EP1433708B2 - Verpackungsmaschine und Verfahren zum Betrieb einer Verpackungsmaschine - Google Patents

Verpackungsmaschine und Verfahren zum Betrieb einer Verpackungsmaschine Download PDF

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EP1433708B2
EP1433708B2 EP03029378.1A EP03029378A EP1433708B2 EP 1433708 B2 EP1433708 B2 EP 1433708B2 EP 03029378 A EP03029378 A EP 03029378A EP 1433708 B2 EP1433708 B2 EP 1433708B2
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
packing machine
limits
dynamic
control unit
packaging machine
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.)
Expired - Lifetime
Application number
EP03029378.1A
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English (en)
French (fr)
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EP1433708A2 (de
EP1433708A3 (de
EP1433708B1 (de
Inventor
Bernd Junker
Reiner Zentgraf
Markus Rinn
Thomas Köhler
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 GmbH
Original Assignee
Rovema GmbH
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Publication date
Family has litigation
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Application filed by Rovema GmbH filed Critical Rovema GmbH
Publication of EP1433708A2 publication Critical patent/EP1433708A2/de
Publication of EP1433708A3 publication Critical patent/EP1433708A3/de
Application granted granted Critical
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Publication of EP1433708B2 publication Critical patent/EP1433708B2/de
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    • 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
    • B65B57/10—Automatic control, checking, warning, or safety devices responsive to absence, presence, abnormal feed, or misplacement of articles or materials to be packaged
    • B65B57/16—Automatic control, checking, warning, or safety devices responsive to absence, presence, abnormal feed, or misplacement of articles or materials to be packaged and operating to stop, or to control the speed of, the machine as a whole

Definitions

  • the present invention relates to a packaging machine in which operating parameters P such as number of items to be packed per unit time, packaging dimensions such as packaging length, sealing times and the like are adjustable by an operator via an electronic control device and drives of moving in the packaging machine components such as envelope conveyor, Sealing jaws and the like.
  • operating parameters P such as number of items to be packed per unit time, packaging dimensions such as packaging length, sealing times and the like are adjustable by an operator via an electronic control device and drives of moving in the packaging machine components such as envelope conveyor, Sealing jaws and the like.
  • the DE-A-4315068 discloses a packaging machine with elecktronisches cam mechanism, which is adjustable via a control unit.
  • packaging machines are initially operated on a trial basis with newly calculated curves to test whether the packaging machine works with the newly calculated curves. If faults occur during trial operation, because the packaging machine is regulated or exceeded under the newly calculated curve profiles, the machine operator must initiate a new calculation process in which the changed operating parameters have a lesser variation in order to achieve within the remain maximum or minimum limits. Usually, the operator uses empirical values. After the second calculation, a trial operation of the packaging machine is again carried out in order to again decide whether the machine can work under specification of the second new curves or not.
  • the object is achieved by a packaging machine with the features of claim 1.
  • About the control device depending on static limits such as maximum acceleration of the machine, maximum speed of the machine, maximum Abbremsdorfkeit the machine, machine width and the like. Setting-specific dynamic limits Ultimately, the function of the static limit values and a set operating parameter such as number of cycles at a certain bag length are determined.
  • Example of such a dynamic limit is z. B. a to be implemented for a specific number of cycles or for a particular packaging product length of the machine braking distance, which is possible as a function of a maximum only possible deceleration by the machine itself as a static limit or not. If this braking distance is not possible due to the values entered for the control device, the control device automatically blocks this operating parameter, such as, for example, B.
  • the operation of a packaging machine is thus distinguished by the fact that machine-specific static limit values such as machine width, maximum acceleration, maximum deceleration can be entered, which determines the setting-specific dynamic limit values for each change in an operating parameter T as a function of the machine-specific static limit values and set operating parameters Dependence of the determined dynamic limits of the control device can be released or rejected.
  • machine-specific static limit values such as machine width, maximum acceleration, maximum deceleration
  • the packaging machine according to the invention is further distinguished by the fact that a control device displays additional optional optimization parameters for the dynamic limit values on the operating terminal.
  • the difficulties with today's setting of packaging machines are related to the fact that although the static limits of parameters are known, but not the dynamic limits resulting from the interaction of the various components of the packaging machine and / or the peculiarities of a packaging unit to be packaged.
  • This problem is solved by the present invention.
  • the control device Based on the known static limit values, the control device now determines setting-specific dynamic limit values resulting from the desired movement sequence of a packaging unit by the packaging machine, taking into account the changed parameter.
  • the setting-specific dynamic limit values it is no longer necessary to carry out a trial operation of the packaging machine in order to determine whether the desired changed operating parameter can be realized in the given machine configuration.
  • the machine operator is also relieved because he can virtually test limit values and is not subject to a risk of failure. It becomes easier to exploit the power reserves of a packaging machine.
  • a packaging machine 2 is shown with various components.
