EP0648177B1

EP0648177B1 - Verfahren und vorrichtung zur packmittelzuführung an einer verpackungsmaschine

Info

Publication number: EP0648177B1
Application number: EP93915826A
Authority: EP
Inventors: Michael Sickert; Wolfgang MÖCKEL
Original assignee: Pactec Verpackungsmaschinen Fabrik Theegarten GmbH and Co KG
Current assignee: Pactec Verpackungsmaschinen Fabrik Theegarten GmbH and Co KG
Priority date: 1992-07-07
Filing date: 1993-07-07
Publication date: 1997-01-15
Anticipated expiration: 2013-07-07
Also published as: BR9306681A; DE4222203C2; WO1994001328A1; DE4222203A1; JPH07509204A; EP0648177A1; DE59305163D1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Packmittelzuführung an einer Verpackungsmaschine, insbesondere Bonbonverpackungsmaschine, wobei ein Packmittelband (1) von einer Bandvorratsspule (2) durch ein Abzugswalzenpaar (4, 4') abgezogen und durch eine Schneideinrichtung (8, 9) in Packmittelabschnitte vorbestimmter Abzugslänge getrennt und pro Maschinentakt ein Packmittelabschnitt einer Einwickelstation zugeführt und die voreinstellbare Abzugslänge der der Packmittelabschnitte durch einen den Antrieb des Abzugswalzenpaares enthaltenden Regelkreis (20) geregelt wird. Hierbei werden die Drehzahlen einer Messerwelle (8) eines rotierendes Messers der Schneideinrichtung sowie der angetriebenen Abzugswalzen (4, 4') des Abzugswalzenpaares fortlaufend innerhalb jedes Maschinentaktes ermittelt und unter Berücksichtigung des Umfanges der Abzugswalze sowie der gewünschten Abzugslänge der Drehzahlwert für die Abzugswalze berechnet und über einen hochdynamische Antrieb (19) in Verbindung mit einer Steuereinrichtung sofort eingestellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Packmittelzuführung an einer Verpackungsmaschine, insbesondere Bonbonverpakkungsmaschine, wobei zumindest ein Packmittelband von zumindest einer Bandvorratsspule durch ein Abzugswalzenpaar abgezogen und durch eine Schneideinrichtung in Packmittelabschnitte vorbestimmter Abzugs länge getrennt und pro Maschinentakt ein Packmittelabschnitt einer Einwickelstation zugeführt wird, zur Verpackung eines Packstückes, insbesondere Bonbons, wobei die voreinstellbare Abzugslänge des Packmittelabschnittes durch einen den Antrieb des Abzugswalzenpaares enthaltenden Regelkreis geregelt wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Packmittelzuführung an einer Verpackungsmaschine, insbesondere zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens.
Aus der DE-A-32 15 444 ist eine Vorrichtung zum Korrekturregeln eines mit Druckmarken versehenen Verpackungsmaterialbandes bekannt. Das Packmittelband wird durch ein Walzenpaar gefördert. Der Antrieb des Walzenpaares erfolgt durch ein Wechselradgetriebe, wobei zwischen dem Wechselradgetriebe und dem Walzenpaar ein Ausgleichsgetriebe angeordnet ist, dessen Drehzahl dem Wechselradgetriebe überlagert ist. Das Ausgleichsgetriebe wird durch einen Gleichstrommotor angetrieben. Die Stellung der Druckmarke zum Sollwert wird mittels eines optoelektronischen Abtastkopfes in Verbindung mit Impulsgebern an der Eintourenwelle der Maschine erfaßt. Weicht die Lage der Druckmarken vom Sollwert ab, wird die Drehzahl der Abzugswalzen durch einen elektronischen Regler über den Gleichstrommotor und das Ausgleichsgetriebe erhöht oder vermindert, bis eine Übereinstimmung der Lage der Druckmarken mit dem Sollwert erreicht ist. Wird, bedingt durch Formatumstellung im Einwickelprozeß, eine andere Länge der Packmittelabschnitte benötigt, so sind die entsprechenden Wechselräder im Wechselradgetriebe auszutauschen.
Der mechanische Aufwand und der Zeitaufwand zur Formatumstellung sind daher sehr hoch. Den Ansprüchen der modernen Verpackungsindustrie hinsichtlich Druckbildzentrierung und Packmittelabschnittslänge, wird diese Vorrichtung ebenfalls nicht gerecht. Darüber hinaus sind für die Unterbrechung der Packmittelzufuhr bei Fehlen von Packgut (Pack-stücke) an der Einwickelstation überwiegend gesonderte Vorrichtungen erforderlich. Da dieses Problem sehr kompliziert ist, sind hierfür eine Vielzahl von Lösungen bekannt, bei denen eine der Abzugswalzen abgeschwenkt und zur Fortsetzung des Packmittelabzuges wieder auf das Packmittelband aufgesetzt wird. Die Schwenkbewegung der Abzugswalze erfolgt überwiegend mittels Kurvenscheiben und Klinkenmechanismen.
