TECHNISCHES GEBIET
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung bzw. ein System zum Umreifen
von Gegenständen und insbesondere ein Verfahren zur Steuerung der Parameter eines
Umreifungssystems.
STAND DER TECHNIK
[0002] Umreifungsmaschinen sind seit Jahrzehnten bewährte Vorrichtungen zum Anbringen gespannter
Schlaufen, meist aus Kunststoffband, um Gegenstände, wie Pakete, Stapel von Zeitschriften,
befüllte Transportkisten etc. Die Gegenstände werden üblicherweise auf einem Förderer
in einen Bandführungsrahmen transportiert. Ein flaches Umreifungsband wird dem Bandführungskanal
in dem Bandführungsrahmen mittels eines Bandantriebs zugeführt. Anschließend wird
die so gebildete Bandschlaufe aus dem Bandführungskanal herausgezogen und um den zu
umreifenden Gegenstand gespannt. In diesem Zustand wird die gebildete Bandschlaufe
von dem Bandvorrad abgetrennt, und die zwei Enden der Bandschlaufe werden gegeneinander
gepresst und miteinander verbunden. Die Verbindung der Schlaufenenden erfolgt meist
durch Verschweißen. Hierzu werden Verschlussaggregate verwendet, die das Bandmaterial
durch ein Heizelement (Heizplatte oder Heizkeil) oder durch Ultraschallsonotrode erhitzen
und geschmolzene Bandabschnitte gegeneinander drückt. Die
WO 2008/019991 der Anmelderin beschreibt eine derartige Umreifungsmaschine.
[0003] Die Umreifungsstation befindet sich im Bereich des Bandführungsrahmens, so dass die
von dem Bandführungsrahmen gebildete Schlaufe an einer bestimmten Position in einer
bestimmten Lage um den Gegenstand in der Umreifungsposition befestigt wird. Es sind
aber auch Umreifungsmaschinen ohne starren Bandführungsrahmen bekannt. Zur Bildung
der Bandschlaufe kann das Umreifungsband z.B. auch mit Lanzen entlang des zu umreifenden
Gegenstandes bewegt werden oder durch ausfahrbare Bandführungskanäle geführt werden.
[0004] Die Fördervorrichtung für den Gegenstand umfasst in der Regel mehrere Komponenten.
Beispielsweise kann die Umreifungsmaschine einen Einlaufförderer aufweisen, der nichtumreifte
Gegenstände für die Umreifung zur Umreifungsstation transportiert. Ferner kann die
Umreifungsmaschine einen Auslaufförderer aufweisen, der den Gegenstand nach der Umreifung
von der Umreifungsstation fort transportiert. Häufig sind weitere Förderkomponenten
vor dem Einlaufförderer und/oder hinter dem Auslaufförderer angeordnet. Diese weiteren
Förderkomponenten können beispielsweise einfache Rollenförderer mit einem leichten
Gefälle sein, auf denen der zu umreifende Gegenstand aufgrund seiner Gewichtskraft
in Gefällerichtung transportiert wird. Es können aber auch angetriebene Rollenförderer
oder Bandförderer eingesetzt werden. Insbesondere vor der Umreifungsmaschine wird
häufig ein Stautaktförderer eingesetzt, der zu vorgegebenen Zeitpunkten vereinzelte
Gegenstände zum Einlaufförderer der Umreifungsmaschine transportiert.
[0005] In der Praxis werden Umreifungsmaschinen in der Regel mit Umreifungshilfsmitteln
versehen, welche die Bewegung des zu umreifenden Gegenstandes oder den Umreifungsvorgang
selbst unterstützen. Beispielsweise kann mindestens ein Anschlag vorgesehen werden,
gegen den der zu umreifende Gegenstand transportiert wird. Häufig werden zwei Anschläge
eingesetzt, welche in einer quer zur Transportrichtung verlaufenden Ebene mit einem
Abstand zueinander angeordnet sind. Wenn durch die Fördervorrichtung der Gegenstand
gegen den Anschlag transportiert wird, richtet sich dessen Vorderkante parallel zu
der von den Anschlägen definierten Ebene aus. Für die Umreifung von Gegenständen wie
Zeitungsstapel kann ein Niederhalter verwendet werden. Dieser sorgt dafür, dass die
Gegenstände beim Umreifen unmittelbar aufeinander liegen. Bei komprimierbaren Gegenständen
kann auch eine Packpresse verwendet werden, welche Luft aus den zu umreifenden Gegenständen
herausdrückt oder diese Gegenstände entgegen einer elastischen Rückstellkraft komprimiert.
[0006] Zur Steuerung des Umreifungsvorgangs sowie der Umreifungshilfsmittel und der Fördervorrichtung
weisen derartige Umreifungsmaschinen eine Steuerungseinheit auf. Die Steuerungseinheit
ist in der Regel eine SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung, englisch: Programmable
Logic Controller, PLC). Eine SPS ermöglicht eine programmierbare Steuerung auf digitaler
Basis und löst seit einigen Jahren fest verdrahtete, durch ihre Verbindungen und elektronischen
Bauteile programmierte Steuerungen ab. Eine SPS hat in der Regel Eingänge für Eingangssignale,
Ausgänge für Ausgangssignale, ein Betriebssystem und eine Schnittstelle, über welche
Programme auf die SPS geladen werden können. Im Herstellungsunternehmen wird dann
die SPS so programmiert, dass eine Grundeinstellung einer Maschine realisiert wird.
[0007] Ein Service-Techniker des Herstellerunternehmens kann die Programmierung der SPS
derart ändern, dass ihre Steuerungen an die Bedürfnisse des jeweiligen Benutzers sowie
die individuellen Anforderungen des Standorts, in dem die Maschine aufgestellt wird,
angepasst werden kann.
[0008] Es ist erwünscht, die Steuerung einer derartigen Umreifungsmaschine und den Ablauf
eines derartigen Umreifungsverfahrens zu optimieren und insbesondere die Flexibilität
im alltäglichen Gebrauch sowie die Qualität der Umreifungen zu erhöhen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
[0009] Allgemein wird vorgeschlagen, die SPS einer Umreifungsmaschine gegen einen Mikrocontroller
auszutauschen. Als Mikrocontroller werden Halbleiterchips bezeichnet, die einen Prozessor
und zusätzliche Bauelemente enthalten, welche zusätzliche Peripheriefunktionen ausführen.
Auf einem Mikrocontroller befinden sich in der Regel Arbeitsspeicher und Programmspeicher.
Er wird häufig auch Ein-Chip-System oder "System-on-a-chip" bezeichnet.
[0010] In Kombination mit den vorhandenen aber auch neuen Antriebsmitteln, Messsensoren
und weiteren Elementen der Umreifungsmaschine ermöglicht die Verwendung eines Mikrocontrollers
völlig neuartige Verfahren zur Durchführung der Umreifung bzw. zur flexiblen Änderung
der Umreifungsparameter.
Erster Aspekt: Erfassung der Umreifungsposition
[0011] Gemäß einem ersten Aspekt der hier beschriebenen Entwicklung wird ein Verfahren zum
Umreifen von Gegenständen geschaffen, welches folgende Schritte aufweist:
- Transportieren eines Gegenstandes mittels mindestens einer Fördervorrichtung zu einer
Umreifungsstation,
- Bildung mindestens einer Schlaufe aus einem Umreifungsband um den Gegenstand mittels
einer Umreifungsvorrichtung,
- Verbinden der Enden der Schlaufe miteinander,
wobei mindestens ein Positionserfassungsmittel die Position des Gegenstandes erfasst.
[0012] Zur Optimierung der Umreifungsposition weist das Verfahren ferner folgende Schritte
auf:
- eine Erfassungsvorrichtung erfasst die Förderrichtung und Förderstrecke der Fördervorrichtung,
- die Signale der Erfassungsvorrichtung und des Positionserfassungsmittels werden an
eine Steuerungseinheit übermittelt,
- die Steuerungseinheit steuert die Fördervorrichtung aufgrund der übermittelten Signale
derart, dass der Gegenstand in mindestens eine Umreifungsposition transportiert wird,
in der an dem Gegenstand die Schlaufe aus Umreifungsband an einer vorgegebenen Schlaufenposition
gebildet wird.
[0013] Mit anderen Worten wird ausgehend von der durch das Positionserfassungsmittel erfassten
Position des Gegenstandes durch die Erfassung und Überwachung der Förderstrecke und
Förderrichtung der Fördervorrichtung zu jedem Zeitpunkt die genaue Position des Gegenstandes
berechenbar. Die Signale der Erfassungsvorrichtung werden an eine Steuerungseinheit
übermittelt, welche auf der Grundlage dieser Bewegungsdaten die Fördervorrichtung
so steuert, dass der Gegenstand in eine oder mehrere vorbestimmte Umreifungspositionen
transportiert wird. Die Steuerungseinheit aktiviert in der Umreifungsposition den
Umreifungsvorgang, so dass die Schlaufe exakt an der vorgegebenen Position angebracht
wird.
[0014] Bisherige SPS-gesteuerte Umreifungsmaschinen der Anmelderin wurden ausschließlich
über eine Zeitprogrammierung gesteuert. Die programmierte Zeit konnte umprogrammiert
werden, wenn falsche Positionen der Umreifungen an den Gegenständen festgestellt wurden.
Es war aber nicht möglich, bei unterschiedlichen Gegenständen jederzeit abhängig von
den Dimensionen des Gegenstandes oder andern Rahmenbedingungen die optimale Umreifungsposition
auszuwählen oder die Positionierung aufgrund der Signale des Positionserfassungsmittels
oder der Antriebe für den Gegenstand zu korrigieren.
[0015] In der Praxis kann das Positionserfassungsmittel die Position der Vorderkante des
Gegenstandes erfassen und die Schlaufenposition in der Steuerungseinheit als vorgegebener
Abstand von der Vorderkante abgespeichert werden. In vielen praktischen Fällen wird
eine erste Umreifung in einem festgelegten Abstand, z.B. 10 cm, von der Vorderkante
eines zu umreifenden Gegenstandes, wie beispielsweise eines Paketes, definiert. Zudem
ist die Vorderkante eines Paketes während des Transports zur Umreifungsstation der
erste Paketabschnitt, der durch ein Positionserfassungsmittel mit festem Abstand zur
Umreifungsstation erfasst wird. Die Verwendung der erfassten Vorderkante versorgt
die Steuerungseinheit zu einem möglichst frühen Zeitpunkt mit Informationen über den
als nächstes eintreffenden Gegenstand, der zu umreifen ist. Es können folglich die
erforderlichen Vorkehrungen getroffen werden, um den optimalen Umreifungsprozess zu
veranlassen.
[0016] Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Fördervorrichtung nicht abrupt gestoppt werden
sollte, wenn der zu umreifende Gegenstand die vorgegebene Position in der Umreifungsstation
erreicht hat. Bei einem abrupten Anhalten der Fördervorrichtung würde der zu umreifende
Gegenstand aufgrund seiner Massenträgheit auf der Fördervorrichtung weiter nach vorne
rutschen. Die exakte Position des zu umreifenden Gegenstandes in der Umreifungsstation
wäre durch diesen Rutschvorgang gestört und nicht berechenbar. Außerdem besteht insbesondere
bei einem aus gestapelten Elementen bestehenden Gegenstand durch zu schnelles Bremsen
die Gefahr des Umkippens.
