WO2023057260A1 - Verfahren zur steuerung einer verpackungsmaschine - Google Patents

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WO2023057260A1
WO2023057260A1 PCT/EP2022/076807 EP2022076807W WO2023057260A1 WO 2023057260 A1 WO2023057260 A1 WO 2023057260A1 EP 2022076807 W EP2022076807 W EP 2022076807W WO 2023057260 A1 WO2023057260 A1 WO 2023057260A1
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packaging
packaging machine
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Stephan Schröter
Steffen Bohnhorst
Aleksandar Vujevic
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Focke & Co. (Gmbh & Co. Kg)
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Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling a packaging machine for producing packaging, in particular for producing packaging for smokable products in the tobacco industry, and a device for producing such packaging, with a plurality of independently controllable drives that move machine parts of the packaging machine on movement paths which the machine parts could collide with each other or with another component of the packaging machine or with products handled in the packaging machine.
  • the invention also relates to a device for producing such packs.
  • Analogous problems can also arise during the commissioning or maintenance of such a packaging machine. Proceeding from this, it is the object of the present invention to specify a packaging machine of the type described at the outset and a method for controlling such a machine, in which or with which machine organs, in particular during operation of the machine, during commissioning of the machine and/or during maintenance in can be moved without collision as reliably and easily as possible.
  • the method according to the invention is characterized by the following steps or measures: a) a digital simulation model of the packaging machine that represents (at least) the drives and the machine parts is created, in particular by means of a simulation program, b) different relative positions of the drives and the states of the packaging machine occurring in these relative positions are simulated, in particular of the machine parts, c) within the scope of these simulations, collision-free travel paths for the machine parts are determined, in particular by means of one or the aforementioned simulation program, d) the machine parts of the packaging machine are controlled by appropriate control of the drives in each case moved along the determined collision-free traverse paths.
  • a digital simulation model of the packaging machine is created, which includes the entire packaging machine or parts thereof together with the drives and machine parts under consideration.
  • a digital simulation model of the packaging machine is created, which includes the entire packaging machine or parts thereof together with the drives and machine parts under consideration.
  • traverse paths are calculated (on the basis of the simulated information or data) for the machine parts that are collision-free, i.e. traverse paths that do not lead to a collision with another machine element, another component of the machine or a product handled in the machine.
  • the actual positions of the drives are queried and the simulations are carried out on the basis of these actual positions and the collision-free travel paths are determined.
  • the current actual positions of the real drives can first be determined or read out by means of suitable sensors, for example during operation of the machine or during commissioning or maintenance of the same; for example, the actual angle of rotation of the drive motors of these drives can be measured directly by means of suitable, assigned angle-of-rotation sensors.
  • the actual positions of the real drives can theoretically also be determined indirectly via corresponding position sensors that are assigned to the machine parts moved by them. These actual positions or actual angles of rotation can then be transferred to or onto the simulation program and used accordingly as simulation input parameters.
  • the positions of the simulated or virtual drives in the simulation model can be adapted to the actual positions of the real drives of the packaging machine and defined, for example, as the initial positions of the simulated drives, so that each drive in the simulation model has an initial position that corresponds to the actual position of a corresponds to the real drive assigned to it.
  • the calculated travel paths can then be converted into corresponding control commands for the respective control of the respective drive of the respective machine organ; for example, in corresponding rotation angle specifications for the respective drive, so that the controller then controls the respective drive in such a way that the machine element moved by the drive is moved along the collision-free travel path.
  • the simulations are generally not carried out "online” during ongoing operation or during commissioning or maintenance of the packaging machine, but rather in advance (possibly well ahead). For example, once during the construction of the packaging machine.
  • the simulations are preferably carried out by one or more computing device(s) assigned in particular to the packaging machine, for example in the form of a computer or PLC, preferably by the central main control unit of the packaging machine or by one or several decentralized control unit(s), in particular controlling the respective drive.
  • computing device(s) assigned in particular to the packaging machine, for example in the form of a computer or PLC, preferably by the central main control unit of the packaging machine or by one or several decentralized control unit(s), in particular controlling the respective drive.
  • distances between the two machine parts and/or between one of these machine parts and a product moved by the other machine organ and/or between products moved by the two machine organs are determined (in particular calculated), which occur when the two machine organs are in the overlapping area; in particular distances between the contours of the machine parts and/or between the contours of the machine part and the product and/or between the contours of the products.
  • distances between the machine element moved by it and/or a product moved by this machine element on the one hand and a stationary component of the device on the other hand can be determined (in particular calculated) that are adjusted when the machine organ is moved in or along the area of the stationary component, in particular distances between the contour of the machine organ and/or the product moved by it on the one hand and the contour of the stationary component on the other.
  • the distances can then be optimized as part of the determination of the collision-free travel paths, for example by means of optimization algorithms, in particular in such a way that the distances are at least greater than zero or preferably as large as possible. Furthermore, it can be provided that within the framework of the simulations for different relative positions of (at least) one drive, distances between a predefined, in particular stored, synchronous or desired position for the machine element moved by the drive and the position of this machine element that occurs in the respective relative position of the drive can be determined become.
  • the simulation model can preferably include all drives and the machine parts moved by them as well as at least all other components of the packaging machine with which the machine parts and/or the products moved by them could collide on their movement paths.
  • a first collision-free traverse path is determined for a first machine element and a second collision-free traverse path is determined for a second machine element, and that the drives are controlled in such a way that the second Machine organ is only moved along the second collision-free traverse path when the first machine organ has already been moved along the first collision-free traverse path, so that the machine organs are moved sequentially.
  • the device according to the invention for the production of packaging according to claim 15 is characterized by several independently controllable drives, each of which moves at least one machine element of the device on a movement path on which the machine elements are connected to one another or to another component of the device or to the device handled products could collide, with the device being assigned a computing device, in particular having a computing device which is designed and set up in such a way that it can be used to create a digital simulation model of the packaging machine that (at least) depicts the drives and the machine organs.
  • FIG. 1 shows a detail of a device according to the invention for producing packs for tobacco products with a number of independent drives that move machine elements, with the movement paths of two machine elements intersecting in a first overlapping area and the movement path of a machine element with the movement path of products in a second overlapping area, which are moved by a machine organ,
  • FIG. 3 shows a section along the section line III-III in FIG. 2,
  • Fig. 4a, 4b detail IVa from Fig. 3, namely a single driver of a conveyor, the upper driver part of which is located off-center in relation to an X coordinate within a pocket of a pocket conveyor (side view (4a)), so that a position correction in X - Direction is required, as well as its upper carrier part with respect to a Z-coordinate deviates from a predetermined synchronous position within the pocket (cross-section (4b)), so that a position correction in the Z-direction is required, 5a, 5b representations of detail IVa from FIG. 3 analogously to FIGS. 4a, 4b, but after a position correction in the X-direction by moving the pocket in the direction of the arrow in FIG. 5a,
  • FIG. 6a, 6b depictions of detail IVa from FIG. 3 analogously to FIGS. 4a, 4b, but after a subsequent (additional) position correction in the Z direction by moving the driver in the direction of the arrow in FIG. 6b.
