoren angelegt werden und hierdurch den Etikettenmaterialreck zwischen vorbestimmten Werten einzuhalten. Alternativ kann der eine oder der andere Motor so geregelt werden, dass er mit einer festen Rate umläuft, oder mit einer variablen Rate, was z. B. zu einer konstanten Umfangsförderrate für das Etikettenmaterial führt. Und der andere Motor, z. B. Walzenantriebsmotor, wird mit einer Umfangsgeschwindigkeit angetrieben, die schneller ist als die Lineargeschwindigkeit des ankommenden Etikettenmaterialbands. In diesem Fall wird der Zug, der durch das Etikettenmaterial ausgeübt wird, wenn es von der Förderwalze weg gereckt wird, durch einen herkömmlich bekannten Drehmomentsensor erfasst, der mit der Antriebswalze 561 gekoppelt ist, und die Geschwindigkeit, mit der der Antriebswalzenmotor antreibt, wird rückkoppelnd derart eingestellt, um ein konstantes Drehmoment und einen relativ konstanten Etikettenreckbetrag einzuhalten. Das letztere Verfahren kann über eine Differenzgeschwindigkeitsregelung allein vorteilhaft sein, wenn sich Partien des Etikettenmaterials oder sogar Material innerhalb derselben Partie inkonsistent recken bzw. reckt.
Die bewegenden Teile der oben beschriebenen Maschine, wie etwa die Etikettenzufuhr, die Schneidvorrichtung, die Vakuumtrommel, der Leimapplikator, der Revolver, die Spannfutter und der Walze 560 in 15 können mittels einzelner Motoren betrieben werden, die computergesteuert sind, wie z. B. in dem U.S. Patent 5,380,381 oder in Bright und Otruba U.S. Patent 5,478,422.
U. a. sind die Vorteile des Aufbringens von elastischen Recketiketten folgende: Elastische Etiketten reduzieren Bruch und Zerfall von Behältern. Wenn ein Kunststoffbehälter mit einem carbonisierten Getränk befällt und dann verschlossen wird, wird er sich aufgrund des Drucks der Carbonisierung ausdehnen, und wenn er geleert wird, wird er kontrahieren. In diesem Fall wird sich das elastische Etikett entsprechend ausdehnen und kontrahieren. Ein elastisches Etikett kann vor dem Aufbringen erwärmt werden, um zu erlauben, dass es leichter gereckt wird.
Die Zeichnungen und die obige wörtliche Beschreibung sind in Bezug auf Gegenstände angegeben worden, die jeweils einen Körperabschnitt maximalen Durchmessers aufweisen, mit einem oder mehreren in benachbarten Abschnitten, die einen kleineren Durchmesser haben. Z. B. wie im Falle von Behältern, die zylindrische Körperabschnitte und am einen Ende eine einwärts verjüngte Schulter aufweisen, oder, wie in 14, kugelförmige Körper haben. Die Erfindung ist auch auf solche Gegenstände anwendbar, wie z. B. eine zylindrische Flasche oder einen anderen Behälter, der auf seiner zylindrischen Oberfläche vorstehende Abschnitte aufweist, um als Dekoration zu dienen und die von der zylindrischen Oberfläche herausstehen. Die elastischen Abschnitte, z. B. transparentes reckbares Etikettenmaterial, können über diese vorstehenden Abschnitte hinweg und auf den zylindrischen Körper der Flasche aufgebracht werden. Z. B. kann der Gegenstand einen Dekorationsvorsprung haben. Durch das Verfahren der Erfindung kann ein transparentes elastisches Etikett um den Behälter in gereckter Position herumgewickelt werden, sodass er auf der vorstehenden Dekoration aufliegt, sie jedoch nicht verbirgt. Das aufgebrachte Etikett wird auf die umgebende zylindrische Oberfläche schrumpfen.
Es wird daher ersichtlich, dass eine neue und nützliche Maschine und ein neues und nützliches Verfahren angegeben worden ist, um elastische Abschnitte von Blattmaterial, z. B. Etiketten, auf Behälter und andere Gegenstände aufzubringen.