[0017] Das Anhalten der Fördervorrichtung muss folglich sanft erfolgen. Hierfür werden sogenannte
Geschwindigkeitsrampen vorgegeben, welche eine stetige Abnahme der Fördergeschwindigkeit
mit vorzugsweise konstanter Verzögerung erzielen. Die vorgegebene Rampe, welche das
Maß der Geschwindigkeitsabnahme (Verzögerung) definiert, verhindert unzulässig hohe
negative Beschleunigungen. Auch für die Beschleunigung des zu umreifenden Gegenstandes
können Rampen definiert werden, um unzulässig hohe positive Beschleunigungswerte zu
verhindern.
[0018] Die Steuerung der Bewegung der Fördervorrichtung auf der Grundlage des Signals für
die an der Umreifungsmaschine zuerst eintreffende Vorderkante ermöglicht es, nach
der Erfassung dieses Signals beliebige Positionen in Förderrichtung des Gegenstandes
anzusteuern. Es ist wünschenswert, das Vorderkantensignal möglichst früh zu erfassen,
um einen gewissen Zeitraum für die Berechnung der Steuerungs- und Regelungsparameter
zu haben. Um diesen Zeitraum möglichst lang auszubilden, kann in der Praxis ein erstes
Positionserfassungsmittel in einem großen Abstand von der Umreifungsstation an der
Umreifungsmschine angeordnet sein und dort die Position der Vorderkante des Gegenstandes
erfassen. Wenn die Umreifungsmaschine einen Einlaufförderer und einen Auslaufförderer
aufweist, kann beispielsweise das erste Positionserfassungsmittel am Anfang des Einlaufförderers
angeordnet sein, d.h. an demjenigen Ende des Einlaufförderers, welches den größten
Abstand zur Umreifungsstation aufweist.
[0019] Bei einem derartig großen Abstand zwischen den Positionserfassungsmittel und der
Umreifungsstation können sich aber Abweichungen zwischen der Förderstrecke der Fördervorrichtung,
in diesem Fall des Einlaufförderers, und der Bewegungsstrecke des zu umreifenden Gegenstandes
ergeben. Der umreifende Gegenstand kann beispielsweise von einer vorgelagerten Fördereinheit,
z.B. von einem Stautaktförderer zur Fördervorrichtung der Umreifungsmaschine transportiert
werden. Die vorgelagerte Fördereinheit kann eine andere Fördergeschwindigkeit aufweisen
als die Fördervorrichtung der Umreifungsmaschine. In diesem Fall hängt es von der
Größe des Reibungskoeffizienten zwischen der Unterseite des zu umreifenden Gegenstandes
und der Fördervorrichtung der Umreifungsmaschine einerseits sowie der vorgelagerten
Fördereinheit andererseits ab, ob der Gegenstand sich mit der Geschwindigkeit der
vorgelagerten Fördereinheit oder der Geschwindigkeit der Fördervorrichtung der Umreifungsmaschine
bewegt.
[0020] Es ist zu erwarten, dass ein gewisser Schlupf zwischen der Fördervorrichtung und
dem zu umreifenden Gegenstand nicht auszuschließen ist. Folglich wird die Bewegung
der Vorderkante des Gegenstandes nicht exakt der Bewegung der Fördervorrichtung entsprechen.
Ein zweites Positionserfassungsmittel kann nahe der Umreifungsstation angeordnet sein
und die Position der Vorderkante des Gegenstandes erfassen. Mit dem Wert der von dem
zweiten Positionserfassungsmittel erfassten Position der Vorderkante des Gegenstandes
kann der Wert der erfassten Förderstrecke überprüft und ggf. korrigiert werden. Allgemein
kann die Steuerungseinheit abhängig von den erfassten Messwerten auch Regelungsaufgaben
übernehmen.
[0021] Mit anderen Worten wird eine grobe Ablaufsteuerung des Fördervorgangs des Fördermittels
durch die im großen Abstand zur Umreifungsstation erfasste Position der Vorderkante
des Gegenstandes durchgeführt. Der Gegenstand wird zur Umreifungsstation hin transportiert
und um ein gewisses Maß durch den Bandführungsrahmen in der Umreifungsstation hindurch
transportiert, damit er an der vorgegebenen Position umreift werden kann. Wenn die
Vorderkante im Bereich der Umreifungsstation eintrifft, wird sie noch einmal erfasst
und es kann der Wert der Förderstrecke unter Verwendung des Werts der tatsächlichen
Position der Vorderkante korrigiert werden. Der Schlupf, welcher die exakte Position
des Umreifungsbandes verändern würde, wird herausgerechnet. In dem Zeitpunkt der Erfassung
der Vorderkante nahe der Umreifungsstation wird der zu umreifende Gegenstand weitgehend
ausschließlich durch die Fördervorrichtung der Umreifungsmaschine getragen werden,
so dass ab diesem Zeitpunkt die Geschwindigkeit des Gegenstandes im Wesentlichen exakt
der Geschwindigkeit des Fördermittels der Umreifungsmaschine entspricht.
[0022] Alternativ oder zusätzlich kann das Positionserfassungsmittel die Position der Hinterkante
des Gegenstandes erfassen und die Schlaufenposition in der Steuerungseinheit als vorgegebener
Abstand von der Hinterkante abgespeichert werden. Wiederum können mehrere Positionserfassungsmittel
vorgesehen sein, die die Hinterkante messen, um ggf. die Bewegungsstrecke des Gegenstandes
gegenüber der Bewegung der Fördervorrichtung abzugleichen. Es können auch Positionserfassungsmittel
wie beispielsweise Lichtschranken in vorgelagerten Fördereinheiten angeordnet sein,
so dass die Länge des zu umreifenden Gegenstandes weit vor dem Eintreffen an der Umreifungsstation
ermittelt wurde. Die Länge des Gegenstandes und damit die Position der Hinterkante
kann als Bestandteil von Paketbegleitdaten an die Steuerungseinheit geleitet werden.
[0023] Ferner können Behälter oder Verpackungen mit vorgegebenen Dimensionen, insbesondere
vorgegebenen Längen verwendet werden, wobei maschinenlesbare Kennzeichnungen wie aufgedruckte
Codes oder RFID-Transponder an den Gegenständen angebracht sind. Entweder ist in den
Informationen des RFID-Transponders oder des maschinenlesbaren Codes (Barcode oder
QR-codes) der Längenwert kodiert und kann durch eine Lesevorrichtung an oder nahe
der Umreifungsstation ausgelesen werden. Oder in dem RFID-Transponder oder dem aufgedruckten
Code ist ein dem Gegenstand zugeordneter Identifikator abgespeichert, der bestimmten
Dimensionen und insbesondere Längenwerten zugeordnet ist.
[0024] Zusätzlich ist aber auch die Erfassung der Position der Hinterkante hilfreich, um
die exakte Positionierung des zu umreifenden Gegenstandes zu ermitteln und die aus
den Bewegungsdaten der Fördervorrichtung ermittelten Positionswerte zu korrigieren.
Insbesondere wenn das Positionserfassungsmittel die Position der Vorderkante und die
Position der Hinterkante des Gegenstandes erfasst, kann die Schlaufenposition in der
Steuerungseinheit als die Mitte zwischen der Vorderkante und der Hinterkante vorgegeben
werden. Übliche Umreifungsanordnungen längerer Gegenstände umfassen häufig eine Mittenumreifung.
[0025] Ferner kann in der Praxis der Gegenstand zunächst durch die Fördervorrichtung zum
Positionserfassungsmittel transportiert werden, bis die Vorderkante erfasst wird,
anschließend weiter transportiert werden, bis die Hinterkante erfasst wird, wobei
aus der Förderstrecke die Länge des Gegenstandes ermittelt wird und anschließend der
Gegenstand in die Umreifungsposition transportiert wird. Der Gegenstand kann hierzu
erforderlichenfalls zurück transportiert werden, wenn die Länge des Gegenstandes größer
ist, als der Abstand zwischen der Umreifungsstation und den am weitesten entfernten
Positionserfassungsmittel. Auch bei einer derartigen Vermessung des Gegenstandes kann
bei Anwesenheit mehrer Positionserfassungsmittel an unterschiedlichen Orten der Umreifungsmaschine
der Messwert weiterer Positionserfassungsmittel zur Korrektur der durch die Förderstrecke
ermittelten Längendaten verwendet werden.
[0026] Bei Umreifung längerer Gegenstände kann der Gegenstand in mehrere Umreifungspositionen
transportiert werden, in denen jeweils eine Schlaufe an dem Gegenstand gebildet wird.
So weist eine übliche Umreifung eines längeren Gegenstandes eine Schlaufe nahe der
Vorderkante, z.B. mit einem Abstand von 10 cm, und eine Schlaufe in einem gleichen
oder ähnlichen Abstand von der Hinterkante auf. Bei noch größerer Länge wird eine
Schlaufe in der Mitte des Gegenstandes hinzugefügt. Schließlich ist es üblich, eine
Mehrfachumreifung nahe der Vorderkante, nahe der Hinterkante oder in der Mitte des
Gegenstandes anzubringen, in der beispielsweise zwei, drei oder vier Schlaufen mit
geringen Abständen in der Größenordnung von 10 mm zueinander angeordnet werden. Auch
kann der Gegenstand in eine erste Umreifungsposition transportiert und mit einer Schlaufe
versehen werden, die einen vorgegebenen Abstand zur Vorderkante aufweist und dann
anschließend jeweils um vorgegebene Abstände weiter in eine nächste Umreifungsposition
transportiert und mit einer Schlaufe versehen werden. Dieser Vorgang wird so oft wiederholt,
bis der Abstand der Umreifungsstation und damit der sich ergebende Abstand einer Schlaufe
zur Hinterkante des zu umreifenden Gegenstandes einen Grenzwert unterschreitet, d.h.
zu klein wird.
[0027] Wenn in der Umreifungsmaschine oder in den vorgelagerten Fördereinheiten die Paketlänge
gemessen wird oder wenn die Paketlänge als Datensatz mit Paketbegleitdaten an die
Umreifungsmaschine übertragen wird, kann ein optimales Umreifungsmuster individuell
für das Paket berechnet werden. Hierzu kann eine erste Schlaufenposition mit vorgegebenen
Abstand von der Vorderkante (z.B. 10 cm) und eine zweite Schlaufenposition mit vorgegebenem
Abstand von der Hinterkante vorgegeben sein. Hieraus ergibt sich der Abstand zwischen
der vordersten und hintersten Schlaufe. Dieser Abstand kann durch einen Soll-Abstand
zwischen zwei aufeinander folgenden Schlaufen geteilt werden. Der sich ergebende Wert
kann trunkiert oder gerundet werden und bildet die Anzahl der anzubringenden Schlaufen.
Der Abstand zwischen der vordersten und hintersten Schlaufe wird durch die sich ergebende
ganze Zahl geteilt und der sich dabei ergebende Wert definiert den Abstand zweier
aufeinander folgender Schlaufen. Nach jeder Umreifung wird der Gegenstand um diesen
Abstand vorwärts gefördert.
[0028] In der Praxis kann durch eine Erkennungsvorrichtung mindestens eine Eigenschaft des
Gegenstandes erkannt werden. Daten, welche die Eigenschaft des Gegenstandes spezifizieren,
können an die Steuerungseinheit weitergeleitet werden und die Steuerungseinheit kann
aus den die Eigenschaft des Gegenstandes spezifizierende Daten mindestens einen Sollwert
für die Schlaufenposition ermitteln. Die Erkennungsvorrichtung kann in der einfachsten
Ausbildung durch das Positionserfassungsmittel, meist einer Lichtschranke bestehend
aus einer Lichtquelle und einem Lichtsensor, gebildet werden. In diesem Fall ermöglicht
die Erkennungsvorrichtung beim Hindurchtransport des Gegenstandes das Erkennen der
Länge als Eigenschaft des Gegenstandes. Die Erkennungsvorrichtung kann aber alternativ
oder zusätzlich ausgewählt werden aus
- einem Barcode-Scanner zum Scannen eines an dem Gegenstand angebrachten Barcodes;
- eine Leseantenne zum Lesen eines an dem Gegenstand angebrachten RFID-Transponders;
- eine Kamera zur Erfassung der optischen Merkmale des Gegenstandes.
