NL8801110A

NL8801110A - Schakeling voor het besturen van het toerental van tenminste de aandrijving van dwarszegelorganen in een verpakkingsmachine, en werkwijze voor het gebruik ervan.

Info

Publication number: NL8801110A
Application number: NL8801110A
Authority: NL
Original assignee: Sig Schweiz Industrieges
Priority date: 1987-05-05
Filing date: 1988-04-28
Publication date: 1988-12-01
Also published as: GB2204296B; GB8810170D0; FR2614871B1; GB2204296A; US4924657A; IT8867351A0; DE3814026A1; FR2614871A1; JPS63294329A; CH672768A5; IT1222294B

Description

d

* V

VO 1087

Schakeling voor het besturen van het toerental van tenminste de aandrijving van dwarszegelorganen in een verpakkingsmachine, en werkwijze voor het gebruik ervan.

De uitvinding heeft betrekking op een schakeling volgens de aanhef van de onafhankelijke conclusie 1, en op een voor het gebruik daarvan bedoelde werkwijze volgens de aanhef van conclusie 8.

5 Het grondprincipe van een dergelijke besturing is bekend uit het US-A-4.549.386, waar wordt voorgesteld om met een microprocessor een lijst samen te stellen van de voorkomende gegevens, teneinde de beweging van de dwars-zegelwangen te synchroniseren met de aandrijving van de 10 toevoertransportinrichting en de aandrijving voor het toevoeren van het inpakmateriaal. Daarbij wordt van de veronderstelling uitgegaan, dat ervan uitgaande dat het aantal verpakkingsprocessen gelijk is aan N verpakte voorwerpen, per voorwerp 1/N minuten ter beschikking staan.

15 In deze tijd moet(en) - de toevoertransportinrichting worden bewogen over een afstand gelijk aan de lengte van een voorwerp plus de afstand tussen twee opeenvolgende voorwerpen, - de zegelwangen een volledige omwenteling uitvoeren, 20 - het inpakmateriaal vooruit worden geschoven over de volledige afstand die nodig is om een voorwerp te verpakken .

Deze drie bewegingen moeten echter altijd synchroon verlopen. Opdat de verzegeling synchroon loopt met de toe-25 voer van het inpakmateriaal, moet de voor de aandrijving van de zegelwangen dienende motor worden gestuurd door het vooruitschuiven van het inpakmateriaal. De door de microprocessor geleverde gegevensreeks heeft een eerste fase mét constante snelheid, dan een tweede fase met toenemende snel-30 heid, een aansluitende derde fase met afnemende snelheid, en een aansluitende vierde fase met constante snelheid.

.8801110 4 -2- Λ

De zegelwangen verdraaien gedurende een fase met een constante snelheid over de baan waarlangs het inpakmateriaal zich voortbeweegt. Daarbij legt de microprocessor deze constante snelheid vast en geeft daarbij een bijbehorende top-5 snelheid aan, zodat de zegelwangen een volledige omwenteling kunnen uitvoeren. Het bewegingsverloop van de zegelwangen waarborgt echter geen slipvrije beweging tussen zegelwangen SB1, resp. SB2 en het inpakmateriaal gedurende de inknijpfase. Gedurende de zegelfase treedt een trekbe-10 lasting op van het inpakmateriaal respectievelijk een op-. stopping van inpakmateriaal, ten gevolge van de niet optimaal afgestemde beweging van de zegelwangen.

Het is een doel van de uitvinding een regeling te verschaffen voor de positie van tenminste de aandrijving 15 van de dwarszegelwangen, door welke regeling niet alleen vier fasen, die telkens in vaste relatie tot elkaar zijn gekoppeld, kunnen worden bestuurd, maar waardoor tevens een dynamische besturing voor het synchroon lopen van alle aandrijvingen is gewaarborgd.