16 bis 18 zeigen Gegenstände, die taktil erkennbare Zeichen darauf aufweisen, um sehbehinderten Personen zu helfen, Information über die jeweiligen Gegenstände zu erkennen. 16 zeigt eine Kartonschachtel 30, wie etwa eine Cerealienschachtel, mit Zeichen 32, die auf die Schachtel 30 geklebt sind. Die Zeichen 32 haben einzelne Höcker oder Rippen 36. Die Rippen 36 sind bevorzugt in einem herkömmlichen Braille-Buchstabenformat angeordnet. Alternativ könnte ein Icon oder eine Handelsmarke auf dem Etikett als erhabene oder eingeprägte Fläche geformt werden, die vom Sehbehinderten wahrnehmbar wäre. Eine Leimspritzpistole, wie sie später beschrieben wird und 16 nicht gezeigt ist, kann benutzt werden, um einzelne Leimtröpfchen in dem Braille-Buchstabenformat 32 aufzuspritzen. Alternativ könnte während der Herstellung der Schachtel 30 das Zeichen 32 in die Schachtel 30 eingeprägt oder gestanzt werden. Auch besteht die Möglichkeit, dass das Zeichen 32 mittels eines Etiketts auf die Schachtel 30 aufgebracht werden könnte.
17 zeigt eine Flasche 40 und einen Kappe 42 mit einem Etikett 44, das darauf festgeklebt ist. Das Etikett 40 trägt ein Zeichenmuster 46, das wiederum eine Anordnung von Rippen 50 enthält. Alternativ kann, wie in 18 zu sehen, ein Etikett 52 auf die Oberseite oder Seite einer Getränkedose 34 aufgebracht werden. Das Etikett 52 enthält taktil wahrnehmbare Information, wie etwa in der Form von Rippen 56, die in einer Braille-Konfiguration angeordnet sind.
19 stellt ein einzelnes Etikett 60 dar, das in der Form rechteckig dargestellt ist, obwohl auch andere Formen angewendet werden können. Das Etikett 60 hat einen vorderen Endabschnitt 62, einen hinteren Endabschnitt 64 und einen Mittelabschnitt 66, der sich dazwischen erstreckt. Im Idealfall sind auf das Etikett Sachen 68 aufgedruckt, wie etwa Wörter, photographische Reproduktionen oder Sketche. Die Rippen 70 sind auf dem Zwischenabschnitt 66 angeordnet. Das Etikett ist im Idealfall aus flexiblem Kunststoff hergestellt, wie etwa Polypropylenfolie oder Polystyrolfolie, kann aber auch aus Papier oder Papierlaminaten hergestellt sein. Bevorzugt ist, dass das Etikettenmaterial dünn genug ist, um unterscheidbare Rippen leicht herzustellen.
20 zeigt schematisch eine Etikettierungsvorrichtung 80, die zum Aufbringen von Etiketten 82 auf eine Dose 86 verwendet wird. Fortlaufendes Etikettenvorratsmaterial 90 wird auf einem Wickel 92 gespeichert, der durch eine Achse 94 drehbar gelagert ist. Ein Spannermechanische 100, der einen Hebel 102 und ein Rad 104 enthält, wird verwendet, um den Vorrat 90 straft zu halten. Eine Antriebswalze 106, die stromab des Wickels 92 angeordnet ist, wird gegenüber einem der Zwischenräder 96 gedreht, um den Vorrat 90 stromab von dem Rad 92 abzuziehen. Eine Schneideinheit 110 schneidet den fortlaufenden Vorrat 90 periodisch in Etiketten 82 vorbestimmter Länge. Eine erste drehbare Vakuumtrommel 108 übt ein Vakuum aus und hält den Vorrat 90, bis der Vorrat 90 in einzelne Etiketten 82 geschnitten wird. Ein anderer Ansatz für den Schritt des Abschneidens ist, zuerst das Etikett abzuscheren, das dann zu der zweiten Vakuumtrommel 112 überführt wird.
Die zweite drehbare Vakuumtrommel 112 hält die einzelnen Etiketten 82 durch Vakuum. Beispiele einer Vakuumtrommel, die ein Etikett darauf lösbar hält, findet sich im U.S. Patent Nr. 4,242,167. Das Vakuum an dem Vorderrandabschnitt der Etiketten 82 wird gelöst, wenn sich die Etiketten benachbart der Vakuumtrommel 112 bewegen, um hierdurch für den Transfer des Etiketts 82 von der Vakuumtrommel 108 zu der Vakuumtrommel 112 zu sorgen. Wenn sich die Vakuumtrommel 112 dreht, trägt ein Leimrad 114 Leim auf die Rückseite der Etiketten 82 auf, im Idealfall auf die Vorder- und Hinterränder des Etiketts 82. Die Vakuumtrommel 112 hält die Etiketten 82, bis die einzelnen Etiketten 82 gegen die Behälter 86 gepresst werden. Die Behälter 86 bewegen sich relativ zu der Vakuumtrommel 112 durch ein Sternrad 116, das Behälter 82 von einem Förderband 120 aufnimmt. Der Leim auf der Rückseite der Etiketten 82 sichert die Etiketten 82 auf den Behältern 86. Die etikettierten Behälter 86 werden dann durch einen Förderer 120 zu einer Leimspritzpistole 122 transportiert.
