EP3205612A2 - Verfahren zum betreiben einer verpackungsmaschine - Google Patents

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EP3205612A2
EP3205612A2 EP17000017.8A EP17000017A EP3205612A2 EP 3205612 A2 EP3205612 A2 EP 3205612A2 EP 17000017 A EP17000017 A EP 17000017A EP 3205612 A2 EP3205612 A2 EP 3205612A2
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EP
European Patent Office
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diameter
web
determined
inertia
moment
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EP17000017.8A
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Wolfgang Kurowski
Benny Beutler
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Focke and Co GmbH and Co KG
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Publication of EP3205612A3 publication Critical patent/EP3205612A3/de
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    • B65H2801/81—Packaging machines

Definitions

  • the invention relates generally to a method for operating a packaging or manufacturing machine for products, in particular for tobacco products, such as cigarettes, or for sanitary articles, with a drivable by a servomotor, in (rotary) movements displaceable organ.
  • the invention relates to a method for operating a packaging machine for products, with a driven by a servo motor or driven bobbin wound thereon material web.
  • a particular problem in this context is the continuous supply of packaging machines for products such as tobacco products with web-shaped packaging material with increasing performance of the packaging machines and consequent high material consumption.
  • a bobbin change in which a bobbin with running material web is replaced by a bobbin with new material web in a so-called splice aggregate, the knowledge of the diameter of the new bobbin is important.
  • a material-dependent standard diameter of a full reel is regularly assumed. Among other things, this assumption leads to the fact that the bobbin with running material web can not be easily replaced by a new bobbin with a diameter deviating from this standard diameter.
  • the aforementioned acceleration phase can be defined by a predetermined (nominal) rotation angle by which the organ is specifically rotated - in particular with constant acceleration.
  • the motor current of the servomotor is then measured and preferably recorded, that is, stored on a storage medium. Then it is suitably evaluated.
  • acceleration is understood in the context of the application both a positive acceleration, which leads to an increase in speed, as well as a negative acceleration, which, in particular by braking the servo motor, a decrease in speed result.
  • control or regulate the movement of the movable member in the production operation of the respective packaging or manufacturing machine in accordance with one or more parameters, in particular by appropriate control / regulation of the servo motor, wherein previously in particular automatically based on the determined moment of inertia at least a value at least one of these parameters, such as the current applied to the servomotor during the control, is selected from a set of parameter values selectively stored in a memory for that parameter, or wherein at least one parameter value of at least one of them is previously automatically determined using the determined moment of inertia this parameter is determined by calculation.
  • the above-described determination or determination of the moment of inertia of the movable member takes place or is carried out at each start of the respective machine.
  • the movable or rotatable member such as a folding turret
  • the movable or rotatable member by another similar organ is replaced with possibly different moment of inertia, such as a folding turret with additional or fewer pockets or pockets of other dimensions.
  • the moment of inertia of the new member could easily be determined and the control of the corresponding servomotor adapted to the newly determined moment of inertia or according to the determined moment of inertia.
  • the moment of inertia of the movable member is determined, that the moment of inertia determined in this way is compared with a stored value, and that in the event that the determined moment of inertia deviates from the stored value, in particular by a predetermined amount, a signal indicative of this deviation is generated, for example an error signal.
  • a moment of inertia of the same changing wear of the movable member could be detected.
  • the stored value could then be, for example, a desired moment of inertia or an inertia moment of the organ at the beginning of the use of the organ in the context of production.
  • the signal indicative of the deviation in particular when it is generated in the context of determining the moment of inertia after a restart, just in the manner described above, a recalculation of the at least one, for the control of the Servomotor used parameter value using the determined Moment of inertia triggers or a renewed selection of the parameter value from the set of stored parameter values based on the determined moment of inertia.
  • the aforementioned novel method can be used when the diameter of the bobbin to be determined is an initial diameter of a new bob, whose web is connected as a new web in the context of a bobbin change with a running web of a running bobbin. And if this happens before the new rail is connected to the expiring rail.
  • This makes it possible, inter alia, to use new bobbins of different diameters when changing bobbins, without the need for a manual measurement of the diameters.
  • the invention makes it possible to carry out a substantially fully automatic reel change without or without significant reduction of the web speed. For such a requires a particularly precise automatic determination of the diameter, which - as the Applicant has recognized - according to the invention is now possible.
  • the bobbin is also constantly accelerated in the acceleration phase.
  • the acceleration phase can be defined by a predetermined (desired) rotation angle by which the bobbin is specifically rotated - in particular with constant acceleration.
  • the motor current of the servomotor is then measured and preferably recorded, that is, stored on a storage medium. Then it is suitably evaluated.
  • the diameter of the bobbin can be calculated in the context of the above-mentioned evaluation, in particular computer-aided, wherein in the arithmetic determination significantly enter the current values of the measured current profile and the torque constant of the servomotor.
  • familiar relations between motor current, torque constant of the motor and further parameters / constants are readily used by the person skilled in the art.
  • the bobbin change mentioned above can be provided in a further development of the above idea to hold the new web in an already unwound, in particular terminal holding section and to secure it after the inventive determination of the initial diameter of Neubobine and before their connection to the expiring web by turning the Neubobine in web web winding direction initially to stretch; for example, until a defined clamping torque is reached. Thereafter, the Neubobine can be selectively rotated while retaining section held to form a web loop of defined length between detained holding section and Neubobine in material web unwinding.
  • the acceleration of the connector can be done by means of an accelerating roller on which the connector is held.
  • the acceleration is preferably carried out in the context of a partial rotation of the acceleration roller by an angle of rotation which is equal to or less than 180 °.
  • an acceleration process for Neubobine is initiated (acceleration in unwinding), at the end of the Neubobine one of the web speed of the new rail in Packaging process corresponding rotational speed has.
  • the acceleration process can be designed so that it is completed at the time of the connection process or shortly thereafter. Afterwards, the bobbin in the packaging process with the Standard railway speed of the new rail operated corresponding rotational speed.
  • the diameter of Neubobine is determined by an alternative diameter determination method, and that determined by the alternative diameter determination method diameter with the above method before connecting the Neubahn with the running web determined initial diameter is compared.
  • the initial diameter of the Neubobin is likewise determined directly using the alternative diameter determination method, and in the event that the initial diameter determined by the alternative diameter determination method differs from the initial diameter determined according to the above method, in accordance with this deviation Correction value is corrected, which corrects the determined by the alternative diameter determination method initial diameter or determined by the above method initial diameter.
  • This also includes determining a plurality of such deviation values over a plurality of similar bobbin changes and determining the correction value on the basis of these plurality of deviation values, for example by forming an average value.
  • the current diameter of the (active) new bobble can be determined, in particular based on the ratio of the actual angular velocity of the new bob to the actual orbit speed of the new web.
  • the alternative diameter determination method can then also include, in particular, to determine the initial diameter of the new bob, based on the determined actual diameter of the new bob, ie the diameter before connecting the new rail to the outgoing rail.
  • the diameter determination according to the invention and the use thereof is based on the in Fig. 1 only partially illustrated cigarette packing machine 10 explained. This serves to treat in particular cuboidal packs 11 of relatively rigid packaging material, in particular of (thin) cardboard. Of course, the invention can also be used in other packaging machines for other products.
  • the present packaging machine 10 uses sheet-like packaging material made of film in order to produce film blanks 12 into which the cigarette packs 11 are respectively enveloped.
  • the foil blanks 12 form the outer wrapper of each package 11.
  • the film blanks 12 are produced from initially sheet-like film material, which is separated in the region of a separating station by a singulator 13 into individual film blanks 12.
  • cigarette packs 11 originating from a packer are then pushed into one of the pockets of a folding turret 14 together with a single foil blank.
