EP1431187A2 - Verpackungsmaschine sowie Verfahren zur Regelung einer Verpackungsmaschine - Google Patents

Verpackungsmaschine sowie Verfahren zur Regelung einer Verpackungsmaschine Download PDF

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EP1431187A2
EP1431187A2 EP03029400A EP03029400A EP1431187A2 EP 1431187 A2 EP1431187 A2 EP 1431187A2 EP 03029400 A EP03029400 A EP 03029400A EP 03029400 A EP03029400 A EP 03029400A EP 1431187 A2 EP1431187 A2 EP 1431187A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
packaging machine
elements
data
switching
control device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03029400A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1431187A3 (de
Inventor
Bernd Junker
Siegfried Wulsch
Markus Rinn
Reiner Zentgraf
Walter Dr. Baur
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rovema Verpackungsmaschinen GmbH and Co KG
Rovema GmbH
Original Assignee
Rovema Verpackungsmaschinen GmbH and Co KG
Rovema GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rovema Verpackungsmaschinen GmbH and Co KG, Rovema GmbH filed Critical Rovema Verpackungsmaschinen GmbH and Co KG
Publication of EP1431187A2 publication Critical patent/EP1431187A2/de
Publication of EP1431187A3 publication Critical patent/EP1431187A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B57/00—Automatic control, checking, warning, or safety devices

Definitions

  • the present invention relates to a packaging machine with a control device for at least one electronic cam switch, the Control device is connected to sensors, the determined operating state data transmit elements moving in the packaging machine, and gives on and off signals to the cam controller, the respective Time of a commanded switching of the cam switch mechanism depending on the operating state data obtained can be controlled.
  • the invention also relates on procedures for controlling a packaging machine of the aforementioned type.
  • the dynamic Cam adjustment is used where switching operations due to Delay times in the actuator are not immediate, but only after the delay time has expired act in the actuator.
  • the flight time can vary depending on the box size, or Depending on the length of the cardboard section to be glued, glue of different lengths must be used be issued. So that the glue hits the desired cardboard position exactly can, the switching signal for the glue valve must be by the respective delay time be advanced.
  • the task is solved for a generic packaging machine by the time for the switching on and / or switching off determined by the control device of the electronic cam switching mechanism depending on the control device of predeterminable stored path curve tables, mathematical Describe functions and / or other dynamic movement processes Data of the elements and / or machine elements moving in the packaging machine is changeable.
  • a method according to the invention also stands out the known generic features characterized in that a control device Predefinable saved path curve tables, mathematical functions and / or further dynamic movement processes of the machine elements and / or data describing elements moving in the packaging machine processed and depending on the operating status data and the dynamic Data describing movement processes a point in time for the input and / or Switching off the electronic cam switch determines and the switching process initiates.
  • path curve tables describe the cyclical motion sequence of the drive in the form of support points which determine the position of a follower shaft in the Specify the relation to the position of a main shaft (path-path tables).
  • the dynamic, speed-dependent switching point can now be changed by a cyclical Calculate the integration of the path sections within the table exactly.
  • a packaging machine 2 is shown schematically in FIG.
  • the packaging machine 2 is a station for applying glue coats in the exemplary embodiment on cardboard packaging.
  • the principle of operation of the exemplary embodiment explained in more detail can, however, also be applied to the regulation of others without difficulty electronic switching processes for motors, conveyors, sealing jaws and others Transfer packaging machine components.
  • the packaging machine 2 has a conveyor element 4 on which to be packaged Cardboard boxes are moved.
  • the conveyor element 4 consists of drive rollers 6, around which an endlessly revolving conveyor belt 8 is wound.
  • One of the conveyor rollers 6 is driven by a motor 10.
  • the speed of the conveyor belt 8 is monitored by a sensor 12.
  • the sensor 12 is via a connecting line connected to the processor 14 of a control device 16.
  • the motor 10 and a light barrier unit 18 are connected to the processor 14.
  • the light barrier unit 18 can be used as a sensor to determine whether cardboard boxes as moving elements in the packaging machine 2 actually from the conveying element 4 can be moved. Via a light barrier unit 18, for example the moving elements reach a certain position, a speed of movement, a spatial location or other relevant parameters be queried.
  • Light barrier unit 18 can be used. Via the connecting cable the operational parameters of the engine 10, the sensor 12 and the Light barrier unit 18 transmitted to the processor 14. Through the sensor data, which the processor 14 receives from the connected sensors is the Processor 14 by means of correspondingly programmed processing software able to send a control signal to an electronic one from the sensor data obtained Output cam switch 20.