In der DE-A-39 36 869 ist eine Vorrichtung zur Unterbrechung der Packmittelzufuhr beschrieben, die aus zwei auf einer Achse um 180° zueinander versetzten Kurvenscheiben besteht, denen Hebel und Steuerelemente zugeordnet sind, die das Abschwenken einer Abzugswalze bewirken, wenn kein Packgut (Packstück) an der Einwickelstation vorhanden ist und demzufolge kein Packmittelabschnitt zugeführt werden darf. Diese Vorrichtungen geraten jedoch bald an Leistungsgrenzen. Bei Hochleistungsverpackungsmaschinen treten häufig Störungen in der Packmittelzuführung ein. So ist ein Nachlaufen des Packmittelbandes nach dem Abheben der Abzugswalzen, bedingt durch Masseträgheit, nicht völlig auszuschließen. Dies führt zur Schnipselbildung und damit zu Störungen im Verpackungsprozeß. Um die Gefahr des Schnipselns zu mindern, wurde der Zeitpunkt für das Abheben und Aufsetzen der Abzugswalze so gewählt, daß der letzte Packmittelabschnitt vor dem Abheben und der erste Abschnitt nach dem Aufsetzen der Abzugswalze verkürzt werden, was jedoch wiederum zur Qualitätsminderung der Packungen bzw. zu erhöhtem Packmittelverbrauch führt. Der erhöhte Packmittelverbrauch ergibt sich daraus, daß eine übermäßige Überlappung der Packmittelenden am Packgut gewählt werden muß, um einen ausreichenden Einschlag des Gutes bei verkürzten Packmittelabschnitten zu erreichen, die jedoch bei ununterbrochenem Lauf der Packmaschine nicht notwendig wäre.
Diese Probleme treten ferner bei jedem Stopp und Wiederanlauf der Verpackungsmaschine auf. Erschwerend für eine exakte Einstellung wirkt, daß in der Regel mindestens eine der beiden Abzugswalzen mit einem elastischen Belag versehen ist.
Aus der DE-A-31 14 470 ist eine Vorrichtung zum Abschneiden von Blättern von einer Bahn bekannt, die von einer Vorratsrolle mittels intermittierend angetriebener Abzugswalzen durch einen Schrittmotor abgezogen wird. Die absatzweise vorgeschobenen Abschnitte werden durch eine Querschneideinrichtung abgetrennt, die eine Schwenkbewegung ausführt und ebenfalls durch einen Schrittmotor angetrieben wird. Ferner sind Einrichtungen zum Weitertransport der Abschnitte vorgesehen.
Diese Vorrichtung eignet sich jedoch nur für Verpackungsmaschinen mit niedriger Taktzahl. Für einen direkten, praktisch kontinuierlichen Packmittelabzug im Hochleistungsbereich von 1.000 und mehr Takten pro Minute ist diese Vorrichtung nicht geeignet, da die zur Synchronisation erforderliche Dynamik bei Leertakt, Anlauf und Abtouren nicht erreicht würde. Zum Beispiel treten bei einer Maschinentaktzahl von 1.000 Takten und einer Abschnittslänge von 75 mm bei der Synchronisation nach einem Leertakt Last-Beschleunigungsmomente von 5 bis 6 Nm auf. Damit der Schrittmotor nicht außer Tritt fällt und Schritte "verliert", muß die Startfrequenz zur Beschleunigung im Start-Stop-Betrieb auf etwa 2 kHz reduziert werden. Zur Synchronisation und zur Erreichung der dazu erforderlichen Dynamik wären jedoch etwa 12 kHz erforderlich. Nicht berücksichtigt wurde dabei das Moment für die Beschleunigung der Packmittel-Vorratsspulen.
In der DE-A-31 14 470 wurde diese Antriebsbelastung durch eine freischwebende Vorratsschlaufe umgangen unter Inkaufnahme der bekannten Nachteile des Verlaufens der Bahn durch die undefinierte Ausgangslage und der statischen Aufladung, insbesondere bei Folien.
Weitere Verfahren und Vorrichtungen zur Steuerung der Bereitstellung von Verpackungsmaterial an einer Verpackungsmaschine sind aus der GB-A-22 13 456 sowie der GB-A-22 04 717 bekannt. Hierbei erfolgt jedoch die Steuerung des Zuschnittes der Packmittelabschnitte durch Steuerung einer Messerdrehzahl bzw. durch Unterbrechung des Messerantriebes.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu verbessern derart, daß der Einwickelstation einer kontinuierlich arbeitenden Verpackungsmaschine hoher Verpackungsleistung Packmittelabschnitte von vorgegebener, frei wählbarer Länge stets zum richtigen Zeitpunkt und in richtiger Länge unter Berücksichtigung unterschiedlicher Gegebenheiten im Verpackungsprozeß und nichtstationärer Zustände der Verpackungsmaschine zugeführt werden, so daß Störungen ebenso wie Verluste an Packmaterial in unkomplizierter Weise vermieden werden.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Packmittelzuführung an einer kontinuierlich arbeitenden Verpackungsmaschine, insbesondere Bonbonverpackungsmaschine, anzugeben, durch die den wechselnden Anforderungen des Verpackungsprozesses in vorteilhafter und vorrichtungstechnisch einfacher Weise Rechnung getragen werden kann.