  • the packer, the folding turret, as well as all other aggregates of the packaging machine 10 are well known in the art, so that they are not described in detail.
  • the concrete configuration of the packaging machine itself is just as little relevant as the type of web-like material used - in this case film.
  • web-shaped packaging material - process sheet 16 - is wound in the present case on a first reel - cleanlinessbobine 15 -, from which this is unwound. Downstream of the drainage bins 15, the drainage track 16 is guided along a material web storage 17 - loop box - and conveyed by a pair of feed rollers 18 to the separating station.
  • the Theticianbobine 15 sits on a driven by a servo motor or driven in operation Bobinenfact 15 a.
  • the servo motor drives the redesignbobine 15 and the corresponding Bobinenfactarea 15a in operation of the packaging machine 10 with a required speed of the runway 16 corresponding or corresponding to this rotational angular velocity in the in Fig. 1 shown direction of rotation or unwinding.
  • Theticianbobine 15 is part of a Bobinencic pain.
  • Essential units and general functions of such Bobinencic pain are already known from the prior art.
  • the Bobinencic raised 19 designed so that a connection of the runway 16 with the new web 21 is possible without reducing the web speed.
  • the (initial) diameter of the new bob 20 is determined automatically for a smooth and optimized joining process. This, among other things, in order to perform the connection process with exact position.
  • the automated determination of the initial diameter also makes it possible to use different Neubobinen 20 with different initial diameter in the packaging process, for example, half full bobbins, etc.
  • For automated determination of the diameter is provided to accelerate the Neubobine 20 before connecting to the runway 16 in an acceleration phase targeted and to measure during the acceleration phase the necessary motor current of the servomotor.
  • the Neubobine 20 is accelerated along a specific angle of rotation or travel angle ⁇ (constant) and the servomotor current necessary for this acceleration is measured.
  • the Current values also recorded, cf. Fig. 3 , To determine the diameter of the recorded current waveform is then evaluated.
  • the evaluation can be done by calculation, for example using a corresponding computer device, which may be part of a control unit for controlling the Bobinencic Nurs, part of the servomotor control or part of a higher-level machine control, for example.
  • a corresponding computer device which may be part of a control unit for controlling the Bobinencic Nurs, part of the servomotor control or part of a higher-level machine control, for example.
  • the diameter D a of the Neubobin 20 can then be determined by taking into account given parameters and constants, such as the torque constants of the servomotor, and by utilizing simple relationships known to the person skilled in the art from the detected motor current.
  • Fig. 6 is exemplified by the angle of rotation ⁇ , around which the shaft of the servomotor driving the Neubobine 20 is selectively rotated, the angular acceleration ⁇ plotted, which is set on the servo motor.
  • the angular acceleration ⁇ plotted which is set on the servo motor.
  • the present embodiment is - as from the line 22 in Fig. 6 can be seen - the servomotor and accordingly the Neubobin 20 in the diameter determination serving acceleration phase constantly accelerated. But this does not necessarily have to be the case.
  • Fig. 7 are exemplary of large bobbin diameters, cf.
  • Straight 23a, for average bobbin diameter, straight 23b, and small bobbin diameter, straight line 23c recorded the respective current values I, which adjust depending on the rotation angle ⁇ . It can be clearly seen that higher servo motor currents must be applied for larger bobbin diameters than for average bobbin diameters or smaller bobbin diameters.
  • Fig. 8 is a material-specific relationship between the applied current I and the respective bobbin diameter D a shown.
  • the curves M 1 , M 2 and M 3 represent the current-dependent diameter values for different, wound on the respective Neubobine 20 materials M 1 , M 2 and M 3 .
  • the described invention determination of the diameter of the respective Neubobine 20 allows further, for the actual connection process automatically provide a web loop ⁇ defined length as a material storage available comparisons Fig. 5 ,
  • the loop length of the loop ⁇ is chosen in a special way; in such a way that a connecting piece 24 of the new rail 21 can be accelerated to web speed and the required track length is fed directly from the loop ⁇ without this forces acting on the Neubobine 21.
  • the new bob 20, cf. Fig. 4 rotated in Aufwickelraum.
  • a front, already unwound from the Neubobine 20 holding section of the new rail 21 is held by a holding means, not shown, so that the new rail 21 spans between holding section and Neubobine 20.
  • the winding takes place, for example, until a predetermined clamping torque is reached, which can be measured in a known manner during the clamping process.
  • the holding portion is formed by a connection (end) piece 24 of the new web 21, which is ultimately connected to the process track 16 later. But that does not have to be this way.
  • the loop length is selected such that an accelerator roller 25a, which brings the connecting piece 24 by rotation, in particular by 180 °, to the path speed of the run-off path 16, removes the required path length directly from the loop ⁇ , so that In this case no forces on the Neubobine 21 act.
  • the loop length is selected so that no further material has to be removed from the Neubobine 21 for the acceleration of the connecting piece 24. Because this would be harmful because the inertia of Neubobine 20 could lead to an undesirable tensioning or to an undesirable elongation of the new rail 21.
  • the connecting piece 24 is connected in the course or immediately after the acceleration in well-known in the art with the Stanfordbahn 16, for example by means of an adhesive strip.
  • an accelerator roller 25b which is opposite to and resembles the accelerator roller 25a, is rotated by 180 ° so that a severing blade 26 of the accelerator roller 25b cuts through the discharge path 16 upstream of the connection area.
  • the above-mentioned diameter calculation can not be made more active, that is, in the packaging process used bobbins in practice, nor with a correction factor to improve the accuracy thereof.
  • the diameter of active bobbins ie bobbins whose web is currently used already in the packaging process, can be determined. For example, it can be concluded from the ratio of the angular velocity of the active reel to the web speed of the material web to the diameter.
  • the current diameter can be determined with such a method and also back-calculated to the initial diameter.
  • the initial diameter determined in this way can then be set in relation to the initial diameter determined by the method according to the invention and, if appropriate, a correction factor derived therefrom.
  • the folding turret 14 and, if appropriate, other organs driven by a servomotor could be used before or during the production operation of one or more packaging machines or possibly also a production machine for products, in particular cigarettes, as a movable or rotatable member , can be accelerated, measured in the acceleration phase of the motor current of the corresponding servo motor, and the corresponding current values are finally evaluated to then determine the moment of inertia of the respective organ in the evaluation and use this to control the servo motor. Details on this have already been described at the outset, so that is waived to a detailed re-representation.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Verpackungsmaschine für Tabakartikel, insbesondere Zigaretten, mit einer von einem Servomotor antreibbaren Bobine (20) mit darauf aufgewickelter Materialbahn (21), bei dem zur Bestimmung des Durchmessers der Bobine (20) a) die Bobine (20) gezielt (positiv oder negativ) beschleunigt wird, b) in der Beschleunigungsphase der Motorstrom des Servomotors gemessen wird, und c) die in der Beschleunigungsphase gemessenen Stromwerte ausgewertet werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zum Betreiben einer Verpackungs- oder Herstellmaschine für Produkte, insbesondere für Tabakartikel, wie etwa Zigaretten, oder für Hygieneartikel, mit einem von einem Servomotor antreibbaren, in (Dreh-)Bewegungen versetzbaren Organ. Speziell betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Verpackungsmaschine für Produkte, mit einer von einem Servomotor antreibbaren bzw. angetriebenen Bobine mit darauf aufgewickelter Materialbahn.
