[0001] Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung und Steuerung von Bahnen
aus Verpackungsmaterial od. dgl. in bezug auf Material- und Stellungsfehler, insbesondere
an Verpackungsmaschinen, mit Sensoren, vorzugsweise photoelektrischen Sendern und
Empfängern, zum Abtasten der laufenden Bahn.
[0002] Im Zusammenhang mit Verpackungsmaschinen ist die Überwachung von Material-Bahnen,
insbesondere von Bahnen des Verpackungsmaterials, erforderlich. Zum einen geht es
darum, Materialfehler zu identifizieren, beispielsweise Löcher, Risse, aber auch Bahnverbindungen
durch Klebestreifen etc. Die Feststellung derartiger Fehler führt zu der Aussonderung
einer oder mehrerer aus dem Verpackungsmaterial mit diesen Fehlern hergestellter Packungen,
insbesondere Zigaretten-Packungen. Darüber hinaus ist aber auch der Lauf der Materialbahn,
also deren Relativstellung, zu überwachen. Bei Abweichungen von den Soll-Positionen
wird die Bahn durch geeignete Stellorgane in die korrekte Bewegungsrichtung verstellt.
[0003] Eine Überwachungs- und Steuerungseinrichtung dieser Art ist in der EP-A-25 563 beschrieben.
Einem Bobinen-Träger ist bei diesem bekannten Vorschlag ein photoelektrisches Abtastgerät
zugeordnet, welches aus zwei im Abstand voneinander angeordneten Sensorstäben besteht.
Zwischen diesen läuft die Bahn des Verpackungsmaterials hindurch, derart, daß eine
Reihe von mit geringem Abstand voneinander angeordneten Sensoren jeweils zu beiden
Seiten der Bahn sich erstreckt. Darüber hinaus sind an jedem Sensorstab zwei seitliche
Sensoren (Sender und Empfänger) angeordnet, die die Seitenkanten der Bahn abtasten
und einen etwaigen Schieflauf erkennen. Diese letztgenannten Sensoren bzw. etwaige
Fehlersignale werden bei der bekannten Vorrichtung zur Betätigung eines Stellmotors
verwendet, der die Bobine bzw. die Bobinenhalterung in korrigierendem Sinne verstellt.
[0004] Die bekannte Einrichtung ist zwar zur Überwachung von Material- und Stellungsfehlern
einer Materialbahn geeignet, jedoch im Aufbau und in der Handhabung verhältnismäßig
aufwendig.
[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine im Aufbau einfache und kostengünstige,
in der Funktion gleichwohl zuverlässige Einrichtung zur Überwachung von Material-
und Stellungsfehlern in bzw. an Bahnen vorzuschlagen.
[0006] Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäße Einrichtung gekennzeichnet durch
wenigstens zwei voneinander unabhängige Sensoren bzw. Gruppen von Sensoren zum Abtasten
mehrerer Material- und Herstellungsmerkmale der Bahn.
[0007] Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind zwei voneinander unabhängig
betätigbare Gruppen von Sensoren vorgesehen. Eine erste Gruppe von lediglich zwei
Sensoren, nämlich Sender und Empfänger, dient der Überwachung der Materialbeschaffenheit
der Bahn. Der Sender ist dabei vorzugsweise als Lichtgeber (Infrarotlichtgeber) ausgebildεtund
der Empfänger als Photodiode. Die Bahn wird zwischen Sender und Empfänger hindurchgeleitet,
wobei Änderungen der Intensität des empfangenen Lichts durch den Empfänger registriert
werden, z. B. Materialverdickungen oder -verdünnungen, Rissbildungen, Klebestreifen
zum Verbinden von Enden aneinanderschließender Bahnen etc. Das vom Empfänger erzeugte
Fehlersignal wird in der Weise verwendet, daß eine oder mehrere Packungen aus dem
Bereich der fehlerhaften Bahn ausgesondert werden.