Die vorgenannte Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Inkremente einer Drehzahl einer Messerwelle eines rotierenden Messers der Schneideinrichtung sowie eine Drehzhal zumindest einer Abzugswalze des Abzugswalzenpaares innerhalb jedes Maschinentaktes abfolgend ermittelt und zueinander ins Verhältnis gesetzt werden und unter Berücksichtigung des Umfanges der Abzugswalze der vorgewählten Abzugslänge sowie des Drehzahlverhältnisses der Messerwelle und der Abzugswalze ein dieser Abzugslänge entsprechender Drehzahlwert für die Abzugswalze berechnet und eine Antrieb der Abzugswalze zur Erreichung dieses berechneten Drehzahlwertes im nächstfolgenden Maschinentakt angesteuert wird.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine hochflexible Verfahrensführung erreicht, die mit kurzen Reaktionszeiten Veränderungen des Verpackungsvorganges gerecht wird und auch nichtstationäre Betriebszustände der Verpackungsmaschine wie den Anlaufvorgang oder einen Wechsel der Verpackungsaufgabe optimal berücksichtigt. Die gewünschte Abzugslänge kann vorzugsweise durch einen digitalen Wahlschalter in Millimetern vorgewählt werden, wobei unter laufender Überwachung der Inkremente der Drehzahl des rotierenden Messers und der Drehzahl des Abzugswalzenpaares innerhalb eines Maschinentaktes unter Einbeziehung des Durchmessers des Abzugswalzenpaares die tatsächliche Abzugslänge ständig dem am Wahlschalter gewählten Sollwert größtmöglich angenähert und der entsprechende Wert für die Antriebsdrehzahl der Abzugswalzen ohne Unterbrechung des Maschinenlaufes durch den Antrieb der Abzugswalzen realisiert wird, so daß Veränderungen der Abzugslänge jeweils schon im nächstfolgenden Maschinentakt wirksam werden. Ein Maschinentakt ist dabei die Zeitdauer zwischen zwei abfolgenden Schneidvorgängen des rotierenden Messers, in dem dieses eine Umlaufbewegung um 360° vollzieht.
Die der gewählten Abzugs länge entsprechende Drehzahl der Abzugswalzen, insbesondere der direkt angetriebenen Abzugswalze, wird nach der erfindungsgemäßen Ermittlung der Solldrehzahl für die angetriebene Abzugswalze des Abzugswalzenpaares bei der Wahl einer größeren Abzugslänge innerhalb eines Maschinentaktes erhöht bzw. bei der Wahl einer geringeren Abzugslänge innerhalb eines Maschinentaktes vermindert. Da der Durchmesser der Abzugswalzen, insbesondere der angetriebenen Abzugswalze, in die Solldrehzahlermittlung einbezogen ist, wird in Abhängigkeit von der Umfangsgeschwindigkeit der Abzugswalzen die Fördergeschwindigkeit des Packmittelbandes innerhalb eines Arbeitstaktes solange erhöht bzw. vermindert, bis die vorgegebene Abzugslänge für den Packmittelabschnitt erreicht ist.
Auf diese Weise ist es auch für das Bedienungspersonal der zugehörigen Verpackungsmaschine auf einfache Weise möglich, bei Formatumstellungen oder auch während des Einwickelprozesses eines bestimmten Formates des Packgutes bzw. der Packstücke, die Länge der Packmittelabschnitte stets der objektiv günstigsten Abschnittslänge entsprechend zu wählen. Dies führt insbesondere dann, wenn das Packmittel nicht mit Druckmarken versehen ist, zu erheblichen Packmitteleinsparungen. Überdies entfällt jedweder mechanischer Aufwand, wie er z.B. bei Eingriffen in ein Antriebsgetriebe erforderlich ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird dann, wenn festgestellt wird, daß an der Einwickelstation kein Packgut bzw. Packstück vorhanden ist und demzufolge auch kein Packmittelabschnitt zugeführt werden soll, beginnend mit dem Zeitpunkt des Abschneidens des vorhergehenden Packmittelabschnittes zunächst für einen bestimmten Zeitraum die angetriebene Abzugswalze im Gegensinn angetrieben (negativer Drehzahlwert), so daß das Packmittelband zurückgezogen wird, wobei der Rückzugsweg inkremental sensorisch erfaßt wird und anschließend, noch innerhalb desselben Maschinentaktes, die Abzugswalzen stillgesetzt werden (Drehzahl 0). Hierdurch wird das, bedingt durch Massenträgheit des Packmittelabzuges einschließlich der Abzugswalzen, vorgelaufene Packmittelband aus dem Bereich der Schneideinrichtung zurückgezogen und vor Beginn des nächsten Maschinentaktes in eine definierte Ausgangsstellung hinter die Messerkante des rotierenden Messers gebracht.
Nach einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es alternativ auch möglich, im Zusammenhang mit dem Rückzug des Packmittelbandes durch Antrieb des Abzugswalzenpaares im Gegensinn zur Normaldrehrichtung die zurückgezogenen Packmittellänge, d.h. das Maß eines Rückzuges des Packmittelbandes hinter eine Schneidkante des rotierenden Messers der Schneideinrichtung inkremental zu erfassen, zu speichern und zur Abzugslänge des nächstfolgenden Packmittelabschnittes zu addieren.
Nach noch einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung für den Fall einer Unterbrechung des Verpackungsvorganges und damit einer Unterbrechung der Zuführung des Packmittelbandes, die, bedingt durch die Trägheit der Abzugseinrichtungselemente einschließlich der Abzugswalzen zu einem unvermeidlichen Nachlaufen des Packmittelbandes führt, wird bevorzugt, diesen Nachlauf durch inkrementale Erfassung an der Abzugswalze, vorzugsweise der angetriebenen Abzugswalze, zu ermitteln, diesen Wert mit dem Inkrement an der Abzugswalze zum Zeitpunkt des vorangegangenen Packmittelschnittes zu vergleichen und innerhalb desselben Maschinentaktes durch Rückzug des Packmittelbandes dieses in eine definierte Ausgangslage hinter die Messerkante zu bringen, so daß im nächstfolgenden Maschinentakt ein Packmittelabschnitt mit der vorgegebenen Abzugslänge abgetrennt wird.