  • Die optimale Ansteuerung bzw. Regelung von Servomotoren, die gezielt bewegbare bzw. drehbare Organe von Verpackungs- oder Herstellmaschinen zur Verpackung bzw. zur Herstellung von Produkten der Zigarettenindustrie antreiben, ist ein besonderes Problem. Denn unter anderem die Bestimmung des Trägheitsmoments des angetriebenen Organs ist hierfür essentiell. Dieses muss im Stand der Technik für eine optimale Regelung (vor dem Betrieb der Maschine) aufwändig "von Hand" aus Messwerten wie Masse, Durchmesser etc. des bewegbaren Organs ermittelt werden. Dies ist insbesondere nachteilig bei einem sogenannten Formatwechsel im Rahmen eines Brandchanges, bei dem ggf. ein (oder mehrere) bewegbare Organe, wie etwa ein Revolver, durch ein gleichartiges bewegbares Organ mit anderen Spezifikationen ersetzt wird, insbesondere anderen Abmessungen oder einem anderen Gewicht. Des Weiteren ist diese Ermittlung "von Hand" häufig ungenau. Schließlich kann es noch passieren, dass sich das ermittelte Trägheitsmoment im Laufe des Betriebs der Maschine ändert, ggf. aufgrund von Verschleiß an dem bewegbaren Organ. Dieses Szenario kann zu verschlechterten bzw. von den eigentlichen Zielvorstellungen abweichenden Bewegungsverläufen des Organs führen.
  • Ein besonderes Problem in diesem Zusammenhang ist die fortlaufende Versorgung von Verpackungsmaschinen für Produkte wie Tabakartikel mit bahnförmigem Verpackungsmaterial bei zunehmender Leistung der Verpackungsmaschinen und dadurch bedingtem hohen Materialverbrauch. Insbesondere für einen Bobinenwechsel, bei dem in einem sogenannten Splice-Aggregat eine Bobine mit ablaufender Materialbahn durch eine Bobine mit neuer Materialbahn ersetzt wird, ist die Kenntnis des Durchmessers der neuen Bobine wichtig. In der Praxis wird dabei regelmäßig ein materialabhängiger Standarddurchmesser einer vollen Bobine angenommen. Diese Annahme führt unter anderem dazu, dass die Bobine mit ablaufender Materialbahn nicht ohne weiteres durch eine neue Bobine mit von diesem Standarddurchmesser abweichende Durchmesser ersetzt werden kann.
  • Der Erfindung liegt zum einen die Aufgabe zugrunde, das oben genannten Verfahren zum Betreiben der Verpackungs- oder Herstellmaschine für Produkte weiterzuentwickeln.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13. Danach ist ein Verfahren vorgesehen zum Betreiben einer Verpackungs- oder Herstellmaschine für Produkte, insbesondere für Tabakartikel, wie etwa Zigaretten, oder für Hygieneartikel, mit einem von einem Servomotor antreibbaren, in (Dreh-)Bewegungen versetzbaren Organ, wie etwa einer Bobine mit darauf aufgewickelter Materialbahn oder einem Trocken- oder Faltrevolver, bei dem zur Bestimmung des Trägheitsmoments des Organs
    1. a) das Organ gezielt (positiv oder negativ) beschleunigt wird,
    2. b) in der Beschleunigungsphase der Motorstrom des Servomotors gemessen wird, und
    3. c) die in der Beschleunigungsphase gemessenen Stromwerte ausgewertet werden.
  • Vorzugsweise wird das Organ in der Beschleunigungsphase insbesondere konstant beschleunigt, wobei in der Beschleunigungsphase der Motorstrom des Servomotors gemessen und insbesondere aufgezeichnet wird. Das Trägheitsmoment des Organs wird bevorzugt automatisch, insbesondere rechnergestützt, rechnerisch ermittelt, wobei in die rechnerische Ermittlung desselben die gemessenen Stromwerte eingehen sowie die Drehmomentkonstante des Servomotors. Im Rahmen der Errechnung des Trägheitsmoments des Organs werden dem Fachmann des Standes der Technik ohne weiteres geläufige Zusammenhänge zwischen Motorstrom, Winkelbeschleunigung des Servomotors sowie ein oder mehrerer weiterer Parameter/Konstanten verwendet. Dabei gilt für das Trägheitsmoment: J Last = I Mot ∗ K T ω ˙
    Figure imgb0001
    • JLast= Zu errechnendes Trägheitsmoment des Organs
    • IMot = Motorstrom, der beim Antreiben des Organs erzeugt wird
    • KT = Drehmomentkonstante des Servomotors
    • ω̇ = Winkelbeschleunigung des Servomotors
  • Dabei kann die vorgenannte Beschleunigungsphase definiert sein durch einen vorbestimmten (Soll-)Drehwinkel, um den das Organ gezielt - mit insbesondere konstanter Beschleunigung - gedreht wird. In der Beschleunigungsphase wird der Motorstrom des Servomotors dann gemessen und bevorzugt aufgezeichnet, das heißt, auf einem Speichermedium gespeichert. Anschließend wird er geeignet ausgewertet.
  • Unter Beschleunigung wird im Rahmen der Anmeldung sowohl eine positive Beschleunigung verstanden, die zu einer Geschwindigkeitszunahme führt, als auch eine negative Beschleunigung, die, insbesondere durch Abbremsen des Servomotors, eine Geschwindigkeitsabnahme zur Folge hat.
  • In die Regelung/Steuerung des das bewegbare Organ bewegenden bzw. antreibenden Servomotors fließt als Parameter das Trägheitsmoment des bewegbaren Organs ein. Allgemein gesprochen wird die Bewegung des bewegbaren Organs im Produktionsbetrieb mindestens auch abhängig von bzw. nach Maßgabe des auf die vorgenannte Weise ermittelten Trägheitsmoments des Organs gesteuert oder geregelt. Erfindungsgemäß ist daher vorzugsweise vorgesehen, das auf die oben beschriebene Weise ermittelte Trägheitsmoment entsprechend zur Regelung/Steuerung des Servomotors zu verwenden bzw. entsprechend der Steuerung/Regelung desselben zur entsprechenden Verwendung zu übermitteln.
  • In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, die Bewegung des bewegbaren Organs im Produktionsbetrieb der jeweiligen Verpackungs- oder Herstellmaschine nach Maßgabe eines oder mehrerer Parameter zu steuern oder regeln, insbesondere durch entsprechende Steuerung/Regelung des Servomotors, wobei zuvor insbesondere automatisch anhand des ermittelten Trägheitsmoments mindestens ein Wert mindestens eines dieser Parameter, wie etwa der Strom, mit dem der Servomotor während der Regelung beaufschlagt wird, aus einem Satz von zu diesem Parameter auswählbar in einem Speicher hinterlegten Parameterwertalternativen ausgewählt wird, oder wobei zuvor insbesondere automatisch unter Verwendung des ermittelten Trägheitsmoments mindestens ein Parameterwert mindestens eines dieser Parameter rechnerisch ermittelt wird.
  • In weiterer Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die oben beschriebene Bestimmung bzw. Ermittlung des Trägheitsmoments des bewegbaren Organs bei jedem Start der jeweiligen Maschine erfolgt bzw. durchgeführt wird. Dies hätte insbesondere Vorteile für den Fall, dass zwischen zwei Betriebszeiten der Maschine bzw. nach einem Abschalten derselben - etwa bei einem Brandchange bzw. einem Formatwechsel im Zuge des Brandchanges -, das bewegbare bzw. drehbare Organ, wie etwa ein Faltrevolver, durch ein anderes gleichartiges Organ mit ggf. abweichendem Trägheitsmoment ersetzt wird, etwa einen Faltrevolver mit zusätzlichen oder weniger Taschen oder Taschen anderer Abmessungen. Dann könnte bei erneutem Start der Maschine das Trägheitsmoment des neuen Organs in einfacher Weise ermittelt und die Steuerung/Regelung des entsprechenden Servomotors an das neu ermittelte Trägheitsmoment angepasst werden bzw. nach Maßgabe des ermittelten Trägheitsmoments erfolgen.