  • a conveying element 4 can be seen, which consists of conveying rollers 6, around which an endlessly circulating conveyor belt 8 is looped.
  • One of the conveyor rollers 6 is driven by a motor 10.
  • the conveying speed of the conveying element 4 is monitored by a sensor 12.
  • the operating parameters of the engine 10 and the sensor 12 are transmitted to a processor 14, which is part of a control device 16.
  • a light barrier 18 is also arranged as a further sensor, which monitors the movement and the material flow of packaging units, which are conveyed by the packaging machine 2.
  • the light barrier 18 also transmits its control signals to the processor 14.
  • interfaces 20 are connected, are regulated by the components 24 of the packaging machine 2 with actuators from the processor 14.
  • the device 24 consists of a glue nozzle, the glue has to apply to certain locations of the boxes 26, 28.
  • the processor 14 operates with control software that processes the incoming data into control commands to the actuators connected to the controller. Due to the control processes that are executed by the running on the processor 14 software, the packaging machine 2 can be operated in an automated process. However, this automated process only functions as long as the control software operating on the processor 14 operates with operating parameters that match the pack sizes and conveyor speeds of the boxes 26, 28 conveyed by the packaging machine 2. If operating parameters of the packaging machine 2 are to be changed, or if packaging other than the last processed packages is to be produced with the packaging machine 2, the control must be adapted to the changed operating parameters or packaging.
  • the specifications for adjusting the control can be input, for example, by an operator via a connected to the processor 14 operating terminal 32 in the control device 16.
  • the operation terminal 32 has an operation keyboard and a screen for outputting information of the control unit 16 about the operation of the packaging machine 2.
  • the static limits of the components of the packaging machine 2 can be stored. This may be, for example, the maximum speed of the motor 10, the maximum possible acceleration, the maximum conveying weight and the like.
  • the glue nozzle as a component 24
  • comparable data such as the maximum amount of glue that can be conveyed, the maximum throw of the glue, minimum or maximum switching or cycle times, minimum and maximum hole sizes of the glue nozzles and the like can be stored.
  • the minimum or maximum limit values stored in the memory 30 can also be stored multidimensionally. So can the minimum or maximum limits of a component as the engine 10 or the glue nozzle depending on different operating conditions to be stored. Thus, 10 different data can be stored for the engine, depending on how high the weight of a packaging unit fails.
  • the static limit values of the glue nozzle can be stored depending on the particular glue product used. Here, differences may arise, depending on whether a low-viscosity or pasty adhesive is processed, whether the adhesive is applied hot or cold, and the like.
  • the data on the static limits of a device 24 may be stored as a table of absolute numbers, but it is also possible to store them as mathematical functions, vectors, geometric lines and the like.
  • the more components 24 that can be controlled in a packaging machine 2 the more static limits must be taken into account by the control device 16 when changing an operating parameter, and the more difficult it is to change the packaging machine to a new operating parameter, since some static limits are taken together Considering a new operating parameter can redefine one or more dynamic limits.
  • An operator can predetermine certain operating parameters of the packaging machine 2 via the operating terminal 32 of the regulating device 16. For example, the length of a bag or cardboard packaging, the hourly output, the sealing time per package and the like come into consideration as input operational parameters. If an operator sets a discharge rate of 80 bags per minute as the new operating parameter for a packaging machine 2 set at a dispensing rate of 60 bags per minute, the preselected higher output will have an influence on the dynamic limits of the packaging machine 2 Control software of the processor 14 receives the input "80 bags / min", this calculates new curve functions on the required for the realization of this operating parameter movements of the drives in the form of curve tables. A graphical representation of the curve functions can be found in the FIGS. 2a to 2c , While the FIG.
  • FIG. 2a shows an output curve function with different values X1 over a rotation angle ⁇ of 360 °, which illustrates FIG. 2b a first derivation step in which a first control alternative for realizing the changed operating parameter is represented by a change of the value X2.
  • a new curve shape is determined based on a function for the respective section. Until all relevant variables have been taken into account, significant changes in a curve function can still result, which in a later derivation step also results in the in Figure 2c course can take.
  • the in Figure 2c The graph shown shows the result of a new function that was determined for the entire area.
  • the control device 16 From the new calculated curve functions, which are determined taking into account the predetermined static limit values, the control device 16 also automatically determines new dynamic limit values by a successive approximation.
  • the calculation of these new dynamic limits depending on the size of the number of variable sizes to be taken into account, may be very expensive, but with the computing power available today, it is still possible to achieve acceptable acceptable response times.
  • the controller 16 may conclude that the packaging machine 2 can only provide the increased value if the maximum possible length of a continuous packaging bag decreases from 1200 mm to 1000 mm.
  • the operating parameter preselected by the operator can be taken over by the control device 16 as a set operating parameter without problems.
  • the new curve functions created by the control software as part of the evaluation process can be released and used to control the packaging machine.