[0029] Wenn an dem Gegenstand ein eindeutiger, maschinenlesbarer Identifikator, beispielsweise
ein Barcode, ein QR-Code oder ein in einem RFID-Transponder abgespeicherter Identifikator,
angebracht ist, kann dieser zu Beginn des Umreifungsvorgangs oder kurz vorher ausgelesen
werden. Die dem Gegenstand zugeordneten Merkmale, welche für den Umreifungsprozess
erheblich sind (Länge des Gegenstandes, Höhe des Gegenstandes, Spannkraft für das
Umreifungsband, Empfindlichkeit gegen Beschleunigung und maximale Beschleunigungswerte
etc.) können in einem zentralen Datenspeicher abgespeichert sein und abgerufen werden.
Aufgrund der Länge des Gegenstandes kann die Steuerungseinheit beispielsweise optimale
Sollwerte für die Schlaufenpositionen errechnen. Alternativ können die Sollwerte für
die Schlaufenpositionen ebenfalls dem Identifikator zugeordnet abgespeichert sein
und einfach durch Abruf der dem Identifikator zugeordneten Daten ausgelesen werden.
[0030] Eine Kamera zur Erfassung der optischen Merkmale des Gegenstandes kann auf vielfältige
Weise verwendet werden, um den Umreifungsvorgang zu steuern und insbesondere die Schlaufenposition
festzulegen. Die Kamera kann beispielsweise am Bandführungsrahmen angeordnet werden.
Durch Analyse des von der Kamera aufgenommenen Bildes kann beispielsweise die Paketlänge
ermittelt werden. Die Sollwerte für die Schlaufenposition werden dadurch ermittelt,
dass sie entweder abhängig von der Paketlänge berechnet werden oder aus einem Datenspeicher
abgerufen werden, in dem verschiedene Schlaufenpositionen für verschiedene Paketlängen
abgespeichert sind. Alternativ oder zusätzlich kann in dem durch die Kamera aufgenommenen
Bild auch ein maschinenlesbarer Code an dem Gegenstand identifiziert und ausgelesen
werden. In dem maschinenlesbaren Code kann entweder ein Identifikator für den Gegenstand
codiert sein, dem in einem Datenspeicher Eigenschaften des Gegenstandes oder direkt
Sollwerte für die Schlaufenposition abgelegt sind. Die Sollwerte für die Schlaufenposition
werden dann entweder durch Auslesen aus dem Datenspeicher ermittelt oder durch Auswertung
der Eigenschaft oder Eigenschaften und Zuordnung oder Berechnung entsprechender Sollwerte.
Alternativ oder zusätzlich können in den maschinenlesbaren Codes die Sollwerte für
die Schlaufenpositionen unmittelbar codiert sein. Maschinenlesbare Codes wie Barcodes
oder QR-Codes sind codierte alphanumerische Zeichenfolgen, welche in maschinenlesbarer
Form auf eine Oberfläche aufgedruckt sind. In diesen Zeichenfolgen können die Abstände
der Schlaufenpositionen beispielweise von der Vorderkante, von der Hinterkante oder
der Mitte des Pakets enthalten sein, insbesondere als metrische Werte, z.B. als Zahlenwert,
der den Abstand in Millimetern wiedergibt.
[0031] Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Verwendung einer Kamera.
Bei Verwendung einer Kamera als Erkennungsvorrichtung können sehr viele weitere Eigenschaften
des Gegenstandes erkannt werden. Beispielsweise kann ein Adressfeld oder ein maschinenlesbarer
Code auf dem Gegenstand erkannt werden. Zum Beispiel werden Zeitungspakete häufig
mit einem Deckblatt versehen, auf dem Adressangaben des Empfängers alphanumerisch
und/oder in maschinenlesbarer Form (Barcode, QR-Code) aufgedruckt sind. Wenn über
diese Adressfelder ein Umreifungsband gelegt wird, kann das automatische Lesen der
Adresse behindert werden. Durch Auswertung des Bildes einer Kamera kann die Position
von Bereichen, die nicht abgedeckt werden sollen, ermittelt werden. Falls Sollwerte
für die Schlaufenposition innerhalb dieser Bereiche liegen, können sie derart geändert
werden, dass Umreifungspositionen außerhalb der Adressfelder oder der anderen nicht
zu umreifenden Bereiche liegen.
[0032] Wie erwähnt, existieren für bestimmte zu umreifende Gegenstände Grenzwerte der positiven
und/oder negativen Beschleunigung durch die Fördervorrichtung. Beispielsweise dürfen
Zeitungsstapel zumindest vor dem Umreifen nicht derart beschleunigt werden, dass die
aufeinander gelegten Zeitungen zueinander verrutschen. In der Praxis kann die positive
und/oder negative Beschleunigung der Fördervorrichtung durch die Steuerungseinheit
numerisch auf einen für den jeweiligen Umreifungsvorgang zulässigen Wert einstellbar
sein. Gleichzeitig mit der Ansteuerung der Umreifungsposition wird folglich durch
die Steuerung der rechtzeitige Beginn des Abbremsens des Gegenstandes festgelegt,
damit der zulässige Betrag der Beschleunigung nicht überschritten wird. Der zulässige
Wert der Beschleunigung kann für jeden Umreifungsvorgang auch abhängig von erfassten
Eigenschaften des zu umreifenden Gegenstandes neu eingestellt werden.
[0033] Die vorliegende Entwicklung betrifft gemäß diesem ersten Aspekt auch ein Umreifungssystem
zum Umreifen von Gegenständen mit folgenden Merkmalen:
- mindestens eine Fördervorrichtung zum Transportieren eines Gegenstandes zu einer Umreifungsstation,
- mindestens eine Umreifungsvorrichtung zur Bildung einer Schlaufe aus einem Umreifungsband
um den Gegenstand,
- mindestens einer Verbindungsvorrichtung zum Verbinden der Enden der Schlaufe miteinander,
wobei mindestens ein Positionserfassungsmittel die Position des Gegenstandes erfasst.
[0034] Um das zuvor näher beschriebene Verfahren zu verwirklichen, umfasst das Umreifungssystem
ferner:
- eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen der Förderrichtung und Förderstrecke der Fördervorrichtung,
- eine Steuerungseinheit, an die die Signale der Erfassungsvorrichtung und des Positionserfassungsmittels
übermittelt werden,
wobei die Steuerungseinheit dazu eingerichtet ist, die Fördervorrichtung aufgrund
der übermittelten Signale derart zu steuern, dass der Gegenstand in mindestens eine
Umreifungsposition transportiert wird, in der die Schlaufe aus Umreifungsband an einer
vorgegebenen Schlaufenposition an dem Gegenstand gebildet wird.
[0035] Das Umreifungssystem kann ein erstes Positionserfassungsmittel in einem großen Abstand
von der Umreifungsstation ein zweites Positionserfassungsmittel nahe der Umreifungsstation
aufweisen, wobei der Wert der erfassten Förderstrecke der Fördervorrichtung durch
den Wert der von dem zweiten Positionserfassungsmittel erfassten Position der Vorderkante
des Gegenstands überprüft und ggf. korrigiert wird.
[0036] Das Positionserfassungsmittel kann aus folgenden Vorrichtungen ausgewählt werden:
- einer oberhalb der Fördervorrichtung angeordnete Lichtschranke, bestehend aus einer
Lichtquelle und einem Lichtsensor;
- einer oberhalb der Fördervorrichtung angeordneten Lichtschrankenleiste, bestehend
aus mehreren zueinander beabstandeten Lichtquellen auf einer ersten Seite des Fördermittels
und mehreren entsprechend beabstandeten Lichtsensoren auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden
zweiten Seite des Fördermittels;
- einer den Bereich oberhalb der Fördervorrichtung aufnehmenden Kamera.
[0037] Eine einzelne Lichtschranke ist üblicherweise in einem geringen Abstand oberhalb
der Fördervorrichtung oder einer vorgelagerten Fördereinheit angeordnet, um auch den
Durchtritt der Vorderkante von flachen Gegenständen umfassen. Eine Lichtschrankenleiste
hat gegenüber einer Lichtschranke den Vorteil, dass hiermit auch die Höhe der Gegenstände
erfasst werden kann, wenn die Lichtquellen über den möglichen Höhenbereich verteilt
angeordnet sind. Bei waagerecht nebeneinander angeordneten Lichtquellen lässt sich
die Länge erfassen. Die Kombination einer waagerechten und einer senkrechten Lichtschrankenleiste
erlaubt die Erfassung von Länge und Höhe.
[0038] Eine Kamera ist heutzutage ein kostengünstiges Positionserfassungsmittel. Wenn die
Kamera seitlich der Fördervorrichtung angeordnet ist, kann auf der gegenüberliegenden
Seite der Fördervorrichtung eine Markierung angebracht sein, um mittels der Kamera
exakt die Positionierung der Vorderkante eines Gegenstandes zu ermitteln, wenn die
Markierung von der Vorderkante verdeckt wird. Ebenso kann die Hinterkante ermittelt
werden, wenn die Markierung wieder sichtbar ist. Höhenmarkierungen oberhalb der Fördervorrichtung
erlauben die Erfassung der Höhe des transportierten Gegenstandes mit einer Kamera.
Bei einer ortsfesten Kamera an der Umreifungsmaschine kann ein absoluter Positionswert
jedem von der Kamera aufgenommenen Bildpunkte zugeordnet werden. In diesem Fall können
die Markierungen entfallen, da die Erstreckung des Gegenstandes bis zu einem bestimmten
Bildpunkt (Pixel) unmittelbar einem Positionswert zugeordnet werden kann.
[0039] In der Praxis kann die Erfassungsvorrichtung zum Erfassen der Förderrichtung und
Förderstrecke der Fördervorrichtung ausgewählt werden aus
- mindestens einem Drehwinkelgeber, der beim Drehen einer Welle eines Antriebsmotors
der Fördervorrichtung elektrische Signale abgibt;
- einer Inkrementenscheibe, deren Drehbewegung mit der Drehbewegung einer Welle eines
Antriebsmotors der Fördervorrichtung gekoppelt ist und ein Inkrementensensor, der
von der Bewegung der Inkrementenscheibe erzeugte Signale erzeugt, wobei vorzugsweise
die Inkrementenscheibe abwechselnd transparente und lichtundurchlässige Sektoren aufweist
und der Inkrementensensor eine Lichtschranke ist.
[0040] Moderne Antriebsmotoren werden bereits mit Drehwinkelgebern ausgestattet, welche
den Drehbewegungen des Motors zugeordnete Signale abgeben. Diese Signale sind insbesondere
elektrische Impulse, die jeweils nach der Drehung der Welle um einen vorgegebenen
Winkelbetrag erzeugt werden. Die Signalabgabemittel können beispielsweise Hallsensoren
sein, welche die Positionen von mit der Motorwelle gekoppelten Elementen des Antriebsmotors
(z.B. den Rotorpolen) erfassen. Handelsübliche Antriebsmotoren erzeugen beispielsweise
15 Signale pro Umdrehung der Motorwelle. Für den Antrieb einer Antriebsrolle der Fördervorrichtung
ist ein Untersetzungsgetriebe zwischengeschaltet. Dieses Untersetzungsgetriebe hat
beispielsweise ein Untersetzungsverhältnis von 36/1, so dass sich 540 Signale pro
Umdrehung der Antriebsrolle oder 3 Signale pro 2 Grad Drehwinkel der Antriebsrolle
ergeben. Bei einem Durchmesser der Antriebsrolle in der Größenordnung von 5-10 cm
entspricht der Abstand zwischen zwei Signalen zwischen 0,3 und 0,6 mm der Förderstrecke
des Gegenstandes. Hierdurch ist eine hinreichend genaue Positionierung des Gegenstandes
möglich. Durch Inkrementenscheiben aus Glas oder Kunststoff, welche transparent sind
und in engen Abständen angeordnete lichtundurchlässige Inkrementen aufweisen, die
mit mindestens einer Lichtschranke erfasst werden können, lässt sich die Genauigkeit
der Positionssteuerung noch erhöhen.