20 Volgens de uitvinding wordt dit bereikt door een schakeling te voorzien van een eerste rekenorgaan, waaraan tenminste gegevens met betrekking tot opeenvolgende hoek-posities van tenminste de eerste motor kunnen worden toegevoerd, teneinde met beschikbaargestelde gegevens met be-25 trekking tot de afmetingen van de voorwerpen en van het inpakmateriaal, naast eventuele verdere machinegegevens, tenminste gedurende de contactfase van zegelorganen en slangpakking, de momentane synchrone positie van de tweede motor en van de derde motor te berekenen en dienovereen-30 komstige stuursignalen aan de motoren te geven.

Een werkwijze voor het bedrijven van deze schakeling is volgens de uitvinding daardoor gekenmerkt, dat de gegevens in het tweede rekenorgaan worden berekend, en aan het eerste rekenorgaan worden toegevoerd in de vorm van een 35 tabel.

„8801110 v - -3-

In het volgende wordt een uitvoeringsvoorbeeld van de uitvinding verduidelijkt onder verwijzing naar de tekening. Hierin toont: fig. 1 een blokschema van de schakeling volgens de 5 uitvinding? fig. 2 een diagram dat het optimale bewegingsverloop van de toevoertransportinrichting en de zegelwangen weergeeft ? fig. 3 een diagram dat het toerental van de zegel-10 wangen weergeeft in afhankelijkheid van de verdraaiings-hoek; en fig. 4 een schematische weergave van de zegelwangen beschouwd op verschillende tijdstippen gedurende het zegel-proces.

15 In het voorbeeld volgens fig. 1 is met Ml een eerste motor aangegeven die dient voor het aandrijven van een toevoertransportinrichting ZF voor het met constante onderlinge afstand toevoeren van te verpakken voorwerpen G. Door middel van een codeereenheid El worden incrementen van een 20 hoek met nulstand verkregen, en als grootheid toegevoerd aan een eerste rekenorgaan DE. In de transportrichting volgt een slangvormer SF met een aandrijving die door middel van een tweede motor M2 wordt veroorzaakt. Deze motor M2 drijft een tweede codeereenheid E2 aan, die eveneens 25 incrementen van een hoek afgeeft en als grootheid toevoert aan het rekenorgaan DE.

In de slangvormer SF wordt op een bekende manier het bandvormige inpakmateriaal gevormd tot een slang en gesloten met een zich in de lengterichting uitstrekkende zegel-30 naad, waarbij de te verpakken voorwerpen worden omsloten.

Op deze plaats is al een eerste synchronisatie, van de toevoer van het inpakmateriaal op de toevoertransportinrichting ZF nodig, om te verhinderen dat de voorwerpen G gedurende het omsluiten worden verschoven ten opzichte van de 35 slang.

.8801110 -4-

In het dwarszegelstation QS worden op een bekende manier twee op evenwijdige assen aangebrachte zegelwang-inrichtingen met gelijke snelheid geroteerd, en wel eveneens synchroon met het vooruitschuiven van de slang, zodat 5 de zegelwangen altijd in de vrije ruimte tussen twee op elkaar volgende voorwerpen ingrijpen en de slang samendrukken onder inwerking van warmte, en deze daarbij vastlassen. Op deze plaats moeten nu de cirkelsegment-vormige zegelwangen, zoals fig. 4 toont, wegrollen op de tussenliggende 10 slang, om de warmte gelijkmatig op de slang over te kunnen dragen. Een slip tussen slang en zegelwangen gedurende de inknijpfase, evenals trek- of stuwwerking die op de vervormde slang gedurende de verzegeling wordt uitgeoefend, kunnen schadelijke invloed hebben enerzijds op de zegelnaad 15 en anderzijds op het inpakmateriaal zelf.