Die Leimspritzpistole 122 enthält einen Ausgabekopf 124, Leitungen 126 und eine Leimzufuhr 130. 21 zeigt den Ausgabekopf 124 im größeren Detail. Acht einzelne Düsen 132 sind auf jedem eines Paars nebeneinanderliegender Blöcke 134 und 135 angeordnet. Die Düsen 132 werden von den Leitungen 126 mit Leim versorgt. Leimtröpfchen 136 werden geeignet auf die Außenseite der Etiketten 82 gesprüht, um ein Paar von Braille-Digits oder -Zahlen zu bilden, wenn die Behälter 86 an der Leimspritzpistole 122 vorbeilaufen. Die Leimtröpfchen 136 trocknen sehr schnell auf den Etiketten 82, um taktil unterscheidbare Zeichen zu erzeugen. Der Leim ist bevorzugt eine Heißschmelze, ein festes thermoplastisches Material, das bei Erhitzung schnell schmilzt und dann bei Kühlung zur festen Bindung aushärtet. Ein Beispiel einer Leimspritzpistole ist im Handel erhältlich bei J & M Laboratories, Dawsonville, Georgia. Alternativ können eine dicke Auflagerung von Farbstoff oder irgend einem anderen schnell trocknenden flüssigen Medium anstelle des Leims verwendet werden, vorausgesetzt, dass er zu einer taktil wahrnehmbaren Markierung trocknet. Ein flüssiges Medium, das dick ist und eine hohe Viskosität hat (viskose Flüssigkeit), kann verwendet werden. 22 ist eine Schnittansicht der Leimspritzpistole, die allgemein längs der Linie 7-7 von 21 gelegt ist.
23 zeigt ein zweite Etikettierungsvorrichtung 150. Wiederum wird Vorrat 90 von einem nicht gezeigten Wickel zugeführt. Der Vorrat 90 wird zwischen einem Walzenpaar 152 und 154 herumgelegt. Die Walze 154, wie in 24 gezeigt, enthält einen vorstehenden Matritzeneinsatz 156, der daran gehalten ist und ein vorbestimmtes Muster von Vorsprüngen 160 enthält, die in einem vorbestimmten Braille-Buchstabenmuster angeordnet sind. Wenn die Walzen 152 und 154 rotieren, prägen sie in den Vorrat 90 ein Braille-Muster von Rippen entsprechend den Vorsprüngen 160 ein. Im Idealfall ist die Walze 152 eine gehärtete Stützwalze. Jedoch versteht es sich, dass es notwendig sein könnte, eine weiche Stützwalze oder eine entsprechend vertiefte Matritze anzuwenden, um die Buchstabenintegrität beizubehalten.
Eine Schneidanordnung 160, die der Walze 152 benachbart ist, schneidet geeignet bemessene Etiektten 166 von dem Vorrat 90. Die Walze 152 ist eine Vakuumtrommel, die ein Vakuum ausübt, um den Vorrat 90 dagegenzuhalten, während das Etikett 166 geschnitten wird. Jedes einzelne Etikett 166 trägt darauf ein eingeprägtes Braille-Muster. Die Schneidanordnung 164 und der Matritzeneinsatz 156 sind zueinander ausgerichtet, wenn die Matrizenwalzen 152 und 154 gedreht werden, sodass das Braille-Muster und etwaige Drucksachen auf den Etiketten 166 relativ zu den Vorder- und Hinterrandabschnitten der Etiketten 166 geeignet angeordnet sind.
