EP4650283A1

EP4650283A1 - Folienschlupfüberwachung und verpackungsmaschine mit folienschlupfüberwachung

Info

Publication number: EP4650283A1
Application number: EP25174141.9A
Authority: EP
Inventors: Albert Gabler; Florian Keller
Original assignee: Multivac Sepp Haggenmueller GmbH and Co KG
Current assignee: Multivac Sepp Haggenmueller GmbH and Co KG
Priority date: 2024-05-16
Filing date: 2025-05-05
Publication date: 2025-11-19
Also published as: DE102024113820A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen eines anhand einer Oberfolientransportvorrichtung (2) taktweise an einem Siegelwerkzeug (5) einer Verpackungsmaschine durchgeführten Folienvorschubs einer zum Versiegeln von dem Siegelwerkzeug (5) zugeführten Verpackungsunterteilen (T) genutzten Oberfolie (3), wobei überprüft wird, ob beim Folienvorschub die Oberfolie (3) in Abzugsrichtung (R) entsprechend einer voreingestellten Soll-Folien-Abzugslänge (L) bewegt wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Verpackungsmaschine zum Überprüfen eines Folienvorschubs.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erfassen eines Folienvorschubs an einer Verpackungsmaschine gemäß Anspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Verpackungsmaschine mit einer Folienschlupfüberwachung gemäß Anspruch 9.
Herkömmlicherweise wird der Folienvorschub einer Oberfolie an einer Schalenverschließmaschine, in Fachkreisen auch "Traysealer" genannt, durch eine gummierte Antriebsrolle realisiert. Hierzu wird angenommen, dass der Reibkoeffizient zwischen der Gummierung und der Oberfolie ausreichend ist, um die Oberfolie ohne Schlupf transportieren zu können. Verschleißt jedoch die Gummierung der Antriebsrolle, zum Beispiel durch Aushärten, dann lässt der Reibkoeffizient der Gummierung nach, was dazu führen kann, dass die damit transportierte Oberfolie durchrutscht, sodass eine sichere und genaue Positionierung der Oberfolie nicht mehr gewährleistet werden kann. Weicht dabei die Position der Oberfolie, insbesondere eine tatsächliche Ist-Folien-Abzugslänge, deutlich von einer mittels des Folienvorschubs bezweckten Vorgabeposition, insbesondere von einer vorbestimmten Soll-Folien-Abzugslänge, ab, kann dies sogar dazu führen, dass durch eine derartige mit Schlupf behaftete, fehlerhafte Folienvorschubbewegung ein anhand eines Siegelwerkzeugs der Verpackungsmaschine an letzter Stelle eines Foliengitters hergestellter Ausschnitt in der Oberfolie nicht weit genug aus dem Siegelwerkzeug herausgezogen worden ist, wodurch der letzte Ausschnitt im Foliengitter zumindest teilweise auf einer Verpackung im Siegelwerkzeug zum Liegen kommen kann, sprich der Ausschnitt nicht außerhalb der Verpackung liegt. Dies hat zur Folge, dass diese Verpackung im anschließenden Siegelarbeitstakt nicht vollständig mittels der Oberfolie verschlossen wird. Für den Fall, dass derartige, nicht vollständig verschlossene Verpackungen im weiteren Verlauf der Produktionslinie zusätzlich mit einem Deckel oder einer Bedeckung, beispielsweise einem Etikett, versehen werden, ist eine Detektion der aufgrund des zu kurzen Folienvorschubs offengebliebenen Stelle nicht oder nur schwer möglich.
Aufgabe der Erfindung ist es, hinsichtlich der zuvor in Zusammenhang mit dem Stand der Technik beschriebenen Problematik ein verbessertes Verfahren sowie eine verbesserte Verpackungsmaschine zur Verfügung zu stellen, um besser die Herstellung vollständig verschlossener Verpackungen gewährleisten zu können.
Diese Aufgabe wird gelöst anhand eines Verfahrens nach Anspruch 1. Weiter wird die Aufgabe gelöst durch eine Verpackungsmaschine nach Anspruch 9.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die jeweiligen Gegenstände der Unteransprüche gegeben.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Überwachen eines anhand einer Oberfolientransportvorrichtung taktweise an einem Siegelwerkzeug einer Verpackungsmaschine durchgeführten Folienschubs einer zum Versiegeln von dem Siegelwerkzeug zugeführten Verpackungsunterteilen genutzten Oberfolie. Kennzeichnend für die Erfindung ist, dass überprüft wird, ob beim Folienvorschub die Oberfolie in Abzugsrichtung entsprechend einer voreingestellten Soll-Folien-Abzugslänge bewegt wird. Für diese Überprüfung kommt insbesondere ein Messsystem der Oberfolientransportvorrichtung zum Einsatz.
Im Gegensatz zu einer herkömmlichen Lösung, bei welcher davon ausgegangen wird, dass für einen genauen Folienvorschub der Oberfolie eine ausreichende Reibung zwischen der Oberfolie und einer gummierten Antriebsrolle ausreichend ist, wird gemäß der Erfindung beim Folienvorschub überprüft, d.h. messtechnisch erfasst, ob dabei die Oberfolie in Abzugsrichtung entsprechend der voreingestellten Soll-Folien-Abzugslänge bewegt worden ist. Diese im Hinblick auf die Soll-Folien-Abzugslänge ausgeführte Messung kann mittels einfacher konstruktiver Messmittel durchgeführt werden. Ergibt die Messung bzw. die Überprüfung, dass die Oberfolie nicht entsprechend der gewünschten Soll-Folien-Abzugslänge weiterbewegt worden ist, dann ist dies ein Anzeichen dafür, dass die Oberfolie an irgendeiner Stelle entlang der Oberfolientransportvorrichtung, beispielsweise an einer für den Transport der Oberfolie eingesetzten, gummierten Antriebsrolle, durchrutscht.