  • Weiter kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Trägheitsmoment des bewegbaren Organs ermittelt wird, dass das auf diese Weise ermittelte Trägheitsmoment mit einem hinterlegten Wert verglichen wird, und dass für den Fall, dass das ermittelte Trägheitsmoment von dem hinterlegten Wert insbesondere um ein vorbestimmtes Maß abweicht, ein auf diese Abweichung hinweisendes Signal erzeugt wird, beispielsweise ein Fehlersignal. Mit diesem Vorgehen ist könnte insbesondere ein das Trägheitsmoment desselben ändernder Verschleiß des bewegbaren Organs erkannt werden. Der hinterlegte Wert könnte dann beispielsweise ein Soll-Trägheitsmoment sein bzw. ein Trägheitsmoment des Organs zu Beginn der Verwendung des Organs im Rahmen der Produktion.
  • Es kann in diesem Zusammenhang auch vorgesehen sein, dass das auf die Abweichung hinweisende Signal, insbesondere wenn es im Rahmen der Ermittlung des Trägheitsmoments nach einem Neustart erzeugt wird, in der oben geschilderten Weise gerade eine Neuberechnung des mindestens einen, für die Steuerung/Regelung des Servomotors verwendeten Parameterwerts unter Verwendung des ermittelten Trägheitsmoments auslöst bzw. eine erneute Auswahl des Parameterwerts aus dem Satz der hinterlegten Parameterwerte anhand des ermittelten Trägheitsmoments.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, im Rahmen des eingangs genannten Verfahren zum Betreiben einer Verpackungsmaschine für Produkte, insbesondere für Tabakartikel, wie etwa Zigaretten, oder für Hygieneartikel, mit einer von einem Servomotor antreibbaren Bobine mit darauf aufgewickelter Materialbahn, speziell den Durchmesser der von dem Servomotor angetriebenen Bobine möglichst präzise bestimmen zu können.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren durch folgende Merkmale gekennzeichnet:
    • Zur Bestimmung des Durchmessers der Bobine wird, insbesondere automatisiert,
      1. a) die Bobine gezielt (negativ oder positiv) beschleunigt,
      2. b) in der Beschleunigungsphase der Motorstrom des Servomotors gemessen, und
      3. c) der in der Beschleunigungsphase gemessene Stromverlauf bzw. die gemessenen Stromwerte ausgewertet.
  • Besonders vorteilhaft kann das vorgenannte neuartige Verfahren eingesetzt werden, wenn der zu bestimmende Durchmesser der Bobine ein Anfangsdurchmesser einer Neubobine ist, deren Materialbahn als Neubahn im Rahmen eines Bobinenwechsels mit einer ablaufenden Materialbahn einer ablaufenden Bobine verbunden wird. Und zwar wenn dies geschieht, bevor die Neubahn mit der ablaufenden Bahn verbunden wird. Hierdurch wird unter anderem ermöglicht, beim Bobinenwechsel Neubobinen unterschiedlichster Durchmesser zu verwenden, ohne dass eine händische Vermessung der Durchmesser notwendig wäre. Weiter ermöglicht die Erfindung, einen im Wesentlichen vollautomatischen Bobinenwechsel ohne oder ohne maßgebliche Reduktion der Bahngeschwindigkeit durchzuführen. Denn ein solcher setzt eine besonders präzise automatische Bestimmung des Durchmessers voraus, was - wie die Anmelderin erkannt hat - erfindungsgemäß nunmehr möglich ist.
  • Zwar ist eine erfindungsgemäße Bestimmung des Bobinendurchmessers insbesondere im Zusammenhang mit dem genannten Bobinenwechsel von Interesse. Es ist aber auch denkbar, dies auch in anderem Zusammenhang im oder im Umfeld des Verpackungsprozesses zu tun. Etwa, um die Materialrestmenge einer aktuell im Verpackungsprozess verwendeten Bobine zu bestimmen.
  • Was die konkrete Umsetzung der erfindungsgemäßen Durchmesserbestimmung betrifft, so wird auch hier in einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung die Bobine in der Beschleunigungsphase konstant beschleunigt. Dabei kann auch hier - wie bei der oben beschriebenen Bestimmung des Trägheitsmoments - die Beschleunigungsphase definiert sein durch einen vorbestimmten (Soll-)Drehwinkel, um den die Bobine gezielt - mit insbesondere konstanter Beschleunigung - gedreht wird. In der Beschleunigungsphase wird der Motorstrom des Servomotors dann gemessen und bevorzugt aufgezeichnet, das heißt, auf einem Speichermedium gespeichert. Anschließend wird er geeignet ausgewertet.
  • Der Durchmesser der Bobine kann im Rahmen der erwähnten Auswertung, insbesondere rechnergestützt, rechnerisch ermittelt werden, wobei in die rechnerische Ermittlung maßgeblich die Stromwerte des gemessenen Stromverlaufs eingehen sowie die Drehmomentkonstante des Servomotors. Im Rahmen der Errechnung des Durchmessers werden dem Fachmann des Standes der Technik ohne weiteres geläufige Zusammenhänge zwischen Motorstrom, Drehmomentkonstante des Motors sowie weiterer Parameter/Konstanten verwendet.
  • So gilt für den Durchmesser Da: D a = 2 ∗ 2 ∗ I Bob ∗ K T π ∗ I ∗ ω ˙ ∗ ρ Bob + D i 16
    Figure imgb0002
  • Dabei gilt:
    • Da = Zu errechnender Außendurchmesser der Bobine
    • IBob = Strom, der beim Antreiben der Bobine erzeugt wird
    • KT = Drehmomentkonstante des Servomotors
    • I = Tiefe der Bobine (Dicke)
    • ω̇ = Winkelbeschleunigung der Servomotors
    • PBob = Dichte der Bobine
    • Di = Innendurchmesser der Bobine
  • Was den oben bereits erwähnten Bobinenwechsel betrifft, so kann in weiterer Ausbildung des obigen Gedankens vorgesehen sein, die Neubahn in einem bereits abgewickelten, insbesondere endständigen Halteabschnitt festzuhalten und diese nach der erfindungsgemäßen Ermittlung des Anfangsdurchmessers der Neubobine sowie vor ihrer Verbindung mit der ablaufenden Bahn durch Drehung der Neubobine in Materialbahnaufwickelrichtung zunächst zu spannen; beispielsweise bis ein definiertes Spannmoment erreicht ist. Danach kann die Neubobine bei weiterhin festgehaltenem Haltabschnitt gezielt unter Bildung einer Materialbahnschlaufe definierter Länge zwischen festgehaltenem Halteabschnitt sowie Neubobine in Materialbahnabwickelrichtung gedreht werden.
  • Diese Maßnahmen dienen dem Zweck, (automatisch) eine Materialbahnschlaufe definierter Länge auszubilden. Ein bereits abgewickeltes Verbindungsstück der Neubahn, beispielsweise der festgehaltene Haltabschnitt, kann dann unter Verringerung der Länge der Materialbahnschlaufe auf die Geschwindigkeit der ablaufenden Bahn beschleunigt und, beispielsweise mittels eines Klebestreifens, mit der ablaufenden Bahn verbunden werden. Die Länge der Materialbahnschlaufe ist zu diesem Zweck so bemessen, dass der für die Beschleunigungsbewegung benötigte Materialbahnabschnitt von der Materialbahnschlaufe kompensiert werden kann. Für die Beschleunigung des Verbindungsstücks müsste daher kein zusätzliches Bahnmaterial von der Bobine abgewickelt werden. Mit anderen Worten wird der für die Beschleunigung der Neubahn notwendige Materialbahnabschnitt also vollständig der insofern als Materialspeicher dienenden Materialbahnschlaufe entnommen. Beim Beschleunigen des Verbindungsstücks auf die Bahngeschwindigkeit müsste somit keine zusätzliche Zugkraft auf die Neubobine ausgeübt bzw. die Materialbahn hierdurch nicht unerwünscht gespannt werden.