Die Etiketten 166 laufen, nachdem sie geschnitten sind, auf eine große Vakummtrommel 170 und werden gegen ein Leimrad 172 gepresst. Das Leimrad 172 trägt Leim auf die Vorder- und Hinterränder des Etiketts 16 auf, ohne das eingeprägte Braille-Muster in den Etiketten 166 zu beschädigen. Die Etiketten 166 werden dann so transportiert, dass sie auf den vom Sternrad 176 geführten Behältern 174 aufliegen. Der Leim auf den Etiketten 166 fixiert an den Behältern 174, und das Vakuum, das von der Vakuumtrommel 170 auf die Etiketten 166 benachbart dem Sternrad 176 ausgeübt wird, wird gelöst, um zu erlauben, dass die Etiketten 166 an den Behältern 174 anhaften. Die Behälter 174 werden zu und von dem Sternrad 176 von einem Förderer 178 gefördert. Mit der Etikettierungsvorrichtung 150 stehen die Braille-Rippen von den Behältern 174 nach außen vor. Alternativ ist es möglich, eine Walze mit Matritzen auf der gegenüberliegenden Seite der Etiketten anzuordnen, um Kerben an den Etiketten zu erzeugen, nachdem sie an den Behältern befestigt worden sind. 25 zeigt Walzen 152 und 154 in Perspektive, die ein dazwischen durchlaufendes Etikett 19 prägen.
26 stellt eine Vakuumtrommel 200 und ein Leimpasserungsrad 202 dar, die in einer dritten Ausführung der Etikettierungsvorrichtung 210 verwendet werden. Wenn das Etikett 204 auf der Vakuumtrommel 200 transportiert wird, trägt ein Leimrad 202 ein vorbestimmtes Muster von Leimtröpfchen auf die Etiketten 204 auf. Auf der Walze 202 sind Vorsprünge 206 angeordnet, die Leim von einem Reservoir 208 aufnehmen, bevor der Leim zu den Etiketten 204 überführt wird.
Der Vorrat 90, bevorzugt mit einem Aufdruck darauf, wird um die Walze 212 herum gefördert, die Vakuum zum Halten des Vorrats 90 nutzt. Eine Schneidvorrichtung 214 schneidet einzelne Etiketten 204 von dem Vorrat 90, wenn die Etiketten 204 geschnitten werden, werden diese Etiketten 204 durch Vakuum auf der Vakummtrommel 200 gehalten. Wenn die Etiketten 204 zwischen der Vakummtrommel 200 und der Walze 202 hindurchlaufen, werden taktil unterscheidbare Braille-Zeichen in der Form von Leimtröpfchen auf den Etiketten 204 gebildet. Ein Leimrad 216 trägt Leim auf die Rückseite der Etiketten 204 auf. Die Etiketten 204 werden dann zu Dosen 220 hin gefördert und auf diese gepresst, wobei das Vakuum von der Vakuumtrommel 200 an dieser Stelle von den Etiketten 204 gelöst wird, wobei der Leim die jeweiligen Etiketten 204 auf den Behältern 220 hält. Wiederum werden ein Sternrad 222 und ein Förderer 224 verwendet, um die Behälter 220 zu und von der Vakuumtrommel 200 zu transportieren.
Ein Abschnitt einer dritten Etikettierungsvorrichtung 240 ist schematisch in 27 dargestellt. Wiederum wird eine Vakuumtrommel 242 verwendet, um ein Etikett 224 zu halten. Eine Leimspritzpistole 246 spritzt Leimtröpfchen 248 auf die Rückseite des Etiketts 244 oder auf die der Vakuumtrommel 242 gegenüberliegende Seite. Die Vakuumtrommel 242 und die Spritzpistole 246 würden die jeweilige Vakuumtrommel 200 und das Leimrad 202 der Vorrichtung 210 von 26 ersetzen. 28 ist eine Teilschnittansicht durch die Leimspritzpistole von 27.
Wenn ein Etikett 244 auf einen Behälter 250 gepresst wird, bewirken die Leimtröpfchen 248, dass Rippen 252 im Etikett 244 gebildet werden, wie in 29 zu sehen. Durch Auftragen der Leimtröpfchen 248 in einer Braille-Buchstabenkonfiguration wird das Etikett 244 durch eine sehbehinderte Person taktil lesbar. Auch könnte, anstatt der Verwendung eines separaten Leimrads bei niedrigen Produktionsanwendungen eine Spritzpistole 146 verwendet werden, um Leim auf die vorderen und hinteren Randabschnitte des Etiketts 244 aufzutragen, zusammen mit dem Auftragen der Tröpfchen 248.
Die Leimspritzpistole 246 enthält eine Zuführleitung 254 und eine Ablaufleitung 256. Ein Reservoir 260 hält darin geschmolzenen Leim unter Druck. Düsen 262 sprühen Tröpfchen 248 auf das Etikett 244. Ein Computersteuergerät 270 steuert/regelt die Zeit und das Muster des Aufsprühens der Leimtröpfchen aus der Spritzpistole 246 auf die Etiketten 244.