Für den Fall, daß an der Einwickelstation in mehreren, abfolgenden Takten kein Packgut bzw. erfaßtes Packstück zur Verfügung steht, wird der Antrieb des Abzugswalzenpaares für die entsprechende Zeitdauer in dem stillgesetzten Zustand (Drehzahl Null) gehalten.
Gemäß noch einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird in vorteilhafter Weise während eines nichtstationären Anlaufvorganges der Verpackungsmaschine, d.h. während eines Anlauf-Maschinentaktes zum Erreichen der Synchronisation und zum raschen Beschleunigen zur Erreichung des stationären Betriebszustandes innerhalb des Anlauf-Maschinentaktes die Antriebsdrehzahl des Abzugswalzenpaares, d.h. der angetriebenen Abzugswalze, kurzzeitig über eine, der vorgegebenen Abzugslänge entsprechende Solldrehzahl für die Abzugswalzen hinaus erhöht, um zu erreichen, daß auch während des Anlauf-Maschinentaktes schon die vorgegebene Abzugslänge des Packmittelabschnittes erreicht wird.
Gemäß noch einem weiteren, bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Lage eines Druckbildes auf dem Druckmittelband, insbesondere unter Vermittlung von seitlichen Druckmarkierungen, sensorisch erfaßt und die Antriebsdrehzahl des Abzugswalzenpaares entsprechend einer zentrierten Sollposition des Druckbildes bezogen auf die Abzugs länge eines Packmittelabschnittes verändert.
Die obige Aufgabe wird im Hinblick auf eine Vorrichtung zur Packmittelzuführung an einer Verpackungsmaschine, insbesondere Bonbonverpackungsmaschine, mit zumindest einer Bandvorratsspule für ein Packmittelband, einem Abzugswalzenpaar für das Packmittelband, einer Schneideinrichtung stromab des Abzugswalzenpaares, einer Einwickelstation stromab der Schneideinrichtung, einer Einstelleinrichtung für eine Abzugs länge von die Schneideinrichtung verlassenden Packmittelabschnitten sowie einer Sensorsignale aufnehmenden Steuereinrichtung, verbunden mit einem Antrieb des Abzugswalzenpaares, vorzugsweise zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an einer angetriebenen Abzugswalze des Abzugswalzenpaares direkt ein hochdynamischer Antriebsmotor, verbunden mit der Steuereinrichtung, angreift, die Schneideinrichtung ein rotierendes Messer aufweist, Erfassungseinrichtungen für die Drehzahl des rotierenden Messers vorgesehen sind und einer Messerwelle des rotierenden Messers zumindest ein Sensor zur Erfassung eines Schnittzeitpunktes zugeordnet ist.
Auf diese Weise wird bei verhältnismäßig unkompliziertem Aufbau eine vorteilhafte Vorrichtung für die Zuführung von Packmittelabschnitten zum Einwickelpunkt angegeben, die es ermöglicht, unmittelbar und ohne Umbauten auch Veränderungen der gewünschten Abzugs länge ohne weiteres und ohne Unterbrechung des Maschinenbetriebes vorzunehmen.
Vorzugsweise ist der hochdynamische Antriebsmotor direkt mit einer Welle der angetriebenen Abzugswalze gekoppelter Servomotor und entspricht die Drehzahl der Messerwelle des rotierenden Messers der Maschinendrehzahl der Verpackungsmaschine, wobei der Messerwelle zusätzlich ein inkrementaler Drehzahlsensor zugeordnet ist.
Auf diese Weise ist eine Änderung der Länge des Packmittelabschnittes in jeder Phase des Verpackungsprozesses und während des Laufs der Verpackungsmaschine ohne Arbeitsunterbrechung ebenso möglich, wie eine kontinuierliche Überwachung des Packmittelzuschnitts bei unveränderter Sollwertvorgabe. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ist es auch in einfacher Weise möglich, Leertakte beim Fehlen von Packgut, eine ordnungsgemäße Druckbildzentrierung sowie beschleunigte Anlaufvorgänge für einen Anlauf-Maschinentakt in vorteilhafter Weise und mit hoher Antwortcharakteristik zu realisieren.
Weitere, bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den übrigen Unteransprüchen dargelegt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:

Fig. 1: eine Verpackungsmaschine mit einer Vorrichtung zur Packmittelzuführung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer, perspektivischer Vorderansicht,
Fig. 2: ein Blockdiagramm einer Steuerung der Zuführung von Packmittelabschnitten zum Packgut der Vorrichtung nach Fig. 1,
Fig. 3: ein Drehzahl- bzw. Drehgeschwindigkeits-/Zeit-Diagramm für die Packmittelzuführung bei Unterbrechung und Wiederanlauf des Verpackungsvorganges.