Indien echter de zegelwangen gesynchroniseerd worden met de translatiesnelheid van de slang, teneinde een slip-vrij afrollen te bewerkstelligen, moet deze vertraging na de zegelprocedure, dat wil zeggen wanneer de zegelwangen 20 boven de slang zijn opgetild, weer worden ingehaald. Dit wordt in fig. 2 verduidelijkt, waarin langs de abscis de verdraaiingshoek φ van de toevoertransportmotor Ml staat uitgezet van 0 tot 2 ir, en waarin langs de ordinaat de ver-draaiingshoek ψ van de assen van de zegelwangen staat uit-25 gezet eveneens van 0 tot 2 π. De kromme S toont duidelijk dat de zegelwangen bij 0° resp. 2 π een kleinere snelheid hebben dan op andere plaatsen, zodat gedurende het inknijpen van de slang en tijdens de verzegeling sprake is van synchronisatie, terwijl de vertraging door een grotere hoek-30 snelheid, ongeveer bij Jir, wordt ingehaald.

Deze snelheidsverhoudingen zijn in fig. 3 weergegeven. Langs de abscis is weer de verdraaiingshoek φ uitgezet van de aandrijving voor de toevoertransportinrichting ZF resp. de motor Ml, zoals door de codeereenheid El wordt 35 aangegeven. Langs de ordinaat is uitgezet de hoeksnelheid ψ van de zegelwangen, resp. de motor M3, zoals door de .8801110 $ 1* -5- codeereenheid E3 wordt aangegeven. Er zijn duidelijk vier fasen te zien, namelijk A = verzegelen, B = terugtillen, C = inknijpfase en D = verzegelen, waarbij de fasen A en D samen ook als een enkele fase kunnen worden beschouwd.

5 De momentane standen die de zegelwangen SB1, SB2 en de slang Sch ten opzichte van elkaar innemen, zijn in fig. 4 weergegeven, waarbij de positie 1 aan het einde van het terugtillen, dat wil zeggen aan het begin van de inknijpfase wordt ingenomen, de positie 2 aan het einde van de inknijp-10 fase respectievelijk het begin van het verzegelen, de positie 3 halverwege het verzegelen en de positie 4 aan het einde van het verzegelen wordt ingenomen.

Voor de nauwkeurige synchroonbesturing van alle drie de aandrijvingen met de motoren Ml, M2, M3, fig. 1, worden 15 door middel van aan de motorassen toegevoegde codeereenheden El, E2, E3, de momentane hoektoename-stapjes φ van de motor Ml, X van de motor M2 en ψ van de motor M3, teruggevoerd naar een als digitale aandrijfregeling ingericht eerste rekenorgaan DR. Een tweede rekenorgaan PC is hiërarchisch 20 beschouwd, boven het eerste rekenorgaan DR geplaatst, en vervult de functie van'intelligentie, waardoor de flexibiliteit van de gehele verpakkingsinrichting mogelijk wordt gemaakt. Voor dit tweede rekenorgaan zijn als gegevens vanuit de formaatgever F beschikbaar; de formaatgegevens van 25 de voorwerpen G, de gegevens van het inpakmateriaal en daarnaast ook het warmtevermogen van de zegelwangen SB1, SB2. Met deze gegevens, waaraan ook informatie uit het eerste rekenorgaan DR via een vrij programmeerbare besturing PLC is toegevoegd, stelt het tweede rekenorgaan PC een 30 tabel T samen voor de hoekpositie φ van de derde motor M3 in afhankelijkheid van de hoek φ van de eerste motor Ml, en daarmee alle punten van de kromme volgens fig. 2.

De verpakkingssnelheid wordt bepaald door de frequentie waarmee de voorwerpen G door de toevoertransport-35 inrichting ZF worden toegevoerd. Opdat deze voorwaarde als zodanig vaststaat, wordt de motor Ml als hoofdmotor ge- .8801110 » ♦ -6- bruikt, dus als commando-gevende eenheid. De beide andere motoren M2 en M3 zijn dan commando-ontvangende eenheden of nevenmotoren. Het eerste rekenorgaan geeft dienovereenkomstig stuursignalen aan alle drie de motoren, namelijk 5 aan de motor Ml, Xgt aan de motor M2 en ψ t aan de motor M3.