[0041] Wie weiter oben erwähnt, kann ein Umreifungssystem gemäß der hier beschriebenen Entwicklung
eine Erkennungsvorrichtung zur Erkennung mindestens einer Eigenschaft des Gegenstandes
aufweisen, welche die Eigenschaft spezifizierende Daten an die Steuerungseinheit weiterleitet,
welche diese Daten zum Ermitteln mindestens eines Sollwerts für die Schlaufenposition
verwendet. Die Erkennungsvorrichtung kann ein Scanner zum Lesen eines aufgedruckten
maschinenlesbaren Codes oder eine Leseantenne zum Lesen eines RFID-Transponders sein.
Die Erkennungsvorrichtung kann alternativ oder zusätzlich eine Kamera sein, welche
optische Merkmale des Gegenstandes erfasst, einschließlich dem Identifizieren und
Auslesen aufgedruckter Codes.
Zweiter Aspekt: Bewegungserfassung für Umreifungshilfsmittel
[0042] Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Entwicklung wird ein Verfahren zum Umreifen
von Gegenständen mit folgenden Schritten vorgeschlagen:
- Transportieren eines Gegenstandes mittels einer Fördervorrichtung zu einer Umreifungsstation,
- Bildung mindestens einer Schlaufe aus einem Umreifungsband um den Gegenstand mittels
einer Umreifungsvorrichtung,
- Verbinden der Enden der Schlaufe miteinander,
- Betätigen mindestens einer Antriebsvorrichtung für mindestens ein Umreifungshilfsmittel
vor oder während des Umreifungsvorgangs.
[0043] Zur Optimierung der Steuerung des Umreifungshilfsmittels kann das Verfahren weiter
die folgenden Schritte aufweisen:
- eine Bewegungserfassungseinheit erfasst kontinuierlich die Bewegungsdaten des Umreifungshilfsmittels,
- die Bewegungsdaten werden an eine Steuerungseinheit übermittelt,
- die Steuerungseinheit steuert die Antriebsvorrichtung für das Umreifungshilfsmittel
mittels der Bewegungsdaten aufgrund numerisch vorgegebener Sollwerte.
[0044] Analog zur Bewegungssteuerung des zu umreifenden Gegenstandes auf dem Fördermittel
können Drehwinkelgeber an den Antriebsmotoren für das Umreifungshilfsmittel dazu verwendet
werden, die Bewegungsstrecke und Bewegungsrichtung zu erfassen. Mit anderen Worten
verfügt die Steuerungseinheit zu jeder Zeit über Informationen, an welchem Ort sich
das Umreifungshilfsmittel befindet. Wie weiter unten im Detail beschrieben wird, kann
die Steuerungseinheit die Bewegung des Umreifungshilfsmittels so steuern, dass der
Umreifungsvorgang in möglichst kurzer Zeit abgeschlossen werden kann und ein optimales
Umreifungsergebnis erzielt werden kann. Angetriebene Umreifungshilfsmittel an Umreifungsmaschinen,
welche während des Vorgangs die Ausrichtung und Lage des zu umreifenden Gegenstandes
optimieren, sind beispielsweise Anschläge, Niederhalter und/oder Packpressen. Ein
Anschlag ist ein Körper, der in die Bewegungsbahn der Fördervorrichtung bewegt werden
kann. Die Fördervorrichtung transportiert den Gegenstand, bis er gegen den Anschlag
anliegt. In der Regel fördert die Fördervorrichtung weiter, wobei sie unter der Unterseite
des Gegenstandes durchrutscht. Durch die Reibungskräfte zwischen der Fördervorrichtung
und der Unterseite des Gegenstandes wird dieser gegen den Anschlag gedrückt und dadurch
ausgerichtet. Meist sind zwei Anschläge zu beiden Seiten der Mittellinie der Fördervorrichtung
vorgesehen, so dass der Gegenstand entlang einer Linie rechtwinklig zur Förderrichtung
ausgerichtet wird. Ein Niederhalter ist ein beweglicher Balken, der auf die Oberseite
des zu umreifenden Gegenstandes bewegt wird. Wenn der zu umreifende Gegenstand beispielsweise
ein Zeitschriftenstapel ist, wird sichergestellt, dass die oberen Blätter des Zeitschriftenstapels
glatt gegeneinander anliegen und nicht durch die Bandschlaufe beschädigt werden. Eine
Packpresse funktioniert nach einem ähnlichen Prinzip, übt aber eine größere Kraft
auf den zu umreifenden Gegenstand aus und komprimiert diesen. Nach der Umreifung kann
der Gegenstand aufgrund der angebrachten Schlaufen aus festem Umreifungsband nicht
mehr zurückfedern.
[0045] In der Praxis kann das Umreifungshilfsmittel von der Antriebsvorrichtung in eine
Referenzposition bewegt werden und die Bewegungserfassungseinheit die Bewegungsdaten
des Umreifungshilfsmittels in Bezug auf diese Referenzposition erfassen. Die von dem
Drehwinkel abhängigen Signale, die von den Antriebsmotoren der Antriebsvorrichtungen
abgegeben werden, ermöglichen es, die Richtung und in vorgegebenen inkrementalen Schritten
den Betrag der Drehung der Motorwelle zu bestimmen. Hieraus lässt sich unter Berücksichtigung
der Übersetzungsverhältnisse der Bewegungsübertragungsmittel unmittelbar ein Wert
für die Richtung und den Betrag der Verlagerung des angetriebenen Umreifungshilfsmittels
errechnen. Eine absolute Position lässt sich aus den Signalen der Antriebsmotoren
nicht ableiten. Spätestens beim Abschalten und anschließenden Anschalten der Umreifungsmaschine
verfügt die Steuerungseinheit nicht über Informationen über die absolute Position
des oder der Umreifungshilfsmittel. Aus diesem Grund wird das Umreifungshilfsmittel
in eine Referenzposition, beispielsweise gegen einen Endanschlag bewegt. Der Endanschlag
kann mit einem Schalter versehen sein, der ein Signal an die Steuerungseinheit abgibt.
Wenn die Steuerungseinheit dieses Signal empfängt, ist die Position des Umreifungshilfsmittels
bekannt. Es können aber auch ein oder mehrere Geber entlang der Bewegungsbahn des
Umreifungshilfsmittels angeordnet sein, die jeweils beim Vorbeibewegen des Umreifungshilfsmittels
ein Signal abgeben, wobei das Signal jedes der Geber das Erreichen der ihm zugeordneten
Referenzposition signalisiert.
[0046] Gemäß dem Stand der Technik wurden die Umreifungshilfsmittel nach jedem Umreifungsvorgang
gegen den Endanschlag gefahren. Gemäß der vorliegenden Entwicklung ist die absolute
Position der Umreifungshilfsmittel während des Betriebes bekannt, so dass die Umreifungshilfsmittel
in Abhängigkeit ihrer aus den Bewegungsdaten ermittelten Positionen auf möglichst
günstige Sollwerte gesteuert werden können und nicht jeweils am Ende eines Umreifungsvorgangs
gegen den Endanschlag bewegt werden müssen.
[0047] In der Praxis kann eine Erkennungsvorrichtung mindestens eine Eigenschaft des mittels
der Fördervorrichtung transportierten Gegenstandes erfassen und die Antriebsvorrichtung
des Umreifungshilfsmittels die Sollwerte zur Steuerung der Antriebsvorrichtung in
Abhängigkeit von der erfassten Eigenschaft steuern.
[0048] Mit anderen Worten können Eigenschaften wie Breite oder Höhe des zu umreifenden Gegenstandes
erfasst werden. Abhängig von der Höhe des Gegenstandes wird der Sollwert für die Höhe
festgelegt, in welche der Niederhalter oder die Packpresse verfahren werden muss,
um die Zufuhr oder den Abtransport des zu umreifenden Gegenstandes zu ermöglichen.
Der Sollwert für die Höhe kann wenige Millimeter oder Zentimeter oberhalb der Oberkante
des zu umreifenden Gegenstands gewählt werden. Gleiches gilt für eine Packpresse.
[0049] Im Falle eines Anschlags kann als Eigenschaft die Breite der zu umreifenden Gegenstände
erfasst werden. Die Anschläge werden bei den Umreifungsmaschinen der Anmelderin seitlich
in die Förderstrecke hinein bewegt. Abhängig von der Breite des Gegenstandes können
die Sollwerte für die Positionen der Anschläge um wenige Millimeter oder Zentimeter
außerhalb der Breite des Gegenstandes liegen, um einen störungsfreien Transport des
zu umreifenden Gegenstands durch die Anschläge hindurch zu ermöglichen.
[0050] Dadurch, dass die Umreifungshilfsmittel nur geringfügig aus der Bewegungsbahn und
aus der Kontur des zu umreifenden Gegenstandes herausbewegt werden, reduziert sich
erheblich der Weg, den die Umreifungshilfsmittel zwischen zwei aufeinander folgenden
Umreifungsvorgängen zurücklegen müssen, und damit auch die Zeit, welche für die Bewegung
der Umreifungshilfsmittel erforderlich ist. Da die maschinelle Umreifung von Gegenständen
in automatisierten Produktionsanlagen äußerst zeitkritisch ist, lässt sich durch diese
Reduktion der für eine sichere Umreifung erforderlichen Zeit der gesamte Zeitaufwand
zur Produktion einer bestimmten Menge reduzieren, die Produktivität erhöhen und folglich
die Produktionskosten senken.
[0051] Die seitlich in die Förderstrecke zugeführten Anschläge dienen wie bereits erwähnt
auch dem Ausrichten des zu umreifenden Gegenstandes. Der Gegenstand wird mit der Fördervorrichtung
gegen die Anschläge gefahren. Die Fördervorrichtung wird auch beim Anliegen des Gegenstandes
mindestens einen der Anschläge weiterbewegt, so dass über die Reibung an der Unterseite
des Gegenstandes eine Kraft wirkt, die den Gegenstand in Richtung der Anschläge drückt.
Ist der Gegenstand schräg zu den Anschlägen ausgerichtet, wird seine Vorderkante nur
gegen einen der zwei Anschläge anliegen. Aufgrund eines Hebelarms zwischen der Resultierenden
der Reibungskräfte des Förderbandes, die in der Regel in dessen Mitte verläuft, und
der durch den einen Anschlag ausgeübten Gegenkraft entsteht ein Drehmoment, welches
den Gegenstand in die vorgesehene Position dreht, so dass er auch gegen den zweiten
Anschlag anliegt. Dieses Drehmoment ist umso größer, je größer der Abstand der zwei
Anschläge von der Mittellinie des Förderbandes ist.
[0052] Durch Erkennen der Breite des Gegenstandes können die Anschläge auf einen Sollwert
für den Abstand zwischen den Anschlägen gesteuert werden, der nur geringfügig kleiner
als die Breite des Gegenstandes ist. Dadurch liegen die zwei Anschläge möglichst weit
außen gegen die Vorderkante an. Dies bewirkt ein möglichst hohes Drehmoment und eine
möglichst zuverlässige Ausrichtung des Gegenstandes auf der Fördervorrichtung.