In Fig. 1 ist eine Vorrichtung zur Packmittelzuführung an einer Bonbonverpackungsmaschine schematisch dargestellt. Ein Packmittelband 1 wird von einer Bandvorratsspule 2 über Umlenkrollen 3 geführt und von Abzugswalzen 4, 4' eines Abzugswalzenpaares abgezogen und in im wesentlichen vertikaler Richtung weitertransportiert. Vorzugsweise ist das von der Bandvorratsspule 1 abgezogene Packmittelband mit Druckmarkierungen 5 für die Zentrierung eines Druckbildes versehen. Von einer zweiten Bandvorratsspule 6 wird den Abzugswalzen 4, 4' ein Innenstreifen 7 zugeführt, der gemeinsam mit dem Packmittelband 1 verarbeitet wird.
Es ist auch möglich, die Bandvorratsspule 6 für einen Packmittelwechsel als weiteres Packmittelband zu verwenden, das alternativ zu dem Packmittelband 1 von der Bandvorratsspule 2 zugeführt werden kann. Dem Abzugswalzenpaar mit den Abzugswalzen 4, 4' ist unterhalb desselben eine rotierende Messerwelle 8 nachgeordnet, die ein rotierendes Messer 9 trägt, das mit einem stationären Messer 10 zusammenwirkt. Das rotierende Messer 9 und das stationäre Messer 10 bilden eine Schneideinrichtung für das Packmittelband 1 und den Innenstreifen 7, die gemeinsam von den Abzugswalzen 4, 4' vertikal zu der Schneideinrichtung zugeführt werden. Unterhalb der Schneideinrichtung mit den Messern 9, 10 befindet sich ein umlaufendes Greiferrad 11 einer Einwickelstation, das mit einem Vereinzelungsteller 12 zusammenwirkt. Das Greiferrad 11 weist Paare von Haltearmen 16 auf, wobei abfolgend durch jedes Haltearmpaar 16 ein Bonbon B von dem Vereinzelungsteller 12 aufgenommen und in eine Position transportiert wird, in der ein Packmittelabschnitt 17 von oben her von der Schneideinrichtung 8, 9, 10 her zu dem gerade zu verpackenden Bonbon B geführt wird, wie dies schematisch in Fig. 1 dargestellt ist.
Der Messerwelle 8 des rotierenden Messers 9, die synchron mit der Maschinendrehzahl rotiert, ist ein Inkrementalgeber 13 zugeordnet. Ferner ist unterhalb der Messeranordnung 9, 10 ein Sensor 14 zur Erfassung des jeweiligen Schnittzeitpunktes installiert. Das Packmittelband 1 weist entlang eines Seitenrandes Druckmarkierungen 5 auf, die mit der Lage eines entsprechenden, hier nicht dargestellten Druckbildes korrelieren, und es ist zwischen den Umlenkrollen 3 eine Druckmarkierungs-Abtasteinrichtung 15 vorgesehen, die einem Druckbildsensor entspricht, wobei über die Erfassung der Druckmarkierungen 5 im Verhältnis zur Abzugslänge, d.h. der Länge eines durch das rotierende Messer 9 von dem Packmittelband 1 abgetrennten Packmittelabschnittes 17, die Mittenzentrierung des Druckbildes auf dem Packmittelabschnitt 17 erreichbar ist.
Im Rahmen der Einwickelstation ist den Haltearmen 16 des Greiferrades 11 im Bereich zwischen einer Aufnahme der Bonbons B von dem Vereinzelungsteller 12 und der Zuführung der Packmittelabschnitte 17 ein Sensor 18 zur Überwachung des Vorhandenseins eines Bonbons B zwischen einem betreffenden Haltearmpaar 16 zugeordnet.
Unmittelbar mit der Antriebswelle der angetriebenen Abzugswalze 4' ist als hochdynamischer Antrieb ein Servomotor 19 verbunden, in dem ein weiterer, hier nicht dargestellter Sensor als Inkrementalgeber angeordnet ist.
Ferner ist eine programmierbare Steuereinrichtung 20 vorgesehen, mit der einerseits die Geber- und Sensorelemente 13, 14, 15, 18 sowie der Inkrementalsensor des Servomotors 19 zur Übermittlung der erfaßten Ist-Werte an die Steuereinrichtung 20 verbunden sind, und in der der entsprechende Abgleich mit den entsprechenden Sollwerten erfolgt, die ihrerseits zumindest teilweise variabel sind, insbesondere in Verbindung mit einer durch einen - hier nicht gezeigten - digitalen Wahlschalter manuell vorgebbaren Abzugslänge für den Packmittelabschnitt 17. Durch die Steuereinrichtung 20 wird der Antriebs- bzw. Servomotor 19 und damit die angetriebene Abzugswalze 4' des Abzugswalzenpaares 4, 4' so angesteuert, daß die Sollwerte erreicht werden.
Der Steuerungsablauf für die Steuerung der Packmittelzuführung, d.h. der Zuführung von Packmittelabschnitten 17 zu den von den Haltearmen 16 gehaltenen Bonbons B am Greiferrad 11, ist in Fig. 2 gezeigt.
Im stationären Betrieb läuft die Bonbonverpackungsmaschine im Hochleistungsbereich mit einer Taktzahl von 1.000 bis 1.500 Umdrehungen bzw. Takten pro Minute, wobei diese Taktzahl gleich der Anzahl der von dem rotierenden Messer 9 ausgeführten Trennvorgänge zum Abtrennen der Packmittelabschnitte 17 ist. Während jedes Maschinentaktes (hier auch als Takt bezeichnet) wird ein Packmittelabschnitt 17 abgetrennt und auch ein fertig eingewickeltes Bonbon von der Maschine abgegeben, wobei der Einwickelvorgang am Greiferrad 11 selbst sich über mehrere Takte erstreckt, so daß pro Maschinentakt mehrere Bonbons in unterschiedlichen Phasen der Umhüllung und Verpackung durch die jeweiligen Packmittelabschnitte 17 sich befinden. Ein Maschinentakt beginnt mit einem Schneidvorgang durch das rotierende Messer 9 und der Abtrennung eines Packmittelabschnittes 17 und endet mit dem Schneidvorgang für den nächstfolgenden Packmittelabschnitt 17 nach einer 360°-Rotation des rotierenden Messers 9.