  • the situation is different if the bag length of the package to be produced is greater than 1000 mm: in this case, the operator would either have to enter a new value for the operating parameter application output which is lower than the previously entered operating parameter, or the operator would have to shorten it Accept bag length. In any case, however, the previously entered as a new operating parameter value is rejected because it is not feasible in the packaging machine 2.
  • the above-described calculation process for determining the setting-specific dynamic limit values is not only inputable when the packaging machine 2 is actually to be converted, the process can also be triggered in the context of a simulation to determine whether the packaging machine 2 at all taking into account the newly entered operating parameter is executable.
  • the dynamic limit values determined in the course of a simulation run and / or the trajectories determined can be buffered in order to be able to call them up when needed later.
  • the example outlined above shows the complexity of the control processes taking place in the packaging machine 2.
  • another dynamic operating parameter is changed, and in order to realize a desired operating parameter, which is not feasible in a given setting, another operating parameter can be changed.
  • the possible minimum and / or maximum values of the operating parameter modified by the operator should be displayed on the operator terminal 32.
  • the determined dynamic limit values can also be displayed completely or partially on the display device of the operator terminal 32.
  • the newly determined dynamic limits should be compared with the static limits to ensure their feasibility.
  • the newly determined dynamic limit values may also have repercussions on the static limit values. If it is determined by the control device 16 that a static minimum or maximum limit value would be exceeded when implementing a newly determined dynamic limit value, then the control device 16 can output a fault message.
  • control means 16 has a function which, upon detection of a minimum or maximum static limit being exceeded in a post-calculation loop, re-determines the relevant operating parameters to yield new dynamic limits which are within the minimum and maximum static limits move.
  • this recalculation loop By means of this recalculation loop, such values are thus determined for the operating parameter to be changed, which enable operation of the packaging machine 2.
  • the recalculation loop need not only be limited to the changed operating parameters, but may also include other operating parameters when a smaller change in another operating parameter would avoid a larger change in the changed operating parameter.
  • the recalculation loop can be triggered automatically or on command.
  • the control device 16 has an optimization function, by means of which an operating person is notified of additional operating parameters in addition to the changed operating parameter, by whose additional change the operation of the packaging machine could be optimized.
  • the proposed changes can be selected in the menu and adopted for the regulation of the packaging machine 2.
  • the changed parameter entered can be taken over automatically or on command as a new controlled variable from the control software into the control sequences for regulating the packaging machine 2 ,

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Containers And Plastic Fillers For Packaging (AREA)
  • Control Of Conveyors (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verpackungsmaschine, bei der Betriebsparameter P wie Anzahl von zu verpackenden Gegenständen pro Zeiteinheit, Verpackungsabmessungen wie Verpackungslänge, Siegelzeiten und dgl. von einer Bedienperson über eine elektronische Regelungseinrichtung einstellbar sind und Antriebe von in der Verpackungsmaschine bewegten Bauelementen wie Hüllstofförderer, Siegelbacken und dgl. von der elektronischen Regelungseinrichtung in Abhängigkeit der eingestellten Betriebsparameter regelbar sind
  • Die DE-A-4315068 offenbart eine Verpackungsmaschine mit elecktronischem Kurvengetriebe, welches über eine Steuereinheit einstellbar ist.
  • Als problematisch hat sich erwiesen, daß im Rahmen der Berechnung von neuen Kurvenverläufe durchaus Betriebszustände eintreten können, bei denen ein errechneter Kurvenverlauf von einer Maschine nicht mehr zu realisieren ist. Dies liegt beispielsweise daran, daß aufgrund der maschinenspezifischen statischen Grenzwerte wie maximale Beschleunigung, Abbremsung und dgl. mehr Steuerungsbefehle gegeben werden, die die Bauteile der Maschine nicht mehr realisieren können. Dies führt von der Bedienperson nicht im Voraus ersichtlich dazu, daß die Grenzen die Maschine überschritten werden und Steuerbefehle gegeben werden, die einen Verpackungsproduktausschuß produzieren. Dies führt zu Stillstandzeiten der Maschinen, die sich in einem Einsatzzeitraum außerordentlich nachteilig auswirken können. Schlimmstenfalls kann es sogar zu einer Zerstörung der Maschine kommen. Dies liegt insbesondere daran, daß jede Verpackungsmaschine eine Mehrzahl von Bauelementen aufweist, von denen jedes für sich eigene spezifische und statische Grenzwerte aufweist, z. B. die entsprechenden Antriebe von Siegelbacken, Hüllstofförderer, die jedoch im Zusammenspiel miteinander dynamische Grenzwerte schaffen wie beispielsweise maximal mögliche Verpackungsproduktlängen in Verbindung mit einer eingestellten Taktzahl.