Insbesondere können mehrere Folienvorschubbewegungen, d.h. tatsächlich erfasste Ist-Folien-Abzugslänge, miteinander verglichen werden, um ggf. eine schleichende Verschlechterung der Folienpositionierung durch einen allmählich zunehmenden Folienschlupf zu erkennen.
Die erfindungsgemäße messtechnische Überprüfung an der Oberfolientransportvorrichtung, wonach insbesondere festgestellt werden kann, ob bzw. inwieweit beim Folienvorschub die tatsächliche Ist-Folien-Abzugslänge von der Soll-Folien-Abzugslänge abweicht, ist kostengünstig an der Verpackungsmaschine realisierbar. Außerdem kann auf Basis dieser Überprüfung reaktionsschnell ein Maschinenstopp erfolgen, um Schlechtpackungen zu vermeiden. Ferner kann die erfindungsgemäße messtechnische Überprüfung als Basis einer dynamischen Regelung eingesetzt werden, um sich bei erfasster Abweichung der tatsächlichen Ist-Folien-Abzugslänge von der Soll-Folien-Abzugslänge durch eine dynamische Regelung gleich während desselben Folienvorschubs oder zumindest beim folgenden Folienvorschub der gewünschten Soll-Folien-Abzugslänge anzunähern.
Anhand der erfindungsgemäßen Überprüfung bzw. Erfassung des Folienvorschubs lässt sich der Folienschlupf herleiten, der möglicherweise zu nicht vollständig verschlossenen Verpackungen führt. Insbesondere lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren wirksam dafür einsetzen, frühzeitig zu erkennen, ob ein Reibkoeffizient einer zum Abzug der Oberfolie eingesetzten Antriebsrolle, beispielsweise der Reibkoeffizient einer gummierten Antriebsrolle, nachlässt. Bejahendenfalls kann die Gummierung als solche beziehungsweise die gummierte Antriebsrolle samt der Gummierung insgesamt reaktionsschnell ausgetauscht werden, sodass wieder die gewünschte, voreingestellte Soll-Folien-Abzugslänge pro Folienvorschub erreichbar ist.
Eine vorteilhafte Variante sieht vor, dass pro Folienvorschub überprüft wird, ob dabei die Oberfolie in Abzugsrichtung entsprechend der voreingestellten Soll-Folien-Abzugslänge bewegt wird. Damit ist es möglich, die Schlupfüberwachung auf sämtliche Vorschubbewegungen auszudehnen, womit sich frühzeitig eine Schlupferscheinung feststellen lässt.
Alternativ könnte die Schlupfüberprüfung nur in jedem zweiten Vorschubtakt durchgeführt werden. Denkbar wäre ein Szenario, gemäß welchem die Schlupfüberprüfung bei drei von vier, insbesondere bei vier von fünf, insbesondere bei fünf von sechs, insbesondere bei sechs von sieben, insbesondere bei sieben von acht, insbesondere bei acht von neun, insbesondere bei neun von zehn Vorschubtakten durchgeführt wird.
Vorzugsweise wird pro Folienvorschub in Abzugsrichtung hinter dem Siegelwerkzeug mindestens eine Messung zum Erfassen eines einem aus dem Siegelwerkzeug herausgezogenen Foliengitter, in Spurweite, d.h. einer quer zur Abzugsrichtung vorliegenden Breite, eines letzten Ausschnitts des Foliengitters folgenden Bereichs der Oberfolie durchgeführt. Damit kann erkannt werden, ob der im Foliengitter an letzter Stelle hergestellte Ausschnitt ausreichend weit aus dem Siegelwerkzeug herausgezogen worden ist. Kann der dem letzten Ausschnitt folgende Oberfolienbereich vom Sensor erfasst werden, lässt sich damit ausschließen, dass der letzte Ausschnitt des Foliengitters derart auf der in Abzugsrichtung im Siegelwerkzeug an vorderer Stelle positionierten Verpackung zum Liegen gekommen ist. In anderen Worten ist die erfolgte Sensorerfassung des dem letzten Ausschnitt folgenden Oberfolienbereichs ein Indiz dafür, dass die Oberfolie ausreichend weit durch den Folienvorschub weitertransportiert worden ist, sprich dieser Folienvorschub ohne Schlupf durchgeführt wurde. Das Erfassen des Oberfolienbereichs in Abzugsrichtung hinter dem letzten Ausschnitt des Foliengitters bietet damit eine ausreichende Überprüfung, ob anhand des Folienvorschubs der Oberfolie die voreingestellte Soll-Folien-Abzugslänge erreicht ist oder nicht.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird pro Folienvorschub ein Drehwinkel einer für den Folienvorschub eingesetzten, gummierten Umlenkrolle der Oberfolientransporteinrichtung gemessen. Dafür kann eine gummierte Drehgeberrolle eingesetzt werden. Diese gummierte Drehgeberrolle könnte beispielsweise auf einer Einlaufseite des Siegelwerkzeugs angeordnet sein, um die von einer Folienaufnahme abgewickelte Oberfolie umzulenken, insbesondere in Richtung einer gummierten Antriebsrolle, welche ggf. mit einer Gegendruckrolle zusammenwirkt, um den Abzug der Oberfolie zu steuern. Alternativ oder ergänzend könnte eine gummierte Drehgeberrolle als Umlenkrolle oder als Antriebsrolle auf einer Auslaufseite des Siegelwerkzeugs einem Folienrestwickler zugeordnet sein. Eine zur Drehwinkelerfassung konfigurierte, gummierte Umlenkrolle lässt sich unscheinbar am Maschinenaufbau integrieren. Deren Drehwinkelmesswerte ergeben zusammen mit ihrem Durchmesser eine bestimmte Kreisbogenlänge, woraus sich die Abzugslänge der Oberfolie ergibt.