  • the method according to the invention can be used in any area of a packaging machine in which two or more machine parts of the packaging machine driven by drives move on movement paths in a work area in which collisions of one moving machine part with another moving machine part, another (also static) component of the packaging machine or with products handled in the machine.
  • FIG. 10 An area of the packaging machine 10 is shown in which cigarettes 11 are moved back and forth in the machine cycle by a drive C, in this case designed as pushers 12, in groups and in cycles from a cigarette magazine 13 and held ready in groups and in cycles by a drive A in cycles (further -) moving machine organs, presently designed as pockets 14 of a revolving pocket conveyor 15, are pushed or pushed.
  • the movement path of the cigarette groups and the movement path of the pockets 14 intersect in an overlapping and transfer area 22, in which, for example, if the pockets 14 are incorrectly positioned incorrectly, for example laterally offset, a collision of the respective cigarette group with one of the pocket walls of the pockets 14 can come.
  • the pocket conveyor 15 then conveys the groups of cigarettes in cycles in the direction of a revolving carrier conveyor 16, which has individual machine elements moved by a drive B, in the present case designed as carriers 17, which move on a conveyor track running transversely to the conveying plane of the pockets 14.
  • an upper driver part 21 adapted to the inner contour of the respective pocket 14 becomes one of the drivers 17 is moved longitudinally through a pocket 14 that is kept ready in each case and conveys the group of cigarettes in pocket 14 (taking it with it) transversely to the conveying plane of pockets 14 out of pocket 14 in the direction of a subsequent winding station 19, in which an inner blank 20 is then placed on the cigarette group placed and folded around it.
  • Collisions can also occur in the overlapping and transfer area 18, for example a driver 17 colliding with a pocket 14 held ready or a pocket wall of the same if the pockets 14 are incorrectly, not precisely positioned relative to the drivers 17 or the upper driver parts 21
  • the drives A, B, C can be controlled individually and are each designed as servo drives with a servo motor and corresponding position control.
  • the pushers 12, the pockets 14 and the drivers 17 form the machine parts moved by the drives C, A and B, respectively, which are to be moved without collision according to the invention.
  • the invention is not limited to this limited to special machine organs. Rather, all conceivable machine parts moved by drives can be covered by the invention.
  • a computing device is used 23 (PC) creates a simulation model 24, namely a digital image 24 or a digital twin of the machine area shown in FIG.
  • the simulation model 24 preferably includes all of the mechanics of the packaging machine, that is to say moving and non-moving machine organs or machine components, as well as the products handled in the machine. In this case, all mechanical relationships between the mechanisms are preferably stored.
  • the current actual positions of the drives A, B and C can be recorded in a first step (by means of rotary encoders), ie for example the actual, current actual angle of rotation. These actual positions or actual angles of rotation are then transferred to the simulation program and used accordingly as simulation input parameters.
  • the mechanisms present or depicted in the simulation model 24 are aligned according to the respective position in the real packaging machine 10 .
  • Simulation model 24 to the actual positions of the real drives A, B, C of Adapted to packaging machine 10 and defined, for example, as the starting positions of the virtual/simulated drives A, B, C, so that each drive A, B, C in the simulation model 24 has a starting position that corresponds to the actual position of the real drive A, B, C assigned to it is equivalent to.
  • distance measurements or distance determinations are carried out on the basis of the transmitted actual positions of the drives using or on the basis of the simulation model 24 .
  • distances between the contours or certain points of the machine organs 12, 14, 17 can be considered and also distances between an actual position of a machine organ 12, 14, 17 and a predetermined synchronous position. This is explained in more detail by way of example with reference to FIGS. 4a-6b.
  • the upper driver part 21 is arranged eccentrically in relation to the X coordinate, but not in relation to the Y coordinate in the pocket 14. Off-centre positioning with respect to the X coordinate could lead to collisions.
  • This is determined as part of the simulations using the simulation model by determining the distances X1 and X2 to the left or right pocket wall and the Distances Y1 and Y2 to the lower and the upper pocket wall are determined.
  • the upper driver part 21 is in a position within the pocket 14 with regard to the Z coordinate which does not correspond to a predetermined target or synchronous position shown in FIG. 6b (In Fig. 2, this target or synchronous position is shown by dash-dotted lines).
  • this target or synchronous position is shown by dash-dotted lines.
  • the distances Z1 and Z2 relative to a front and rear pocket edge could then be determined as part of the distance determinations.
  • a collision-free traverse path can be calculated in the context of the simulations for the driver 17 or the driver part 21 and for the pocket 14, on which the driver 17 or the pocket 14, starting from the respective actual position could be moved without the driver 17 and the pocket 14 would collide with each other.
  • An optimization algorithm that corrects the determined distances can be used here. For example, in such a way that the distances X1 and X2 are then equal, so that after the correction the driver part 21 has a maximum possible distance to the respective adjacent pocket wall on both sides and would be positioned accordingly in the center of the pocket 14.
  • a first determined (partial) travel path of a collision-free travel path for the pocket 14 could/would thus include moving the pocket conveyor 15 in the direction of the arrow shown in FIG To bring X2 to an identical value in each case.
  • the driver 17 can remain unnoticed or unmoved, for example.
  • a first (partial) traverse path of a collision-free traverse path for the driver 17, could include bringing its position in relation to the Z coordinate to coincide with the above-mentioned predetermined target or synchronous position.
  • the driver 17 could be moved as part of the simulation by appropriate control of the drive B of the driver conveyor 16 along a travel path S shown in Fig. 2 into the target or synchronous position shown in Fig. 6b (following the alignment described above the pocket 14).
  • collision-free travel paths for all machine parts 12, 14, 17 (and/or other machine parts) can be determined within the framework of the simulations.
  • the calculated travel paths can then be implemented in terms of control technology in the real packaging machine 10, for example as part of a "master-slave" control principle using a control unit 25, which sends corresponding control instructions to the drives A, B, C.
  • the packaging machine 10 when it is put into operation for the first time, when it is put into operation after a machine stop or after/during maintenance, when the machine 10 is often still in an undefined or non-synchronized state, the machine 10 or the machine parts 12, 14, 17 can be moved into a defined, synchronized state using the collision-free travel paths calculated in the manner described on the basis of the queried actual positions.
  • the method according to the invention is to be used to monitor or control the machine 10 that is running or in operation, the actual positions of the drives A, B, C are determined, the aforementioned distances are determined and the overall simulation is carried out to calculate collision-free Traverse paths are preferably continuous during ongoing operation or at least at specific, short time intervals. The travel paths are recalculated accordingly and then transmitted to the drives as control instructions.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Verpackungsmaschine zur Herstellung von Verpackungen, insbesondere zur Herstellung von Verpackungen für rauchbare Produkte der Tabakindustrie, mit mehreren unabhängig voneinander ansteuerbaren Antrieben (A, B, C), die Maschinenorgane (12, 14, 17) der Verpackungsmaschine auf Bewegungsbahnen bewegen, auf denen die Maschinenorgane (12, 14, 17) miteinander oder mit einem anderen Bauteil der Verpackungsmaschine oder mit in der Verpackungsmaschine gehandhabten Produkten kollidieren könnten, mit folgenden Schritten: a) ein (zumindest) die Antriebe (A, B, C) und die Maschinenorgane (12, 14, 17) abbildendes, digitales Simulationsmodell der Verpackungsmaschine wird erstellt, insbesondere mittels eines Simulationsprogramms, b) mithilfe des Simulationsmodells werden unterschiedliche Relativstellungen der Antriebe (A, B, C) und die sich bei diesen Relativstellungen einstellenden Zustände der Verpackungsmaschine simuliert, insbesondere der Maschinenorgane (12, 14, 17), c) im Rahmen dieser Simulationen werden kollisionsfreie Verfahrwege für die Maschinenorgane (12, 14, 17) ermittelt, insbesondere mittels eines oder des Simulationsprogramms, d) die Maschinenorgane (12, 14, 17) der Verpackungsmaschine werden durch entsprechende Steuerung der Antriebe (A, B, C) jeweils entlang der ermittelten kollisionsfreien Verfahrwege bewegt.