Die bevorzugte Etikettierungsvorrichtung ist das Nordson Controlled Fiberization System 272, wie in 30 gezeigt, worin die Düsenkonstruktion bewirkt, dass Luft und die Leimströme leicht steuerbar sind. Der Nordson Controlled Fiberization Prozess verwendet mehrere Luftströme, die auf den Leim gerichtet sind, wenn er aus der Düse ausgegeben wird, wodurch der Leim abgekühlt wird und durch die mehrfachen Luftströme ein Spiralmuster 274 bildet. Das Nordson System erlaubt somit eine verbesserte Steuerung der Leimauftragung.
Wiederum würde das Nordson Controlled Fiberization System 272 das Leimrad 242 und die Spritzpistole 235 der 26 und 27 ersetzen. Das Nordson Controlled Fiberization System gibt Leimtröpfchen auf die Rückseite des Etiketts 244 ab, die durch die Vakuumtrommel 242 gehalten werden.
Das Nordson Controlled Fiberization System 272 ist, wegen seiner außerordentlichen Steuerung der Leimplatzierung, die großteils bevorzugte Etikettierungsvorrichtung. Zusätzlich, weil die reduzierte Temperatur des Leims die Wärmezerstörung der Etiketten während des Leimauftrageprozesses minimiert, ohne die Produktionsgeschwindigkeit zu beeinträchtigen.
Während in der vorstehenden Beschreibung diese Erfindung in Bezug auf bestimmte bevorzugte Ausführungen davon beschrieben worden ist und viele Details zum Zwecke der Erläuterung angegeben wurden, versteht es sich für den Fachmann, dass die Erfindung nicht auf die hierin beschriebenen spezifischen Details beschränkt ist.
Z. B. kann eine Leimpistole angewendet werden, um solche Behälter zu etikettieren, wie sie in den 16 bis 18 dargestellt sind, wenn sie eine Förderlinie entlanglaufen. Ferner wird in Betracht gezogen, dass ein konzentriertes Luftmuster, das von einer computergesteuerten Luftpistole ähnlich den Leimpistolen 122 und 146 ausgegeben wird, angewendet werden könnte, um Verformungen an einem Etikett auszuüben, die ein taktil identifizierbares Zeichenmuster ergeben.
Die vorstehenden Beschreibungen der spezifischen Ausführungen der vorliegenden Erfindung sind zum Zwecke der Erläuterung und Beschreibung dargeboten worden. Sie sollen nicht erschöpfend sein oder die Erfindung auf die offenbarten präzisen Formen einschränken, und natürlich sind im Lichte der obigen Lehre viele Modifikationen und Varianten möglich. Die Ausführungen wurden ausgewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Erfindung und deren praktische Anwendung am besten zu erläutern, um andere Fachleute in die Lage zu versetzen, die Erfindung und verschiedene Ausführungen mit verschiedenen Modifikationen anzuwenden, wie sie für die jeweilige in Betracht gezogene Anwendung geeignet sind. Der Umfang der Erfindung soll durch die beigefügten Ansprüche bestimmt sein.

Claims

Verfahren zum Aufbringen eines elastischen Abschnitts aus Blattmaterial, das ein Vorderende (37) und ein an dem Vorderende (37) nicht angebrachtes Hinterende aufweist, auf der Oberfläche eines Gegenstands (3), der eine Zone maximalen Durchmessers und zumindest einen benachbarten Bereich kleineren Durchmessers aufweist, wobei das Verfahren umfasst: Aufbringen des Abschnitts an dem Gegenstand (3) so, dass er auf der Zone maximalen Durchmessers und dem zumindest einen benachbarten Bereich aufliegt, durch Kleben des Vorderendes (37) des Abschnitts auf den Gegenstand (3), Wickeln des Abschnitts um den Gegenstand herum, sodass er auf der Zone und dem zumindest einen benachbarten Bereich aufliegt, und Sichern des Hinterendes des Abschnitts an dem Vorderende (37) oder an dem Gegenstand (3), dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren umfasst, vor dem Aufbringen des Abschnitts auf den Gegenstand (3) so, dass er auf der Zone maximalen Durchmessers und dem zumindest einen benachbarten Bereich aufliegt, ein computergesteuertes System zum Anlegen einer Zugkraft zu verwenden, ausgeübt durch eine Technik, entweder die Umfangsgeschwindigkeit einer drehbaren Vakuumtrommel (35), so zu steuern/zu regeln, dass sie