  • Um eine Beschädigung der Maschine beziehungsweise einen Produktausschuß zu vermeiden, werden heute üblicherweise Verpackungsmaschinen zunächst im Probebetrieb mit neu berechneten Kurvenläufen versuchsweise betrieben, um festzustellen, ob die Verpackungsmaschine mit den neu berechneten Kurvenverläufen funktioniert. Treten im Probebetrieb Störungen auf, weil bei der Regelung der Verpackungsmaschine nach den neu berechneten Kurvenverläufen maximale oder minimale Grenzwerte über- bzw. unterschritten werden, muß vom Maschinenbediener ein erneuter Berechnungsvorgang ausgelöst werden, bei dem veränderte Betriebsparameter eine weniger große Veränderung aufweisen, um innerhalb der maximalen bzw. minimalen Grenzwerte zu bleiben. Dabei greift üblicherweise die Bedienperson auf Erfahrungswerte zurück. Nach der zweiten Berechnung erfolgt abermals ein Probebetrieb der Verpackungsmaschine, um wieder entscheiden zu können, ob die Maschine unter Vorgabe der zweiten neuen Kurvenverläufe arbeiten kann oder nicht.
  • Auf diese Weise wird in einem iterativen Schachtelprozeß eine Neueinstellung der Verpackungsmaschine gesucht. Für die Vorgabe der richtigen Betriebsparameter wird vom Maschinenbediener ein umfangreiches Wissen über die Funktion der Verpackungsmaschine und eine erhebliche Erfahrung im Umgang mit der Verpackungsmaschine benötigt, um schnell und problemlos die richtigen Betriebsparameter auswählen zu können. Solch erfahrene Maschinenbediener sind jedoch nicht immer verfügbar. Zudem ist zu berücksichtigen, daß ein Maschinenbediener eher suboptimal ausgewählte Betriebsparameter im sicheren Bereich als veränderten Wert in die Regelungs- und Steuervorrichtung eingeben wird, um dadurch die Zahl der vergeblichen Probeläufe zu vermindern, die einen Produktivitätsverlust und Ausschuß von Verpackungseinheiten bedeuten.
  • Insgesamt ergibt sich daraus, daß bei der Auswahl und Einstellung von Betriebsparametern Produktivitätspotentiale nicht voll ausgeschöpft werden können. Durch die mühsame und erfahrungsabhängige Auswahl von funktionierenden Betriebsparametern bestehen erhebliche Stillstandszeiten der Verpackungsmaschine. Außerdem wird in den jeweiligen Probeläufen ein erheblicher Anteil von Ausschuß produziert, der ebenfalls die Produktivität der Verpackungsmaschine negativ beeinflussen kann. Letztendlich ist auch nicht ausgeschlossen, daß trotz Berücksichtigung von Erfahrungswerten bei solchen Probeläufen einer Verpackungsmaschine Schaden nimmt bzw. zerstört wird.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verpackungsmaschine zu schaffen, bei dem die Auswahl neuer Betriebsparameter zeitoptimierter und in einer verbesserten Weise erfolgt.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch eine Verpackungsmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Über die Regelungs- einrichtung wird in Abhängigkeit von statischen Grenzwerten wie maximale Beschleunigung der Maschine, maximale Geschwindigkeit der Maschine, maximale Abbremsmöglichkeit der Maschine, Maschinenbreite und dgl. einstellungsspezifische dynamische Grenzwerte, die letztendlich Funktion der statischen Grenzwerte sowie eines eingestellten Betriebsparameters wie Taktzahl bei bestimmter Beutellänge sind, ermittelt. Beispiel für einen solchen dynamischen Grenzwert ist z. B. eine für eine bestimmte Taktzahl bzw. für einen bestimmte Verpackungsproduktlänge von der Maschine zu realisierender Bremsweg, der als Funktion einer maximal nur möglichen Abbremsung durch die Maschine selbst als statischen Grenzwert möglich ist oder nicht. Ist dieser Bremsweg aufgrund der der Regelungsvorrichtung eingegebenen Werte nicht möglich, blockiert automatisch die Regelungsvorrichtung diesen Betriebsparameter wie z. B. die vorgesehene Taktzahl, so daß für die Bedienperson in einem Display ganz einfach z. B. die Aussage erscheint, "nicht akzeptiert" oder "nicht möglich", so daß die Bedienperson von vornherein weiß, daß die eingestellte Kombination für diesen Maschinentyp oder das Verpackungsprodukt oder das Produktmaterial und dgl. nicht möglich ist. Dies erspart zeitaufwendige Probeläufe und sichert, daß die Verpackungsmaschine keinen Schaden nimmt.
  • Der Betrieb einer Verpackungsmaschine zeichnet sich demnach dadurch aus, daß der elektronischen Regelungseinrichtung maschinenspezifische statische Grenzwerte wie Maschinenbreite, maximale Beschleunigung, maximale Abbremsung eingebbar sind, das für jede Veränderung eines Betriebsparameters T in Abhängigkeit der maschinenspezifischen statischen Grenzwerte die einstellungsspezifischen dynamischen Grenzwerte ermittelt und eingestellte Betriebsparameter in Abhängigkeit der ermittelten dynamischen Grenzwerte von der Regelungseinrichtung freigebbar sind oder abgelehnt werden. Die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine zeichnet sich ferner dadurch aus, dass eine Regelungseinrichtung zu den dynamischen Grenzwerten auf dem Bedienterminal zusätzliche optionale Optimierungsparameter anzeigt.