Description

Verfahren zur Steuerung einer Verpackungsmaschine
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Verpackungsmaschine zur Herstellung von Verpackungen, insbesondere zur Herstellung von Verpackungen für rauchbare Produkte der Tabakindustrie, sowie eine Vorrichtung zur Herstellung solcher Packungen, mit mehreren unabhängig voneinander ansteuerbaren Antrieben, die Maschinenorgane der Verpackungsmaschine auf Bewegungsbahnen bewegen, auf denen die Maschinenorgane miteinander oder mit einem anderen Bauteil der Verpackungsmaschine oder mit in der Verpackungsmaschine gehandhabten Produkten kollidieren könnten. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Vorrichtung zur Herstellung solcher Packungen.
Bei Verpackungsmaschinen wurde in den letzten Jahren mehr und mehr die mechanische (Bewegungs-)Kopplung von einzelnen, sich bewegenden Maschinenorganen, wie etwa Schiebern, Förderern, Revolvern etc., an eine drehende Königs- oder Masterwelle aufgegeben zu Gunsten von einzelnen, elektronisch an einen Maschinentakt gekoppelten Servoantrieben für diese Maschinenorgane. Mit dem Einsatz separater Servoantriebe für die einzelnen sich bewegenden Maschinenorgane steigt allerdings naturgemäß die Gefahr von Kollisionen zwischen einem Maschinenorgan oder einem von einem solchen gehandhabten Produkt und anderen festen oder sich bewegenden Teilen der Anlage, insbesondere einem weiteren sich bewegenden Maschinenorgan. Wenn sich im Betrieb der Maschine beispielsweise die Bewegungsbahnen von mehreren sich bewegenden Maschinenorganen in einem insofern gemeinsamen Arbeitsraum überschneiden oder sehr nahe kommen, ist diese Gefahr besonders groß. Fehlerhafte Ansteuerungen, Materialbrüche oder sonstige Fehler können dann schnell zu Kollisionen führen. Analoge Probleme können auch bei der Inbetriebnahme oder der Wartung einer solchen Verpackungsmaschine auftreten. Es ist ausgehend hiervon Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verpackungsmaschine der eingangs beschriebenen Art sowie ein Verfahren zur Steuerung einer solchen anzugeben, bei der bzw. mit dem Maschinenorgane insbesondere während des Betriebs der Maschine, während der Inbetriebnahme der Maschine und/oder während der Wartung in möglichst zuverlässiger und einfacher Weise kollisionsfrei bewegt werden können.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Verpackungsmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 15.
Danach zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren durch folgende Schritte bzw. Maßnahmen aus: a) ein (zumindest) die Antriebe und die Maschinenorgane abbildendes, digitales Simulationsmodell der Verpackungsmaschine wird erstellt, insbesondere mittels eines Simulationsprogramms, b) mithilfe des Simulationsmodells werden unterschiedliche Relativstellungen der Antriebe und die sich bei diesen Relativstellungen einstellenden Zustände der Verpackungsmaschine simuliert, insbesondere der Maschinenorgane, c) im Rahmen dieser Simulationen werden kollisionsfreie Verfahrwege für die Maschinenorgane ermittelt, insbesondere mittels eines oder des vorgenannten Simulationsprogramms, d) die Maschinenorgane der Verpackungsmaschine werden durch entsprechende Steuerung der Antriebe jeweils entlang der ermittelten kollisionsfreien Verfahrwege bewegt.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden demnach mehrere der vorgenannten Antriebe und die von ihnen jeweils angetriebenen Maschinenorgane betrachtet (mindestens ein Maschinenorgan pro Antrieb). Es wird ein digitales Simulationsmodell der Verpackungsmaschine erstellt, das die gesamte Verpackungsmaschine oder Teile derselben zusammen mit den betrachteten Antrieben und Maschinenorganen umfasst. Mithilfe des Simulationsmodells werden dann insbesondere unterschiedliche Relativstellungen der Antriebe und die sich bei diesen Relativstellungen einstellenden Zustände der Verpackungsmaschine simuliert, insbesondere die Zustände bzw. die entsprechenden Stellungen der Maschinenorgane sowie ggf. zusätzlich mögliche Bewegungen der Antriebe und/oder Maschinenorgane, und im Rahmen dieser Simulationen werden (auf Basis der simulierten Informationen bzw. Daten) für die Maschinenorgane Verfahrwege berechnet, die kollisionsfrei sind, also Verfahrwege, bei denen es nicht zu einer Kollision mit jeweils einem anderen Maschinenorgan, einem sonstigen Bauteil der Maschine oder einem in der Maschine gehandhabten Produkt kommt.
Was die Simulationen und die Bestimmung der kollisionsfreien Verfahrwege betrifft, so können diese während des Betriebs der Verpackungsmaschine durchgeführt werden, insbesondere taktweise oder kontinuierlich, oder vor oder während einer Inbetriebnahme oder einer Wartung der Verpackungsmaschine.
Bevorzugt werden naturgemäß in das Simulationsmodell sämtliche Antriebe der Verpackungsmaschine einbezogen, die Maschinenorgane bewegen, die potentiell in der beschriebenen Weise in eine Kollision verwickelt sein können. Dies ist aber nicht zwingend. Es kann auch nur eine Teilmenge dieser Antriebe bzw. Maschinenorgane betrachtet werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, die Ist-Stellungen der Antriebe abzufragen und auf Basis dieser Ist- Stellungen die Simulationen durchzuführen und die kollisionsfreien Verfahrwege zu bestimmen.
In diesem Fall können beispielsweise im Betrieb der Maschine oder während der Inbetriebnahme oder während der Wartungen derselben die aktuellen Ist-Stellungen der realen Antriebe zunächst mittels geeigneter Sensoren bestimmt bzw. ausgelesen werden; beispielsweise können unmittelbar die Ist-Drehwinkel der Antriebsmotoren dieser Antriebe mittels geeigneten, zugeordneten Drehwinkelgebern gemessen werden.