  • the electronic cam switch 20 must can no longer be mechanically contained in the packaging machine 2, but can be electronically simulated by the evaluation software. Physically, that's electronic Cam switching mechanism 20 then only as an output plug of the control device 16 available.
  • the control signal output by the electronic cam switch 20 is sent to a Actuator transmits a nozzle motor or a valve 22 in the exemplary embodiment through which a portion of glue is ejected from the glue dispenser 24.
  • a nozzle motor 22 can be of the electronic cam switch 20 in general also hydraulic or pneumatic valves, servomotors, electric Switches and the like can be controlled.
  • the Cover a trajectory with glue from the outlet nozzle to the surface of the box.
  • the electronic cam switch must be able to hit exactly at the desired point 20 issue the actuating command earlier by the time interval that the trajectory corresponds to the portion of glue.
  • dead and reaction times of the actuated actuators and others factors influencing the time when determining the right time for the output of an actuating signal.
  • the function and dead time or reaction time add up to the total delay time. Calculate such delay times individually for each switching function, also depending on the dimensions and special features of a specific packaging unit, which the Packaging machine 2 passes. For reasons of simplification, the delay time designated T in the exemplary embodiment.
  • the starting position 26 means exactly the position that a box has on its conveying path must have reached, at the same time the control signal to the nozzle motor 22nd is transmitted to the portion of glue taking into account the delay time T. to be able to hit the box in the right place.
  • the target position 28 is the exact position of the carton that the carton is on its path must have reached where the portion of glue dispensed at the correct one Spot hitting the box. From the starting position 26 to the target position 28 the Carton as an element moving in the packaging machine the distance sT back. The distance sT is shown in Fig. 1.
  • the time interval of the delay time tT required that for the serving portion Glue and the transported box is the same.
  • the one to be covered by the portion of glue Path in the exemplary embodiment is shorter than the distance sT that of the transported carton is to be returned.
  • these ratios can vary vary depending on the application.
  • the on the processor 14 active evaluation software must be designed so that it functions the delay time tT for the carton being transported and on the other hand based on the Conveying speed of the conveying element 4 determine the reaction distance sT can.
  • the on the processor 14 active evaluation software In order to achieve an appropriate at variable conveying speeds of a conveying element 4 Provide a forecast of the funding period in the upcoming forecast period To be able to, it is no longer enough to feed at constant conveyor speeds expected.
  • a memory element 30 that is connected to the processor 14 and can be part of the control device 16, data must be stored be through which the dynamic speed behavior of the conveying element 4th is described.
  • the data can be in the memory element 30, for example, in the form of stored path curve tables, mathematical functions, vectors and / or as further describing the dynamic movement processes of the elements Data stored.
  • the processor 14 accesses that on the memory element 30 stored data and processes them into a switching signal for electronic cam switch 20, which is issued to this in time or that contains an instruction for timely switching. That way ensure that the portion of glue to be applied to the box is exactly the right one the programmed position P hits the box, although the motor 10 is a servo motor is operated at a variable speed. It will work safely achieved if for the regulation of the working speed of the engine 10 in one Packaging process and for determining the delay time on the same in the Storage element 30 stored data is used.
  • Control software for the packaging machine 2 for example for "learning” new packaging
  • the care of the Control software for the packaging machine 2 is simplified and the operation more reliable when in the Control software doesn't have different locations for speed data ever are programmed according to the control purpose, but only a single storage location.
  • Exchange of speed profiles or when "learning" new packaging it is sufficient to change or add to the data in just one place.
  • FIG. 2 the time t is plotted on the X axis and the speed on the Y axis v.
  • the constant speed according to the state of the art A functional element in the packaging machine 2 is represented by the line 32.
  • An entered cam switching position is in the control for one point in time I programmed.
  • the Shift position in the way back by the amount tT to shift position II become.
  • the shift of a switching position of a cam can be arbitrary over the work area 34.
  • the switching position is advanced doing so in the direction of arrow 36, a relocation in the direction of arrow 38.
  • Die Fig. 2 shows the situation with regard to a switch-on position for a cam you can define a switch-off position in the same way.
  • the situation shown in FIG. 3 is different at variable speeds
  • the variable speed is represented by line 40.