  • Die Schwierigkeiten bei der heute bekannten Einstellung von Verpackungsmaschinen hängen damit zusammen, daß zwar die statischen Grenzwerte von Parametern bekannt sind, nicht aber die dynamischen Grenzwerte, die sich aus dem Zusammenspiel der verschiedenen Bauelemente der Verpackungsmaschine und/oder den Besonderheiten einer zu verpackenden Verpackungseinheit ergeben. Dieses Problem wird durch die vorliegende Erfindung gelöst. Basierend auf den bekannten statischen Grenzwerten ermittelt die Regelungseinrichtung nun einstellungsspezifische dynamische Grenzwerte, die sich aus dem gewünschten Bewegungsablauf einer Verpackungseinheit durch die Verpackungsmaschine unter Berücksichtigung des veränderten Parameters ergeben. Durch die Bestimmung der einstellungsspezifischen dynamischen Grenzwerte muß nicht mehr zwangsläufig ein Probebetrieb der Verpackungsmaschine ausgeführt werden, um festzustellen, ob sich das gewünschte veränderte Betriebsparameter in der gegebenen Maschinenkonfiguration realisierten läßt. Auch der Maschinenbediener wird entlastet, da er Grenzwerte virtuell testen kann und dabei keinem Fehlschlagsrisiko unterliegt. Es wird einfacher, die Leistungsreserven einer Verpackungsmaschine auszunutzen.
  • Verbesserungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche, der gegenständlichen Beschreibung und den Zeichnungen.
  • Die Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbeispielen erläutert werden. Es zeigen:
    • Fig.1:
    eine schematische Darstellung einer Verpackungsmaschine,
    Fig. 2 a - c:
    Beispiele für die Ableitung einer Bahnkurve.
  • In Fig. 1 ist eine Verpackungsmaschine 2 mit verschiedenen Bauelementen gezeigt. So ist ein Förderelement 4 zu sehen, das aus Förderwalzen 6 besteht, um die ein endlos umlaufendes Förderband 8 geschlungen ist. Eine der Förderwalzen 6 wird von einem Motor 10 angetrieben. Die Fördergeschwindigkeit des Förderelementes 4 wird von einem Sensor 12 überwacht. Die Betriebsparameter des Motors 10 und des Sensors 12 werden an einen Prozessor 14 übermittelt, der Bestandteil einer Regelungseinrichtung 16 ist. In der Verpackungsmaschine 2 ist auch eine Lichtschranke 18 als weiterer Sensor angeordnet, die die Bewegung und den Materialfluß von Verpackungseinheiten überwacht, die durch die Verpackungsmaschine 2 befördert werden. Auch die Lichtschranke 18 übermittelt ihre Kontrollsignale an den Prozessor 14. An den Prozessor 14 sind Schnittstellen 20 angeschlossen, über die Bauelemente 24 der Verpackungsmaschine 2 mit Aktoren vom Prozessor 14 geregelt werden. Im Ausführungsbeispiel besteht das Bauelement 24 aus einer Leimdüse, die Leim auf bestimmte Stellen der Kartons 26, 28 aufzutragen hat.
  • Der Prozessor 14 arbeitet mit einer Regelungssoftware, die die eingehenden Daten verarbeitet zu Stellbefehlen an die Aktoren, die an die Regelung angeschlossen sind. Aufgrund der Regelungsprozesse, die von der auf dem Prozessor 14 ablaufenden Software abgearbeitet werden, kann die Verpackungsmaschine 2 in einem automatisierten Prozeß betrieben werden. Dieser automatisierte Prozeß funktioniert jedoch nur so lange, wie die auf dem Prozessor 14 arbeitende Regelungssoftware mit solchen Betriebsparametern arbeitet, die zu den Packungsgrößen und Fördergeschwindigkeiten der durch die Verpackungsmaschine 2 beförderten Kartons 26, 28 passen. Sollen Betriebsparameter der Verpackungsmaschine 2 geändert werden, oder sollen mit der Verpackungsmaschine 2 andere Verpackungen hergestellt werden als die zuletzt bearbeiteten Verpackungen, so muß die Regelung auf die geänderten Betriebsparameter bzw. Verpackungen angepaßt werden. Die Vorgaben zur Anpassung der Regelung können beispielsweise von einer Bedienperson über ein mit dem Prozessor 14 verbundenes Bedienterminal 32 in die Regelungseinrichtung 16 eingegeben werden. Das Bedienterminal 32 verfügt über eine Bedientastatur und über einen Bildschirm zur Ausgabe von Informationen der Regelungseinheit 16 über den Betrieb der Verpackungsmaschine 2.