Die Ist-Stellungen der realen Antriebe können theoretisch auch mittelbar bestimmt werden über entsprechende Positionssensoren, die den von ihnen bewegten Maschinenorganen zugeordnet sind. Diese Ist-Stellungen bzw. Ist-Drehwinkel können dann an bzw. auf das Simulationsprogramm übertragen und entsprechend als Simulations-Input-Parameter verwendet werden. Dabei können die Stellungen der simulierten bzw. virtuellen Antriebe in dem Simulationsmodell an die Ist-Stellungen der realen Antriebe der Verpackungsmaschine angepasst und beispielsweise als Ausgangsstellungen der simulierten Antriebe definiert werden, sodass jeder Antrieb in dem Simulationsmodell eine Ausgangsstellung aufweist, die der Ist-Stellung eines ihm zugeordneten realen Antriebs entspricht.
Auf Basis dieses an die Zustände der realen Maschine angepassten Simulationsmodells können dann (von dem Simulationsprogramm) ausgehend von den an die Ist-Stellungen der realen Antriebe angepassten Ausgangsstellungen der Antriebe des Simulationsmodells diverse Relativstellungen der Antriebe und die sich daraus ergebenden Zustände der Verpackungsmaschine simuliert werden, insbesondere der Maschinenorgane, und im Rahmen der Simulationen insbesondere auf Basis von Ergebnissen dieser Simulationen dann die kollisionsfreien Verfahrwege der Maschinenorgane ermittelt bzw. berechnet werden.
Die errechneten Verfahrwege können dann oder dabei in entsprechende Steuerungsbefehle für die jeweilige Steuerung des jeweiligen Antriebs des jeweiligen Maschinenorgans umgesetzt werden; beispielsweise in entsprechende Drehwinkelvorgaben für den jeweiligen Antrieb, sodass die Steuerung dann den jeweiligen Antrieb derart steuert, dass das von dem Antrieb bewegte Maschinenorgan entlang des kollisionsfreien Verfahrwegs bewegt wird.
Alternativ zu dem oben genannten Vorgehen kann auch vorgesehen werden, nach Abfragen der Ist-Stellungen der Antriebe anhand dieser Ist-Stellungen bereits zuvor durch die Simulationen ermittelte kollisionsfreie Verfahrwege aus einer Datenbank auszuwählen, in der zu verschiedenen Ist-Stellungen jeweils zugeordnete kollisionsfreie Verfahrwege gespeichert sind. Entsprechend werden bei dieser Variante die Simulationen in der Regel nicht "online" während des laufenden Betriebs oder einer Inbetriebnahme oder einer Wartung der Verpackungsmaschine durchgeführt, sondern zeitlich (ggf. weit) vorgelagert. Beispielsweise einmalig bereits im Rahmen der Konstruktion der Verpackungsmaschine. Im Rahmen der Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Simulationen inklusive der Bestimmung der kollisionsfreien Verfahrwege vorzugsweise von einer oder mehreren, insbesondere der Verpackungsmaschine zugeordneten, beispielsweise als Computer oder SPS ausgebildeten Recheneinrichtung(en) vorgenommen, vorzugsweise von der zentralen Hauptsteuerungseinheit der Verpackungsmaschine oder von einer oder mehreren dezentralen, insbesondere den jeweiligen Antrieb steuernden Steuerungseinheit(en).
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung können für den Fall, dass sich die Bewegungsbahnen von mindestens zwei Maschinenorganen in einem Überschneidungsbereich schneiden, im Rahmen der Simulationen für unterschiedliche Relativstellungen der Antriebe der beiden Maschinenorgane Abstände zwischen den beiden Maschinenorganen und/oder zwischen einem dieser Maschinenorgane und einem von dem anderen Maschinenorgan bewegten Produkt und/oder zwischen von den beiden Maschinenorganen bewegten Produkten bestimmt (insbesondere errechnet) werden, die sich einstellen, wenn sich die beiden Maschinenorgane in dem Überschneidungsbereich befinden; insbesondere Abstände zwischen den Konturen der Maschinenorgane und/oder zwischen den Konturen des Maschinenorgans und des Produkts und/oder zwischen den Konturen der Produkte.
Alternativ oder zusätzlich können im Rahmen der Simulationen für unterschiedliche Relativstellungen (mindestens) eines Antriebs Abstände zwischen dem von diesem bewegten Maschinenorgan und/oder einem von diesem Maschinenorgan bewegten Produkt einerseits und einem ortsfesten Bauteil der Vorrichtung andererseits bestimmt (insbesondere errechnet) werden, die sich einstellen, wenn das Maschinenorgan in dem oder entlang des Bereichs des ortsfesten Bauteils bewegt wird, insbesondere Abstände zwischen der Kontur des Maschinenorgans und/oder des von ihm bewegten Produkts einerseits und der Kontur des ortsfesten Bauteils andererseits.
In beiden vorgenannten Fällen können dann die Abstände im Rahmen der Ermittlung der kollisionsfreien Verfahrwege beispielsweise mittels Optimierungsalgorithmen optimiert werden, insbesondere derart, dass die Abstände zumindest größer Null oder bevorzugt möglichst groß sind. Weiter kann vorgesehen sein, dass im Rahmen der Simulationen für unterschiedliche Relativstellungen (mindestens) eines Antriebs Abstände zwischen einer vorgegebenen, insbesondere gespeicherten Synchron- oder Sollposition für das von dem Antrieb bewegte Maschinenorgan und der sich bei der jeweiligen Relativstellung des Antriebs einstellenden Position dieses Maschinenorgans bestimmt werden.
Diese Abstände können in die Ermittlung eines kollisionsfreien Verfahrwegs für dieses oder weitere Maschinenorgane einfließen.