Denkbar wäre es, dass der Folienvorschub anhand einer in Abzugsrichtung der gummierten Drehgeberrolle nachgeordneten, gummierten Antriebsrolle, gegebenenfalls anhand einer gummierten Antriebsrolle mit Gegendruckrolle, realisiert wird. Die gummierte Antriebsrolle kann dabei entweder als gesonderte Antriebsrolle an der Einlaufseite des Siegelwerkzeugs positioniert sein oder an der Auslaufseite des Siegelwerkzeugs im Bereich des Restfolienwicklers vorliegen, um die Oberfolie durch das Siegelwerkzeug hindurch zu ziehen. Eine derartige Antriebsrolle kann mit einem vorbestimmten Drehwinkel pro Folienvorschub mit dem Ziel, die Soll-Folien-Abzugslänge zu erreichen, angesteuert werden.
Eine bevorzugte Variante sieht vor, dass die gummierte, zur Drehwinkelerfassung konfigurierte Umlenkrolle bzw. die gummierte Drehgeberrolle als Antriebsrolle vorliegt, um die Oberfolie in Abzugsrichtung zu bewegen, insbesondere zu dieser keine gesonderte Drehgeberumlenkrolle vorliegt. Dabei könnte der Drehwinkel der Antriebsrolle anhand eines zur Steuerung der Antriebsrolle genutzten Sensors erfasst werden. Insbesondere kann es sich um eine eingangsseitig oder ausgangsseitig des Siegelwerkzeugs positionierte Antriebsrolle handeln. Denkbar wäre insbesondere auch der Einsatz von mehreren derartigen Antriebsrollen entlang der Oberfolientransportvorrichtung, beispielsweise eine am Eingang des Siegelwerkzeugs und eine weitere am Ausgang des Siegelwerkzeugs, wovon mindestens eine davon mit einer Drehwinkelerfassung ausgestattet ist.
Eine Variante sieht vor, dass pro Folienvorschub ein Drehwinkel eines zur Lagerung einer Folienrolle eingesetzten Folienrollenaufnahmedorns gemessen wird. Dieser Drehwinkel kann zur Berechnung der Ist-Folien-Abzugslänge eingesetzt werden, beispielsweise indem er mit einem pro Folienvorschub tendenziell abnehmenden Folienrollendurchmesser verrechnet wird.
Eine Schlupferfassung ließe sich insbesondere durch einen Vergleich des am Folienrollenaufnahmedorn erfassten Drehwinkels mit dem Drehwinkel der Antriebsrolle durchführen. Vorstellbar bei dieser Variante wäre es insbesondere, dass sich der Drehwinkel mittels einer vorhandenen Sensorik eines zum Drehen des Folienrollenaufnahmedorns eingesetzten Servomotors erfassen lässt. Alternativ wäre es denkbar, dass der Folienrollenaufnahmedorn als Drehgeber-Folienrollenaufnahmedorn konfiguriert ist, um den Drehwinkel des Folienrollenaufnahmedorns pro Folienvorschub zu erfassen. Sofern der erfasste Drehwinkel des Folienrollenaufnahmedorns zu stark abnimmt bzw. der Drehwinkel des Folienrollenaufnahmedorns nicht schnell genug zunimmt, ist dies ein Indiz dafür, dass die Oberfolie auf der Antriebsrolle durchrutscht, sprich der Folienvorschub schlupfbehaftet ist.
Vorzugsweise wird pro Folienvorschub ein Folienrollendurchmesser einer an der Oberfolientransportvorrichtung gelagerten Folienrolle erfasst. Durch Abzug der Oberfolie nimmt der Folienrollendurchmesser kontinuierlich ab. Dadurch nimmt die Anzahl an Umdrehungen bzw. der Drehwinkel des Folienrollenaufnahmedorns kontinuierlich zu. Zum Erfassen des pro Folienvorschub abnehmenden Folienrollendurchmessers wird insbesondere mindestens ein Ultraschallsensor verwendet. Auf Basis dessen Messung kann insbesondere zusammen mit dem erfassten Drehwinkel des Folienaufnahmedorns die Ist-Folien-Abzugslänge ermittelt werden. Vorzugsweise wird das Erfassen des Drehwinkels des Folienaufnahmedorns mittels vorhandener Sensorik eines zum Drehen des Folienaufnahmedorns eingesetzten Servomotors durchgeführt.
Mindestens ein Ultraschallsensor kann an der Einlaufseite des Siegelwerkzeugs im Bereich der Folienaufnahme positioniert werden und ist insbesondere zur kontinuierlichen Erfassung des Folienrollendurchmessers auf die Folienrolle gerichtet. Denkbar wäre es, dass die Erfassung des Folienrollendurchmessers intermittierend stattfindet, um beim Stoppen der Folienvorschubbewegung einen damit einhergehenden Folienrollendurchmesser zu erfassen, um diesen mit dem zugrundeliegenden Drehwinkel des Folienaufnahmedorns zu der Ist-Folien-Abzugslänge zu verrechnen.
Gemäß einer Ausführungsform wird ein Drehwinkel einer Antriebswelle eines für den Folienvorschub eingesetzten Servomotors gemessen. Dies kann anhand eines gesonderten Drehgebers oder anhand eines ohnehin im Servomotor integrierten Drehgebers realisiert werden. Dabei kann es sich um den Drehwinkel einer Antriebswelle des Folienrestwicklers und/oder um den Drehwinkel einer Antriebsrolle der Folienaufnahme handeln.