Wie in dem Ablaufdiagramm nach Fig. 2 dargestellt, werden mit dem Einschalten (Start) der Verpackungsmaschine die Ist-Zustände der Verpackungsmaschine, nämlich die durch die Drehzahl der Messerwelle 8 repräsentierte Maschinendrehzahl durch den Inkrementalgeber 13, die Drehzahl der angetriebenen Abzugswalze 4' durch den im Servomotor 19 installierten Inkrementalgeber und die am Bedienungstableau 21 in Verbindung mit der Steuereinrichtung 20 durch einen digitalen, in Millimeter-Teilung geeichten Wahlschalter für die Abzugslänge des Packmittelabschnittes 17 eingestellte Abzugs länge von der Steuereinrichtung 20 abgefragt.
Überdies wird in Abhängigkeit von dem Signal des Sensors 18 festgestellt, ob am Greiferrad 11 ein Packstück, d.h. ein Bonbon B vorhanden ist oder ob es sich um einen Leertakt handelt (kein Bonbon erfaßt), und es wird die Lage einer Druckmarkierung 5 durch die Druckmarkierungs-Abtasteinrichtung 15 (Optikkopf) sowie durch den Sensor 14 die Stellung des rotierenden Messers 9 erfaßt. Aus den vorgenannten Signalwerten, die jede ms verglichen werden, werden durch die Steuereinrichtung 20 die notwendige Bewegungsfunktion des Servomotors 19 berechnet und über einen Leistungsregler 22 wird der Servomotor 19 und damit die Drehzahl und Drehrichtung der angetriebenen Abzugswalze 4' des Abzugswalzenpaares 4, 4' entsprechend beeinflußt.
Für die einzelnen Betriebszustände gelten folgende Besonderheiten:
Für den Fall, daß durch den Sensor 18 festgestellt wird, daß sich kein Bonbon B zwischen dem betreffenden Haltearmpaar 16 befindet und somit kein Packgut (Packstück) vorhanden und ein Leertakt angezeigt ist, wird durch den Sensor 18 die Information "j", d.h. "Leertakt vorhanden" ausgegeben. Entsprechend wird der Leistungsregler 22 gemäß dem im Programm der Steuereinrichtung 20 vorgesehenen Ablauf beaufschlagt und es erfolgt ein Abbremsen des Servomotors 19 bis zur Geschwindigkeit Null, eine Drehrichtungsumkehr und anschließende Stillsetzung des Servomotors 19, wobei der Rückfahrweg inkremental erfaßt wird. Die zurückgezogene Länge des Packmittelbandes 1 wird auf die nächstfolgende Abzugs länge für den nächsten Packmittelabschnitt 17 aufgeschlagen. Alternativ ist es auch möglich, die nach dem erfolgten Abtrennen des vorhergehenden Packmittelabschnittes 17 aufgrund von Massenträgheit vorgelaufene Packmittellänge inkremental zu erfassen und das Packmittelband, d.h. die Vorderkante desselben, vor dem nächsten Schnitt in eine definierte Ausgangslage hinter die Messerkante zu bringen. Der Steuerungsverlauf und die sich hieraus ergebende Bewegung des Servomotors 19 und damit der Abzugswalzen 4, 4' einschließlich des dann folgenden Wiederanlaufens der Verpackungsmaschine für die Abtrennung des nächsten Packmittelabschnittes 17 sind aus dem Kurvendiagramm in Fig. 3 ersichtlich. Hierin bedeuten:

t₀ = Beginn Leertakt
t₁ = Beginn Folgetakt
t₂ = Beginn 2. Folgetakt (Normalbetrieb)
V_Soll = Vorgegebene Abzugsgeschwindigkeit
+V₂ = max. Antriebsgeschwindigkeit
-V₁ = max. Rückdrehgeschwindigkeit

Dieser Steuerungsablauf betreffend das Stillsetzen und Rückdrehen des Servomotors 19 muß innerhalb eines Maschinentaktes beendet sein. Bei der nächsten Abfrage des Sensors 14 wird auch der Sensor 18 wieder abgefragt. Ist noch kein Bonbon B zwischen den betreffenden Haltearmen 16 des Greiferrades 11 vorhanden, so bleibt die Stellung "0", d.h. stillgesetzter Antrieb (V₀) für den Servomotor erhalten. Wird festgestellt, daß wieder ein Bonbon B vorhanden ist und damit eine nächste Verpackungsaufgabe durch Zufuhr eines Packmittelabschnittes 17 zu lösen ist, wird die Funktion "Start" ausgelöst und die Beschleunigung des Servomotors 19 so geregelt, wie dies zwischen den Zeitpunkten t₁ und t₂ in Fig. 3 dargestellt ist, so daß innerhalb dieses, auf den Stillstand des Servomotors 19 abfolgenden Folgetaktes eine Synchronisation mit der vorgegebenen Abzugslänge erreicht wird. Dabei wird die bis zur Messerkante fehlende Packmittellänge, wie dies aus dem Bereich des Anlauftaktes zwischen den Zeitpunkten t₁ und t₂ aus Fig. 3 ersichtlich ist, durch kurzzeitige Überhöhung der Abzugsgeschwindigkeit und anschließende Rückführung auf die der Abzugs länge entsprechende Sollgeschwindigkeit erreicht.