  • Im Speicher 30 können die statischen Grenzwerte der Bauelemente der Verpackungsmaschine 2 gespeichert sein. Dabei kann es sich beispielsweise um die Maximaldrehzahl des Motors 10, die maximal mögliche Beschleunigung, das maximale Fördergewicht und dergleichen handeln. Für die Leimdüse als Bauelement 24 können vergleichbare Daten wie maximal förderbare Leimmenge, maximale Wurfweite des Leims, minimale oder maximale Schalt- oder Taktzeiten, minimale und maximale Lochgrößen der Leimdüsen und dergleichen gespeichert sein. Die im Speicher 30 hinterlegten minimalen oder maximalen Grenzwerte können dabei auch mehrdimensional abgelegt sein. So können die minimalen oder maximalen Grenzwerte eines Bauelementes wie dem Motor 10 oder der Leimdüse abhängig von unterschiedlichen Betriebsbedingungen abgespeichert sein. So können für den Motor 10 unterschiedliche Daten abgespeichert sein, je nach dem, wie hoch das Gewicht einer Verpackungseinheit ausfällt. Die statischen Grenzwerte der Leimdüse können abhängig vom jeweils verwendeten Leimprodukt abgespeichert sein. Hier können sich Unterschiede ergeben, je nach dem, ob ein dünnflüssiger oder pastöser Kleber verarbeitet wird, ob der Kleber heiß oder kalt aufgetragen wird, und dergleichen. Die Daten zu den statischen Grenzwerten eines Bauelements 24 können als Tabelle mit absoluten Zahlen abgespeichert sein, es ist jedoch auch möglich, diese als mathematische Funktionen, Vektoren, geometrische Linien und dergleichen abzuspeichern. Je mehr Bauelemente 24 in einer Verpackungsmaschine 2 regelbar sind, um so mehr statische Grenzwerte müssen von der Regelungseinrichtung 16 bei der Änderung eines Betriebsparameters beachtet werden, und umso schwieriger wird es, die Verpackungsmaschine auf ein neues Betriebsparameter umzustellen, da einige statische Grenzwerte zusammen genommen unter Berücksichtigung eines neuen Betriebsparameters einen oder mehrere dynamische Grenzwerte neu definieren können.
  • Eine Bedienperson kann über das Bedienterminal 32 der Regelungseinrichtung 16 bestimmte Betriebsparameter der Verpackungsmaschine 2 vorgeben. Als eingebbare Betriebsparameter kommen beispielsweise die Länge einer Beutel- oder Kartonverpackung, die stündliche Ausbringleistung, die Siegelzeit pro Verpackung und dergleichen in Betracht. Gibt eine Bedienperson bei einer Verpackungsmaschine 2, die auf eine Ausbringleistung von 60 Beuteln pro Minute eingestellt ist, als neuen Betriebsparameter eine Ausbringleistung von 80 Beuteln pro Minute ein, so hat die vorgewählte höhere Ausbringleistung einen Einfluß auf die dynamischen Grenzwerte der Verpackungsmaschine 2. Sobald die Regelungssoftware des Prozessors 14 die Eingabe "80 Beutel/min" erhält, berechnet diese neue Kurvenfunktionen über die zur Realisierung dieses Betriebsparameters erforderlichen Bewegungen der Antriebe in Form von Kurventabellen. Eine grafische Darstellung der Kurvenfunktionen findet sich in den Figuren 2a bis 2c. Während die Figur 2a eine Ausgangs-Kurvenfunktion mit unterschiedlich großem Wert X1 über einen Drehwinkel α von 360° zeigt, illustriert die Figur 2b einen ersten Ableitungsschritt, in dem eine erste Regelungsalternative zur Realisierung des veränderten Betriebsparameters durch eine Veränderung des Wertes X2 dargestellt ist. Für zwei Kurvenabschnitte wird anhand einer Funktion für den jeweiligen Abschnitt ein neuer Kurvenverlauf ermittelt. Bis alle relevanten Variablen berücksichtigt sind, können sich noch erhebliche Veränderungen in einer Kurvenfunktion ergeben, die in einem späteren Ableitungsschritt auch den in Figur 2c dargestellten Verlauf einnehmen kann. Der in Figur 2c dargestellte Kurvenverlauf zeigt das Ergebnis einer neuen Funktion, die für den gesamten Bereich ermittelt wurde.