[0053] In der Praxis kann die Steuerungseinheit die Antriebvorrichtung bei einer unzulässigen
Abweichung der erfassten Bewegungsdaten von einem Sollwert abschalten oder in die
entgegengesetzte Richtung betätigen. Wie weiter oben erläutert, erfasst die Bewegungserfassungseinheit
durch Auswertung der Motorsignale, welche das Maß der Drehung der Motorwelle des Antriebsmotors
wiedergeben, die Bewegung der Umreifungshilfsmittel. Da der Mikrocontroller gleichzeitig
über eine Prozessoruhr verfügt, können die Bewegungsdaten in Relation zur Zeit gesetzt
werden und in die aktuelle Geschwindigkeit oder Beschleunigung umgerechnet werden.
Für die angetriebenen Umreifungshilfsmittel, insbesondere die von oben nach unten
gegen die zu umreifenden Gegenstände gedrückten Niederhalter und Packpressen sind
bei störungsfreiem Betrieb die Geschwindigkeitsverläufe bekannt oder können durch
Versuchsläufe ermittelt werden. Diese Soll-Geschwindigkeitsverläufe können abgespeichert
werden. Zudem ist bekannt, in welcher Position ein Umreifungshilfsmittel in Kontakt
mit dem zu umreifenden Gegenstand tritt, wenn, wie oben beschrieben, durch eine Erkennungsvorrichtung
Eigenschaften wie Breite und Höhe des Gegenstandes erfasst worden sind.
[0054] Wenn die Geschwindigkeit oder die Beschleunigung des Umreifungshilfsmittels vor dem
Kontaktieren des zu umreifenden Gegenstandes von einem Sollwert abweicht, insbesondere
wenn die Geschwindigkeit merklich unter der Sollgeschwindigkeit liegt, kann dies ein
Zeichen dafür sein, dass ein Gegenstand oder eine Person die Bewegung des Umreifungshilfsmittels
behindert. Um Schäden oder Verletzungen zu vermeiden und die Sicherheit zu erhöhen,
kann der Antrieb des Umreifungshilfsmittels sofort abgeschaltet oder sogar um eine
gewisse Strecke zurückbewegt werden. Auch ein zu hoher Geschwindigkeitswert kann auch
Probleme anzeigen, beispielsweise eine Beschädigung der Kopplung des Antriebsmotors
mit dem Umreifungshilfsmittel oder die Abwesenheit eines zu umreifenden Gegenstandes.
Auch in diesem Fall ist ein Anhalten des Umreifungshilfsmittels, möglichst gekoppelt
mit einem Signal zur Alarmierung des Personals, hilfreich.
[0055] Gemäß diesem zweiten Aspekt der Entwicklung kann ein Umreifungssystem zum Umreifen
von Gegenständen folgende Merkmale aufweisen:
- mindestens eine Fördervorrichtung zum Transportieren eines Gegenstandes zu einer Umreifungsstation,
- mindestens eine Umreifungsvorrichtung zur Bildung einer Schlaufe aus einem Umreifungsband
um den Gegenstand,
- mindestens einer Verbindungsvorrichtung zum Verbinden der Enden der Schlaufe miteinander,
- mindestens einer Antriebsvorrichtung zum Antreiben mindestens eines Umreifungshilfsmittels
vor oder während des Umreifungsvorgangs.
[0056] Zur Optimierung der Funktion dieses Umreifungssystems mit Umreifungshilfsmittel kann
das System dadurch gekennzeichnet sein, dass eine Bewegungserfassungseinheit kontinuierlich
die Bewegungsdaten des Umreifungshilfsmittels erfasst und diese an eine Steuerungseinheit
übermittelt, wobei die Steuerungseinheit die Antriebsvorrichtung aufgrund numerischer
Sollwerte mittels der Bewegungsdaten steuert.
[0057] Die genannten Umreifungshilfsmittel können einen oder mehrere der motorisch angetriebenen
Zusatzaggregate der Umreifungsmaschine umfassen, insbesondere einen Anschlag, einen
Niederhalter oder eine Packpresse.
[0058] Wie weiter oben erläutert, kann eine Erkennungsvorrichtung vorgesehen sein, welche
mindestens eine Eigenschaft des transportierten Gegenstandes erfasst, wobei Sollwerte
zur Steuerung der Antriebsvorrichtung des Umreifungshilfsmittels in Abhängigkeit von
der erfassten Eigenschaft (z.B. Höhe oder Breite des zu umreifenden Gegenstandes)
festgelegt werden. Es können aber auch weitere Sollwerte wie die Andrückkraft in Abhängigkeit
von weiteren Eigenschaften, wie beispielsweise der Festigkeit des Gegenstandes, festgelegt
werden.
[0059] Insbesondere kann die Steuerungseinheit die Antriebsvorrichtung für das Umreifungshilfsmittel
derart steuern, dass das Umreifungshilfsmittel in Abhängigkeit von der erfassten Eigenschaft,
insbesondere der Höhe oder Breite des zu umreifenden Gegenstandes, nach dem Umreifungsvorgang
nur soweit aus dem Transportweg des Gegenstandes heraus bewegt wird, dass ein freier
Weitertransport des Gegenstandes möglich ist. Wie weiter oben erwähnt, müssen die
Umreifungshilfsmittel (seitlich in den Transportweg bewegte Anschläge oder von oben
nach unten bewegte Packpressen und Niederhalter) nur soweit zurückbewegt werden, dass
der fertig umreifte Gegenstand und der nächste zu umreifende Gegenstand frei an den
Umreifungshilfsmitteln vorbei transportiert werden können. Ein Zurückbewegen der Umreifungshilfsmittel
in ihre Anschlagpositionen mit maximaler Entfernung von dem Transportweg ist nicht
erforderlich.
[0060] Die Steuerungseinheit kann in der Praxis dazu eingerichtet sein, die Antriebsvorrichtung
bei einer unzulässigen Abweichung von einem Sollwert für die Bewegungsdaten, insbesondere
die Geschwindigkeit und die Beschleunigung des Umreifungshilfsmittels, abzuschalten
oder in die entgegengesetzte Richtung zu betätigen.
Dritter Aspekt: Editor für Umreifungsposition
[0061] Gemäß einem dritten Aspekt der hier beschriebenen Entwicklung wird ein Verfahren
zum Umreifen von Gegenständen mit folgenden Schritten vorgeschlagen:
- Transportieren eines Gegenstandes mittels einer Fördervorrichtung zu einer Umreifungsstation,
- Bildung mindestens einer Schlaufe aus einem Umreifungsband um den Gegenstand mittels
einer Umreifungsvorrichtung,
- Verbinden der Enden der Schlaufe miteinander.
[0062] Um die korrekte Einrichtung der Umreifungsmaschine auch für wenig erfahrene Benutzer
der Maschine zu ermöglichen, ist das Verfahren durch folgende Schritte gekennzeichnet:
- Anzeige einer Darstellung des Gegenstands auf einer Anzeigevorrichtung;
- Markierung mindestens einer erwünschten Umreifungsposition an der Darstellung des
Gegenstandes durch manuelle Eingabe;
- Umrechnung der markierten Umreifungsposition in numerische Daten zur Festlegung der
Schlaufenpostion an dem Gegenstand,
- Übermittlung der numerischen Daten der Schlaufenposition an eine Steuerungseinheit
zur Positionierung des Gegenstandes;
- die Steuerungseinheit steuert die Fördervorrichtung aufgrund der übermittelten Daten
derart, dass der Gegenstand in mindestens eine Umreifungsposition transportiert wird,
in der die Schlaufe aus Umreifungsband an einer vorgegebenen Schlaufenposition an
dem Gegenstand gebildet wird.
[0063] Mit anderen Worten wird ein graphischer Editor zur Verfügung gestellt, mit dem durch
manuelle Eingabe einer Markierung der Darstellung des zu umreifenden Gegenstandes
die Umreifungsposition festgelegt und in für die Umreifungsmaschine anfahrbare Umreifungspositionen
umgerechnet wird. Ein derartiges Vorgehen war für die bisherigen Umreifungsmaschinen
mit SPS nicht denkbar. Die SPS konnte allenfalls durch erfahrenes Personal umprogrammiert
werden, um zeitgesteuert das Anfahren unterschiedlicher Umreifungspositionen zu verwirklichen.
Da gemäß der hier beschriebenen Entwicklung insbesondere das millimetergenaue Anfahren
von Umreifungspositionen aufgrund der Überwachung der Bewegungsdaten des Antriebsmotors
für die Fördervorrichtung möglich ist, und da der Mikrocontroller variabel aufgrund
neuer Sollwerte verschiedene Umreifungsabläufe realisieren kann, kann hier ein einfaches
Editierungswerkzeug geschaffen werden, mit dem der Benutzer durch einfache Markierung
von Positionen in den Darstellungen auf dem Bildschirm die von der Maschine anzufahrenden
Umreifungspositionen definiert.
[0064] In der Praxis kann auf der Anzeigevorrichtung ferner mindestens ein Umreifungshilfsmittel
dargestellt werden und mittels einer manuellen Eingabe eine Position des Umreifungshilfsmittels
in der angezeigten Darstellung markiert werden, wobei die markierte Position in Positionsdaten
für die Steuerungseinheit umgerechnet und an diese übermittelt wird. So kann der Benutzer
zusätzlich zu den Umreifungspositionen auch Sollpositionen für die Umreifungshilfsmittel
definieren.
[0065] Die manuelle Eingabe erfolgt durch eine übliche Eingabevorrichtung für einen Computer,
z.B. durch eine Maus, ein Touchpad oder ein Trackball oder auch durch Berühren der
Oberfläche einer berührungsempfindlichen Anzeigevorrichtung. Die Sollwerte für die
Umreifung können auch über eine Tastatur numerisch eingegeben und dann in der Darstellung
des Gegenstands auf der Anzeigevorrichtung angezeigt werden.
Vierter Aspekt: Datensätze mit Sollwerten für Umreifungsparameter
[0066] Gemäß einem vierten Aspekt der hier beschriebenen Entwicklung weist ein Verfahren
zum Umreifen von Gegenständen folgende Schritte auf:
- Transportieren eines Gegenstandes mittels einer Fördervorrichtung zu einer Umreifungsstation,
- Bildung mindestens einer Schlaufe aus einem Umreifungsband um den Gegenstand mittels
einer Umreifungsvorrichtung,
- Verbinden der Enden der Schlaufe miteinander,
- Steuerung der Umreifungsparameter, welche mindestens die Umreifungsposition umfassen,
mittels einer Steuerungs einheit.
[0067] Zur individuellen Anpassung und Optimierung des Umreifungsvorgangs an den jeweiligen
zu umreifenden Gegenstand kann das Verfahren durch folgende Schritte gekennzeichnet
sein:
- Abspeichern von Datensätzen mit Sollwerten für die Umreifungsparameter in einem Datenspeicher,
der mit der Steuerungseinheit verbunden ist;
- Auswahl eines Datensatzes mit Sollwerten für die Umreifungsparameter für jeden Umreifungsvorgang
durch die Steuerungseinheit.
[0068] In anderen Worten werden in einem mit der Steuerungseinheit verbundenen Datenspeicher
ganze Umreifungsrezepturen abgelegt, das heißt, Datensätze, in denen die Umreifungspositionen
aber auch weitere für die Umreifung relevante Sollwerte wie die maximale Beschleunigung
des zu umreifenden Gegenstandes, die Spannkraft des Umreifungsbandes abgelegt sind.