Naast de tabel T voor het tabellarisch invoeren van punten voor de kromme volgens fig. 2 resp. fig. 3 worden ter vastlegging 'van de verpakkingssnelheid nog de gegevens 10 over de aftreklengte van de slang toegevoerd aan het rekenorgaan DR via een stuurgever SG, welke gegevens in overeenstemming moeten zijn met de formaatgegevens van de voorwerpen.

Door deze inrichting is gewaarborgd dat voor alles 15 de positieregeling van de zegelwangen SB1, SB2 optimaal plaatsvindt. Door gebruik te maken van wisselstroom-servo-motoren, die praktisch onderhoudsvrij zijn, kan een zeer hoge dynamiek worden bereikt. Daardoor is het ook mogelijk het terugtillen van meer dan één zegelwang per as goed te 20 beheersen. Voor het terugmelden van de posities volstaat een eenvoudige codeereenheid. Voor het regelen van de motor-positie volstaat een faseregelketen waarin de motorstroom direkt wordt geregeld. De motor M3 werkt direkt op de as van de zegelwang SBl. De daardoor bereikte vereenvoudi-25 gingen maken een goedkope uitvoering mogelijk en bewerkstelligen een hoge dynamiek.

.8801110

Claims

1. Schakeling voor het regelen van de positie van ten minste de aandrijving van dwarszegelorganen in een verpakkingsmachine, die een eerste motor voor het aandrijven van de toevoertransportinrichting voor de te verpakken voor-5 werpen, een tweede motor voor het toevoeren van inpakmateriaal, en een derde motor voor de genoemde aandrijving van de dwarszegelorganen omvat, gekenmerkt door een eerste rekenorgaan (DR), waaraan tenminste gegevens met betrekking tot opeenvolgende hoekposities ( φ^) van tenminste de eerste 10 motor (Ml) kunnen worden toegevoerd, teneinde met beschik-baargestelde gegevens (SG) met betrekking tot de afmetingen van de voorwerpen en van het inpakmateriaal, naast eventuele verdere machinegegevens (F), tenminste gedurende de contactfase van zegelorganen (SB1, SB2) en slangpakking, 15 de momentane synchrone positie van de tweede motor (M2) en van de derde motor (M3) te berekenen en dienovereenkomstige stuursignalen ^st^ aan mo^oren (Ml* M2, M3) te geven.

2. Schakeling volgens conclusie 1, met het kenmerk: 20. dat de gegevens met betrekking tot de afmetingen van de voorwerpen, materiaalgegevens van het inpakmateriaal en machinegegevens (F), aan een tweede rekenorgaan (PC) worden toegevoerd; en - dat dit tweede rekenorgaan (PC) hiërarchisch be-25 schouwd hoger geplaatst is dan het eerste rekenorgaan (DR).

3. Schakeling volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de eerste motor (Ml) de commando-gevende eenheid is, en dat de tweede motor (M2) en de derde motor (M3) commando-ontvangende eenheden zijn.

4. Schakeling volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat ten minste de tweede motor (M2) en de derde motor (M3) wis-selstroom-servomotoren zijn. .8801110 -8-

5. Schakeling volgens één der conclusies 1 t/m 4, met het kenmerk, dat de zegelorganen (SB1, SB2) op twee evenwijdige assen aangebrachte zegelwangen zijn.

6. Schakeling volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat 5 per as ten minste één zegelwang (SB1, SB2) is aangebracht.

7. Schakeling volgens conclusie 5 of 6, met het kenmerk, dat de zegelwangen (SBl, SB2) de vorm hebben van cirkelsegmenten.

8. Werkwijze voor het gebruik van een schakeling vol-10 gens conclusie 1, met het kenmerk, dat de gegevens in het tweede rekenorgaan (PC) worden berekend, en aan het eerste rekenorgaan (DR) worden toegevoerd in de vorm van een tabel. .8801110