Bevorzugterweise steuert eine Regelkreiseinrichtung den Folienvorschub dynamisch. Insbesondere wird dafür die messtechnische Überprüfung, ob die Oberfolienabzugsrichtung entsprechend der voreingestellten Soll-Folien-Abzugslänge bewegt wird, kontinuierlich durchgeführt, um während des Folienvorschubs diesen, sozusagen in Echtzeit, dynamisch regeln zu können. Denkbar wäre es, dass dafür eine auf die transportierte Oberfolie wirkende Spannung dynamisch geregelt wird und/oder ein Abzugsmoment der Folienaufnahme dynamisch geregelt wird. Dies lässt sich beispielsweise durch Verlagerung des Folienrollenaufnahmedorns, der Antriebsrolle und/oder der gummierten Drehgeberrolle erreichen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Oberfolientransportvorrichtung während eines Folienvorschubs bei einer durch einen Soll-Ist-Folien-abzugslängen-Vergleich erfassten Abweichung dynamisch auf einen damit erfassten Folienschlupf reagiert. Damit lässt sich noch während des Folienvorschubs eine Korrektur dahingehend durchführen, dass der Folienvorschub in Abzugsrichtung doch noch die gewünschte Länge erreicht. Bei erfolgter Korrektur kann im Anschluss daran eine Unterbrechung des Betriebs der Maschine oder zumindest eine Warnmeldung an den Bediener erfolgen.
Eine zweckmäßige Variante sieht vor, dass eine Folienschlupf-Warnmeldung ausgegeben wird, wenn die Abweichung einen voreingestellten, ersten Schwellwert erreicht. Damit ist es möglich, einen Bediener auf einen mit Schlupf behafteten, jedoch noch toleranzwertigen Folienvorschub hinzuweisen, sodass dieser ggf. eine geeignete Gegenmaßnahme einleiten kann bzw. zumindest gewarnt ist, dass es bei weiter zunehmendem Schlupf zu Schlechtverpackungen, d.h. nicht vollständig verschlossenen Verpackungen kommt.
Insbesondere wird ein Betrieb der Verpackungsmaschine gestoppt, wenn die erfasste Abweichung einen voreingestellten, gegenüber dem ersten Schwellwert größeren, zweiten Schwellwert erreicht. Hierdurch lässt sich ein nicht mehr toleranzwertiger Schlupf erfassen, der zu fehlerhafter Produktion führt.
Vorstellbar wäre es, dass entlang der Oberfolientransportvorrichtung eine Messeinrichtung eingesetzt wird, basierend auf deren Messwerte sich ein Ausdehnungskoeffizient der Oberfolie ermitteln lässt, welcher beim Erfassen der Ist-Folien-Abzugslänge als Korrekturfaktor berücksichtigt wird. Vorstellbar wäre beispielsweise eine Messeinrichtung, an welcher der Ultraschallsensor zur Erfassung des Foliendurchmessers sowie ein Sensor zum Erfassen einer Temperatur der Oberfolie baulich in einem gemeinsamen Gehäuse integriert sind. Als Sensor zum Erfassen der Temperatur der Oberfolie kann beispielsweise eine Wärmebildkamera oder ein Infrarotsensor dienen.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Verpackungsmaschine, die insbesondere in Form einer Schalenverschließmaschine ausgebildet ist. die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine umfasst eine Siegelstation mit einem Siegelwerkzeug zur Aufnahme von Verpackungsunterteilen und eine Oberfolientransportvorrichtung zum Transportieren einer Oberfolie durch das Siegelwerkzeug, um darin aufgenommene Verpackungsunterteile mittels der Oberfolie zu versiegeln. Erfindungsgemäß ist die Oberfolientransportvorrichtung zum Überprüfen, ob die Oberfolie bei einem Folienvorschub in Abzugsrichtung entsprechend einer voreingestellten Soll-Folien-Abzugslänge weiterbewegt ist, konfiguriert. Dafür kann ein Messsystem der Oberfolientransportvorrichtung eingesetzt werden.
Mittels der erfindungsgemäßen Oberfolientransportvorrichtung kann ein Folienschlupf erfasst werden, der dann vorliegt, wenn die Oberfolie nicht weit genug beim Folienvorschub transportiert wird. Sofern die Überprüfung, ob die Oberfolie beim Folienvorschub in Abzugsrichtung entsprechend einer voreingestellten Soll-Folien-Abzugslänge weiterbewegt ist, ergibt, dass dies nicht der Fall ist, ist bei dieser zugrundliegenden Folienvorschubbewegung die Ist-Folien-Abzugslänge nicht ausreichend weit geschehen, um sollwertig zu sein. Dabei kann es sich allerdings immer noch um einen toleranzwertigen Folienvorschub handeln, sprich eine akzeptable Abweichung, die zwar auf einen Schlupf hinweist, welcher jedoch noch nicht zu nicht vollständig versiegelten Verpackungen führt. Bei Erfassen eines nicht toleranzwertigen Folienvorschubs im Hinblick auf die Soll-Folien-Vorschublänge ist die Oberfolie nicht weit genug aus dem Siegelwerkzeug herausgezogen worden, sodass anzunehmen ist, dass sich damit nicht vollständig versiegelte Verpackungen im Siegelwerkzeug beim folgenden Siegelvorgang herstellen lassen. Dagegen kann die Überprüfung der Soll-Folien-Abzugslänge ergeben, dass ein ordnungsgemäßer Folienvorschub mit ausreichender Länge in Abzugsrichtung vorliegt, wenn die Soll-Folien-Vorschublänge vorliegt oder zumindest ein toleranzwertiger Folienvorschub erfassbar ist, sodass Gutpackungen versiegelt werden können und der anschließende Folienvorschub mit denselben Einstellungen an der Oberfolientransportvorrichtung fortgesetzt werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Oberfolientransportvorrichtung zum Überprüfen, ob die Oberfolie pro Folienvorschub in Abzugsrichtung entsprechend einer voreingestellten Soll-Folien-Abzugslänge weiterbewegt ist, konfiguriert. Damit ist es möglich, die Schlupfüberwachung auf sämtliche Vorschubbewegungen auszudehnen, womit sich frühzeitig eine Schlupferscheinung feststellen lässt.