  • Die Beschleunigung des Verbindungsstücks kann mithilfe einer Beschleunigungswalze erfolgen, an der das Verbindungsstück gehalten wird. Bevorzugt erfolgt die Beschleunigung dabei im Rahmen einer Teilrotation der Beschleunigungswalze um einen Drehwinkel, der gleich oder kleiner als 180° ist.
  • Bevorzugt ist weiter vorgesehen, dass zur Vorbereitung des Verbindungsvorgangs durch den Servomotor nach Erzeugung der Materialbahnschlaufe und vor dem Verbinden der Neubahn mit der Ablaufbahn ein Beschleunigungsvorgang für die Neubobine eingeleitet wird (Beschleunigung in Abwickelrichtung), an dessen Ende die Neubobine eine der Bahngeschwindigkeit der Neubahn im Verpackungsprozess entsprechende Drehgeschwindigkeit aufweist. Der Beschleunigungsvorgang kann dabei so ausgebildet sein, dass er zum Zeitpunkt des Verbindungsvorgangs oder kurz danach abgeschlossen ist. Im Anschluss wird die Bobine im Verpackungsprozess mit der der Standardbahngeschwindigkeit der Neubahn entsprechenden Drehgeschwindigkeit betrieben.
  • In weiterer Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass nach Verbindung der Neubahn mit der abgelaufenen Bahn der Durchmesser der Neubobine durch ein alternatives Durchmesserbestimmungsverfahren bestimmt wird, und dass der mit dem alternativen Durchmesserbestimmungsverfahren ermittelte Durchmesser mit dem gemäß obigen Verfahren vor dem Verbinden der Neubahn mit der ablaufenden Bahn ermittelten Anfangsdurchmesser verglichen wird.
  • Dabei kann insbesondere auch vorgesehen sein, dass mit dem alternativen Durchmesserbestimmungsverfahren ebenfalls unmittelbar der Anfangsdurchmesser der Neubobine ermittelt wird, und dass für den Fall, dass der mit dem alternativen Durchmesserbestimmungsverfahren bestimmte Anfangsdurchmesser von dem gemäß dem obigen Verfahren ermittelten Anfangsdurchmesser abweicht, nach Maßgabe dieser Abweichung ein Korrekturwert errechnet wird, der den mit dem alternativen Durchmesserbestimmungsverfahren ermittelten Anfangsdurchmesser oder den mit dem obigen Verfahren ermittelten Anfangsdurchmesser korrigiert.
  • Dies umfasst auch, mehre derartige Abweichungswerte über mehrere gleichartige Bobinenwechsel hinweg zu bestimmen und den Korrekturwert auf Basis dieser Mehrzahl von Abweichungswerten zu bestimmen, beispielsweise durch Bildung eines Durchschnittswerts.
  • Vorzugsweise kann mit dem alternativen Durchmesserbestimmungsverfahren nach dem Verbinden der Neubahn mit der ablaufenden Bahn der aktuelle Durchmesser der (aktiven) Neubobine bestimmt werden, insbesondere auf Basis des Verhältnisses der aktuellen Winkelgeschwindigkeit der Neubobine zu der aktuellen Bahngeschwindigkeit der Neubahn.
  • Das alternative Durchmesserbestimmungsverfahren kann dann insbesondere auch umfassen, auf Basis des ermittelten aktuellen Durchmessers der Neubobine den Anfangsdurchmesser der Neubobine zu bestimmen, also den Durchmesser vor Verbinden der Neubahn mit der ablaufenden Bahn.
  • Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie aus den beigefügten Zeichnungen. Darin zeigt:
    • Fig. 1
    einen Teilausschnitt einer Verpackungsmaschine für Tabakartikel, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird, insbesondere eine Bobinenwechseleinrichtung einer solchen Maschine,
    Fig. 2
    die Bobinenwechseleinrichtung aus Fig. 1 in isolierter Darstellung, mit neu eingelegter Neubobine,
    Fig.3
    die Darstellung aus Fig. 2, allerdings mit um einen Drehwinkel α in Pfeilrichtung - Abwickelrichtung - beschleunigter Neubobine,
    Fig. 4
    die Darstellung aus Fig. 3, allerdings mit zur Spannung der Materialbahn in entgegengesetzter Pfeilrichtung - Aufwickelrichtung - bewegter Neubobine,
    Fig. 5
    die Darstellung aus Fig. 4, allerdings nach einer definierten Drehung in Abwickelrichtung zur Erzeugung einer Materialbahnschlaufe,
    Fig. 6
    ein Diagramm zur Visualisierung der Zusammenhänge zwischen dem Drehwinkel α und der Winkelbeschleunigung ω̇, wobei der Drehwinkel α auf der Abszisse aufgetragen ist, die Winkelbeschleunigung ω̇ auf der Ordinate,
    Fig. 7
    ein Diagramm zur Visualisierung der Zusammenhänge zwischen dem Strom des Servoantriebs I und dem Drehwinkel α, wobei α auf der Abszisse aufgetragen ist, I auf der Ordinate,
    Fig. 8
    ein Diagramm zur Visualisierung der Zusammenhänge zwischen dem Durchmesser der Bobine Da und dem Stromwert I, wobei der Stromwert I auf der Abszisse aufgetragen ist, der Durchmesser Da auf der Ordinate.
  • Die erfindungsgemäße Durchmesserbestimmung und Verwendung desselben wird anhand der in Fig. 1 nur auszugsweise dargestellten Zigarettenpackungsmaschine 10 erläutert. Diese dient der Behandlung von insbesondere quaderförmigen Packungen 11 aus verhältnismäßig steifem Verpackungsmaterial, insbesondere aus (dünnem) Karton. Die Erfindung kann aber natürlich auch bei anderen Verpackungsmaschinen für andere Produkte verwendet werden.
  • Bei der vorliegenden Verpackungsmaschine 10 kommt bahnförmiges Verpackungsmaterial aus Folie zum Einsatz, um hieraus Folienzuschnitte 12 zu erzeugen, in die die Zigarettenpackungen 11 jeweils eingehüllt werden. Die Folienzuschnitte 12 bilden die Außenumhüllung jeder Packung 11.
  • Die Folienzuschnitte 12 werden dabei aus zunächst bahnförmigem Folienmaterial hergestellt, das im Bereich einer Vereinzelungsstation von einem Vereinzelungsmesser 13 in einzelne Folienzuschnitte 12 getrennt wird. Im Bereich einer nachfolgenden Einschubstation werden von einem nicht dargestellten Packer stammende Zigarettenpackungen 11 dann jeweils zusammen mit einem einzelnen Folienzuschnitt in eine der Taschen eines Faltrevolvers 14 geschoben. Der Packer, der Faltrevolver, wie auch sämtliche weiteren Aggregate der Verpackungsmaschine 10 sind im Stand der Technik gut bekannt, so dass sie nicht näher beschrieben werden. Im Übrigen kommt es erfindungsgemäß auf die konkrete Ausgestaltung der Verpackungsmaschine selbst genauso wenig an wie auf die Art des verwendeten bahnförmigen Materials - hier Folie.