Innerhalb des Verfahrens ist es auch möglich, die Druckbildlage auf dem Packmittelband 1 im Verhältnis zur vorgegebenen Abzugs länge der gewünschten Packmittelabschnitte 17 genau zu zentrieren, insbesondere mit Hilfe der seitlichen Druckmarkierungen 5 und dem Druckmarkierungssensor 15. Eine Korrektur der Drehzahl der Abzugswalzen 4, 4' durch den Servomotor 19 erfolgt für eine Druckbildzentrierung durch Verknüpfung der Ausgangssignale der Druckbilderfassungseinrichtung bzw. Druckmarkierungs-Abtasteinrichtung (Sensor) 15 und des den Schnittzeitpunkt erfassenden Sensors 14. Haben beide Sensorsignale den Wert "1", so wird die Drehzahl für den Servomotor 19 und damit für die angetriebene Abzugswalze 4' nach "plus" korrigiert. Ergibt die Verknüpfung der Ausgangssignale den Wert "0", wird durch die Steuereinrichtung 20 über den Leistungsregler 22 eine nach "minus" korrigierte Solldrehzahl an den Servomotor 19 ausgegeben. Dadurch wird ein Pendeln des Druckbildes auf dem Packmittelband 1 um eine Kante der Druckmarkierung 5 im Bereich von Zehntel Millimetern erreicht. Die Lage des Druckbildes auf dem fertigverpackten Bonbon B kann somit durch Anordnung der Sensoren 14 und 15, bezogen auf den Zeit- bzw. Maschinentakt, entsprechend einer bestimmten Vorgabe fixiert werden.
Für den Fall, daß die Abzugslänge für den Packmittelabschnitt 17 geändert werden soll, z.B. bei Umstellung auf eine andere Packgut-bzw. Bonbongröße (Formatumstellung) oder wenn es aus anderen Gründen erforderlich ist, eine Änderung der Abzugslänge des Packmittelabschnittes 17 vorzunehmen, dann wird die gewünschte Abzugslänge über den hier nicht gezeigten, in Millimeter geeichten und vorzugsweise digitalen Wahlschalter am Bedienungstableau 21 der Verpackungsmaschine und damit in die Steuereinrichtung 22 eingegeben. Durch Auslesen des Wahlschalterwertes unter Einbeziehung des Umfanges der angetriebenen Abzugswalze 4' und unter Einbeziehung der Taktzahl durch Auswertung des Inkrementalgebers 13 der Messerwelle 8 wird die die Abzugs länge bestimmende neue Solldrehzahl für die angetriebene Abzugswalze 4' bzw. für den Servomotor 19 durch die Steuereinrichtung 20 ermittelt und über den Leistungsregler 22 ausgeregelt.
Die Beziehung lautet: $\frac{Taktzahl x Abzugslänge}{Umfang der Abzugswalze} = Drehzahl$
Bei Vergrößerung der Abzugslänge führt der mit der Abzugswalze 4' verbundene Servomotor 19 die Drehzahl nach, bis das Verhältnis der Inkremente, erfaßt durch den Inkrementalgeber 13 und den Inkrementalgeber, innerhalb des Servomotors 19 dem errechneten Wert entspricht. Bei Verkürzung der Abzugs länge wird die Drehzahl der angetriebenen Abzugswalze 4' entsprechend vermindert. Durch sehr kurze Vergleichsintervalle und eine hohe inkrementale Auflösung wird die geforderte Synchronisation kurzfristig erreicht. Damit ist es möglich, jede gewünschte Abzugslänge während des Laufes der Verpackungsmaschine und ohne Unterbrechung des Verpackungsprozesses innerhalb eines Arbeitstaktes (Maschinentaktes) und ohne mechanische Umbauten zu realisieren.