Alternativ könnte vorgesehen sein, dass die Schlupfüberprüfung nur in jedem zweiten Vorschubtakt durchführbar ist. Denkbar wäre ein Szenario, gemäß welchem die Schlupfüberprüfung bei drei von vier, insbesondere bei vier von fünf, insbesondere bei fünf von sechs, insbesondere bei sechs von sieben, insbesondere bei sieben von acht, insbesondere bei acht von neun, insbesondere bei neun von zehn Vorschubtakten durchführbar ist.
Eine Variante sieht vor, dass in Abzugsrichtung ausgangsseitig des Siegelwerkzeugs mindestens eine Messeinrichtung zum Erfassen eines einem aus dem Siegelwerkzeug herausgezogenen Foliengitter in Spurweite, d.h. einer quer zur Abzugsrichtung vorliegenden Breite, eines Ausschnitts des Foliengitters folgenden Bereichs der Oberfolie angeordnet ist. Dieser Bereich bildet zusammen mit einem folgenden Ausschnitt einen Zwischensteg im Material der Oberfolie aus. Sofern die Messeinrichtung, beispielsweise mindestens ein Ultraschallsensor, den dem letzten Ausschnitt im Foliengitter folgenden Bereich im Oberfolienmaterial erfassen kann, ist dies ein verlässlicher Hinweis dafür, dass das Oberfolienmaterial genügend weit, das heißt entsprechend der vorgegebenen Soll-Folien-Abzugslänge oder zumindest toleranzwertig dazu, durch den Folienvorschub bewegt worden ist, sodass davon ausgegangen werden kann, dass die Verpackungsunterteile im Siegelwerkzeug ringsum mit der Oberfolie versiegelt werden können.
Vorzugsweise weist die Oberfolientransportvorrichtung mindestens eine gummierte Umlenkrolle mit einem Drehgeber auf. Dafür kann eine gummierte Drehgeberrolle eingesetzt werden. Diese Umlenkrolle kann als Umlenkrolle an einer Einlaufseite und/oder an einer Auslaufseite der Siegelstation positioniert sein. An der Einlaufseite der Siegelstation kann sie unmittelbar der Folienaufnahme zugeordnet gelagert sein, insbesondere die davon abgewickelte Oberfolie zu einer Antriebsrolle für den Folienvorschub weiterleiten. An der Auslaufseite der Siegelstation kann die zur Drehwinkelerfassung konfigurierte, gummierte Umlenkrolle das Foliengittermaterial unmittelbar dem Folienrestwickler zuführen.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Oberfolientransportvorrichtung eine gummierte Antriebsrolle auf. Diese kann mit einer Gegendruckrolle versehen sein, sodass die Oberfolie dazwischen geführt ist. Die Antriebsrolle kann am Auslauf der Siegelstation gelagert sein, um die Oberfolie durch das Siegelwerkzeug zu ziehen. Insbesondere dient die Antriebsrolle dazu, am Ausgang der Siegelstation das Foliengitter einem Folienrestwickler zuzuführen.
Eine bevorzugte Variante sieht vor, dass die gummierte, zur Drehwinkelerfassung konfigurierte Umlenkrolle bzw. die gummierte Drehgeberrolle als Antriebsrolle vorliegt, um die Oberfolie in Abzugsrichtung zu bewegen, wobei insbesondere zu dieser Antriebsrolle keine gesonderte Drehgeberumlenkrolle mehr vorliegt. Dabei könnte der Drehwinkel der Antriebsrolle anhand eines zur Steuerung der Antriebsrolle genutzten Sensors eines Servomotors erfasst werden. Insbesondere kann es sich um eine eingangsseitig oder ausgangsseitig des Siegelwerkzeugs positionierte Antriebsrolle handeln. Denkbar wäre insbesondere auch der Einsatz von mehreren derartigen Antriebsrollen entlang der Oberfolientransportvorrichtung, beispielsweise eine am Eingang des Siegelwerkzeugs und eine weitere am Ausgang des Siegelwerkzeugs, wovon mindestens eine davon mit einer Drehwinkelerfassung ausgestattet ist. Eine Variante sieht vor, dass pro Folienvorschub ein Drehwinkel eines zur Lagerung einer Folienrolle eingesetzten Folienrollenaufnahmedorns messbar ist. Dieser Drehwinkel kann zur Berechnung der Ist-Folien-Abzugslänge eingesetzt werden, beispielsweise indem er mit einem pro Folienvorschub tendenziell abnehmenden Folienrollendurchmesser verrechnet wird.
Eine Schlupferfassung ließe sich insbesondere durch einen Vergleich des am Folienrollenaufnahmedorn erfassten Drehwinkels mit dem Drehwinkel der Antriebsrolle durchführen. Vorstellbar bei dieser Variante wäre es insbesondere, dass sich der Drehwinkel mittels einer vorhandenen Sensorik eines zum Drehen des Folienrollenaufnahmedorns eingesetzten Servomotors erfassen lässt. Alternativ wäre es denkbar, dass der Folienrollenaufnahmedorn als Drehgeber-Folienrollenaufnahmedorn konfiguriert ist, um den Drehwinkel des Folienrollenaufnahmedorns pro Folienvorschub zu erfassen. Sofern der erfasste Drehwinkel des Folienrollenaufnahmedorns zu stark abnimmt bzw. der Drehwinkel des Folienrollenaufnahmedorns nicht schnell genug zunimmt, ist dies ein Indiz dafür, dass die Oberfolie auf der Antriebsrolle durchrutscht, sprich der Folienvorschub schlupfbehaftet ist.