  • positions I and II in the exemplary embodiment are acceleration and a reduction in conveying speed. Taking this speed profile into account places a carton conveyed by the conveying element 4 in the time interval tT a longer distance back than with the speed assumption shown in FIG. 2. Because of the higher conveying speed, the switching position would have to change a smaller amount is advanced, for example to position IIa.
  • the processor 14 needs the Storage element 30 stored data on the expected speed profile.
  • the data stored on the storage element 30 can be processed by the processor 14 in Time forecast data can be converted. If the sensors signal a change the target state of drive data, can either automatically or on Command the times for switching the cam switch mechanism to be redetermined or the stored data to describe the speed behavior will be corrected. Such a correction function is useful if the speed behavior of elements changed due to wear, for example.
  • a subroutine can also be included in the calculation of the switching positions be that the feasibility of the determined switching times depending on predetermined or calculated limit values determined.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer zumindest ein elektronisches Nockenschaltwerk (20) und zumindest einen motorischen Antrieb (10) für bewegbare Verpackungsmaschinenbauteile umfassenden Verpackungsmaschine (2) mit einer Regelungseinrichtung (16), an die Antriebsdaten und/oder von Sensoren (12) ermittelte Betriebszustandsdaten von in der Verpackungsmaschine (2) bewegten Elementen übermittelt werden, sowie eine entsprechende Verpackungsmaschine (2). Um in der Regelung der Verpackungsmaschine dynamische Bewegungsprozesse im Voraus berechnen zu können, wird vorgeschlagen, vorgebbare abgespeicherte Bahnkurventabellen, mathematische Funktionen und/oder weitere dynamische Bewegungsprozesse der Maschinenelemente (24) und/oder in der Verpackungsmaschine (2) bewegten Elemente beschreibende Daten zu verarbeiten und in Abhängigkeit der Betriebszustandsdaten und der die dynamischen Bewegungsprozesse beschreibenden Daten einen Zeitpunkt für die Ein- und/oder Ausschaltung des elektronischen Nockenschaltwerks (20) zu bestimmen und den Schaltvorgang einzuleiten. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verpackungsmaschine mit einer Regelungseinrichtung für zumindest ein elektronisches Nockenschaltwerk, wobei die Regelungseinrichtung mit Sensoren verbunden ist, die dieser ermittelte Betriebszustandsdaten von in der Verpackungsmaschine bewegten Elementen übermitteln, und Ein- und Ausschaltsignale an das Nockenschaltwerk gibt, wobei der jeweilige Zeitpunkt einer befohlenen Schaltung des Nockenschaltwerks in Abhängigkeit von den erhaltenen Betriebszustandsdaten steuerbar ist. Die Erfindung bezieht sich auch auf Verfahren zur Regelung einer Verpackungsmaschine der vorgenannten Art.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Verpackungsmaschinen mit einem Nokkenschaltwerk zu versehen, durch das Funktionen von Motoren und/oder Stellelementen, die Bestandteil der Verpackungsmaschinen sind, ein- bzw. ausgeschaltet werden. Der Einsatz von Nockenschaltwerken in Verpackungsmaschinen ist an sich bekannt und dient insbesondere der Synchronisation zwischen digitalen Schaltvorgängen und beliebigen Bewegungsvorgängen innerhalb der Verpackungsmaschine. Ursprünglich wurde hierzu eine mechanische Nockenwelle verwendet und fest an den zentralen Bewegungsapparat der Maschine gekoppelt. Der zentrale Bewegungsapparat bestand in aller Regel aus einer Königswelle. Durch ein mechanisches Verstellen der Schaltnocken auf der Nockenwelle konnten die Schaltsignale an den jeweiligen Verpackungsprozeß angepaßt werden. Nachteilig hierbei war, daß bereits bei geringen Änderungen des Bewegungsablaufes, beispielsweise bei einer Erhöhung der Geschwindigkeit, die Nocken jeweils mechanisch neu justiert werden mußten.