[0008] Eine Gruppe von weiteren Sensoren, nämlich einem Sender und zwei im Abstand voneinander
angeordneten Empfängern, dient erfindungsgemäß der Überwachung eines auf die Bahn
aufgebrachten Materialstreifens (Folien-Aufreißstreifen). Die Empfänger sind dabei
in einem Abstand voneinander angeordnet, der geringer ist als die Breite des Folien-Aufreißstreifens,
so daß beide Empfänger von diesem überdeckt sind. Bei einer Abweichung des Streifens
von der Normallage wird dem einen oder anderen Sensor mehr Licht zugeführt, woraus
ein Fehlersignal abgeleitet wird.
[0009] Erfindungsgemäß hat diese Gruppe von Sensoren eine weitere Funktion, nämlich Überwachung
der Relativlage der Verpakkungszuschnitte, die zusammen mit dem Materialstreifen von
der Bahn abgetrennt werden. Zu diesem Zweck ist jeder Folien-Aufreißstreifen mit einer
Markierung (farbige Kennmarke) versehen, die hinsichtlich der Relativlage von den
Sensoren abgetastet wird. Eine Veränderung der Lage bedeutet auch eine nicht erwünschte
Veränderung der Relativstellung des Zuschnitts.
[0010] Diese und ggf. weitere Sensoren sind nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung
in bzw. an einem gemeinsamen, einheitlichen Halter angeordnet, der U-förmig ausgebildet
ist. An (horizontal) gerichteten Schenkeln sind die sich gegenüberliegenden Sensoren
(Sender und Empfänger) angeordnet, wobei die Bahn im Bereich eines einseitig offenen
Schlitzes zwischen den Sensoren hindürchgefördert wird. Diese sind auf einer gemeinsamen,
U-förmigen Platine als Träger angebracht.
[0011] Eine so ausgebildete Überwachungs-Einrichtung ist einfach zu handhaben, nämlich montierbar
und erforderlichenfalls austauschbar. Die komplette Einrichtung ist als handels-und
handhabungsfähige Einheit ausgebildet.
[0012] Weitere Merkmale der Erfindung beziehen sich auf die konstruktive Ausbildung der
Überwachungs-Einrichtung sowie auf deren Organe.
[0013] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Einheit zur Überwachung von Bahnen in Seitenansicht mit schematisch dargestellten
Überwachungsorganen,
Fig. 2 die Einheit gemäß Fig. 1 in Stirnansicht mit Bahn in verkleinertem Maßstab,
Fig. 3 einen Grundriß zu Fig. 2,
Fig. 4 eine Darstellung entsprechend Fig. 3 eines anderen Ausführungsbeispiels.
[0014] Das in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel einer Überwachungs- und Steuer-Einheit
ist besonders geeignet in Verbindung mit Verpackungsmaschinen, vorzugsweise Zigarettenpackmaschinen.
Eine fortlaufend der Verpackungsmaschine bzw. einem Verpackungsaggregat (z. B. Folienapparat)
zulaufende Bahn 10, beispielsweise aus einer Kunststoff-Folie, ist in bezug auf Relativstellung,
Fehler etc. abzutasten. Zu den Fehlern gehören Unregelmäßigkeiten in der Materialbeschaffenheit
der Bahn 10 (Löcher, Risse, unerwünschte Verdickungen), aber auch querlaufende Klebestreifen
11 zum Verbinden der Enden aufeinanderfolgender Bahnen 10.
[0015] Die überwachungs-Einrichtung besteht aus bzw. ist in einem separaten Gehäuse 12 komplett
untergebracht. Diese im vorliegenden Fall etwa rechteckige bzw. quaderförmige Einheit
kann komplett in bzw. an der Verpackungsmaschine installiert und erforderlichenfalls
ausgewechselt werden.
[0016] Das Gehäuse 12 bildet einen hier außermittig liegenden, an einem Rand offenen Schlitz
13. Durch diesen erhält das Gehäuse 12 eine im wesentlichen U-förmige Gestalt mit
Schenkeln 14 und 15 und einem diese an einer Seite miteinander verbindenden Steg 16.