[0069] Für jeden Umreifungsvorgang kann ein Datensatz mit Sollwerten für die Umreifungsparameter
ausgewählt und durch die Steuerungseinheit der Umreifungsmaschine für den Umreifungsvorgang
angewendet werden. Dabei kann ein Datensatz selbstverständlich für mehrere aufeinander
folgende Umreifungsvorgänge eingesetzt werden. Entscheidend ist, dass immer dann,
wenn sich die Eigenschaften des zu umreifenden Gegenstandes ändern, andere Umreifungsparameter
verwendet werden können.
[0070] Eine derartige Vorgehensweise ist bei SPS-gesteuerten Maschinen schwer vorstellbar.
Hier muss der Betrieb der Umreifungsmaschine beendet werden und durch erfahrenes Servicepersonal
die Programmierung der Steuerung geändert werden. Bei der Umreifungsmaschine mit dem
Mikroconroller können die Umreifungsparameter flexibel für jeden Umreifungsvorgang
geändert werden. Selbstverständlich können die Datensätze mit den Sollwerten für die
Umreifungsparameter auch während der Zufuhr des zu umreifenden Gegenstandes aufgrund
erkannter Eigenschaften (Länge, Höhe, Breite, Gewicht etc.) des zu umreifenden Gegenstandes
berechnet und in den Arbeitsspeicher der Steuerungseinheit gespeichert werden. Auch
dies ist eine Form der flexiblen Anpassung der Umreifungsparameter bei jedem Umreifungsvorgang,
bei dem sich die Eigenschaften des zu umreifenden Gegenstandes ändern.
[0071] Es ist auch möglich, dass ein Datensatz mit Sollwerten für die Umreifungsparameter
an die Steuerungseinheit als Paketbegleitdaten übermittelt wird und beim Umreifungsvorgang
zur Auswahl eines Datensatzes mit Sollwerten für die Umreifungsparameter verwendet
wird. Mit anderen Worten können die Datensätze mit den optimalen Umreifungsparametern
auch weit vor der Umreifungsmaschine oder vor dem konkreten Umreifungsvorgang, beispielsweise
in Verbindung mit Standardeigenschaften von Standardverpackungen festgelegt werden.
Diese Sollwerte können dann entweder als Datensatz zusammen mit dem entsprechenden
Gegenstand an die Steuerungseinheit übertragen werden. Von einem zentralen Steuerungscomputer
kann für jedes zu umreifende Paket ein Datensatz über Datenleitungen an eine Schnittstelle
der Steuerungseinheit übertragen werden. Alternativ kann eine Vielzahl von Datensätzen
in einem zentralen Datenspeicher einem Identifikator zugeordnet abgespeichert sein,
wobei der Identifikator an dem zu um reifenden Gegenstand angebracht ist. Als Identifikator
eignet sich insbesondere ein aufgedruckter maschinenlesbarer Code (Barcode, QR-Code
etc.) oder ein RFID-Transponder. Der Identifikator wird von einer Lesevorrichtung
der Umreifungsmaschine ausgelesen und aus dem zentralen Datenspeicher wird unter Verwendung
des Identifikators der zu verwendende Datensatz abgerufen.
[0072] Die Umreifungsparameter können aber auch direkt in dem maschinenlesbaren Code oder
in dem Datenspeicher des Transponders abgespeichert werden. An der Steuerungseinheit
ist dann eine geeignete Lesevorrichtung, beispielsweise eine Leseantenne für den RFID-Transponder
oder eine Kamera oder ein Scanner zum lesen des aufgedruckten maschinenlesbaren Code
angebracht.
[0073] Das Verfahren gemäß dem oben genannten, vierten Aspekt der Erfindung kann aber auch
durch folgende Schritte realisiert werden:
- Erkennen mindestens einer Eigenschaft des Gegenstandes durch eine Erkennungsvorrichtung
und Übermitteln der die Eigenschaft des Gegenstandes spezifizierenden Daten an die
Steuerungseinheit;
- Auswahl eines Datensatzes mit Sollwerten aufgrund der die mindestens einen Eigenschaft
des Gegenstandes spezifizierenden Daten durch die Steuerungseinheit.
[0074] Mit anderen Worten kann die Länge, Höhe, Breite etc. des Paketes erkannt werden und
ein für bestimmte Wertebereiche der Länge, Höhe, Breite definierter Datensatz aus
dem Datenspeicher der Maschine abgerufen werden. Die Auswahl des Datensatzes mit Sollwerten
kann aber auch durch Berechnung der Sollwerte unter Berücksichtigung mindestens einer
der erkannten Eigenschaft (Länge, Höhe, Breite, Gewicht etc.) erfolgen.
[0075] In der Praxis kann der Datensatz Sollwerte für mindestens einen der folgenden Umreifungsparameter
umfassen:
- Abstand der Umreifungsposition von der Vorderkante des Gegenstandes;
- Abstand von der Umreifungsposition von der Hinterkante des Gegenstandes;
- Anzahl der Umreifungen;
- Bandspannung des Umreifungsbandes;
- Position eines Anschlages während des Umreifungsvorgangs;
- Position des Anschlages während des Transports des Gegenstandes;
- Position eines Niederhalters oder einer Packpresse während des Transports des Gegenstands;
- Druckkraft des Niederhalters oder der Packpresse während des Umreifungsvorgangs.
[0076] Die mindestens eine Eigenschaft des Gegenstandes kann durch mindestens eine der folgenden
Erkennungsvorrichtungen erkannt werden:
- Lichtschranke;
- Lichtschrankenleiste, bestehend aus zueinander beabstandeten Lichtquellen auf einer
ersten Seite des Fördermittels und mehreren entsprechend beabstandeten Lichtsensoren
auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Fördermittels;
- Lesevorrichtung für aufgedruckten Code;
- Leseantenne für RFID-Transponder;
- Kamera.
[0077] Die Verwendung einer Kamera als Erkennungsvorrichtung erlaubt das Erkennen mehrerer
Eigenschaften, insbesondere auch das Erkennen von Adressfeldern, aufgedruckten Barcodes
und sonstigen Bereichen auf der Oberfläche des zu umreifenden Gegenstandes, welche
nicht durch ein Umreifungsband verdeckt werden dürfen.
[0078] Gemäß dem genannten vierten Aspekt der Erfindung wird auch ein Umreifungssystem zum
Umreifen von Gegenständen vorgeschlagen, welches folgende Merkmale aufweist:
- mindestens eine Fördervorrichtung zum Transportieren eines Gegenstandes zu einer Umreifungsstation,
- mindestens eine Umreifungsvorrichtung zur Bildung einer Schlaufe aus einem Umreifungsband
um den Gegenstand,
- mindestens einer Verbindungsvorrichtung zum Verbinden der Enden der Schlaufe miteinander,
- einer Steuerungseinheit zur Steuerung mehrerer Umreifungsparameter, einschließlich
Umreifungsposition und Spannung des um den Gegenstand angebrachten Umreifungsbandes.
[0079] Zur individuellen Anpassung und Optimierung des Umreifungsvorgangs an den jeweiligen
zu umreifenden Gegenstand kann dieses Umreifungssystem dadurch gekennzeichnet sein,
dass ein Datenspeicher vorgesehen ist, der mit der Steuerungseinheit verbunden ist
und der Steuerungseinheit Datensätze mit Sollwerten für die Umreifungsparameter zuführt.
[0080] Das Umreifungssystem kann die oben beschriebene Erkennungsvorrichtung aufweisen zum
Erkennen mindestens einer Eigenschaft des Gegenstands und zum Übermitteln der die
Eigenschaft des Gegenstandes spezifizierenden Daten an die Steuerungseinheit, wobei
die Daten zur Auswahl eines Datensatzes mit Sollwerten für die Umreifungsparameter
aufgrund der mindestens einen Eigenschaft des Gegenstands verwendet werden. Die Eigenschaften,
welche beispielsweise mit der Erkennungsvorrichtung erkannt werden können, sowie die
Umreifungsparameter, welche beispielsweise mit der Steuerungseinheit gesteuert werden
können, wurden bereits zuvor genannt. Gleiches gilt für die technischen Vorrichtungen,
die als Erkennungsvorrichtung verwendet werden können.
Fünfter Aspekt: Steuerung der Hauptwelle des Verschlussaggregats
[0081] Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Entwicklung wird ein Verfahren zum Umreifen
mindestens eines Gegenstandes mit einer Bandschlaufe auf einer Umreifungsmaschine
mit einem Verschlussaggregat vorgeschlagen, wobei das Verschlussaggregat mindestens
eine erste Klemme für das vordere Ende der Bandschlaufe, eine zweite Klemme für das
hintere Ende der Bandschlaufe und eine Schweißvorrichtung aufweist, wobei mindestens
eine Bandschlaufe aus einem Umreifungsband um den Gegenstand gebildet, gespannt und
durch das Verschlussaggregat verschlossen wird, wobei eine Hauptwelle über Kurvenscheiben
zumindest die Klemmen und die Schweißvorrichtung bewegt und während des Verschlussvorgangs
durch einen Antriebsmotor in mindestens eine vorgegebene Winkelposition gedreht wird.
[0082] Eine Steuerung des Verschlussaggregats durch eine derartige Hauptwelle, oft auch
Königswelle genannt, hat sich als sehr robust und zuverlässig erwiesen. Die Kurvenscheiben
auf der Hauptwelle steuern die Bewegung der Bauelemente des Verschlussaggregats sehr
zuverlässig. Die Klemmen weisen meist einen durch eine Kurvenscheibe der Hauptwelle
bewegten Klemmstempel auf, der gegen eine Widerlagerplatte gedrückt wird, so dass
ein Ende der gebildeten Bandschlaufe an der Widerlagerplatten festgeklemmt wird. Ferner
bewegen sie die Schweißvorrichtung der Umreifungsmaschine gegen die zu verschweißenden
Bereiche des Umreifungsbands zwischen den Klemmen. Die Schweißvorrichtung besteht
häufig aus einer Schmelz-Schweißvorrichtung mit einem Heizelement, welches das Kunststoffmaterial
des Umreifungsbands lokal aufschmilzt. Alternativ werden Ultraschall-Schweißvorrichtungen
verwendet, welche über Sonotroden in das Bandmaterial Energie einleiten und es hierdurch
im Kontaktbereich der zu verschweißenden Bandabschnitte aufschmelzen. Beide Schweißvorrichtungen
müssen zu einer zuverlässigen Anlage gegen die zu verschweißenden Bandabschnitte gebracht
werden. Aktuelle Hauptwellen werden durch Steuernocken gesteuert. Die Steuernocken
markieren das Erreichen einer vorgegebenen Winkelposition. Durch Abschalten des Antriebsmotors
für die Hauptwelle verharrt diese in der vorgegebenen Winkelposition. Es hat sich
allerdings gezeigt, dass die Steuernocken zu einer gewissen Streuung der tatsächlich
erreichten Winkelpositionen der Hauptwelle führen. Das für den Antrieb der Hauptwelle
erforderliche Drehmoment variiert. Bereits durch die Kurvenscheiben auf der Hauptwelle
ändert sich dieses Drehmoment stark. Wenn die Kurvenscheibe einen Stößel entgegen
einer Rückstellfeder bewegt oder gar elastisch komprimiert, um einen ausreichenden
Anpressdruck zu erzeugen, ist das erforderliche Antriebsdrehmoment hoch. Wenn die
Kurvenscheibe den Stößel in Richtung der Kraft der Rückstellfeder führt, wird das
Drehmoment klein oder negativ. Gleiches gilt für die Betätigung anderer Bauelemente
des Verschlussaggregats.