Eine Weiterentwicklung dieser Technik stellen die heute verwendeten sogenannten elektronischen Nockenschaltwerke dar. Diese Systeme zeichnen sich dadurch aus, daß Schaltnocken nicht mehr mechanisch, sondern innerhalb einer elektronischen Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung realisiert werden. Aus Vereinfachungsgründen soll nachfolgend nur von einer Regelungseinrichtung die Rede sein, wobei dabei auch einfache Steuerungen mit gemeint sind. Hierzu wird die Position einer mechanischen Bewegung mittels eines Sensors bzw. Gebers von der Regelung erfaßt und die Schaltausgänge entsprechend der programmierten Schaltposition errechnet und ausgegeben. Der Vorteil dieser Lösung gegenüber der mechanischen Lösung ist darin zu sehen, daß die Schaltposition nicht mehr mechanisch verstellt werden muss. Auch lassen sich in der Regelungseinrichtung mehrere Schaltpositionen eingeben, abspeichern und bei Bedarf wieder verwenden. Die elektronischen Nockenschaltwerke ermöglichen zudem eine dynamische Nockenverstellung. Die dynamische Nockenverstellung kommt dort zum Einsatz, wo Schaltvorgänge aufgrund von Verzögerungszeiten im Stellglied nicht sofort, sondern erst nach Ablauf der Verzögerungszeit im Stellglied wirken. So setzt sich die Verzögerungszeit beim Aufbringen von Heißleim in Kartoniermaschinen aus der Reaktionszeit des Schaltventils einschließlich eventueller Totzeiten des Leimkopfes und der Flugzeit des Leims bis zum Karton zusammen. Die Flugzeit kann abhängig von der Kartongröße variieren, oder je nach Länge des zu leimenden Kartonabschnitts muß unterschiedlich lange Leim ausgegeben werden. Damit der Leim genau auf die gewünschte Kartonposition auftreffen kann, muß das Schaltsignal für das Leimventil um die jeweilige Verzögerungszeit vorverlagert sein. Dazu ermittelt die Regelungseinrichtung die aktuelle Geschwindigkeit des Kartons und errechnet aus dieser Geschwindigkeit und der Verzögerungszeit des Stellgliedes den notwendigen Weg der Schaltpunktverschiebung unter Berücksichtigung der Formel S = v x t. Bei diesem Funktionsablauf kann sich also der Leimvorgang automatisch und dynamisch an die jeweiligen Einsatzbedingungen anpassen.
Voraussetzung für die beschriebene rechnerische Ermittlung der Schaltpunktverschiebung ist jedoch, daß die Bewegungen in der Verpackungsmaschine jeweils mit konstanten Geschwindigkeits- bzw. Beschleunigungsverhältnissen ablaufen. Diese Voraussetzung beschränkt die Entwicklungsmöglichkeiten für Verpackungsmaschinen, da dadurch die Vorteile von regelbaren Servomotoren, die prinzipiell mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten betreibbar sind, nicht voll ausgeschöpft werden können.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, die einen erweiterten Dynamikbereich für die Regelung der Verpakkungsmaschine aufweisen.
Die Aufgabe wird für eine gattungsgemäße Verpackungsmaschine gelöst, indem der von der Regelungsvorrichtung ermittelte Zeitpunkt für die Ein- und/oder Ausschaltung des elektronischen Nockenschaltwerkes von der Regelungseinrichtung in Abhängigkeit von vorgebbaren abgespeicherten Bahnkurventabellen, mathematischen Funktionen und/oder weiteren dynamische Bewegungsprozesse beschreibenden Daten der in der Verpackungsmaschine bewegten Elemente und/oder Maschinenelemente veränderbar ist. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zeichnet sich neben den bekannten Gattungsmerkmalen dadurch aus, daß eine Regelungseinrichtung vorgebbare abgespeicherte Bahnkurventabellen, mathematische Funktionen und/oder weitere dynamische Bewegungsprozesse der Maschinenelemente und/oder in der Verpackungsmaschine bewegte Elemente beschreibende Daten verarbeitet und in Abhängigkeit der Betriebszustandsdaten und der die dynamischen Bewegungsprozesse beschreibenden Daten einen Zeitpunkt für die Ein- und/oder Ausschaltung des elektronischen Nockenschaltwerks bestimmt und den Schaltvorgang einleitet.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Verpackungsmaschine sowie des Verfahrens zur Regelung eines elektronischen Nockenschaltwerkes in einer Verpakkungsmaschine wird es möglich, Bauteile der Verpackungsmaschine und in der Verpackungsmaschine bewegte Elemente nicht mehr nur mit konstanten Bewegungen und Geschwindigkeiten zu betreiben, sondern auch mit unterschiedlich schnellen Bewegungen und Geschwindigkeiten in einem Bewegungs- und Förderablauf. Ein großer Vorteil ist darin zu sehen, daß es durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine möglich wird, die technischen Vorteile elektronischer Servoantriebe auszunutzen. Dies kann beispielsweise geschehen, indem in der Regelungseinrichtung Informationen über den Bewegungsablauf des entsprechenden Antriebes beispielsweise in Form von Bahnkurventabellen vorliegen. Diese Bahnkurventabellen beschreiben den zyklischen Bewegungsablauf des Antriebes in Form von Stützstellen, welche die Position einer Folgewelle in der Relation zur Position einer Hauptwelle angeben (Weg-Weg-Tabellen). Der dynamische, geschwindigkeitsabhängige Schaltpunkt läßt sich nun durch eine zyklische Integration der Wegstücke innerhalb der Tabelle exakt berechnen.