Claims

Verfahren zur Packnittelzuführung an einer Verpackungsmaschine, insbesondere Bonbonverpackungsmaschine, wobei zumindest ein Packmittelband von zumindest einer Bandvorratsspule durch ein Abzugswalzenpaar abgezogen und durch eine Schneideinrichtung in Packmittelabschnitte vorbestimmter Abzugslänge getrennt wird und pro Maschinentakt ein Packmittelabschnitt einer Einwickelstation zugeführt wird, zur Verpackung eines Packstückes, insbesondere Bonbons, wobei die voreinstellbare Abzugslänge des Packmittelabschnittes durch einen, den Antrieb des Abzugswalzenpaares enthaltenden Regelkreis geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Inkremente einer Drehzahl einer Messerwelle (8) eines rotierenden Messers (9) der Schneideinrichtung sowie einer Drehzahl zumindest einer Abzugswalze (4') des Abzugswalzenpaares innerhalb jedes Maschinentaktes abfolgend ermittelt und zueinander ins Verhältnis gesetzt werden und unter Berücksichtigung des Umfanges der Abzugswalze (4'), der vorgewählten Abzugslänge sowie des Drehzahlverhältnisses der Messerwelle (8) und der Abzugswalze (4') ein dieser Abzugslänge entsprechender Drehzahlwert für die Abzugswalze (4') berechnet und ein Antrieb (19) der Abzugswalze (4') zur Erreichung dieses berechneten Drehzahlwertes im nächstfolgenden Maschinentakt angesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Feststellen des Fehlens eines Packstückes (B) für einen Maschinentakt, beginnend mit dem Zeitpunkt des Abtrennens des vorhergehenden Packmittelabschnittes, die Abzugswalze (4') unter Rückzug des Packmittelbandes (1) und inkrementaler Erfassung eines Rückzugsweges im Gegendrehsinn angetrieben und anschließend innerhalb desselben Maschinentaktes mit dem Packmittelband (1) in einer definierten Ausgangslage bezogen auf eine stromabseitige Schneidkante des rotierenden Messers (9) stillgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Maß eines Rückzuges des Packmittelbandes (1) hinter eine Schneidkante des rotierenden Messers (9) der Schneideinrichtung inkremental erfaßt, gespeichert und zu der vorgegebenen Abzugs länge des nachfolgenden Packmittelabschnittes addiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Unterbrechung der Zuführung des Packmittelbandes (1) ein Nachlauf des Packmittelbandes (1) inkremental an der einen, vorzugsweise angetriebenen, Abzugswalze (4') des Abzugswalzenpaares (4, 4') als Istwert erfaßt und mit einem Inkrementwert der Abzugswalze (4') zum Zeitpunkt des Abtrennens des vorhergehenden Packmittelabschnittes als Sollwert verglichen wird, um innerhalb desselben Maschinentaktes durch Rückzug des Packmittelbandes (1) dieses in eine definierte Ausgangslage hinter die Messerkante zu bringen, so daß im nächstfolgenden Maschinentakt ein Packmittelabschnitt mit der vorgegebenen Abzugslänge abgetrennt wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß während eines Anlauf-Maschinentaktes eine Antriebsdrehzahl des Abzugswalzenpaares (4, 4') kurzzeitig über eine, der vorgegebenen Abzugslänge entsprechende Solldrehzahl (v_Soll) der Abzugswalzen (4, 4') erhöht wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckbildposition als Istwert auf dem Packmittelband (1) sensorisch erfaßt und in Abhängigkeit von einer zentrierten Sollposition des Druckbildes die Antriebsdrehzahl des Abzugswalzenpaares (4, 4') verändert wird.
Vorrichtung zur Packmittelzuführung an einer Verpackungsmaschine, insbesondere Bonbonverpackungsmaschine, mit zumindest einer Bandvorratsspule für ein Packmittelband, einem Abzugswalzenpaar, einer Schneideinrichtung stromab des Abzugswalzenpaares, einer Einwickelstation stromab der Schneideinrichtung, einer Einstelleinrichtung für eine Abzugs länge von die Schneideinrichtung verlassenden Packmittelabschnitten, sowie einer Sensorsignale aufnehmenden Steuereinrichtung, verbunden mit einem Antrieb des Abzugswalzenpaares, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einer angetriebenen Abzugswalze (4') des Abzugswalzenpaares (4, 4') direkt ein hochdynamischer Antriebsmotor (19), verbunden mit der Steuereinrichtung (20), angreift, die Schneideinrichtung ein rotierendes Messer aufweist, Erfassungseinrichtungen für die Drehzahl des rotierenden Messers (9) und zumindest der angetriebenen Abzugswalze (4') des Abzugswalzenpaares (4, 4') vorgesehen sind und einer Messerwelle (8) des rotierenden Messers (9) zumindest ein Sensor (14) zur Erfassung eines Schnittzeitpunktes zugeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der hochdynamische Antriebsmotor ein direkt mit einer Welle der angetriebebenen Abzugswalze (4') gekoppelter Servomotor (19) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drehzahl der Messerwelle (8) des rotierenden Messers (9) der Maschinendrehzahl der Verpackungsmaschine entspricht und der Messerwelle (8) ein inkrementaler Drehzahlsensor (13) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einwickelstation ein Greiferrad (11) mit Haltearmen (16) zur Entnahme von Packstücken, insbesondere Bonbons (B), von einem Vereinzelungsteller (12) aufweist, wobei dem Greiferrad (11) ein die Erfassung eines Packstückes, insbesondere Bonbons (B), durch ein Haltearmpaar (16) überwrachende Sensoreinrichtung (18) auf dem Wege zwischen Entnahme des Packstückes, insbesondere Bonbons (B), durch das Halteelementpaar (16) und Zuführung eines Packmittelabschnittes zugeordnet ist.
Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine im wesentlichen vertikale Führung des Packmittelbandes (1) zwischen dem Abzugswalzenpaar (4, 4') und der Zuführung der Packmittelabschnitte zu einem zwischen einem Haltearmpaar (16) gehaltenen Packstück, insbesondere Bonbon (B), vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß dem Abzugswalzenpaar (4, 4') ein Umlenkrollenpaar (3) vorgeschaltet ist.
Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit der Steuereinrichtung (20) verbundener Druckbildpositionssensor (15) dem Packmittelband (1) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Bandvorratsspule (2) für das Packmittelband (1) und eine zweite Bandvorratsspule (6) für einen Innenstreifen (7) vorgesehen sind, und das Packmittelband (1) sowie der Innenstreifen (7) über Umlenkrollen (3) gemeinsam durch das Abzugswalzenpaar (4, 4') geführt sind.