größer ist als die der Abschnittszuführung, oder zu bewirken, dass der Gegenstand mit einer Umfangsgeschwindigkeit umläuft, die größer ist als jene einer drehbaren Vakuumtrommel, um hierdurch den Abstand zwischen dem Vorderende (371 und dem Hinterende zu vergrößern und hierdurch einen gereckten Abschnitt zu bilden, wobei das Recken ausreicht, sodass dann, wenn die angelegte Zugkraft von dem gereckten Abschnitt gelöst wird, der Abschnitt, der auf der Zone maximalen Durchmessers und dem zumindest einen benachbarten Bereich aufliegt, ausreichend eng und dicht an dem zumindest einen benachbarten Bereich anhaftet, wodurch der Abschnitt auf die Zone maximalen Durchmessers und den zumindest einen benachbarten Bereich kleineren Durchmessers der Oberfläche des Gegenstands (3) wärmeschrumpfbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der Abschnitt ein Etikett (36) ist und der Gegenstand (3) ein Behälter (540) mit einem Körperabschnitt ist, wobei die Oberfläche des Körperabschnitts zwischen ihren Enden die Zone maximalen Durchmessers (543) und den zumindest einen benachbarten Bereich (542, 543) kleineren Durchmessers aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 zum Etikettieren eines Gegenstands (3), dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt des Blattmaterials ein Reck-Etikett (36) ist.
Verfahren nach Anspruch 1 zum Aufbringen eines Reck-Etiketts (36) auf eine vorbestimmte Stelle auf der Oberfläche eines Gegenstands (3), der eine beliebige Umfangsoberflächenform und eine Oberflächenumfangsdimension hat, die die Zone maximalen Durchmessers (543) und den zumindest einen benachbarten Bereich kleineren Durchmessers (541, 542) aufweist, unter Verwendung eines computergesteuerten Etikettierungssystems, wobei das System umfasst: einen Computer (20), Mittel zum Transportieren des Gegenstands, die eine Revolverplatte (13) und ein Spannfutter (14) zum Halten des Gegenstands (3) aufweisen, sowie Mittel (18, 31) zum Erfassen einer Winkelstellung, einer Drehrichtung und einer Geschwindigkeit der Revolverplatte (13) und des Spannfutters (14) und zum Transportieren des Gegenstands entlang einem festen Weg, der durch das Transportmittel definiert ist, sowie Mittel zum Aufbringen von Reck-Etiketten (36) auf die Gegenstände (3), die eine Schneidvorrichtung (521) zum Schneiden eines elastischen Abschnitts eines Blattmaterials von einer Materialrolle aufweist, wobei der Abschnitt ein Reck-Etikett ist, sowie die drehbare Vakuumtrommel (35) zum Halten des Etiketts, wobei das Verfahren umfasst: Vorsehen eines Reck-Etiketts (36), das eine ungereckte Länge hat, die kleiner ist als die Länge der Oberfläche des Gegenstands (3), der mit dem Etikett zu bedecken ist; Recken des Etiketts durch Anlegen der Zugkraft, um den Abstand zwischen den Vorder- und Hinterenden zu vergrößern, sodass die Länge des gereckten Etiketts größer oder gleich der Länge der mit dem Etikett abzudeckenden Oberfläche des Gegenstands (3) ist; Aufbringen des Etiketts, während es so gereckt ist, auf den Gegenstands, sodass es auf der Zone maximalen Durchmessers (543) und dem zumindest einen benachbarten Bereich aufliegt, durch Auftragen von Klebstoff auf das Vorderende (37), um hierdurch das Vorderende (37) des gereckten Etiketts auf den Gegenstand zu kleben, Wickeln des Etiketts, während es noch in dem gereckten Zustand ist, um den Gegenstand (3) herum, sodass es auf der Zone und dem zumindest einen benachbarten Bereich aufliegt, wobei der Klebstoff das Vorderende (37) an dem Gegenstand (3) im Wesentlichen sichert, bevor das Etikett von der Vakuumtrommel (35) gelöst wird, und Sichern des Hinterendes des gereckten Etiketts an dem Vorderende oder an dem Gegenstand (3) durch Auftragen von Klebstoff zum Ankleben des Hinterendes oder des unter dem Hinterende liegenden Bereichs, bevor sich das gereckte Etikett in Anpassung an den Gegenstand (3) entspannen gelassen wird; und Steuern/Regeln des Reckens und des Aufbringens des