Verbesserungen und bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich außerdem aus den Merkmalen der Unteransprüche, der gegenständlichen Beschreibung und der Zeichnungen.
Die Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. Es zeigen:
Fig. 1:
eine schematische Darstellung einer Verpackungsmaschine,
Fig. 2:
ein Diagramm zur Veranschaulichung desvorbekannten Berechnungsmodells,
Fig. 3:
eine schematische Darstellung des Berechnungsmodells mit dynamischen Geschwindigkeiten.
In Fig. 1 ist eine Verpackungsmaschine 2 schematisch dargestellt. Die Verpakkungsmaschine 2 ist im Ausführungsbeispiel eine Station zum Aufbringen von Leimstrichen auf Kartonverpackungen. Das Funktionsprinzip des näher erläuterten Ausführungsbeispiels läßt sich jedoch ohne Schwierigkeiten auch auf die Regelung anderer elektronischer Schaltvorgänge für Motoren, Förderer, Siegelbacken und sonstiger Verpackungsmaschinenbauteile übertragen.
Die Verpackungsmaschine 2 verfügt über ein Förderelement 4, auf dem zu verpakkende Kartons bewegt werden. Das Förderelement 4 besteht aus Antriebswalzen 6, um die ein endlos umlaufendes Förderband 8 geschlungen ist. Eine der Förderwalzen 6 ist von einem Motor 10 angetrieben. Die Umlaufgeschwindigkeit des Förderbandes 8 wird von einem Sensor 12 überwacht. Der Sensor 12 ist über eine Verbindungsleitung mit dem Prozessor 14 einer Regelungseinrichtung 16 verbunden. Auch der Motor 10 und eine Lichtschrankeneinheit 18 sind mit dem Prozessor 14 verbunden. Von der Lichtschrankeneinheit 18 kann als Sensor ermittelt werden, ob Kartons als in der Verpackungsmaschine 2 bewegte Elemente tatsächlich von dem Förderelement 4 bewegt werden. Über eine Lichtschrankeneinheit 18 können beispielsweise das Erreichen einer bestimmten Position durch die bewegten Elemente, eine Bewegungsgeschwindigkeit, eine räumliche Lage oder sonstige relevante Parameter abgefragt werden. Je nach Anwendungsfall und gewünschter Meßgröße können als Sensor auch andere oder mehrere Sensormittel als die im Ausführungsbeispiel beschriebene Lichtschrankeneinheit 18 eingesetzt werden. Über die Verbindungskabel werden die betriebsrelevanten Parameter vom Motor 10, dem Sensor 12 und der Lichtschrankeneinheit 18 an den Prozessor 14 übermittelt. Durch die Sensordaten, die der Prozessor 14 von den angeschlossenen Sensoren übermittelt erhält, ist der Prozessor 14 durch eine entsprechend programmierte Verarbeitungssoftware dazu in der Lage, aus den erhaltenen Sensordaten ein Stellsignal an ein elektronisches Nockenschaltwerk 20 auszugeben. Das elektronische Nockenschaltwerk 20 muß nicht mehr mechanisch in der Verpackungsmaschine 2 enthalten sein, sondern kann elektronisch durch die Auswertungssoftware simuliert sein. Körperlich ist das elektronische Nockenschaltwerk 20 dann nur noch als Ausgabestecker der Regelungseinrichtung 16 vorhanden.
Das vom elektronischen Nockenschaltwerk 20 ausgegebene Stellsignal wird an einen Aktor übermittelt, der im Ausführungsbeispiel ein Düsenmotor oder ein Ventil 22 ist, durch den eine Portion Leim aus dem Leimspender 24 ausgeworfen wird. An Stelle eines Düsenmotors 22 können vom elektronischen Nockenschaltwerk 20 allgemein auch hydraulische oder pneumatische Ventile, Stellmotoren, elektrische Schalter und dergleichen angesteuert werden.