Die Bahn 10 läuft quer zur Längserstreckung des Gehäuses 12 durch den Schlitz 13 hindurch,vorzugsweise
in horizontaler Ebene. In dem U-förmigen bzw. mit dem einseitig offenen Schlitz 13
ausgebildeten Gehäuse 12 sind die Überwachungsorgane, nämlich optische bzw. photoelektrische
Sensoren sowie Anzeigeorgane und die elektronischen sowie elektrotechnischen Einrichtungen
untergebracht. Hauptträger dieser Organe ist eine U-förmig bzw. mit einem Schlitz
13 ausgebildete Platine 17. Am Rand derselben, nämlich den Konturen folgend, ist eine
ringsherumlaufende Querwand 18 gebildet. Diese begrenzt auch den Schlitz 13 zu beiden
Seiten desselben. Außen sind zweckmäßigerweise Deckwandungen 19 angebracht, die Teil
des geschlossenen Gehäuses 12 sind.
[0017] Bei den hier gezeigten, bevorzugten Ausführungsbeispielen wird die Bahn 10 hinsichtlich
etwaiger Materialfehler durch ein erstes überwachungssystem abgetastet, welches aus
einem Sender 20 auf der einen und einem Empfänger 21 auf der anderen Seite des Schlitzes
13 und damit der Bahn 10 besteht. Von dem Sender 20 wird ein Prüfmedium ausgesendet,
vorzugsweise pulsierendes Infrarotlicht, welches nach Durchtritt durch die Bahn 10
von dem Empfänger 21 aufgenommen wird. Veränderungen der Strahlungs- bzw. Lichtintensität
führen zu einer entsprechenden Auswertung durch eine dem Empfänger 21 nachgeordnete
Auswertungselektronik und ggf. zur Erzeugung eines Fehlersignals. Das Infrarotlicht
wird im Bereich der (oberen und unteren) Querwand 18 durch jeweils ein Planfenster
22 und 23 innerhalb derselben hindurchgeleitet. Dem Empfänger 21 ist ein Verstärker
24 nachgeschaltet.
[0018] Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird unabhängig von der Bahn 10 ein Materialstreifen
überwacht, nämlich ein Aufreißstreifen 25, der (außermittig) auf der Bahn 10 angebracht
ist. Ein derartiger Aufreißstreifen 25 ist bei Außenumhüllungen von Verpackungen üblich,
insbesondere bei der äußeren Folienumhüllung von Zigaretten-Packungen. Die Bahn 10
ist zur Verdeutlichung bei den Darstellungen in Fig. 3 und 4 mit gedachten Quertrennlinien
26 versehen, die durch später von der Bahn 10 abzutrennende Zuschnitte 27, je für
eine Packung, definiert sind. Der Aufreißstreifen 26 erstreckt sich über die volle
Länge der Zuschnitte 27 und damit über die Bahn 10. An den Enden sind jeweils vorgestanzte
Grifflaschen 28 zum Erfassen des Aufreißstreifens 25 beim öffnen der Packungen markiert.
[0019] Das Vorhandensein sowie die exakte Relativlage des Aufreißstreifens 25 wird bei dem
gezeigten Ausführungsbeispiel durch ein unabhängiges System überwacht, welches aus
einem gemeinsamen Sender 29 und zwei im Abstand voneinander angeordneten Empfängern
30 und 31 besteht. Letzteren sind jeweils Verstärker 32 nachgeordnet.
[0020] Die Empfänger 30 und 31 sind in einem Abstand voneinander angeordnet (z. B. ca. 1
mm), der etwas kleiner ist als die Breite des Aufreißstreifens 25. Dadurch sind bei
Anordnung des Aufreißstreifens 25 in der Normalstellung beide Empfänger 30, 31 durch
diesen bzw. das Lichtstrahlenbündel überdeckt. Bei einer Abweichung von der Normalstellung
wird der eine oder andere Empfänger 30, 31 unmittelbar mit Infrarotlicht beaufschlagt,
wodurch ein Fehlersignal ausgelöst und eine Korrekturbewegung hinsichtlich der Zuführung
des Aufreißstreifens 25 eingeleitet wird.