  • Das aktuell im Verpackungsprozess bereits verwendete, bahnförmige Verpackungsmaterial - Ablaufbahn 16 - ist im vorliegenden Fall auf einer ersten Bobine aufgewickelt - Ablaufbobine 15 -, von der dieses abgewickelt wird. Stromab der Ablaufbobine 15 wird die Ablaufbahn 16 entlang eines Materialbahnspeichers 17 - Schlaufenkasten - geführt und durch ein Paar von Vorzugswalzen 18 zu der Vereinzelungsstation gefördert.
  • Die Ablaufbobine 15 sitzt auf einer von einem Servomotor antreibbaren bzw. im Betrieb angetriebenen Bobinenaufnahme 15a. Der Servomotor treibt die Ablaufbobine 15 bzw. die entsprechende Bobinenaufnahme 15a im Betrieb der Verpackungsmaschine 10 mit einer der benötigten Bahngeschwindigkeit der Ablaufbahn 16 entsprechenden bzw. zu dieser korrespondierenden Drehwinkelgeschwindigkeit in der in Fig. 1 dargestellten Drehrichtung bzw. Abwickelrichtung an.
  • Die Ablaufbobine 15 ist Teil einer Bobinenwechseleinrichtung 19. Wesentliche Aggregate und allgemeine Funktionsweisen einer solchen Bobinenwechseleinrichtung sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt.
  • Mit Abstand zu der Ablaufbobine 15 ist in der Bobinenwechseleinrichtung 19 eine weitere Bobine angeordnet, nämlich eine Neu- oder Ersatzbobine 20. In gleicher Weise wie die Ablaufbobine 15 sitzt sie auf einer zugeordneten Bobinenaufnahme 20a, die ebenfalls durch einen Servomotor angetrieben wird bzw. antreibbar ist. Auf der Neubobine 20 ist (Folien-)Bahnmaterial als Neubahn 21 in voller oder jedenfalls ausreichend großer Menge aufgewickelt, sodass die Ablaufbobine 15 bei zur Neige gehender Ablaufbahn 16 durch die Neubobine 20 ersetzt werden kann. Die Neubobine 20 dient demnach dazu, nach Verbrauch der Ablaufbahn 16 insbesondere unterbrechungslos neues Bahnmaterial für den Verpackungsprozess zur Verfügung zu stellen.
  • Zu diesem Zweck ist die Bobinenwechseleinrichtung 19 erfindungsgemäß unter anderem so ausgebildet, dass ein Verbinden der Ablaufbahn 16 mit der Neubahn 21 auch ohne Reduktion der Bahngeschwindigkeit möglich ist. Auch wenn es naturgemäß ebenfalls im Rahmen der Erfindung liegt, die Bahngeschwindigkeit für den Bobinenwechsel zu reduzieren.
  • Für einen solchen Verbindungsvorgang ist es wichtig, die Neubahn 21 bzw. zunächst mindestens einen Abschnitt derselben auf die Bahngeschwindigkeit der Ablaufbahn 16 zu beschleunigen, bevor das eigentliche Verbinden der Bahnen 16, 21 erfolgt.
  • Erfindungsgemäß wird für einen reibungslosen und optimierten Verbindungsvorgang zunächst automatisiert der (Anfangs-)Durchmesser der Neubobine 20 (Durchmesser mitsamt aufgewickelter Neubahn 21) bestimmt. Dies unter anderem, um den Verbindungsvorgang positionsgenau ausführen zu können. Die automatisierte Bestimmung des Anfangsdurchmessers erlaubt es des Weiteren, im Verpackungsprozess verschiedene Neubobinen 20 mit unterschiedlichem Anfangsdurchmesser einzusetzen, beispielweise halbvolle Bobinen etc.
  • Zur automatisierten Bestimmung des Durchmessers ist vorgesehen, die Neubobine 20 vor dem Verbinden mit der Ablaufbahn 16 in einer Beschleunigungsphase gezielt zu beschleunigen und während der Beschleunigungsphase den hierfür notwendigen Motorstrom der Servomotors zu messen.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Neubobine 20 entlang eines bestimmten Drehwinkels oder Verfahrwinkels α (konstant) beschleunigt und der für diese Beschleunigung notwendigen Servomotorstrom gemessen. Vorliegend werden die Stromwerte dabei auch aufgezeichnet, vgl. Fig. 3. Zur Bestimmung des Durchmessers wird der aufgezeichnete Stromverlauf dann ausgewertet.
  • Die Auswertung kann rechnerisch erfolgen, etwa unter Verwendung einer entsprechenden Rechnereinrichtung, die beispielsweise Teil einer Steuereinheit zur Steuerung der Bobinenwechseleinrichtung, Teil der Servomotorsteuerung oder Teil einer übergeordneten Maschinensteuerung sein kann. Denkbar ist alternativ aber beispielsweise auch, bestimmte Motorstromwerte bzw. Motorstromverläufe mit empirisch ermittelten Durchmesserwerten zu verknüpfen bzw. solche Verknüpfungen in einer Datenbank zu hinterlegen. Abhängig von den gemessenen Motorstromwerten könnte dann der jeweils hinterlegte Durchmesser aus der Datenbank abgefragt werden.
  • Im Rahmen der vorgenannten rechnerischen Ermittlung kann dann unter Einbeziehung von gegebenen Parametern und Konstanten, wie etwa der Drehmomentkonstanten des Servomotors, sowie unter Ausnutzung einfacher, dem Fachmann geläufiger Zusammenhänge aus dem erfassten Motorstrom der Durchmesser Da der Neubobine 20 ermittelt werden.
  • In den Fig. 6 - 8 sind verschiedene Diagramme gezeigt, anhand derer einige der oben genannten Zusammenhänge im Folgenden weiter erläutert werden.
  • In Fig. 6 ist exemplarisch über den Drehwinkel α, um den die Welle des die Neubobine 20 antreibenden Servomotors gezielt gedreht wird, die Winkelbeschleunigung ω̇ aufgetragen, die an dem Servomotor eingestellt wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird - wie aus der Geraden 22 in Fig. 6 zu erkennen ist - der Servomotor und entsprechend die Neubobine 20 in der der Durchmesserbestimmung dienenden Beschleunigungsphase konstant beschleunigt. Dies muss aber nicht zwingend so sein.
  • In Fig. 7 sind beispielhaft für große Bobinendurchmesser, vgl. Gerade 23a, für mittlere Bobinendurchmesser, Gerade 23b, und kleine Bobinendurchmesser, Gerade 23c, die jeweiligen Stromwerte I aufgezeichnet, die sich abhängig vom Drehwinkel α einstellen. Es ist gut erkennbar, dass für größere Bobinendurchmesser höhere Servomotorströme aufgebracht werden müssen als für mittlere Bobinendurchmesser bzw. kleinere Bobinendurchmesser.
  • In Fig. 8 ist ein materialspezifischer Zusammenhang zwischen dem aufgebrachten Strom I und dem jeweiligen Bobinendurchmesser Da dargestellt. Die Kurven M1, M2 sowie M3 repräsentieren die stromabhängigen Durchmesserwerte für unterschiedliche, auf der jeweiligen Neubobine 20 aufgewickelte Materialien M1, M2 bzw. M3.
  • Es ist erkennbar, dass bei einem Material M1 ein bestimmter gemessener Stromwert I1 auf einen größeren Durchmesser rückschließen lassen würde als bei einem Material M3. Dies, da das Material M3 eine geringere Dichte und die entsprechende Neubobine 20 insgesamt eine kleinere Massenträgheit aufweist als das Material M1.