Da der Leimspender 24 in einem Abstand zu den Kartons angeordnet ist, die von dem Förderelement 4 durch die Verpackungsmaschine 2 befördert werden, muß der Leim von der Austrittsdüse zu Kartonoberfläche eine Flugbahn zurücklegen. Damit die vom Leimspender 24 ausgeworfene Portion Leim den durchgeförderten Karton genau an der gewünschten Stelle treffen kann, muß das elektronische Nockenschaltwerk 20 den Stellbefehl um das Zeitintervall früher ausgeben, das der Flugbahn der Portion Leim entspricht. Neben dieser reinen Funktionszeit kann es zusätzlich erforderlich sein, Tot- und Reaktionszeiten der angesteuerten Aktorik und andere zeitliche Einflußfaktoren bei der Ermittlung des richtigen Zeitpunktes für die Ausgabe eines Stellsignals zu berücksichtigen. Die Funktions- und Tot- bzw. Reaktionszeit ergeben in der Summe die Verzögerungszeit. Solche Verzögerungszeiten berechnen sich individuell für jede Schaltfunktion auch in Abhängigkeit von den Abmessungen und Besonderheiten einer bestimmten Verpackungseinheit, welche die Verpackungsmaschine 2 durchläuft. Aus Vereinfachungsgründen wird die Verzögerungszeit im Ausführungsbeispiel mit T bezeichnet.
In Fig. 1 ist ein Karton in einer Startposition 26 und einer Zielposition 28 gezeigt. Mit der Startposition 26 ist genau die Position gemeint, die ein Karton auf seinem Förderweg erreicht haben muß, an der zeitgleich das Stellsignal an den Düsenmotor 22 übermittelt wird, um unter Berücksichtigung der Verzögerungszeit T die Portion Leim an der richtigen Stelle auf den Karton treffen lassen zu können. Mit der Zielposition 28 ist genau die Position des Kartons bezeichnet, die der Karton auf seinem Förderweg erreicht haben muß, an der die ausgegebene Portion Leim an der richtigen Stelle auf den Karton auftrifft. Von der Startposition 26 zur Zielposition 28 legt der Karton als in der Verpackungsmaschine bewegtes Element die Strecke sT zurück. Die Strecke sT ist in Fig. 1 dargestellt. Um die Strecke sT zurücklegen zu können, ist das Zeitintervall der Verzögerungszeit tT erforderlich, das für die ausgegebene Portion Leim und den beförderten Karton gleich ist. Der von der Portion Leim zurückzulegende Weg im Ausführungsbeispiel ist jedoch kürzer als die Strecke sT, die von dem beförderten Karton zurückzulegen ist. Diese Verhältnisse können jedoch je nach Anwendungsfall variieren.
Unter Berücksichtigung des vorstehenden wird deutlich, daß die auf dem Prozessor 14 aktive Auswertungssoftware funktional so ausgelegt sein muß, daß sie die Verzögerungszeit tT für den jeweils beförderten Karton und andererseits anhand der Fördergeschwindigkeit des Förderelementes 4 die Reaktionsstrecke sT ermitteln kann. Um bei variablen Fördergeschwindigkeiten eines Förderelementes 4 eine zutreffende Prognose über die Förderzeit im bevorstehenden Prognosezeitraum abgeben zu können, genügt es nicht mehr, mit konstanten Fördergeschwindigkeiten zu rechnen. In einem Speicherelement 30, das mit dem Prozessor 14 verbunden ist und ein Bestandteil der Regelungseinrichtung 16 sein kann, müssen Daten hinterlegt sein, durch die das dynamische Geschwindigkeitsverhalten des Förderelementes 4 beschrieben ist. Die Daten können im Speicherelement 30 beispielsweise in Form von abgespeicherten Bahnkurventabellen, mathematischen Funktionen, Vektoren und/oder als weitere die dynamischen Bewegungsprozesse der Elemente beschreibenden Daten hinterlegt sein. Im Rahmen einer softwaregestützten Ermittlung einer Verzögerungszeit greift dazu der Prozessor 14 auf die auf dem Speicherelement 30 gespeicherten Daten zu und verarbeitet diese zu einem Schaltsignal für ein elektronisches Nockenschaltwerk 20, das an dieses zeitgerecht ausgegeben wird oder das eine Anweisung zum zeitgerechten Schalten enthält. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß die Portion Leim, die auf den Karton aufzubringen ist, genau an der programmierten Position P auf den Karton trifft, obwohl der Motor 10 als Servomotor mit einer variablen Geschwindigkeit betrieben wird. Eine sichere Funktion wird erzielt, wenn für die Regelung der Arbeitsgeschwindigkeit des Motors 10 in einem Verpackungsprozeß und für die Ermittlung der Verzögerungszeit auf dieselben im Speicherelement 30 hinterlegten Daten zurückgegriffen wird. Auch die Pflege der Regelungssoftware für die Verpackungsmaschine 2, beispielsweise zum "Lernen" neuer Verpackungen, ist vereinfacht und der Betrieb funktionssicherer, wenn in der Regelungssoftware nicht verschiedene Speicherorte für Geschwindigkeitsdaten je nach Regelungszweck programmiert sind, sondern nur ein einziger Speicherort. Bei Austausch von Geschwindigkeitsprofilen oder beim "Lernen" neuer Verpackungen genügt es, die Daten nur an einer einzigen Stelle zu ändern oder zu ergänzen.