  • Aus den neuen berechneten Kurvenfunktionen, die unter Berücksichtigung der vorgegebenen statischen Grenzwerte ermittelt werden, ermittelt die Regelungseinrichtung 16 außerdem automatisch neue dynamische Grenzwerte durch eine sukzessive Approximation. Die Berechnung dieser neuen dynamischen Grenzwerte ist je nach Umfang der zu berücksichtigenden Anzahl von variablen Größen unter Umständen sehr aufwendig, mit der heute verfügbaren Rechenleistung jedoch in noch akzeptabel kurzen Antwortzeiten realisierbar. Als Folge der erhöhten Ausbringleistung kann die Regelungseinrichtung 16 zum Ergebnis kommen, daß die Verpackungsmaschine 2 den erhöhten Wert nur schaffen kann, wenn die maximal mögliche Länge eines durchlaufenden Verpackungsbeutels von 1200 mm auf 1000 mm absinkt.
  • Beträgt die im genannten Beispiel herzustellende Länge des Beutels tatsächlich nur 1000 mm oder weniger, kann der von der Bedienperson vorgewählte Betriebsparameter als eingestellter Betriebsparameter unproblematisch von der Regelungseinrichtung 16 übernommen werden. Die von der Regelungssoftware im Rahmen des Evaluierungsprozesses erstellten neuen Kurvenfunktionen können freigegeben und zur Regelung der Verpackungsmaschine genutzt werden. Anders stellt sich der Fall dar, wenn die Beutellänge der herzustellenden Verpackung größer ist als 1000 mm: in diesem Fall müßte die Bedienperson entweder einen neuen Wert für den Betriebsparameter Ausbringleistung eingeben, der niedriger ist als der zuvor eingegebene Betriebsparameter, oder die Bedienperson müßte eine verkürzte Beutellänge akzeptieren. Auf jeden Fall wird aber der zuvor als neuer Betriebsparameter eingegebene Wert abgelehnt, da er in der Verpackungsmaschine 2 nicht realisierbar ist. Der zuvor beschriebene Rechenvorgang zur Ermittlung der einstellungsspezifischen dynamischen Grenzwerte ist nicht nur eingebbar, wenn die Verpackungsmaschine 2 tatsächlich umgestellt werden soll, der Vorgang kann auch im Rahmen einer Simulation ausgelöst werden, um zu ermitteln, ob die Verpackungsmaschine 2 unter Beachtung des neu eingegebenen Betriebsparameters überhaupt lauffähig ist. Die im Rahmen eines Simulationslaufes ermittelten dynamischen Grenzwerte und/oder die ermittelten Bahnkurven können zwischengespeichert werden, um diese bei späterem Bedarf aufrufen zu können.
  • Am zuvor ausgeführten Beispiel zeigt sich die Komplexität der in der Verpackungsmaschine 2 ablaufenden Regelungsvorgänge. Durch die Beeinflussung eines dynamischen Betriebsparameters wird ein anderer dynamischer Betriebsparameter verändert, und um einen gewünschten Betriebsparameter realisieren zu können, der in einer gegebenen Einstellung nicht realisierbar ist, kann ein anderer Betriebsparameter geändert werden. Um dem Bediener eine Einschätzung zu ermöglichen, in welchen Bandbreiten er sich bewegt, sollten die möglichen Minimal- und/oder Maximalwerte des Betriebsparameters, das von der Bedienperson abgeändert wurde, auf dem Bedienterminal 32 angezeigt werden. Auch die ermittelten dynamischen Grenzwerte können ganz oder teilweise auf der Anzeigevorrichtung des Bedienterminals 32 angezeigt werden. Die neu ermittelten dynamischen Grenzwerte sollten mit den statischen Grenzwerten abgeglichen werden, um die Realisierbarkeit sicherzustellen. Eventuell ergeben sich aus den neu ermittelten dynamischen Grenzwerten auch Rückwirkungen auf die statischen Grenzwerte. Wird von der Regelungseinrichtung 16 festgestellt, daß bei Umsetzung eines neu ermittelten dynamischen Grenzwertes ein statischer minimaler oder maximaler Grenzwert überschritten würde, so kann die Regelungseinrichtung 16 eine Störmeldung ausgeben.
  • Es ist vorteilhaft, wenn die Regelungseinrichtung 16 über eine Funktion verfügt, die bei Feststellung einer Überschreitung eines minimalen oder maximalen statischen Grenzwertes in einer Nachberechnungsschleife die relevanten Betriebsparameter so neu ermittelt, daß sich neue dynamische Grenzwerte ergeben, die sich innerhalb der minimalen und maximalen statischen Grenzwerte bewegen. Durch diese Nachberechnungsschleife werden also solche Werte für den zu verändernden Betriebsparameter ermittelt, die einen Betrieb der Verpackungsmaschine 2 ermöglichen. In einer erweiterten Funktion muß sich die Nachberechnungsschleife nicht nur auf den veränderten Betriebsparameter beschränken, sondern kann auch andere Betriebsparameter mit in die Betrachtung einbeziehen, wenn sich durch eine geringere Änderung eines anderen Betriebsparameters eine größere Änderung des veränderten Betriebsparameters vermeiden ließe. Die Nachberechnungsschleife kann automatisch oder auf Befehl ausgelöst werden.