Denkbar wäre eine Steuerung, die auf Basis eines pro Folienvorschub durchgeführten Kurvenvergleichs zwischen einem Soll-Gradienten für eine Drehzahlzunahme des zum Lagern der Folienrolle genutzten Folienrollenaufnahmedorns und einem diesbezüglich erfassten Ist-Gradienten. Ab einer vorbestimmten Abweichung kann die Steuerung ein Warnsignal zur Anzeige eines schlupfbehafteten Folienvorschubs ausgeben, ggf. einen Maschinenstopp veranlassen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Oberfolientransportvorrichtung zum Erfassen eines während des Betriebs durch Abzug der Oberfolie abnehmenden Folienrollendurchmessers einer an der Oberfolientransportvorrichtung gelagerten Folienrolle konfiguriert. Der damit kontinuierlich oder schrittweise erfasste Folienrollendurchmesser kann als Messwert zur Berechnung der pro Folienvorschub durchgeführten Ist-Folien-Abzugslänge dienen. Insbesondere kann der erfasste Folienrollendurchmesser mit dem erfassten Drehwinkel des Folienrollenaufnahmedorns verrechnet werden, um die Ist-Folien-Abzugslänge zu bestimmen.
Insbesondere ist die Oberfolientransportvorrichtung zum Erfassen eines Drehwinkels einer Antriebswelle eines für den Folienvorschub eingesetzten Servomotors konfiguriert. Dies kann mittels eines im Servomotor integrierten Drehgebers geschehen. Der Servomotor kann als Antriebseinheit an der Folienaufnahme oder als Antriebseinheit am Folienrestwickler der Verpackungsmaschine vorliegen.
Insbesondere weist die Oberfolientransportvorrichtung eine Regelkreiseinrichtung zum dynamischen Steuern eines Folienvorschubs auf. Diese Regelkreiseinrichtung kann intermittierend oder kontinuierlich den Folienvorschub dynamisch regeln.
Denkbar wäre es, dass entlang der Oberfolientransporteinrichtung als Stellglied der Regelkreiseinrichtung mindestens eine verstellbare Spanneinheit, beispielsweise eine bereits vorhandene Umlenk- und/oder Antriebsrolle, zum Einsatz kommt, die in Reaktion auf eine gegebenenfalls anhand der Regelkreiseinrichtung festgestellte Abweichung zwischen der Ist-Folien-Abzugslänge und der Soll-Folien-Abzugslänge dynamisch verstellt werden kann.
Eine Variante sieht vor, dass die Oberfolientransportvorrichtung mindestens eine Messeinrichtung aufweist, auf Basis deren Messwerte sich ein temperaturabhängiger Ausdehnungskoeffizient der Oberfolie berechnen lässt. Der berechnete Ausdehnungskoeffizient kann beim Erfassen der Ist-Folien-Abzugslänge und/oder beim Regeln der Oberfolientransportvorrichtung zum Kompensieren einer nicht soll- bzw. toleranzwertigen Ist-Folien-Abzugslänge als temperaturbedingte Störgröße berücksichtigt werden.
Eine vorteilhafte Variante sieht vor, dass die Oberfolientransportvorrichtung in Abhängigkeit einer während des Folienvorschubs anhand eines Soll-Ist-Folienabzugslängen-Vergleichs erfassten Abweichung dynamisch zur Folienschlupfkompensation ansteuerbar ist. Damit lässt sich noch während des Folienvorschubs dieser dynamisch steuern, damit er sich noch während desselben Arbeitstakts beziehungsweise Folienvorschubs korrigieren lässt.
Insbesondere ist eine Folienschlupfwarnmeldung ausgebbar, wenn die Abweichung einen voreingestellten, ersten Schwellwert erreicht. Diese Warnmeldung kann einem Bediener anhand einer Anzeigeeinrichtung ausgegeben werden, damit er über den Folienschlupf beziehungsweise über einen allmählich zunehmenden Folienschlupf informiert ist.
Es wäre zweckmäßig, dass ein Betrieb der Verpackungsmaschine anhaltbar ist, sprich die Verpackungsmaschine gestoppt wird, wenn die erfasste Abweichung einen voreingestellten, gegenüber dem ersten Schwellwert größeren, zweiten Schwellwert erreicht. Anhand des Maschinenstopps ist es möglich, auf einen nicht mehr als toleranzwertig erfassten Folienschlupf zu reagieren, der zu nicht mehr vollständig versiegelten Verpackungen führen würde.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der folgenden Figuren genauer erläutert. Es zeigen:

Figur 1: eine Schalenverschließmaschine in schematischer, perspektivischer Darstellung,
Figur 2: eine Schalenverschließmaschine in Seitenansicht,
Figur 3: eine weitere Schalenverschließmaschine in Seitenansicht, und
Figur 4: eine schematische Darstellung in Draufsicht zum Erfassen eines ausreichenden Folienvorschubs.

Technische Merkmale sind in den Figuren durchgehend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Figur 1 zeigt eine Schalenverschließmaschine 1 mit einer Oberfolientransportvorrichtung 2 zum Transportieren einer Oberfolie 3. Die Oberfolie 3 wird von einer Folienaufnahme 4 abgewickelt und anhand der Oberfolientransportvorrichtung 2 in Abzugsrichtung R einem Siegelwerkzeug 5 einer Siegelstation S zugeführt, um in einem Siegelwerkzeugunterteil 6 aufgenommene Schalen T anhand eines Siegelwerkzeugoberteils 7 mittels der Oberfolie 3 zu versiegeln. Die Schalen T können mittels einer Greifereinrichtung 8 von einem Zuführband 9 abgeholt und dem Siegelwerkzeugunterteil 6 übergeben werden. Anhand des Siegelwerkzeugoberteils 7 versiegelte sowie zugeschnittene Verpackungen V können mittels der Greifereinrichtung 8a aus dem Siegelwerkzeugunterteil 6 abgeholt und an ein stromabwärts positioniertes Abführband 10 zum Abtransport übergeben werden. Durch das Zuschneiden der Verpackungen V entsteht ein Folienrestgitter 11 in der Oberfolie 3, welches auf einen Folienrestwickler 12 aufgewickelt wird.