Das unterschiedliche dynamische Geschwindigkeitsverhalten eines in einer Verpakkungsmaschine 2 angeordneten Förderelements 4 ist in den Figuren 2 und 3 näher erläutert. An dieser Stelle sei bemerkt, daß sich die Erfindung nicht nur auf den im Ausführungsbeispiel dargestellten Bandförderer bezieht, sondern auf alle üblichen Förderelemente, die in einer Verpackungsmaschine verwendet werden, sowie auf alle mit variabler Geschwindigkeit betreibbaren Aktoren, die für den Förder- und/oder Arbeitsprozeß in der Verpackungsmaschine 2 und Hilfsfunktionen relevant sind und für die im Rahmen einer Regelung Verzögerungszeiten zu bestimmen sind.
In Fig. 2 ist auf der X-Achse die Zeit t abgetragen und auf der Y-Achse die Geschwindigkeit v. Die nach dem Stand der Technik gleichbleibende Geschwindigkeit eines Funktionselementes in der Verpackungsmaschine 2 ist durch die Linie 32 dargestellt. Eine eingegebene Nocken-Schaltposition ist in der Regelung für einen Zeitpunkt I programmiert. Um eine Verzögerungszeit tT zu berücksichtigen, muß die Schaltposition im Weg um den Betrag tT auf die Schaltposition II zurückverlagert werden. Die Verschiebung einer Schaltposition eines Nockens kann dabei beliebig über den Arbeitsbereich 34 erfolgen. Eine Vorverlagerung der Schaltposition erfolgt dabei in Richtung des Pfeils 36, eine Rückverlagerung in Richtung des Pfeils 38. Die Fig. 2 zeigt die Verhältnisse im Hinblick auf eine Einschaltposition, für einen Nocken kann man in gleicher Weise eine Ausschaltposition definieren.
Anders stellen sich die in Fig. 3 dargestellten Verhältnisse bei variablen Geschwindigkeiten dar. Die variable Geschwindigkeit ist durch die Linie 40 dargestellt. Zwischen den Positionen I und II liegt im Ausführungsbeispiel eine Beschleunigung und eine Verringerung der Fördergeschwindigkeit. Unter Berücksichtigung dieses Geschwindigkeitsprofils legt ein vom Förderelement 4 geförderter Karton im Zeitintervall tT eine längere Strecke zurück als bei der in Fig. 2 gezeigten Geschwindigkeitsannahme. Wegen der höheren Fördergeschwindigkeit müßte die Schaltposition um einen geringeren Betrag vorverlagert werden, beispielsweise auf die Position IIa. Um die Position IIa präzise berechnen zu können, benötigt der Prozessor 14 die im Speicherelement 30 abgelegten Daten über das zu erwartende Geschwindigkeitsprofil.