Was das Simulationsmodell betrifft, so kann dieses vorzugsweise sämtliche Antriebe und die von diesen bewegten Maschinenorgane umfassen sowie zumindest sämtliche weiteren Bauteile der Verpackungsmaschine, mit denen die Maschinenorgane und/oder die von ihnen bewegten Produkte auf ihren Bewegungsbahnen kollidieren könnten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass im Rahmen der Ermittlung der kollisionsfreien Verfahrwege für ein erstes Maschinenorgan ein erster kollisionsfreier Verfahrweg ermittelt wird und für ein zweites Maschinenorgan ein zweiter kollisionsfreier Verfahrweg, und dass die Steuerung der Antriebe derart erfolgt, dass das zweite Maschinenorgan erst entlang des zweiten kollisionsfreien Verfahrwegs bewegt wird wenn das erste Maschinenorgan bereits entlang des ersten kollisionsfreien Verfahrwegs bewegt wurde, sodass ein sequentielles Verfahren der Maschinenorgane erfolgt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von Verpackungen gemäß Anspruch 15 zeichnet sich durch mehrere der unabhängig voneinander ansteuerbaren Antriebe aus, die jeweils mindestens ein Maschinenorgan der Vorrichtung auf einer Bewegungsbahn bewegen, auf der die Maschinenorgane miteinander oder mit einem anderen Bauteil der Vorrichtung oder mit in der Vorrichtung gehandhabten Produkten kollidieren könnten, wobei der Vorrichtung eine Recheneinrichtung zugeordnet ist, insbesondere diese aufweist, die derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass mit ihr ein (zumindest) die Antriebe und die Maschinenorgane abbildendes, digitales Simulationsmodell der Verpackungsmaschine erstellbar ist. Dies insbesondere mittels eines auf der Recheneinrichtung installierten Simulationsprogramms, mithilfe dessen unterschiedliche Relativstellungen der Antriebe und die sich bei diesen Relativstellungen einstellenden Zustände der Verpackungsmaschine simulierbar sind, insbesondere der Maschinenorgane, wobei im Rahmen dieser Simulationen die kollisionsfreien Verfahrwege für die Maschinenorgane ermittelbar sind und wobei jedem Antrieb eine Antriebssteuerung zugeordnet ist (wobei jeder Antrieb insbesondere eine solche aufweist), die den Antrieb derart steuert, dass das bewegbare Maschinenorgan entlang der ermittelten kollisionsfreien Verfahrwege bewegt wird oder bewegbar ist.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie aus den beigefügten Zeichnungen. Darin zeigt:
Fig. 1 einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Packungen für Tabakprodukte mit mehreren unabhängigen Antrieben, die Maschinenorgane bewegen, wobei sich in einem ersten Überschneidungsbereich die Bewegungsbahnen von zwei Maschinenorganen überschneiden und in einem zweiten Überschneidungsbereich die Bewegungsbahn eines Maschinenorgans mit der Bewegungsbahn von Produkten, die von einem Maschinenorgan bewegt werden,
Fig. 2 eine Seitenansicht auf die Vorrichtung entlang der Blickrichtung II,
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Schnittlinie lll-lll in Fig. 2,
Fig. 4a, 4b die Einzelheit IVa aus Fig. 3, nämlich einen einzelnen Mitnehmer eines Förderers, dessen oberes Mitnahmeteil sich in Bezug auf eine X- Koordinate außermittig innerhalb einer Tasche eines Taschenförderers befindet (Seitenansicht (4a)), sodass eine Positionskorrektur in X- Richtung erforderlich ist, sowie dessen oberes Mitnahmeteil in Bezug auf eine Z-Koordinate von einer vorbestimmten Synchronposition innerhalb der Tasche abweicht (Querschnitt (4b)), sodass eine Positionskorrektur in Z-Richtung erforderlich ist, Fig. 5a, 5b Darstellungen der Einzelheit IVa aus Fig. 3 analog zu den Fig. 4a, 4b, allerdings nach einer Positionskorrektur in X-Richtung durch Verfahren der Tasche in Richtung des Pfeils in Fig. 5a,
Fig. 6a, 6b Darstellungen der Einzelheit IVa aus Fig. 3 analog zu den Fig. 4a, 4b, allerdings nach einer nachfolgenden (zusätzlichen) Positionskorrektur in Z-Richtung durch Verfahren des Mitnehmers in Richtung des Pfeils in Fig. 6b.
Die vorstehend dargestellten erfindungsgemäßen Zusammenhänge werden nachfolgend noch anhand einer speziellen Vorrichtung zur Verpackung von Produkten erläutert, nämlich einer Verpackungsmaschine 10 zur Verpackung von Zigaretten 11 bzw. zur Herstellung von Zigarettenpackungen mit Zigaretten 11 als Packungsinhalt, die zu diesem Zweck nur ausschnittsweise dargestellt ist. Verpackungsmaschinen für Zigaretten oder andere Produkte sind dem Fachmann bekannt und werden daher vorliegend nicht näher beschrieben. Es versteht sich, dass das erfindungsgemäße Verfahren auch bei anderen Arten von Verpackungsvorrichtungen bzw. Verpackungsmaschinen anwendbar ist.
Weiter versteht es sich, dass das erfindungsgemäße Verfahren in jeglichen Bereichen einer Verpackungsmaschine angewandt werden kann, in denen sich zwei oder noch mehr von Antrieben angetriebene Maschinenorgane der Verpackungsmaschine auf Bewegungsbahnen in einem Arbeitsraum bewegen, in dem es zu Kollisionen eines sich bewegenden Maschinenorgans mit einem anderen sich bewegenden Maschinenorgan, einem sonstigen (auch statischen) Bauteil der Verpackungsmaschine oder mit in der Maschine gehandhabten Produkten kommen kann.
Es ist ein Bereich der Verpackungsmaschine 10 gezeigt, in dem Zigaretten 11 durch von einem Antrieb C im Maschinentakt hin und her bewegte, vorliegend als Einstößer 12 ausgebildete Maschinenorgane gruppen- und taktweise aus einem Zigarettenmagazin 13 in positionsgenau bereitgehaltene, von einem Antrieb A taktweise (weiter-)bewegte, vorliegend als Taschen 14 eines umlaufenden Taschenförderers 15 ausgebildete Maschinenorgane gestoßen oder geschoben werden. Die Bewegungsbahn der Zigarettengruppen und die Bewegungsbahn der Taschen 14 schneiden sich dabei in einem Überschneidungs- und Übernahmebereich 22, in dem es beispielsweise bei fehlerhafterweise nicht positionsgenauer, beispielsweise seitlich versetzter Ausrichtung der Taschen 14 zu einer Kollision der jeweiligen Zigarettengruppe mit einer der Taschenwände der Taschen 14 kommen kann.
Der Taschenförderer 15 fördert die Zigarettengruppen im Weiteren taktweise in Richtung eines umlaufenden Mitnehmerförderers 16, der über einzelne, von einem Antrieb B bewegte, vorliegend als Mitnehmer 17 ausgebildete Maschinenorgane verfügt, die sich auf einer quer zu der Förderebene der Taschen 14 verlaufenden Förderbahn bewegen.
In einem Überschneidungs- und Übernahmebereich 18, in dem sich die Förder- bzw. Bewegungsbahn der Taschen 14 und die Förder- bzw. Bewegungsbahn der Mitnehmer 17 schneiden, wird jeweils ein oberes, an die Innenkontur der jeweiligen Tasche 14 angepasstes Mitnehmerteil 21 eines der Mitnehmer 17 durch eine jeweils bereitgehaltene Tasche 14 längs hindurchbewegt und fördert dabei die in der Tasche 14 befindliche Zigarettengruppe (unter Mitnahme derselben) quer zur Förderebene der Taschen 14 aus der Tasche 14 in Richtung einer nachfolgenden Wickelstation 19, in der dann ein Innenzuschnitt 20 auf die Zigarettengruppe gelegt und um diese gefaltet wird.
Auch in dem Überschneidungs- und Übernahmebereich 18 kann es zu Kollisionen kommen, beispielsweise zu einer Kollision eines Mitnehmers 17 mit einer bereitgehaltenen Tasche 14 bzw. einer Taschenwand derselben bei fehlerhafterweise, nicht positionsgenauer Ausrichtung der Taschen 14 relativ zu den Mitnehmern 17 bzw. den oberen Mitnehmerteilen 21.
Die Antriebe A, B, C sind individuell ansteuerbar und vorliegend jeweils als Servoantriebe mit Servomotor und entsprechender Lageregelung ausgelegt.
Die Einstößer 12, die Taschen 14 und die Mitnehmer 17 bilden im vorliegenden Fall die von den Antrieben C, A bzw. B bewegten Maschinenorgane, die erfindungsgemäß kollisionsfrei bewegt werden sollen. Naturgemäß ist die Erfindung nicht auf diese speziellen Maschinenorgane beschränkt. Vielmehr können sämtliche denkbaren, von Antrieben jeweils bewegte Maschinenorgane von der Erfindung umfasst sein.