[0021] Den beiden Überwachungssystemen 20, 21 einerseits sowie 29, 30, 31 andererseits können
optische Anzeigeorgane 33 und 34 zugeordnet sein, die hier im Bereich einer Stirnwand
35 des Gehäuses 12 aus diesem herausragen. Durch die Anzeigeorgane 33, 34 wird (zusätzlich)
ein etwaiger Fehler sichtbar gemacht.
[0022] Das überwachungssystem mit Sender 29, Empfänger 30, und 31 erfüllt im vorliegenden
Falle eine Doppelfunktion. Der Aufreißstreifen 25 ist zu diesem Zweck mit einem (Farb-)Kennzeichen
36 versehen, bei dem Ausführungsbeispiel der Fig.4 im Bereich der Grifflasche 28.
Dieses wird bei der vorliegenden Einrichtung als zusätzliches Oberwachungshilfsmittel
herangezogen, und zwar für die exakte Relativstellung des von der Bahn 10 abzutrennenden
Zuschnitts 27 in bezug auf die einzuhüllende Packung (nicht gezeigt). Zu diesem Zweck
wird das (Farb-)Kennzeichen 36 durch den Sender 29 bzw. die Empfänger 30, 31 abgetastet.
Das Ergebnis wird dahingehend ausgewertet, daß im Falle einer festgestellten Differenz
in bezug auf die Relativlage die Förderbewegung der Bahn 10 und damit die Relativstellung
der Zuschnitte 27 verändert wird.
[0023] Durch die Trennung der Überwachungssysteme voneinander ist eine unterschiedliche
Einstellung der Empfindlichkeit derselben je nach dem überwachungsziel möglich. Des
weiteren können die angeschlossenen Stelleinrichtungen der Verpakkungsmaschine hinsichtlich
der Schnelligkeit, der Größe und Richtung der Stellwerte getrennt eingerichtet und
justiert werden.
[0024] Das Infrarotlicht wird taktweise von den Sendern erzeugt (2 - 5 kHz), um Fremdlichteinflüsse
weitgehend auszuschalten. Bei der Abtastung des Aufreißstreifens 25 kann die Relativstellung
der Organe so gewählt werden, daß die Empfänger 30, 31 je zur Hälfte durch den Aufreißstreifen
25 überdeckt sind, also etwa ihre halbe mögliche Leistung liefern. Durch die jedem
Empfänger 30, 31 nachgeschalteten, getrennten Verstärker 32 werden bei mittig verlaufendem
Aufreißstreifen 25 die Ausgangswerte so eingestellt, daß sie annähernd gleich sind
und die Ausgangssignale noch keinen Fehler melden.(Schwellenwert-Einstellung je nach
zugelasssener Toleranzabweichung in seitlicher Richtung)
[0025] Die Auswertung der Signale kann bei dieser Anordnung in verschiedener Weise erfolgen.
Wenn einer der Verstärker 32 oder beide ein Fehlersignal abgeben, kann dieses über
eine UND-Verknüpfung an den Ausgang als Fehler weitergegeben werden. Alternativ kann
jeder Verstärker 32 ein unterschiedliches Signal abgeben, z. B. Plus-Spannung einerseits
und Minus-Spannung andererseits. Beide Signale werden auf einen Summenverstärker gegeben,
dessen Ausgang bei ordnungsgemäß laufendem Aufreißstreifen 25 Null ist. Durch mit
Potentiometer einstellbare Hysteresen nach Plus- und Minuswerten am Ausgang kann die
zulässige Abweichung des Aufreißstreifens 25 aus der Null-Lage eingestellt werden.
Zugleich können diese Plus- und Minuswerte dazu dienen, über ein Korrekturstellglied
die Lage des Aufreißstreifens wieder zu justieren. Des weiteren werden hier die Signale
abgeleitet, um die Fehlpackungen auszusondern bzw. die Verpackungsmaschine anzuhalten.