[0083] Bei einem niedrigen Drehmoment, welches dem Antriebsmoment des Antriebsmotors entgegenwirkt,
ergeben sich relativ lange Anhaltwege für den Antriebsmotor. Bei einem hohen Drehmoment
sind die Anhaltwege kürzer.
[0084] Die statischen Faktoren, die den Anhaltweg der Hauptwelle beeinflussen, können durch
Anpassung der statischen Positionierung der Steuernocken ausgeglichen werden.
[0085] Den Widerstand gegen die Drehung der Hauptwelle beeinflussen aber auch veränderliche
Faktoren, wie beispielsweise die Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Schmierung der Bauteile
der Umreifungsmaschine, Alter des Schmiermittels, Verschmutzung und Verschleiß. All
diese Faktoren haben einen Einfluss auf die Anhaltwege. Sie können sich kurzfristig
ändern. Temperatur und Luftfeuchtigkeit in der Umgebung einer Umreifungsmaschine können
sich innerhalb weniger Minuten signifikant ändern, so dass während des Betriebs der
Umreifungsmaschine die genannte Streuung der tatsächlichen Winkelposition der Hauptwelle,
die mittels der Nockensteuerung erreicht wird, ergibt.
[0086] Es ist erwünscht, die Steuerung der Hauptwelle zu verbessern und insbesondere auch
den Einfluss veränderlicher Faktoren kompensieren zu können.
[0087] Dies wird durch folgende Schritte erreicht:
- eine Erfassungsvorrichtung erfasst den Drehwinkel der Hauptwelle,
- die Signale der Erfassungsvorrichtung werden an eine Steuerungseinheit übermittelt,
- die Steuerungseinheit vergleicht einen Sollwert für die Winkelposition mit dem aus
den übermittelten Signale bestimmten Istwert der Winkelposition,
- die Steuerungseinheit verändert bei Abweichungen zwischen Sollwert und dem durch die
Erfassungsvorrichtung erfassten Drehwinkel die Ansteuerung des Antriebsmotors.
[0088] Mit anderen Worten wird kontinuierlich während des Drehens der Hauptwelle ein Signal
von der Erfassungsvorrichtung an die Steuerungseinheit übermittelt, welches den Drehwinkel
der Hauptwelle repräsentiert. Dem Signal kann auch die Drehrichtung entnommen werden,
da die Hauptwelle bei Bedarf, z.B. bei Störungen entgegen der üblichen Drehrichtung
gedreht wird. Sobald der Antriebsmotor die Hauptwelle in die vorgegebene Winkelposition
gedreht hat, vergleicht die Steuerungseinheit einen abgespeicherten Sollwert für die
Winkelposition mit dem aus den übermittelten Daten bestimmten Istwert der Winkelposition.
Bei Abweichungen des Istwerts vom Sollwert wird die Ansteuerung des Antriebsmotors
geändert. Dies kann bereits beim Anfahren der nächsten Winkelposition erfolgen. Im
Allgemeinen wird durch die Hauptwelle während jedes Verschlussvorgangs einer Bandschlaufe
eine Vielzahl von Winkelpositionen angefahren, welche unterschiedlichen Bearbeitungsschritten
bei dem Erzeugen und Spannen der Bandschlaufe um den zu umreifenden Gegenstand und
beim Verschweißen der Schlaufenenden zugeordnet sind. Weicht die erste angefahrene
Winkelposition um einen gewissen Betrag von dem Sollwert ab, so kann der Stoppvorgang
für den Antriebsmotor der Hauptwelle entsprechend früher oder später eingeleitet werden,
um den Sollwert für die zweite Winkelposition genau zu erreichen. Alternativ oder
zusätzlich kann die Steuerungseinrichtung die Ansteuerung des Antriebsmotors für das
nächste Anfahren der gleichen Winkelposition abändern.
[0089] Durch die vorgeschlagene adaptive Regelung der Ansteuerung des Antriebsmotors abhängig
von gemessenen Abweichungen zwischen Sollposition und Istposition, lässt sich eine
maximale Präzision bei der Ansteuerung der vorgegebenen Winkelpositionen erzielen,
die auch bei veränderlichen Rahmenbedingungen jederzeit eine optimale Ansteuerung
der Sollwerte der Winkelpositionen zur Folge hat. Durch das optimale Erreichen der
Sollwerte der Winkelpositionen ist auch eine optimale Funktion der durch die Hauptwelle
betätigten Bauelemente sichergestellt.
[0090] Die Kurvenscheiben der Hauptwelle können in der Praxis eine Vielzahl der am Umreifungsvorgang
beteiligten Bauelemente bewegen, von denen die üblichsten nachfolgend aufgezählt werden.
[0091] Das Verschlussaggregat weist Klemmen auf, welche jeweils einen Klemmstempel aufweisen,
der gegen eine Widerlagerplatte gedrückt werden kann, um jeweils ein Ende der Bandschlaufe
festzulegen. Eine erste Klemme legt das vordere Ende der Bandschlaufe nach dem Bilden
der Bandschlaufe fest. Eine zweite Klemme legt das hintere Ende der Bandschlaufe nach
dem Spannen der Bandschlaufe um den Gegenstand fest. Zwischen den zwei Klemmen befindet
sich die Schweißvorrichtung. Die Klemmen des Verschlussaggregats können von der Kurvenscheibe
der Hauptwelle aus einer Offen-Stellung, bei der die Klemmstempel einen Abstand zur
Widerlagerplatte aufweisen, in eine Klemm-Stellung, in der die Klemmstempel gegen
die Widerlagerplatte gedrückt werden, bewegt werden und wieder zurück.
[0092] Die Schweißvorrichtung des Verschlussaggregats kann von der Kurvenscheibe aus einer
Inaktiv-Stellung in eine Schweißstellung bewegt werden. Wenn die Schweißvorrichtung
eine Schmelz-Schweißvorrichtung mit Heizelement ist, wird das Heizelement, z.B. eine
Heizzunge oder ein Heizkeil, gegen die zwei zu verschweißenden Abschnitte des Umreifungsbands
bewegt. Nach dem Aufheizen wird das Heizelement zurückgezogen und ein weiterer Stempel
drückt die zu verschweißenden Bandabschnitte gegeneinander, bis sie ausgekühlt sind
und die Verschweißung fest ist.
[0093] Bei einer Ultraschall-Schweißvorrichtung wird eine Sonotrode gegen zwei aufeinanderliegende
Bandabschnitte bewegt, die sich gegen eine Gegenplatte abstützen. Die Sonotrode wird
in hochfrequente Schwingungen versetzt und führt so Energie in die Schweißstelle.
Zum Auskühlen der Schweißung wird die Schwingung der Sonotrode beendet und ohne weiteren
Energieeintrag die Schweißstelle abgekühlt. Anschließend wird die Sonotrode wieder
von dem Umreifungsband fortbewegt. Weitere Schweißvorrichtungen sind Reibschweißvorrichtungen,
die durch Reibung aufgrund mechanischer Bewegung zwischen den zwei zu verschweißenden
Bandabschnitten Hitze erzeugen.
[0094] Mindestens ein Bandantrieb kann von einer Einrückstellung, indem er mit Transportrollen
für das Umreifungsband gekoppelt ist, in eine Ausrückstellung bewegt werden, in der
keine Bewegungskopplung zwischen dem Bandantrieb und den Transportrollen herrscht.
Häufig sind zwei Bandantriebe vorhanden, nämlich ein erster Antrieb, der das Band
mit hoher Geschwindigkeit in den Bandführungsrahmen einschießt und zurückzieht, und
ein zweiter Bandantrieb, der auch Spannantrieb genannt wird und der das zurückgezogene
Band mit niedriger Geschwindigkeit und hohem Drehmoment spannt. Der erste Bandantrieb
mit dem niedrigen Drehmoment kann permanent mit den Transportrollen für das Umreifungsband
gekoppelt sein. Der Spannantrieb sollte während dem Einschießen und Zurückziehen des
Umreifungsbandes mit hoher Geschwindigkeit ausgekoppelt sein. Das Einrücken und Ausrücken
des Spannantriebs erfolgt durch eine der Kurvenscheiben.
[0095] Ferner kann ein Oberschlitten des Verschlussaggregats, der die Widerlagerplatte oder
Widerlagerplatten bildet, von einer Schließstellung in eine Öffnungsstellung und zurück
bewegt werden. In der Schließstellung verschließt einen Spalt in einem Auflagetisch
der Umreifungsmaschine. Im Bereich dieses Spalts wird die gebildete Bandschlaufe durch
das Verschlussaggregat verschweißt. In der Öffnungsstellung gibt der Oberschlitten
den Spalt frei, so dass die gebildete und geschlossene Bandschlaufe durch den Spalt
hindurchtreten und gegen den umreiften Gegenstand anliegen kann.
[0096] Wenn weitere Bauelemente bei der Umreifung eines Gegenstandes verwendet werden, können
auch diese durch die Hauptwelle angetrieben werden. Es ist aber auch möglich, zusätzliche
Bauelemente der Umreifungsmaschine, beispielsweise die Schließelemente für den Bandführungsrahmen,
die Anschläge, Packpressen und Niederhalter durch separate Antriebe anzutreiben.
[0097] In der Praxis kann die Hauptwelle während jedes Umreifungsvorgangs mehrere Winkelpositionen
anfahren. Eine erste Winkelposition ist eine Referenzposition oder auch Synchronisationsposition.
In dieser Referenzposition ist eine Referenzpositionsmarkierung an der Hauptwelle
angebracht oder mit der Hauptwelle verbunden, welche mit einem Sensor zusammenwirkt,
dessen Signal zur Steuerungseinheit geleitet wird. Der Sensor erfasst folglich eine
physikalische Struktur, z.B. einen Nocken, der auf der Hauptwelle befestigt ist. Die
Referenzposition kann bei jedem Umreifungsvorgang durchlaufen werden, damit aufgrund
der Signale der Erfassungsvorrichtung präzise die Istwerte der Drehwinkel erfasst
werden können. In der Referenzposition erfolgt allerdings nicht der Sollwert-/Istwert-Vergleich,
da hier nur ein Istwert erfasst wird, um Fehler bei der Istwertberechnung für nachfolgende
Winkelpositionen auszuschließen.
[0098] Eine erste Winkelposition der Hauptwelle, welche während des Umreifungsvorgangs angefahren
werden kann, ist dem Rückzug des überschüssigen Bandmaterials zugeordnet. Diese Winkelposition
wird nach dem Einschießen des Umreifungsbandes in den Bandführungsrahmen angesteuert,
nachdem das freie Bandende sich gegen einen Sensor bewegt und diesen betätigt. In
dieser Position klemmt die erste Klemme das freie Bandende fest. Ferner wird die Antriebsrichtung
des ersten Bandantriebs invertiert, um überschüssiges Bandmaterial zurück zu ziehen.
[0099] Sobald die Bandschlaufe etwas gespannt ist und den ersten Bandantrieb mit dem niedrigen
Drehmoment anhält, wird eine weitere Winkelposition angesteuert, die der Spannung
des Bandmaterials zugeordnet ist. Hierfür wird der Spannantrieb durch die Hauptwelle
eingedrückt.
[0100] Die nächste Winkelposition der Hauptwelle ist der Schweißposition zugeordnet. In
dieser Winkelposition wird der zweite Klemme geschlossen, indem der zweite Klemmstempel
gegen die Widerlagerplatte gedrückt wird, um das zweite Ende der gespannten Bandschlaufe
festzulegen, und eine Schneide schneidet die Bandschlaufe von dem Bandvorrat. Der
zweite Klemmstempel und die Schneide werden ebenfalls durch Kurvenscheiben der Hauptwellen
betätigt. Ferner wird in dieser Schweißposition die Schweißvorrichtung in die Schweißstellung
bewegt. Mit anderen Worten wird das Heizelement gegen die zwei zu verschweißenden
Bandabschnitte bewegt. Alternativ wird eine Sonotrode einer Ultraschallwellen-Schweißvorrichtung
gegen die zu verschweißenden Bandabschnitte bewegt.