Um beispielsweise bei der Inbetriebnahme der Verpackungsmaschine 10, aber auch im Rahmen einer Wartung oder während des regulären, laufenden Produktionsbetriebs zuverlässige, kollisionsfreie Bewegungen der Maschinenorgane 12, 14, 17 auch in den Überschneidungsbereichen 18 und 22 zu ermöglichen, wird im vorliegenden Fall mithilfe einer Recheneinrichtung 23 (PC) ein Simulationsmodell 24, nämlich ein digitales Abbild 24 bzw. ein digitaler Zwilling des in Fig. 1 gezeigten Maschinenbereichs als kinematisches Ersatzmodell erstellt, das insbesondere die einzelnen Maschinenorgane 12, 14, 17 zusammen mit ihren Antrieben abbildet. Bevorzugt umfasst das Simulationsmodell 24 sämtliche Mechaniken der Verpackungsmaschine, also bewegte und unbewegte Maschinenorgane oder Maschinenbauteile sowie auch die in der Maschine gehandhabten Produkte. Dabei sind bevorzugt alle mechanischen Beziehungen der Mechaniken zueinander hinterlegt.
Der Fachmann des Standes der Technik weiß, wie ein solches Simulationsmodell 24 bzw. ein solcher digitaler Zwilling zu erstellen ist.
Mittels dieses digitalen Simulationsmodells 24 können dann im Weiteren mittels eines auf der Recheneinrichtung 23 ablaufenden Simulationsprogramms viele oder alle möglichen Relativstellungen der Antriebe sowie Bewegungen derselben und die sich bei diesen Relativstellungen bzw. Bewegungen einstellenden Zustände bzw. Stellungen und Bewegungen der Maschinenorgane 12, 14, 17 simuliert werden.
Zu diesem Zweck können in einem ersten Schritt (mittels Drehgebern) die aktuellen Ist- Positionen der Antriebe A, B und C erfasst werden, also beispielsweise die tatsächlichen, aktuellen Ist-Drehwinkel. Diese Ist-Stellungen bzw. Ist-Drehwinkel werden dann an bzw. auf das Simulationsprogramm übertragen und entsprechend als Simulations-Input-Parameter verwendet. Mit anderen Worten werden die in dem Simulationsmodell 24 vorhandenen bzw. abgebildeten Mechaniken gemäß der jeweiligen Stellung in der realen Verpackungsmaschine 10 ausgerichtet.
Entsprechend werden die Stellungen der virtuellen/simulierten Antriebe A, B, C in dem
Simulationsmodell 24 an die Ist-Stellungen der realen Antriebe A, B, C der Verpackungsmaschine 10 angepasst und beispielsweise als Ausgangsstellungen der virtuellen/simulierten Antriebe A, B, C definiert, sodass jeder Antrieb A, B, C in dem Simulationsmodell 24 eine Ausgangsstellung aufweist, die der Ist-Stellung des ihm zugeordneten realen Antriebs A, B, C entspricht.
In einem nachfolgenden Schritt werden im vorliegenden Ausführungsbeispiel auf Basis der übertragenen Ist-Stellungen der Antriebe mithilfe des bzw. auf Basis des Simulationsmodells 24 Abstandsmessungen bzw. Abstandsermittlungen vorgenommen. Dabei können unter anderem Abstände zwischen den Konturen oder bestimmten Punkten der Maschinenorgane 12, 14, 17 betrachtet werden und auch Abstände zwischen einer Ist-Position eines Maschinenorgans 12, 14, 17 und einer vorbestimmten Synchronposition. Dies wird anhand der Fig. 4a- 6b beispielhaft näher erläutert.
In Fig. 4a ist erkennbar, dass das obere Mitnehmerteil 21 mit Bezug auf die X- Koordinate, nicht aber mit Bezug auf die Y-Koordinate in der Tasche 14 außermittig angeordnet ist. Die außermittige Positionierung mit Bezug auf die X-Koordinate könnte zu Kollisionen führen.
Dies wird im Rahmen der Simulationen anhand des Simulationsmodells festgestellt, indem auf Basis der Ist-Stellungen der Antriebe A, B, C sowie sämtlicher weiterer in dem Simulationsmodell abgebildeter bzw. hinterlegter Zusammenhänge die Abstände X1 und X2 zu der linken bzw. rechten Taschenwand und die Abstände Y1 und Y2 zu der unteren bzw. der oberen Taschenwand ermittelt werden.
Durch Vergleich der Fig. 4b und Fig. 6b ist erkennbar, dass sich das obere Mitnehmerteil 21 mit Blick auf die Z-Koordinate innerhalb der Tasche 14 in einer Position befindet, die nicht einer vorbestimmten, in Fig. 6b gezeigten Soll- oder Synchronposition entspricht (in Fig. 2 ist diese Soll- oder Synchronposition durch strichpunktierte Linien dargestellt). Um dies festzustellen könnten im Rahmen der Abstandsermittlungen dann beispielsweise die Abstände Z1 bzw. Z2 relativ zu einer vorderen bzw. hinteren Taschenkante ermittelt werden.
In einem weiteren Schritt können dann im Rahmen der Simulationen (mittels des Simulationsprogramms) anhand des Simulationsmodells und auf Basis der durchgeführten Abstandsermittlungen kollisionsfreie Verfahrwege für die Antriebe A, B, C bzw. die Maschinenorgane 12, 14, 17 ermittelt bzw. errechnet werden.
Mit Blick auf das Beispiel der Fig. 4a - 6b kann dabei im Rahmen der Simulationen für den Mitnehmer 17 bzw. das Mitnehmerteil 21 sowie für die Tasche 14 jeweils ein kollisionsfreier Verfahrweg berechnet werden, auf dem der Mitnehmer 17 bzw. die Tasche 14 ausgehend von der jeweiligen Ist-Position verfahren werden könnte, ohne dass der Mitnehmer 17 und die Tasche 14 miteinander kollidieren würden.
Dabei kann ein Optimieralgorithmus zum Tragen kommen, der die ermittelten Abstände korrigiert. Beispielsweise derart, dass die Abstände X1 und X2 im Anschluss gleich groß sind, sodass das Mitnehmerteil 21 nach der Korrektur zu beiden Seiten jeweils einen maximal möglichen Abstand zu der jeweils benachbarten Taschenwand aufweist und entsprechend mittig in der Tasche 14 positioniert wäre.
Ein erster ermittelter (Teil-)Verfahrweg eines kollisionsfreien Verfahrwegs für die Tasche 14 könnte/würde somit umfassen, im Rahmen der Simulation durch entsprechende Steuerung des Antriebs A den Taschenförderer 15 in die in Fig. 5a gezeigte Pfeilrichtung zu bewegen, um die Abstände X1 und X2 jeweils auf einen identischen Wert zu bringen. Dabei kann der Mitnehmer 17 beispielsweise noch unbeachtet bzw. unbewegt bleiben.