Ferner verfügt die Schalenverschließmaschine 1 über eine Steuerung 13. Diese hat die Aufgabe, die an der Schalenverschließmaschine 1 ablaufenden Prozesse zu steuern und zu überwachen. Insbesondere steuert die Steuerung 13 einen intermittierenden Folienvorschub in Abzugsrichtung R, um taktweise der Siegelstation S die Oberfolie 3 gemäß einer Soll-Folien-Vorschublänge L zuzuführen. Sofern eine erfasste Ist-Folien-Vorschublänge I nicht der Soll-Folien-Vorschublänge L entspricht, liegt ein mit Schlupf behafteter Folienvorschub vor.
Figur 2 zeigt eine Variante der Schalenverschließmaschine 1 aus Figur 1. Die daran ausgebildete Oberfolientransportvorrichtung 2 weist eine gummierte Umlenkrolle 14 mit einem Drehgeber 15 auf. Die Umlenkrolle 14 kann als Antriebsrolle vorliegen, um die Oberfolie 3 pro Folienvorschub von der Folienaufnahme 4 durch das Siegelwerkzeug 5 hindurch in Abzugsrichtung R zu ziehen sowie das in der Oberfolie 3 gebildete Foliengitter 11 dem Folienrestwickler 12 zuzuführen. Denkbar wäre es, dass die Umlenk- bzw. Antriebsrolle 14 durch eine weitere Antriebsrolle, beispielsweise durch eine eingangs der Siegelstation S positionierte, gummierte Antriebsrolle, unterstützt wird.
Weiter zeigt Figur 2 einen Ultraschallsensor 16, welcher dazu konfiguriert ist, einen Folienrollendurchmesser D zu erfassen. Die tatsächlich pro Folienvorschub abgezogene Ist-Folienlänge I der Oberfolie 3 kann über den Folienrollendurchmesser D und anhand eines erfassten Drehwinkels eines Folienrollenaufnahmedorns 17 der Folienaufnahme 4, ggf. anhand einer Anzahl an Umdrehungen des Folienrollenaufnahmedorns 17, ermittelt werden. Dabei wird der Folienrollendurchmesser D sensorisch anhand des Ultraschallsensors 16 insbesondere kontinuierlich erfasst. Die Anzahl der Umdrehungen des Folienrollenaufnahmedorns 17 und/oder sein Drehwinkel kann über einen Drehgeber des Folienrollenaufnahmedorns 17 erfasst werden.. Da der Drehwinkel des Folienrollenaufnahmedorns 17 mit abnehmendem Folienrollendurchmesser D pro Folienvorschub kontinuierlich zunimmt, kann bereits auf Basis des erfassten Drehwinkels des Folienrollenaufnahmedorns 17 ein Schlupf des Folientransports abgeleitet werden, beispielsweise, wenn der Drehwinkel nicht sollwertig gemäß einem vorbestimmten Gradienten zunimmt.
Mit einem Soll-Ist-Abzugslängenvergleich über die Steuerung 13 kann eine entsprechende Warnmeldung auf der daran ausgebildeten Anzeigeeinheit 18 ausgegeben werden, wenn der Soll-Ist-Abzugslängenvergleich einen ersten Schwellwert erreicht. Insbesondere kann die Steuerung 13 einen Maschinenstopp auslösen, wenn durch den Soll-Ist-Abzugslängenvergleich ein noch größerer, zweiter Schwellwert erreicht wird.
Figur 3 zeigt eine weitere Schalenverschließmaschine 1' mit einer Oberfolientransportvorrichtung 2 zum Erfassen eines Folienvorschubs der Oberfolie 3. Diese Oberfolientransportvorrichtung 2 verfügt über eine gummierte Antriebsrolle 19 mit einer Gegendruckrolle 20 für den Folienvorschub der Oberfolie 3. Die Antriebsrolle 19 ist eingangsseitig an der Siegelstation S angeordnet. Das von der Folienaufnahme 4 abgewickelte Material der Oberfolie 3 wird anhand einer gummierten Umlenkrolle 21 zur Antriebsrolle 19 gelenkt. Die gummierte Umlenkrolle 21 ist mit einem Drehgeber 22 ausgestattet. Der Drehgeber 22 erfasst pro Folienvorschub einen Drehwinkel. Mit dem bekannten Durchmesser der gummierten Umlenkrolle 21 kann die abgezogene Ist-Folien-Abzugslänge I berechnet werden. Diese wird dann anhand der Steuerung 13 mit der Soll-Folien-Abzugslänge L verglichen. Sollte die Differenz den ersten Schwellwert erreichen, kann eine entsprechende Meldung herausgegeben werden. Mit Erreichen des zweiten Schwellwerts kann sogar ein Maschinenstopp initiiert werden.
Figur 4 zeigt in schematischer Darstellung das Siegelwerkzeug 5 aus der Draufsicht. In Abzugsrichtung R, ausgangsseitig des Siegelwerkzeugs 5 ist eine Messeinrichtung 24 angeordnet, die zum Erfassen eines Bereichs 23 hinter dem letzten Ausschnitt A des Foliengitters 11 konfiguriert ist. Diese Messung findet innerhalb einer Spurweite, d.h. einer quer zur Abzugsrichtung R vorliegenden Breite, des letzten Ausschnitts A des Foliengitters 11 statt. Sofern der Bereich 23 von der Messeinrichtung 24, beispielsweise einem Abstandssensor, erfasst werden kann, ist dies ein Indiz dafür, dass die Oberfolie 3 durch den Folienvorschub ausreichend weit aus dem Siegelwerkzeug 5 herausgezogen worden ist, sodass die innerhalb des Siegelwerkzeugunterteils 6 aufgenommenen Schalen T vollständig mit der Oberfolie 3 versiegelt werden können. Sofern jedoch nicht der Bereich 23 anhand der Messeinrichtung 24 erfassbar ist, sondern die Messeinrichtung 24 den in Abzugsrichtung R letzten Ausschnitt A erfasst, kann das ein Indiz dafür sein, dass die Oberfolie 3 mit Schlupf bewegt worden ist. In anderen Worten bedeutet dies, dass der im Foliengitter 11 befindliche letzte Ausschnitt A noch innerhalb des Siegelwerkzeugs 5 liegt, ggf. sogar mit der an erster Position befindlichen Verpackung T überlappt, sprich eine offene Stelle daran vorliegt.