Etiketts durch: Auswählen einer Mehrzahl befohlener numerischer Werte umfassend, die einen befohlenen numerischen Wickelorientierungswert, einen befohlenen numerischen Drehrichtungswert und einen befohlenen numerischen Drehgeschwindigkeitswert für jeweils die drehbare Vakuumtrommel (35), die Revolverplatte (13) und das Spannfutter (14) sowie einen befohlenen numerischen Schneidvorrichtungstellungswert für die Schneidvorrichtung (54), wobei die Mehrzahl befohlener numerischer Werte in Kombination eine Mehrzahl räumlicher und zeitlicher Beziehungen zwischen und unter der Vakuumtrommel (351, der Revolverplatte (13), dem Spannfutter (14) und der Schneidvorrichtung (521) definieren, um das Etikett (36) auf den Gegenstand (3) an der vorbestimmten Stelle aufzubringen; mathematisches Charakterisieren der Mehrzahl räumlicher und zeitlicher Beziehungen zwischen der Mehrzahl numerischer Werte und der Mehrzahl räumlicher Charakteristika des Gegenstands (3) und des Etiketts (361, die enthalten: zumindest eine Umfangsdimension des Gegenstands (3), eine lineare Dimension entlang der Etikettenrichtung, die der Gegenstands (3)-Umfangsrichtung für das aufzubringende Etikett (36) entspricht, und eine Stelle auf dem Gegenstand (3), wo das Etikett (36) aufzubringen ist; Transportieren des Gegenstands (3) entlang dem Weg; Erfassen der Geschwindigkeit des Transportmittels; Berechnen in dem Computer (20) einer Mehrzahl berechneter numerischer Werte, umfassend einen berechneten numerischen Winkelorientierungswert, einen berechneten numerischen Drehungswert, einen berechneten numerischen Drehgeschwindigkeitswert für jeweils die drehbare Vakuumtrommel (35), die Revolverplatte (13) und das Spannfutter (14), sowie einen berechneten numerischen Schneidvorrichtungstellungswert, wobei die Mehrzahl berechneter numerischer Werte in Kombination, die die Mehrzahl zeitlicher und räumlicher Beziehungen zwischen der Trommel, der Revolverplatte (13), dem Spannfutter (14) und der Schneidvorrichtung (54) definieren, dafür sorgen, dass das Etikett (36) an der vorbestimmten Stelle auf den Gegenstand (3) aufgebracht wird; Erzeugen in dem Computer (20) einer Mehrzahl von Steuersignalen, wobei jedes Steuersignal jedem der Mehrzahl befohlener numerischer Werte entspricht, in Antwort auf die Mehrzahl berechneter numerischer Werte; und Anlegen der Mehrzahl von Steuersignalen an die Mittel zum Transportieren und an die Mittel zum Aufbringen von Reck-Etiketten (36), sodass das Etikett (36) um einen vorbestimmten Betrag gereckt wird, wenn es auf den Gegenstand (3) und an der vorbestimmten Stelle auf den Gegenstand (3) aufgebracht wird.
Vorrichtung zum Aufbringen eines elastischen Abschnitts aus Blattmaterial, wobei der Abschnitt ein Vorderende (37) und ein an dem Vorderende (37) nicht angebrachtes Hinterende aufweist, auf der Oberfläche eines Gegenstands (3), der eine Zone maximalen Durchmessers und zumindest einen benachbarten Bereich kleineren Durchmessers aufweist, wobei die Vorrichtung Mittel umfasst, um den Abschnitt auf den Gegenstand (3) so aufzubringen, dass er auf der Zone maximalen Durchmessers und dem zumindest einen benachbarten Bereich aufliegt, durch Kleben des Vorderendes des Abschnitts auf den Gegenstand (3), Wickeln des Abschnitts um den Gegenstand, sodass er auf der Zone und dem zumindest einen benachbarten Bereich aufliegt, und Sichern des Hinterendes des Abschnitts an dem Vorderende (37) oder auf dem Gegenstand (3), dadurch gekennzeichnet, dass ein computergesteuertes System vorgesehen ist, um eine Zugkraft anzulegen, ausgeübt durch eine Technik, entweder die Umfangsgeschwindigkeit einer drehbaren Vakuumtrommel (35) so zu steuern/zu regeln, dass sie größer ist als die der Abschnittszuführung, oder zu bewirken, dass der Gegenstand mit einer Umfangsgeschwindigkeit umläuft, die größer ist als die einer drehbaren Vakuumtrommel, um hierdurch einen Abstand zwischen dem Vorderende (37) und dem Hinterende zu vergrößern und