  • Weiter ist ableitbar, dass bei gegebenem Material, beispielsweise dem Material M1 in Fig. 8, wie schon aus Fig. 7 ersichtlich, bei unterschiedlich großen Durchmessern D1, D2 bzw. D3 der Bobinen entsprechend unterschiedlich große Ströme I1, I2 bzw. I3 gemessen werden. Dabei repräsentiert D1 einen großen Durchmesser, D2 einen mittleren und D3 einen kleinen Durchmesser. Wie nachvollziehbar ist, fordern größere Durchmesser höhere Servomotorströme, um die entsprechend größeren Bobinengewichte in die gewünschte Drehung versetzen zu können.
  • Die beschriebene erfindungsgemäße Bestimmung des Durchmessers der jeweiligen Neubobine 20 erlaubt es im Weiteren, für den eigentlichen Verbindungsvorgang automatisch eine Materialbahnschlaufe Δ definierter Länge als Materialspeicher zur Verfügung zu stellen, vergleiche Fig. 5. Die Schlaufenlänge der Schlaufe Δ wird dabei in besonderer Weise gewählt; und zwar so, dass ein Verbindungsstück 24 der Neubahn 21 auf Bahngeschwindigkeit beschleunigt werden kann und die dafür benötigte Bahnlänge unmittelbar aus der Schlaufe Δ gespeist wird, ohne dass hierbei Kräfte auf die Neubobine 21 wirken.
  • Um die definierte Materialbahnschlaufe Δ bereitzustellen, wird zunächst die Neubobine 20, vgl. Fig. 4, in Aufwickelrichtung rotiert. Während dieser Rotation wird ein vorderer, bereits von der Neubobine 20 abgewickelter Halteabschnitt der Neubahn 21 durch ein nicht dargestelltes Haltemittel festgehalten, sodass sich die Neubahn 21 zwischen Halteabschnitt und Neubobine 20 spannt. Das Aufwickeln erfolgt beispielsweise solange, bis ein vorbestimmtes Spannmoment erreicht ist, das in bekannter Art und Weise während des Spannvorgangs gemessen werden kann.
  • Im vorliegenden Fall wird der Halteabschnitt durch ein Verbindungs(End-)Stück 24 der Neubahn 21 gebildet, das später letztlich mit der Ablaufbahn 16 verbunden wird. Dies muss aber nicht so sein.
  • Ausgehend von dem gespannten Zustand der Neubahn 21 kann im nächsten Schritt durch gegenläufige Drehung der Bobine 20 in Abwickelrichtung derart gezielt angetrieben werden, dass sich eine vorbestimmte Schlaufenlänge einstellt. Die hierfür erforderliche (rechnerische) Bestimmung des benötigten Dreh- bzw. Verfahrwinkels α ist ohne Weiteres möglich, da zuvor der Durchmesser der Neubobine 21 bestimmt wurde, vgl. oben.
  • Wie oben bereits angedeutet, wird die Schlaufenlänge dabei so gewählt, dass eine Beschleunigerwalze 25a, die das Verbindungsstück 24 durch Drehung, insbesondere um 180°, auf die Bahngeschwindigkeit der Ablaufbahn 16 bringt, die hierfür benötigte Bahnlänge unmittelbar aus der Schlaufe Δ entnimmt, so dass hierbei keine Kräfte auf die Neubobine 21 wirken. Mit anderen Worten wird die Schlaufenlänge so gewählt, dass für die Beschleunigung des Verbindungsstücks 24 kein weiteres Material von der Neubobine 21 abgezogen werden muss. Denn dies wäre schädlich, da die Trägheit der Neubobine 20 zu einem unerwünschten Spannen bzw. zu einer unerwünschten Dehnung der Neubahn 21 führen könnte.
  • Das Verbindungsstück 24 wird im Zuge oder unmittelbar nach der Beschleunigung in im Stand der Technik gut bekannter Weise mit der Ablaufbahn 16 verbunden, beispielsweise mittels eines Klebestreifens.
  • Zudem wird eine der Ablaufbahn 15 zugeordnete Beschleunigerwalze 25b, die der Beschleunigerwalze 25a gegenüberliegt und dieser gleicht, zum Abschluss des Verbindungsvorgangs um 180° rotiert, so dass ein Trennmesser 26 der Beschleunigerwalze 25b die Ablaufbahn 16 stromauf des Verbindungsbereichs durchtrennt.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die oben erwähnte Durchmesserberechnung noch nicht aktiver, das heißt im Verpackungsprozess verwendeter Bobinen in der Praxis noch mit einem Korrekturfaktor versehen werden, um die Genauigkeit derselben zu verbessern. Denn im Stand der Technik sind Verfahren bekannt, mit denen die Durchmesser aktiver Bobinen, d.h. von Bobinen, deren Materialbahn aktuell bereits im Verpackungsprozess verwendet wird, bestimmt werden kann. Beispielsweise kann aus dem Verhältnis der Winkelgeschwindigkeit der aktiven Bobine zu der Bahngeschwindigkeit der Materialbahn auf den Durchmesser geschlossen werden.
  • Erfindungsgemäß kann mit einem solchen Verfahren der aktuelle Durchmesser bestimmt und auch auf den Anfangsdurchmesser rückgerechnet werden. Der auf dieses Weise bestimmte Anfangsdurchmesser kann dann in Relation zu dem mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bestimmten Anfangsdurchmesser gesetzt und ggf. hieraus ein Korrekturfaktor abgeleitet werden.
  • In ganz ähnlicher Weise wie für die Neubobine 20 beschrieben könnten beispielsweise als bewegbares bzw. drehbares Organ der Faltrevolver 14 sowie ggf. andere von einem Servomotor angetriebene Organe vor oder während des Produktionsbetriebs einer oder der Verpackungsmaschine oder ggf. auch einer Herstellmaschine für Produkte, insbesondere Zigaretten, gezielt beschleunigt werden, in der Beschleunigungsphase der Motorstrom des entsprechenden Servomotors gemessen, und die entsprechenden Stromwerte schließlich ausgewertet werden, um im Rahmen der Auswertung dann das Trägheitsmoments des jeweiligen Organs ermitteln und dieses zur Steuerung oder Regelung des Servomotors verwenden zu können. Einzelheiten hierzu sind bereits eingangs beschrieben worden, sodass insofern auf eine ausführliche erneute Darstellung verzichtet wird. Bezugszeichenliste:
    10 Verpackungsmaschine Da Durchmesser
    11 Packung I1 Stromwert
    12 Folienzuschnitte I2 Stromwert
    13 Vereinzelungsmesser I3 Stromwert
    14 Faltrevolver Δ Schlaufenlänge
    15 Ablaufbobine D1 Durchmesser
    15a Bobinenaufnahme D2 Durchmesser
    16 Ablaufbahn D3 Durchmesser
    17 Schlaufenkasten M1 Material
    18 Vorzugswalzen M2 Material
    19 Bobinenwechseleinrichtung M3 Material
    20 Neubobine
    20a Bobinenaufnahme
    21 Neubahn
    22 Werte Winkelbeschleunigung
    23a Stromwerte großer Bobinendurchmesser
    23b Stromwerte mittlerer Bobinendurchmesser
    23c Stromwerte kleiner Bobinendurchmesser
    24 Verbindungsstück
    25a Beschleunigerwalze
    25b Beschleunigerwalze
    26 Trennmesser
    α Verfahrwinkel

Claims (18)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Verpackungsmaschine für Produkte, insbesondere für Tabakartikel, wie etwa Zigaretten, oder für Hygieneartikel, mit einer von einem Servomotor antreibbaren Bobine (20) mit darauf aufgewickelter Materialbahn (21), bei dem zur Bestimmung des Durchmessers der Bobine (20)
    a) die Bobine (20) gezielt (positiv oder negativ) beschleunigt wird,
    b) in der Beschleunigungsphase der Motorstrom des Servomotors gemessen wird, und
    c) die in der Beschleunigungsphase gemessenen Stromwerte ausgewertet werden.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bobine (20) in der Beschleunigungsphase insbesondere konstant beschleunigt wird, dass in der Beschleunigungsphase der Motorstrom des Servomotors gemessen und insbesondere aufgezeichnet wird, und dass der Durchmesser der Bobine (20), insbesondere rechnergestützt, rechnerisch ermittelt wird, wobei in die rechnerische Ermittlung die gemessenen Stromwerte eingehen sowie die Drehmomentkonstante des Servomotors.