Claims

Verfahren zum Überwachen eines anhand einer Oberfolientransportvorrichtung (2) taktweise an einem Siegelwerkzeug (5) einer Verpackungsmaschine durchgeführten Folienvorschubs einer zum Versiegeln von dem Siegelwerkzeug (5) zugeführten Verpackungsunterteilen (T) genutzten Oberfolie (3), dadurch gekennzeichnet, dass überprüft wird, ob beim Folienvorschub die Oberfolie (3) in Abzugsrichtung (R) entsprechend einer voreingestellten Soll-Folien-Abzugslänge (L) bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass pro Folienvorschub in Abzugsrichtung (R) hinter dem Siegelwerkzeug (5) mindestens eine Messung zum Erfassen eines einem aus dem Siegelwerkzeug (5) herausgezogenen Foliengitter (11), in Spurweite eines letzten Ausschnitts (A) des Foliengitters (11) folgenden Bereichs (23) der Oberfolie (3) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass pro Folienvorschub ein Drehwinkel einer für den Folienvorschub eingesetzten, gummierten Umlenkrolle (14, 21) der Oberfolientransporteinrichtung (2) gemessen wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass pro Folienvorschub ein Drehwinkel eines zur Lagerung einer Folienrolle eingesetzten Folienrollenaufnahmedorns (17) gemessen wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass pro Folienvorschub ein Folienrollendurchmesser (D) einer an der Oberfolientransportvorrichtung (2) gelagerten Folienrolle erfasst wird und/oder ein Drehwinkel einer Antriebswelle eines für den Folienvorschub eingesetzten Servomotors gemessen wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelkreiseinrichtung den Folienvorschub dynamisch steuert.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfolientransportvorrichtung (2) während eines Folienvorschubs bei einer durch einen Soll-Ist-Folien-Abzugslängen-Vergleich erfassten Abweichung dynamisch auf einen damit erfassten Folienschlupf reagiert und/oder eine Folienschlupf-Warnmeldung ausgegeben wird, wenn die Abweichung einen voreingestellten, ersten Schwellwert erreicht.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Betrieb der Verpackungsmaschine gestoppt wird, wenn die erfasste Abweichung einen voreingestellten, gegenüber dem ersten Schwellwert größeren, zweiten Schwellwert erreicht.
Verpackungsmaschine, die insbesondere in Form einer Schalenverschließmaschine (1) ausgebildet ist, umfassend eine Siegelstation (S) mit einem Siegelwerkzeug (5) zur Aufnahme von Verpackungsunterteilen (T) und eine Oberfolientransportvorrichtung (2) zum Transportieren einer Oberfolie (3) durch das Siegelwerkzeug (5), um darin aufgenommene Verpackungsunterteile (T) mittels der Oberfolie (3) zu versiegeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfolientransportvorrichtung (2) zum Überprüfen, ob die Oberfolie (3) bei einem Folienvorschub in Abzugsrichtung (R) entsprechend einer voreingestellten Soll-Folien-Abzugslänge (L) weiterbewegt ist, konfiguriert ist.
Verpackungsmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in Abzugsrichtung (R) ausgangsseitig des Siegelwerkzeugs (5) mindestens eine Messeinrichtung (24) zum Erfassen eines einem aus dem Siegelwerkzeug (5) herausgezogenen Foliengitter (11), in Spurweite eines Ausschnitts des Foliengitters (11) folgenden Bereichs (23) der Oberfolie (3) angeordnet ist.
Verpackungsmaschine nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfolientransportvorrichtung (2) mindestens eine gummierte Umlenkrolle (14, 21) mit einem Drehgeber (15, 22) aufweist.
Verpackungsmaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfolientransportvorrichtung (2) zum Erfassen eines Drehwinkels eines zur Lagerung einer Folienrolle eingesetzten Folienrollenaufnahmedorns (17) konfiguriert ist.
Verpackungsmaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfolientransportvorrichtung (2) zum Erfassen eines während des Betrieb durch Abzug der Oberfolie (3) abnehmenden Folienrollendurchmessers (D) einer an der Oberfolientransportvorrichtung (2) gelagerten Folienrolle und/oder zum Erfassen eines Drehwinkels einer Antriebswelle eines für den Folienvorschub eingesetzten Servomotors konfiguriert ist.
Verpackungsmaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfolientransportvorrichtung (2) eine Regelkreiseinrichtung zum dynamischen Steuern eines Folienvorschubs aufweist.
Verpackungsmaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfolientransportvorrichtung (2) in Abhängigkeit einer während des Folienvorschubs anhand eines Soll-Ist-Folien-Abzugslängen-Vergleichs erfassten Abweichung dynamisch zur Folienschlupfkompensation ansteuerbar ist und/oder eine Folienschlupf-Warnmeldung ausgebbar ist, wenn die Abweichung einen voreingestellten, ersten Schwellwert erreicht, insbesondere ein Betrieb der Verpackungsmaschine anhaltbar ist, wenn die erfasste Abweichung einen voreingestellten, gegenüber dem ersten Schwellwert größeren, zweiten Schwellwert erreicht.