Die auf dem Speicherelement 30 hinterlegten Daten können vom Prozessor 14 in Zeitprognosedaten umgerechnet werden. Signalisieren die Sensoren eine Änderung des Soll-Zustandes von Antriebsdaten, so können entweder automatisch oder auf Befehl die Zeitpunkte für die Schaltung des Nockenschaltwerkes neu bestimmt werden oder die hinterlegten Daten zur Beschreibung des Geschwindigkeitsverhaltens werden korrigiert. Eine solche Korrekturfunktion ist sinnvoll, wenn sich das Geschwindigkeitsverhalten von Elementen beispielsweise verschleißbedingt verändert. In die Berechnung der Schaltpositionen kann auch eine Subroutine aufgenommen werden, die die Realisierbarkeit der ermittelten Schaltzeitpunkte in Abhängigkeit von vorgegebenen oder errechneten Grenzwerten ermittelt.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Regelung einer zumindest ein elektronisches Nockenschaltwerk (20) und zumindest einen motorischen Antrieb (10) für bewegbare Verpackungsmaschinenbauteile wie Hüllstofförderer, Siegelbacken oder dergleichen umfassenden Verpackungsmaschine (2) mit einer Regelungseinrichtung (16), an die Antriebsdaten und/oder von Sensoren (12) ermittelte Betriebszustandsdaten von in der Verpackungsmaschine (2) bewegten Elementen übermittelt werden und die vorgebbare abgespeicherte Bahnkurventabellen, mathematische Funktionen und/oder weitere dynamische Bewegungsprozesse der Maschinenelemente (24) und/oder in der Verpackungsmaschine (2) bewegten Elemente beschreibende Daten verarbeitet und in Abhängigkeit der Betriebszustandsdaten und der die dynamischen Bewegungsprozesse beschreibenden Daten einen Zeitpunkt für die Ein- und/oder Ausschaltung des elektronischen Nockenschaltwerks (20) bestimmt und den Schaltvorgang einleitet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelungseinrichtung (16) als zusätzlichen Parameter Totzeiten und/oder Reaktionszeiten des vom elektronischen Nockenschaltwerk (20) geschalteten Maschinenelements (24) der Verpackungsmaschine (2) verarbeitet.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitpunkt der Schaltung eines elektronischen Nockenschaltwerkes (20) mittels eines in einer Subroutine der Software der Regelungseinrichtung (16) ablaufenden Verfahrens bestimmt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die hinterlegten Bahnkurventabellen, mathematische Funktionen und/oder weitere dynamische Bewegungsprozesse in der Verpackungsmaschine (2) beschreibende Daten in Zeitprognosedaten umgerechnet werden.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Änderung der Antriebsdaten der variablen Antriebe automatisch oder auf Befehl der Zeitpunkt für eine Schaltung des elektronischen Nokkenschaltwerkes (20) neu bestimmt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Neubestimmung des Zeitpunktes für eine Schaltung des elektronischen Nockenschaltwerkes (20) automatisch oder auf Befehl in einer Subroutine der Software der Regelungseinrichtung (16) eine Realisierbarkeitsprüfung in Abhängigkeit vorgebbarer Grenzwerte durchgeführt wird.
  7. Verpackungsmaschine (2) mit einer Regelungseinrichtung (16) für zumindest ein elektronisches Nockenschaltwerk (20), wobei die Regelungseinrichtung (16) mit Sensoren (12) verbunden ist, die dieser ermittelte Betriebszustandsdaten von in der Verpackungsmaschine (2) bewegten Elementen und/oder Maschinenelementen (24) übermitteln, und Ein- und Ausschaltsignale an das elektronische Nokkenschaltwerk (20) gibt, wobei der jeweilige Zeitpunkt einer befohlenen Schaltung des elektronischen Nockenschaltwerks (20) in Abhängigkeit von den erhaltenen Betriebszustandsdaten steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Regelungseinrichtung (16) ermittelte Zeitpunkt für die Ein- und/oder Ausschaltung des elektronischen Nockenschaltwerkes (20) von der Regelungseinrichtung (16) in Abhängigkeit von vorgebbaren abgespeicherten Bahnkurventabellen, mathematische Funktionen und/oder weiteren dynamische Bewegungsprozesse beschreibenden Daten der in der Verpackungsmaschine bewegten Elemente und/oder Maschinenelemente (24) veränderbar ist.
  8. Verpackungsmaschine (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahnkurventabellen, mathematische Funktionen und/oder weiteren dynamische Bewegungsprozesse beschreibenden Daten der in der Verpackungsmaschine bewegten Elemente und/oder Maschinenelemente (24) in einem Speicherelement (30) abgelegt sind.
  9. Verpackungsmaschine (2) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahnkurventabellen, mathematische Funktionen und/oder weiteren dynamische Bewegungsprozesse beschreibenden Daten der in der Verpackungsmaschine bewegten Elemente und/oder Maschinenelemente (24) nur einmal in einer Bibliothek in einem Speicher hinterlegt sind.
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