Ein erster (Teil-)Verfahrweg eines kollisionsfreien Verfahrwegs für den Mitnehmer 17 könnte dagegen umfassen, dessen Position mit Bezug auf die Z-Koordinate mit der oben bereits erwähnten, vorbestimmten Soll- oder Synchronposition in Deckung zu bringen. Zu diesem Zweck könnte der Mitnehmer 17 im Rahmen der Simulation durch entsprechende Steuerung des Antriebs B des Mitnehmerförderers 16 entlang eines in Fig. 2 dargestellten Verfahrwegs S in die in Fig. 6b gezeigte Soll- oder Synchronposition verfahren werden (im Anschluss an die vorstehend beschriebenen Ausrichtung der Tasche 14).
Insgesamt können im Rahmen der Simulationen kollisionsfreie Verfahrwege für sämtliche Maschinenorgane 12, 14, 17 (und/oder weitere Maschinenorgane) bestimmt werden. In einem weiteren, finalen Schritt können dann die berechneten Verfahrwege steuerungstechnisch in der realen Verpackungsmaschine 10 umgesetzt werden, beispielsweise im Rahmen eines "Master-Slave" Steuerungsprinzips mit Hilfe einer Steuereinheit 25, die entsprechende Steuerungsanweisungen an die Antriebe A, B, C sendet.
Beispielsweise bei einer Erstinbetriebnahme der Verpackungsmaschine 10, bei einer Inbetriebnahme nach einem Maschinenstopp oder nach/im Rahmen einer Wartung, wenn sich die Maschine 10 häufig noch in einem Undefinierten bzw. nicht synchronisierten Zustand befindet, kann die Maschine 10 bzw. können die Maschinenorgane 12, 14, 17 mithilfe der auf Basis der abgefragten Ist-Positionen in der beschriebenen Weise errechneten, kollisionsfreien Verfahrwege in einen definierten, synchronisierten Zustand bewegt werden.
Wenn das erfindungsgemäße Verfahren zur Überwachung bzw. Steuerung der laufenden bzw. sich im Betrieb befindlichen Maschine 10 genutzt werden soll, erfolgt die Bestimmung der Ist-Positionen der Antriebe A, B, C, die Bestimmung der vorgenannten Abstände sowie insgesamt die Simulation zur Berechnung kollisionsfreier Verfahrwege bevorzugt kontinuierlich während des laufenden Betriebs bzw. zumindest in bestimmten, kurzen Zeitabständen. Die Verfahrwege werden dabei entsprechend jeweils neu errechnet und dann als Steuerungsanweisungen an die Antriebe übermittelt.
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22. September 2022
Bezugszeichenliste
10 Verpackungsmaschine
11 Zigaretten
12 Einstößer
13 Zigarettenmagazin
14 Taschen
15 Taschenförderer
16 Mitnehmerförderer
17 Mitnehmer
18 Überschneidungsbereich
19 Wickelstation
20 Innenzuschnitt
21 Mitnehmerteil
22 Überschneidungsbereich
23 Recheneinrichtung
24 Simulationsmodell
25 Steuereinheit

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Steuerung einer Verpackungsmaschine zur Herstellung von Verpackungen, insbesondere zur Herstellung von Verpackungen für rauchbare Produkte der Tabakindustrie, mit mehreren unabhängig voneinander ansteuerbaren Antrieben (A, B, C), die Maschinenorgane (12, 14, 17) der Verpackungsmaschine auf Bewegungsbahnen bewegen, auf denen die Maschinenorgane (12, 14, 17) miteinander oder mit einem anderen Bauteil der Verpackungsmaschine oder mit in der Verpackungsmaschine gehandhabten Produkten kollidieren könnten, mit folgenden Schritten: a) ein (zumindest) die Antriebe (A, B, C) und die Maschinenorgane (12, 14, 17) abbildendes, digitales Simulationsmodell der Verpackungsmaschine wird erstellt, insbesondere mittels eines Simulationsprogramms, b) mithilfe des Simulationsmodells werden unterschiedliche Relativstellungen der Antriebe (A, B, C) und die sich bei diesen Relativstellungen einstellenden Zustände der Verpackungsmaschine simuliert, insbesondere der Maschinenorgane (12, 14, 17), c) im Rahmen dieser Simulationen werden kollisionsfreie Verfahrwege für die Maschinenorgane (12, 14, 17) ermittelt, insbesondere mittels eines oder des Simulationsprogramms, d) die Maschinenorgane (12, 14, 17) der Verpackungsmaschine werden durch entsprechende Steuerung der Antriebe (A, B, C) jeweils entlang der ermittelten kollisionsfreien Verfahrwege bewegt.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ist- Stellungen der Antriebe (A, B, C) der Verpackungsmaschine abgefragt werden, und dass auf Basis dieser Ist-Stellungen die Simulationen durchgeführt und die kollisionsfreien Verfahrwege bestimmt werden, insbesondere unter Anpassung der Stellungen der Antriebe (A, B, C) des Simulationsmodells an die abgefragten Ist- Stellungen der jeweiligen zugeordneten (realen) Antriebe (A, B, C) der Verpackungsmaschine im Rahmen der Simulationen, sodass die Stellungen der Antriebe (A, B, C) in dem Simulationsmodell den Ist-Stellungen der zugeordneten Antriebe (A, B, C) in der Verpackungsmaschine entsprechen.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ist- Stellungen der Antriebe (A, B, C) der Verpackungsmaschine abgefragt werden, und dass anhand dieser Ist-Stellungen zuvor im Rahmen der Simulationen ermittelte kollisionsfreie Verfahrwege aus einer Datenbank ausgewählt werden, in der zu verschiedenen Ist-Stellungen der Antriebe (A, B, C) der Verpackungsmaschine zugeordnete kollisionsfreie Verfahrwege gespeichert sind.
4. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Bewegungsbahnen von mindestens zwei Maschinenorganen (12, 14, 17) in einem Überschneidungsbereich schneiden, und dass im Rahmen der Simulationen für unterschiedliche Relativstellungen der Antriebe (A, B, C) der beiden Maschinenorgane (12, 14, 17) Abstände zwischen den beiden Maschinenorganen (12, 14, 17) und/oder zwischen einem dieser Maschinenorgane (12, 14, 17) und einem von dem anderen Maschinenorgan bewegten Produkt und/oder zwischen von den beiden Maschinenorganen (12, 14, 17) bewegten Produkten bestimmt werden, die sich einstellen, wenn sich die beiden Maschinenorgane (12, 14, 17) in dem Überschneidungsbereich befinden, insbesondere Abstände zwischen den Konturen der Maschinenorgane (12, 14, 17) und/oder zwischen den Konturen des Maschinenorgans und des Produkts und/oder zwischen den Konturen der Produkte.
5. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass diese Abstände im Rahmen der Ermittlung kollisionsfreier Verfahrwege für die beiden Maschinenorgane (12, 14, 17) optimiert werden, insbesondere derart, dass die Abstände in dem Überschneidungsbereich zumindest größer Null oder bevorzugt möglichst groß sind.
6. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der Simulationen für unterschiedliche Relativstellungen (mindestens) eines Antriebs Abstände zwischen dem von diesem bewegten Maschinenorgan und/oder einem von diesem Maschinenorgan bewegten Produkt einerseits und einem ortsfesten Bauteil der Vorrichtung andererseits bestimmt werden, die sich einstellen, wenn das Maschinenorgan in dem oder entlang des Bereichs des ortsfesten Bauteils bewegt wird, insbesondere Abstände zwischen der Kontur des Maschinenorgans und/oder des von ihm bewegten Produkts einerseits und der Kontur des ortsfesten Bauteils andererseits. 17
7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände im Rahmen der Ermittlung kollisionsfreier Verfahrwege für das Maschinenorgan optimiert werden, insbesondere derart, dass die Abstände während des gesamten Verfahrwegs zumindest größer Null oder bevorzugt möglichst groß sind.
8. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der Simulationen für unterschiedliche Relativstellungen (mindestens) eines Antriebs Abstände zwischen einer vorgegebenen Synchron- oder Sollposition für das von dem Antrieb bewegte Maschinenorgan und der sich bei der jeweiligen Relativstellung des Antriebs einstellenden Position dieses Maschinenorgans bestimmt werden.
9. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände in die Ermittlung eines kollisionsfreien Verfahrwegs für dieses oder weitere Maschinenorgane (12, 14, 17) einfließen.
10. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Simulationsmodell sämtliche Antriebe (A, B, C) und die von diesen bewegten Maschinenorgane (12, 14, 17) umfasst sowie zumindest sämtliche weiteren Bauteile der Verpackungsmaschine, mit denen die Maschinenorgane (12, 14, 17) und/oder die von ihnen bewegten Produkte auf ihren Bewegungsbahnen kollidieren könnten.
11. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Simulationen und die Bestimmung der kollisionsfreien Verfahrwege während des Betriebs der Verpackungsmaschine durchgeführt werden, insbesondere taktweise oder kontinuierlich, oder vor oder während einer Inbetriebnahme oder einer Wartung der Verpackungsmaschine, insbesondere jeweils nach einer Abfrage der Ist-Stellungen der Antriebe (A, B, C) der Maschinenorgane (12, 14, 17).
12. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Simulationen inklusive der Bestimmung der kollisionsfreien Verfahrwege von einer oder mehreren, insbesondere der 18
Verpackungsmaschine zugeordneten Recheneinrichtung(en) vorgenommen werden, vorzugsweise von der zentralen Hauptsteuerungseinheit der Verpackungsmaschine oder von einer oder mehreren dezentralen, insbesondere den jeweiligen Antrieb steuernden Steuerungseinheit(en).
13. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinenorgane (12, 14, 17) durch die entsprechende Steuerung der Antriebe (A, B, C) während des Betriebs oder während einer Inbetriebnahme oder während einer Wartung der Verpackungsmaschine jeweils entlang der ermittelten kollisionsfreien Verfahrwege bewegt werden.
14. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der Ermittlung der kollisionsfreien Verfahrwege für ein erstes Maschinenorgan ein erster kollisionsfreier Verfahrweg ermittelt wird und für ein zweites Maschinenorgan ein zweiter kollisionsfreier Verfahrweg, und dass die Steuerung der Antriebe (A, B, C) derart erfolgt, dass das zweite Maschinenorgan erst entlang des zweiten kollisionsfreien Verfahrwegs bewegt wird wenn das erste Maschinenorgan bereits entlang des ersten kollisionsfreien Verfahrwegs bewegt wurde.
15. Vorrichtung zur Herstellung von Verpackungen, insbesondere zur Herstellung von Verpackungen für rauchbare Produkte der Tabakindustrie, mit mehreren unabhängig voneinander ansteuerbaren Antrieben (A, B, C), die jeweils mindestens ein Maschinenorgan der Vorrichtung auf einer Bewegungsbahn bewegen, auf der die Maschinenorgane (12, 14, 17) miteinander oder mit einem anderen Bauteil der Vorrichtung oder mit in der Vorrichtung gehandhabten Produkten kollidieren könnten, wobei der Vorrichtung eine Recheneinrichtung zugeordnet ist, insbesondere diese aufweist, die derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass mit ihr ein (zumindest) die Antriebe (A, B, C) und die Maschinenorgane (12, 14, 17) abbildendes, digitales Simulationsmodell der Verpackungsmaschine erstellbar ist, insbesondere mittels eines auf der Recheneinrichtung installierten Simulationsprogramms, mithilfe dessen unterschiedliche Relativstellungen der Antriebe (A, B, C) und die sich bei diesen Relativstellungen einstellenden Zustände der Verpackungsmaschine simulierbar sind, insbesondere der Maschinenorgane (12, 14, 17), wobei im Rahmen dieser Simulationen kollisionsfreie Verfahrwege für die Maschinenorgane (12, 14, 17) 19 ermittelbar sind, und dass jedem Antrieb eine Antriebssteuerung zugeordnet ist, die den Antrieb derart steuert, dass das bewegbare Maschinenorgan entlang der ermittelten kollisionsfreien Verfahrwege bewegt wird oder bewegbar ist.
16. Vorrichtung gemäß Anspruch 15, gekennzeichnet durch ein oder mehrere Merkmale der Ansprüche 1-14.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180150056A1 (en) * 2015-06-03 2018-05-31 Siemens Aktiengesellschaft Method for Calculating an Optimised Trajectory
EP3650361A1 (de) * 2018-11-09 2020-05-13 Focke & Co. (GmbH & Co. KG) Verfahren zum erkennen und/oder vermeiden von kollisionen von maschinenorganen einer verpackungsmaschine
EP3781998A1 (de) * 2018-04-19 2021-02-24 G.D Società per Azioni Verfahren zur wiederherstellung des funktionszustandes einer automatischen maschine zur herstellung von artikeln der tabakverarbeitenden industrie
WO2021048783A1 (en) * 2019-09-10 2021-03-18 G.D Societa' Per Azioni A procedure to solve an unknown fault of at least part of an automatic machine for manufacturing or packing consumer products

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0629049B2 (ja) 1988-12-28 1994-04-20 株式会社フジキカイ 横型製袋充填包装機のシール体駆動制御装置
JP2528064B2 (ja) 1991-10-09 1996-08-28 トタニ技研工業株式会社 プラスチックフィルム層をヒ―トシ―ルする装置
IT201800007659A1 (it) 2018-07-31 2020-01-31 Gd Spa Procedimento per determinare la posizione degli attuatori di una macchina automatica per la produzione di articoli dell’industria del tabacco
CN112731894A (zh) 2021-02-02 2021-04-30 深圳华龙讯达信息技术股份有限公司 一种基于数字孪生技术的包装机智能控制系统及方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180150056A1 (en) * 2015-06-03 2018-05-31 Siemens Aktiengesellschaft Method for Calculating an Optimised Trajectory
EP3781998A1 (de) * 2018-04-19 2021-02-24 G.D Società per Azioni Verfahren zur wiederherstellung des funktionszustandes einer automatischen maschine zur herstellung von artikeln der tabakverarbeitenden industrie
EP3650361A1 (de) * 2018-11-09 2020-05-13 Focke & Co. (GmbH & Co. KG) Verfahren zum erkennen und/oder vermeiden von kollisionen von maschinenorganen einer verpackungsmaschine
WO2021048783A1 (en) * 2019-09-10 2021-03-18 G.D Societa' Per Azioni A procedure to solve an unknown fault of at least part of an automatic machine for manufacturing or packing consumer products

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