  • Die Regelungseinrichtung 16 verfügt über eine Optimierungsfunktion, durch die einer Bedienperson neben dem veränderten Betriebsparameter weitere Betriebsparameter angezeigt werden, durch deren zusätzliche Änderung sich der Betrieb der Verpackungsmaschine optimieren ließe. Die vorgeschlagenen Änderungen können menüartig ausgewählt und für die Regelung der Verpackungsmaschine 2 übernommen werden.
  • Haben die neu ermittelten dynamischen Grenzwerte und der Abgleich der neuen dynamischen Grenzwerte mit den statischen Grenzwerten keine Überschreitung von zulässigen Grenzwerten ergeben, so kann der eingegebene veränderte Parameter automatisch oder auf Befehl als neue Regelgröße von der Regelungssoftware in die Regelungsabläufe zur Regelung der Verpackungsmaschine 2 übernommen werden.

Claims (9)

  1. Verpackungsmaschine mit zumindest einem motorischen Antrieb und mit Maschinenteilen als Bauelemente (24), die von einer Regelungseinrichtung (16) regelbar sind, wobei die Regelungseinrichtung (16) mit Ein- und Ausgabevorrichtungen verbunden ist und die Regelungseinrichtung von einer Bedienperson mit Soll-Betriebsparametern der Verpackungsmaschine beaufschlagbar ist und wobei Betriebsparameter (P) wie Anzahl zu verpackenden Gegenständen pro Zeiteinheit, Verpackungsabmessungen, Verpackungslänge, Siegelzeiten und dergleichen von einer Bedienperson über die elektronische Regelungseinrichtung einstellbar sind und Antriebe von in den Verpackungsmaschine bewegten Bauelementen (24) wie Hüllstoffförderer, Siegelbacken und dergleichen von der elektronischen Regelungseinrichtung in Abhängigkeit der einstellbaren Betriebsparameter regelbar sind, wobei über die elektronische Regelungseinrichtung (16) maschinenspezifische statische Grenzwerte wie Maschinenbreite, maximale Beschleunigung, maximale Abbremsung und dergleichen eingebbar sind, dass für jede Veränderung eines Betriebsparameters (P) in Abhängigkeit der maschinenspezifischen statischen Grenzwerte die einstellungsspezifischen statischen Grenzwerte die einstellungsspezifischen dynamischen Grenzwerte wie Abbremsweg und dergleichen neu ermittelt werden und gewählte Betriebsparameter in Abhängigkeit der ermittelten dynamischen Grenzwerte von der Regelungseinrichtung freigebbar oder abgelehnt werden und als Freigabe- oder Ablehnungssignal der veränderten Betriebsparameter anzeigbar sind, dadurch gekennzeichnet,
    dass die Regelungseinrichtung (16) zu den dynamischen Grenzwerten auf dem Bedienterminal (32) zusätzliche optionale Optimierungsparameter anzeigt.
  2. Verpackungsmaschine nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass Kurventabellen und/oder mathematische Funktionen hinterlegt sind und von der Regelungseinrichtung (16) bei Eingabe eines veränderten Betriebsparameters dynamischen Grenzwerte unter Zugriff auf die hinterlegten statischen Grenzwerte, Kurventabellen und/oder mathematische Funktonen bestimmbar sind.
  3. Verpackungsmaschine nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass bei einem Ablehnungssignal die Verpackungsmaschine (2) in einen Stoppzustand überführbar ist.
  4. Verpackungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Ermittlung der dynamischen Grenzwerte bei Berücksichtigung zumindest eines dynamischen Bewegungsablaufes in der Verpackungsmaschine in einer Berechnungsmethode des sukzessiven Approximation erfolgt.
  5. Verpackungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
    dass die ermittelten dynamischen Grenzwerte ganz oder teilweise auf einem Bedienterminal (32) angezeigt werden.
  6. Verpackungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass nach Ermittlung der dynamischen Grenzwerte ein Abgleich mit statischen Grenzwerten erfolgt.
  7. Verpackungsmaschine nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass bei Feststellung einer Überschreitung eines maximalen und/oder minimalen statischen Grenzwertes durch zumindest einen dynamischen Grenzwert eine Störmeldung an das Bedienterminal (32) weitergegeben wird.
  8. Verpackungsmaschine nach Anspruch 6 oder 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass bei Feststellung einer Überschreitung eines maximalen und/oder minimalen statischen Grenzwertes durch zumindest einen dynamischen Grenzwert automatisch oder auf Befehl die dynamischen Grenzwerte neu ermittelt werden, wobei der Ermittlung nicht der eingegebene veränderte Parameter identisch zugrunde liegt, sondern ein von der Regelungseinrichtung (16) davon abweichend ermittelter Parameter.
  9. Verpackungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der eingegebene veränderte Parameter automatisch oder nach Befehl auf Ermittlung der dynamischen Grenzwerte als Regelgröße in die Regelung der Verpackungsmaschine (2) übernommen wird.
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