1. Einrichtung zur Überwachung und Steuerung von Bahnen aus Verpackungsmaterial od,
dgl. in bezug auf Material-und Stellungfehler, insbesondere an Verpackungsmaschinen,
mit Sensoren, vorzugsweise photoelektrischen Sendern und Empfängern, zum Abtasten
der laufenden Bahn, gekennzeichnet durch wenigstens zwei voneinander unabhängige Sensoren
(20, 21 einerseits; 29, 30, 31 andererseits) zum Abtasten mehrerer Material- und Stellungsmerkmale
der Bahn (10).
2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Sensoren (29; 30, 31) zum Abtasten
eines auf die Bahn (10) aufgebrachten (fortlaufenden) Materialstreifens, insbesondere
eines (Folien-)Aufreißstreifens (25).
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufreißstreifen
(25) durch einen Sender (29) und zwei auf der gegenüberliegenden Seite der Bahn (10)
im Abstand voneinander angeordnete Empfänger (30, 31) abtastbar ist, wobei vorzugsweise
der Abstand der Empfänger (30, 31) voneinander kleiner ist als die Breite des Aufreißstreifens(25).
4. Einrichtung nach Anspruch 1 sowie einem oder mehreren der weiteren Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß ein an dem Aufreißstreifen (25) angebrachtes (Farb-)Kennzeichen
(36) durch Sensoren (29; 30, 31) abtastbar ist, insbesondere durch Sender (29) und
Empfänger (30, 31) zur Abtastung des Aufreißstreifens (25), wobei durch die Abtastung
des Kennzeichens (36) ein Steuersignal in bezug auf die exakte Relativlage von Zuschnitten
(27) in bezug auf Packungen ableitbar ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 1 sowie einem oder mehreren der weiteren Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Empfänger (21; 30, 31) auf Änderung von Lichtintensität ansprechen,
insbesondere von pulsierendem Infrarotlicht.
6. Einrichtung nach Anspruch 1- sowie einem oder mehreren der weiteren Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß alle Sender (20; 29) sowie Empfänger (21; 30, 31) an einem
gemeinsamen Halter angeordnet sind, insbesondere in einem gemeinsamen U-förmigen Gehäuse
(12), das durch einen einseitig offenen, sich in Längsrichtung erstreckenden, durchgehenden
Schlitz (13) annähernd U-förmig ausgebildet ist, und die Bahn (10) im Bereich des
Schlitzes (13) zwischen Schenkeln (14, 15) hindurchförderbar ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 6 sowie einem oder mehreren der weiteren Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sender (20, 29) der unabhängigen Überwachungssysteme auf der
einen Seite des Schlitzes (13), insbesondere im Bereich des oberen Schenkels (14),und
die Empfänger (21; 30, 31) im Bereich des anderen Schenkels (15) angeordnet sind.
8. Einrichtung nach Anspruch 6 sowie einem oder mehreren der weiteren Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß Sender und Empfänger sowie weitere elektrische bzw. elektronische
Schalt- und Steuerorgane an einer U-förmigen Platine (17) innerhalb des Gehäuses (12)
angeordnet sind, wobei die Platine (17) entsprechend der Gestalt des Gehäuses (12)
mit dem Schlitz (13) versehen ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 6 sowie einem oder mehreren der weiteren Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß an der Außenseite des Gehäuses (12), insbesondere an einer schmalen
Stirnwand (35), optische Anzeigeorgane (33, 34) zum Anzeigen von Fehlersignalen aufgrund
der Abtastung durch die unabhängigen Überwachungssysteme angeordnet sind.
10. Einrichtung nach Anspruch 6 sowie einem oder mehreren der weiteren Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß zu beiden Seiten des Schlitzes (13) im Bereich des Austritts
und Eintritts des Infrarotlichts Planfenster (22, 23) angeordnet sind, insbesondere
in einer den Schlitz (13) begrenzenden Querwand (18).