  3. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zu bestimmende Durchmesser ein Anfangsdurchmesser einer Neubobine (20) ist, deren Materialbahn als Neubahn (21) im Rahmen eines Bobinenwechsels mit einer ablaufenden Materialbahn (16) einer ablaufenden Bobine (15) verbunden wird, insbesondere in einer Bobinenwechseleinrichtung, wobei der
    Durchmesser bestimmt wird, bevor die Neubahn (21) mit der ablaufenden Bahn (16) verbunden wird.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Neubahn (21) in einem bereits von der Bobine (20) abgewickelten Halteabschnitt der Neubahn (21) festgehalten und nach der Ermittlung des Anfangsdurchmessers der Bobine (20) sowie vor ihrem Verbinden mit der ablaufenden Bahn durch Drehung in Materialbahnaufwickelrichtung gespannt wird, insbesondere bis ein definiertes Spannmoment erreicht ist, und dass sie danach bei weiterhin festgehaltenem Halteabschnitt unter Bildung einer Materialbahnschlaufe definierter Länge zwischen Halteabschnitt und Bobine (20) gezielt in Materialbahnabwickelrichtung gedreht wird.
  5. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein bereits abgewickeltes Verbindungsstück der Neubahn (21), insbesondere gebildet durch den Halteabschnitt, unter Verringerung der Länge der Materialbahnschlaufe auf die Geschwindigkeit der ablaufenden Bahn (16) beschleunigt und, insbesondere mittels eines Klebestreifens, mit der ablaufenden Bahn (16) verbunden wird, wobei die Länge der Materialbahnschlaufe so bemessen ist, dass die für die Beschleunigungsbewegung des Verbindungsstücks benötigte Menge an Neubahn (21) vollständig der Materialbahnschlaufe entnommen bzw. durch diese kompensiert werden kann.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschleunigung des Verbindungsstücks mithilfe einer Beschleunigungswalze erfolgt, insbesondere im Rahmen einer Teilrotation der Beschleunigungswalze um einen Drehwinkel, der gleich oder kleiner als 180° ist.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung von Neubahn (21) und abgelaufener Bahn (16) ohne vorherige, auf den Verbindungsprozess abgestimmte Reduzierung der Bahngeschwindigkeit der ablaufenden Bahn (16) erfolgt.
  8. Verfahren gemäß einem oder mehreren Ansprüche, mindestens gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach Verbindung der Neubahn (21) mit der abgelaufenen Bahn (16) der Durchmesser der Neubobine (20) durch ein alternatives Durchmesserbestimmungsverfahren bestimmt wird, und dass der mit dem alternativen Durchmesserbestimmungsverfahren ermittelte Durchmesser mit dem vor dem Verbinden der Neubahn (21) mit der ablaufenden Bahn (16) gemäß dem obigen Verfahren ermittelten Anfangsdurchmesser verglichen wird.
  9. Verfahren gemäß einem oder mehreren Ansprüche, mindestens gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem alternativen Durchmesserbestimmungsverfahren ebenfalls der Anfangsdurchmesser der Neubobine (20) ermittelt wird, und dass für den Fall, dass der mit dem alternativen Durchmesserbestimmungsverfahren bestimmte Anfangsdurchmesser von dem gemäß dem obigen Verfahren ermittelten Anfangsdurchmesser abweicht, nach Maßgabe dieser Abweichung ein Korrekturwert errechnet wird, der den mit dem alternativen Durchmesserbestimmungsverfahren ermittelten Anfangsdurchmesser oder den mit dem obigen Verfahren ermittelten Anfangsdurchmesser korrigiert.
  10. Verfahren gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das alternative Durchmesserbestimmungsverfahren nach dem Verbinden der Neubahn (21) mit der ablaufenden Bahne (16) den aktuellen Durchmesser der Neubobine (20) bestimmt, insbesondere auf Basis des Verhältnisses der aktuellen Winkelgeschwindigkeit der Neubobine (20) zu der aktuellen Bahngeschwindigkeit der Neubahn (21).
  11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das alternative Durchmesserbestimmungsverfahren umfasst, auf Basis des ermittelten aktuellen Durchmessers der Neubobine (20) den Anfangsdurchmesser der Neubobine (20) zu bestimmen.
  12. Verfahren gemäß einem oder mehreren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein, mehrere oder sämtliche der obigen Maßnahmen automatisch erfolgen.
  13. Verfahren zum Betreiben einer Verpackungs- oder Herstellmaschine für Produkte, insbesondere für Tabakartikel, wie etwa Zigaretten, oder für Hygieneartikel, mit einem von einem Servomotor antreibbaren, in (Dreh-)Bewegungen versetzbaren Organ, wie etwa einer Bobine (20) mit darauf aufgewickelter Materialbahn (21) oder einem Trocken- oder Faltrevolver (14), bei dem zur Bestimmung des Trägheitsmoments des Organs
    a) das Organ gezielt (positiv oder negativ) beschleunigt wird,
    b) in der Beschleunigungsphase der Motorstrom des Servomotors gemessen wird, und
    c) die in der Beschleunigungsphase gemessenen Stromwerte ausgewertet werden.
  14. Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Organ in der Beschleunigungsphase insbesondere konstant beschleunigt wird, dass in der Beschleunigungsphase der Motorstrom des Servomotors gemessen und insbesondere aufgezeichnet wird, und dass das Trägheitsmoment des Organs bevorzugt automatisch, insbesondere rechnergestützt, rechnerisch ermittelt wird, wobei in die rechnerische Ermittlung desselben die gemessenen Stromwerte eingehen sowie die Drehmomentkonstante des Servomotors.
  15. Verfahren gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des bewegbaren Organs im Produktionsbetrieb mindestens auch abhängig von bzw. nach Maßgabe des auf die vorgenannte Weise ermittelten Trägheitsmoments des Organs gesteuert oder geregelt wird.
  16. Verfahren gemäß Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des bewegbaren Organs im Produktionsbetrieb nach Maßgabe eines oder mehrerer Parameter gesteuert oder geregelt wird, insbesondere durch entsprechende Steuerung oder Regelung des Servomotors, wobei zuvor insbesondere automatisch anhand des ermittelten Trägheitsmoments mindestens ein Wert mindestens eines dieser Parameter aus einem Satz von zu diesem Parameter auswählbar in einem Speicher hinterlegten Parameterwertalternativen ausgewählt wird, oder wobei zuvor insbesondere automatisch unter Verwendung des ermittelten Trägheitsmoments mindestens ein Parameterwert mindestens eines dieser Parameter rechnerisch ermittelt wird.
  17. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 13-17, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung bzw. Ermittlung des Trägheitsmoments bei jedem (Neu-)Start der Maschine erfolgt.
  18. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 13-17, mindestens gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägheitsmoment des bewegbaren Organs ermittelt wird, dass das auf diese Weise ermittelte Trägheitsmoment mit einem hinterlegten Wert verglichen wird, und dass für den Fall, dass das ermittelte Trägheitsmoment von dem hinterlegten Wert insbesondere um ein vorbestimmtes Maß abweicht, ein auf diese Abweichung hinweisendes Signal erzeugt wird.
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