hierdurch einen gereckten Abschnitt zu bilden, sowie Mittel zum Lösen der Zugkraft von dem gereckten Abschnitt, um hierdurch den Abschnitt ausreichend eng an den zumindest einen benachbarten Bereich anzuheften, wodurch der Abschnitt auf die Zone maximalen Durchmessers und den zumindest einen benachbarten Bereich kleineren Durchmessers der Oberfläche des Gegenstands (3) wärmeschrumpfbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Recken und die Mittel zum Anlegen gemeinsam ein computergesteuertes Etikettierungssystem aufweisen, wobei das System umfasst: einen Computer (20); Mittel zum Erfassen einer Winkelstellung, einer Drehrichtung und einer Geschwindigkeit einer Revolverplatte (13) und eines Spannfutters (14) und zum Transportieren des Gegenstands (3) entlang einem festen Weg, der durch das Transportmittel definiert ist; und Mittel zum Aufbringen des elastischen Abschnitts auf den Gegenstand (3), umfassend eine Schneidvorrichtung (521) zum Schneiden des elastischen Abschnitts aus Blattmaterial von einer Materialrolle, sowie die drehbare Vakuumtrommel (35) zum Halten des Abschnitts.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das System umfasst: Mittel zum Wählen einer Mehrzahl befohlener numerischer Werte, umfassend: einen befohlenen numerischen Winkelorientierungswert für jeweils die drehbare Vakuumtrommel (35), die Revolverplatte (13) und das Spannfutter (14), einen befohlenen numerischen Drehrichtungswert für jeweils die drehbare Vakuumtrommel, die Revolverplatte und das Spannfutter; und einen befohlenen numerischen Drehgeschwindigkeitswert für jeweils die drehbare Vakuumtrommel, die Revolverplatte und das Spannfutter, und einen befohlenen Schneidvorrichtungstellungswert für die Schneidvorrichtung (52), wobei die Mehrzahl befohlener numerischer Werte in Kombination eine Mehrzahl befohlener räumlicher und zeitlicher Beziehungen zwischen und unter der Vakuumtrommel, der Revolverplatte, dem Spannfutter und der Schneidvorrichtung definieren, um den Abschnitt an der vorbestimmten Stelle auf den Gegenstand aufzubringen; Mittel zum mathematischen Charakterisieren einer Mehrzahl tatsächlicher räumlicher und zeitlicher Beziehungen zwischen und unter der Vakuumtrommel, der Revolverplatte, dem Spannfutter und der Schneidvorrichtung, sowie einer Mehrzahl tatsächlicher räumlicher Charakteristika zwischen dem Gegenstand und dem Abschnitt, die zumindest eine Umfangsdimension des Gegenstands zum Definieren einer Schnittlänge des Abschnitts und eine Stelle des Gegenstands zum Anordnen des Abschnitts umfassen; Mittel zum Erfassen der Geschwindigkeit des Transportmittels; Mittel zum Berechnen einer Mehrzahl berechneter numerischer Werte, umfassend: einen berechneten Winkelorientierungswert für jeweils die drehbare Vakuumtrommel, die Revolverplatte und das Spannfutter, einen berechneten numerischen Drehungswert für jeweils die drehbare Vakuumtrommel, die Revolverplatte und das Spannfutter, einen berechneten numerischen Drehgeschwindigkeitswert für jeweils die drehbare Vakuumtrommel, die Revolverplatte und das Spannfutter sowie einen berechneten Schneidvorrichtungstellungswert für die Schneidvorrichtung, wobei die Mehrzahl berechneter numerischer Werte in Kombination eine Mehrzahl berechneter räumlicher und zeitlicher Beziehungen zwischen und unter der Vakuumtrommel, der Revolverplatte, dem Spannfutter und der Schneidvorrichtung definieren, um den Abschnitt an der vorbestimmten Stelle auf den Gegenstand aufzubringen; Mittel zum Erzeugen in dem Computer (20) einer Mehrzahl von Steuersignalen, wobei jedes Steuersignal jedem der befohlenen numerischen Werte entspricht, in Antwort auf jeden der berechneten numerischen Werte; und Mittel zum Anlegen der Mehrzahl von Steuersignalen an das Transportmittel und an das Abschnittaufbringemittel, um hierdurch den Abschnitt um einen vorbestimmten Betrag zu recken, während der Abschnitt an der vorbestimmten Stelle auf dem Gegenstand aufgebracht wird.