[0101] Die nächste Winkelposition der Hauptwelle ist der Auskühlung der Schweißstelle zugeordnet.
Bei der Ultraschall-Schweißvorrichtung kann diese Winkelposition identisch zu der
Schweißposition sein. Für das Auskühlen der Schweißstelle wird lediglich die Zufuhr
von Ultraschall-Energie durch die Sonotrode abgestellt. Bei einer Schmelz-Schweißvorrichtung
mit Heizelement ist in der Auskühlposition das Heizelement aus der Schweißstelle herausbewegt
und die aufgeheizten Bandabschnitte werden über einen Stempel gegeneinander gedrückt.
Auch dieser Stempel kann von der Hauptwelle bewegt werden.
[0102] Die nächste Winkelposition ist die Öffnungsposition. In dieser Öffnungsposition sind
alle Klemmen geöffnet und das Schweißaggregat von der gebildeten Bandschlaufe fortbewegt.
Der Oberschlitten, der die Widerlagerplatte trägt, wird aus dem Spalt im Auflagetisch
der Schweißmaschine herausbewegt. Die gebildete Bandschlaufe kann nun durch den Spalt
hindurchtreten und sich gegen die Unterseite des umreiften Gegenstands bewegen. In
der Öffnungsposition sind in der Regel auch die Abdeckelemente des Bandführungsrahmens
geöffnet. Die Öffnungsposition wird daher in der Regel auch als Fehler-Position angefahren,
wenn sich bei einem Umreifungsvorgang Probleme ergeben. In dieser Öffnungsposition
kann das Umreifungsband sowohl aus dem Bandführungsrahmen herausbewegt werden, als
auch aus dem Verschlussaggregat herausgezogen werden. Als letztes wird eine Nullposition
angefahren, in der sämtliche Bauelemente der Umreifungsmaschine bis zur nächsten Schlaufenbildung
verharren. In der Nullposition wird der zu umreifende Gegenstand weiter transportiert,
bis eine neue Schlaufe zu bilden ist. Ferner wird in der Nullposition das Umreifungsband
in den Bandführungsrahmen eingeschossen. Wenn die Schließelemente des Bandführungsrahmens
ebenfalls von der Hauptwelle betätigt werden, befinden sich diese in geschlossener
Stellung, wenn die Hauptwelle sich in der Nullposition befindet.
[0103] Die Referenzposition oder Synchronisationsposition befindet sich vorzugsweise zwischen
der Nullposition und der Rückzugsposition, so dass sie jeweils zu Beginn eines neuen
Schlaufenbildungsvorgangs durchlaufen wird und die Positionsbestimmung justiert wird.
[0104] In der Praxis kann die Erfassungsvorrichtung für die Winkelstellung der Hauptwelle
von einem Drehwinkelgeber des Antriebsmotors gebildet werden, der beim Drehen der
Motorwelle des Antriebsmotors elektrische Signale, insbesondere Impulse abgibt. In
den Antriebsmotoren sind auf bekannte Weise Sensoren wie Hallsensoren angeordnet,
die während des Drehens der Motorwelle Impulssignale erzeugen. Um das erforderliche
Drehmoment zu erzeugen, kann der Antriebsmotor über ein Untersetzungsgetriebe mit
der Hauptwelle verbunden sein. Die Drehwinkelgeber des Antriebsmotors geben bei einer
praktischen Ausführungsform in der Größenordnung von 700 Impulsen bei einer Umdrehung
der Hauptwelle ab. Die Drehung der Hauptwelle kann folglich bei einer Präzision von
etwa 0,5 Grad aufgelöst werden. Bei dieser Ausführungsform ist, wie erwähnt, die Referenzposition,
auch Synchronisationsposition genannt, durch einen Nocken auf der Antriebswelle definiert,
der von einem eigenen Sensor (z.B. Hallsensor) detektiert wird. Die Synchronisation
oder Referenzerfassung gleicht Rundungsfehler oder sonstige Fehler bei der Positionsbestimmung
aus, da nach jeder vollen Umdrehung in der Referenzposition die absolute Winkelstellung
der Hauptwelle bekannt ist.
[0105] Alternativ oder zusätzlich kann die Erfassungsvorrichtung eine zusätzliche Vorrichtung
sein, beispielsweise eine oder mehrere Lichtschranken, die mit Inkrementalscheiben
zusammenwirken, die auf der Hauptwelle befestigt sind. Derartige Inkrementalscheiben
weisen abwechselnd durchsichtige und lichtundurchlässige Abschnitte auf und erlauben
eine hochauflösende Drehwinkelerfassung. Eine derartige Inkrementalscheibe kann auch
eine Referenzmarkierung enthalten, so dass in diesem Fall die Referenzposition auf
der Inkrementalscheibe der Erfassungsvorrichtung aufgebracht ist.
[0106] Die Erfindung betrifft ferner eine Umreifungsmaschine mit einem Verschlussaggregat,
welches mindestens eine Klemme für das vordere Ende der Bandschlaufe, eine zweite
Klemme für das hintere Ende der Bandschlaufe und eine Schweißvorrichtung aufweist,
wobei eine Hauptwelle über Kurvenscheiben zumindest die Klemmen und die Schweißvorrichtung
bewegt und während des Verschlussvorgangs durch einen Antriebsmotor in mindestens
eine vorgegebene Winkelposition gedreht wird.
[0107] Um die Ansteuerung der vorgegebenen Winkelposition zu optimieren, kann die Umreifungsmaschine
folgende Merkmale aufweisen:
- eine Erfassungsvorrichtung, die den Drehwinkel der Hauptwelle erfasst,
- eine Signalleitung, über die die Signale der Erfassungsvorrichtung an eine Steuerungseinheit
für den Antriebsmotor übermittelt werden,
- einen der Steuerungseinheit zugeordneten Datenspeicher, in dem mindestens ein Sollwert
für die Winkelposition, gespeichert ist, wobei die Steuerungseinheit bei Abweichungen
zwischen Sollwert und dem durch die Erfassungsvorrichtung erfassten Drehwinkel die
Ansteuerung des Antriebsmotors verändert.
[0108] Die Hauptwelle kann Kurvenscheiben zum Bewegen mindestens eines der folgenden Bauelemente
aufweisen:
- die Klemme des Verschlussaggregats von einer Offen-Stellung in eine Klemmstellung;
- der Schweißvorrichtung von einer Inaktiv-Stellung in eine Schweißstellung;
- mindestens eines Antriebs für das Band von einer Einrück-Stellung in eine Ausrück-Stellung,
- eines Oberschlittens des Verschlussaggregats von einer Schließstellung in eine Öffnungsstellung.
[0109] Die Erfassungsvorrichtung kann ein Drehwinkelgeber sein, der beim Drehen einer Motorwelle
des Antriebsmotors elektrische Signale abgibt. Mit der Hauptwelle kann eine Referenzpositionsmarkierung
verbunden sein, welche mit einem Sensor zusammenwirkt, dessen Signal zur Steuerungseinheit
geleitet wird. Die Schweißvorrichtung ausgewählt sein aus:
- einer Schmelz-Schweißvorrichtung mit Heizelement;
- einer Ultraschall-Schweißvorrichtung;
- einer Reibschweißvorrichtung.
[0110] Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen
offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für
die Verwirklichung der Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Sie kann
im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen
Fachmanns variiert werden.
[0111] Ausführungsformen der oben erläuterten Entwicklungen werden nachfolgend unter Bezugnahme
auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine schematische geschnittene Vorderansicht einer Umreifungsmaschine.
Fig. 2 - 5 zeigen Draufsichten auf eine Umreifungsmaschine und vor- und nachgelagerte
Stautaktförderer.
Fig. 6 zeigt eine schematische Draufsicht auf den Einlaufförderer und den Auslaufförderer
der Umreifungsmaschine aus Fig. 1.
Fig. 7 zeigt eine Vorderansicht eines Bandführungsrahmens der Umreifungsmaschine mit
Niederhalter.
Fig. 8 zeigt eine Vorderansicht eines Bandführungsrahmens der Umreifungsmaschine mit
Anschlägen.
Fig. 9 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Bildschirmanzeige für einen
Umreifungseditor.
Fig. 10 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Bildschirmanzeige für einen
Umreifungseditor.
Fig. 11 -13 zeigen schematische grafische Darstellungsmöglichkeiten verschiedener
Umreifungsbilder.
Fig. 14 und 15 zeigen Bildschirmdarstellungen sogenannter Umreifungsrezepturen mit
Sollwerten für alle Umreifungsparameter.
Fig. 16 zeigt die Interaktion einer Umreifungsmaschine mit einem Datenspeicher für
Umreifungsrezepturen.
Fig. 17 zeigt eine Vorderansicht eines Verschlussaggregats einer Umreifungsmaschine.
Fig. 18 zeigt eine dreidimensionale Rückansicht des Verschlussaggregats aus Fig. 17.
Fig. 19 zeigt eine dreidimensionale Darstellung der Hauptwelle des Verschlussaggregats
aus den Fig. 17 und 42 mit Antriebsmotor und Getriebe.
Fig. 20 zeigt eine Seitenansicht der Hauptwelle mit Antriebsmotor und Getriebe aus
Fig. 19.
[0112] Die in der Fig. 1 dargestellte Umreifungsmaschine 1 dient dem Umreifen von Gegenständen
7 mit einem Umreifungsband 2, das von einer Einziehvorrichtung 4 von einer Vorratsrolle
(nicht dargestellt) abgezogen und einem Bandmagazin 5 zugeführt wird. Von dort wird
das Umreifungsband 2 mittels einer Bandfördervorrichtung 6 durch eine Spannvorrichtung
8 hindurch einem Bandführungskanal in einem Bandführungsrahmen 9 zugeführt, so dass
das Band eine Schlaufe bildet. Der Bandführungsrahmen 9 hat die Form eines U mit der
Öffnung unten, so dass das Umreifungsband 2 von der ersten Seite der Auflage für den
Gegenstand 7 mittels des Bandführungsrahmens 9 U-förmig um den Gegenstand 7 herum
zur anderen Seite der Auflage geführt wird. Wie eingangs erwähnt, sind andere Formen
des Bandführungsrahmens und auch andere Umreifungsarten bekannt, zum Beispiel das
Herumführen des Umreifungsbandes mittels Greifern und Lanzen. Wesentlich ist im Rahmen
dieser Entwicklung, dass die Umreifungsmaschine 1 an einer bestimmten Position eine
Bandschlaufe erzeugt. Das Band wird anschließend durch den Antrieb der Bandfördervorrichtung
6 zurückgezogen, so dass die Bandschlaufe eng an dem Gegenstand 7 anliegt. Nun wird
die Spannvorrichtung 8 aktiviert, so dass die Bandschlaufe mit einer vorgegebenen
hohen Spannkraft um den Gegenstand 7 herumgezogen wird. Anschließend wird der Schlaufenanfang
mit dem Schlaufenende mittels eines Verschlussaggregats 10 verbunden. Das Verschlussaggregat
10 besteht in der Praxis aus einer Schweißvorrichtung, z.B. aus einer Ultraschall-Schweißvorrichtung,
welche die beiden Enden der gebildeten Packbandschlaufe miteinander verschweißt. Ein
derartiges Verschlussaggregat ist z.B. in der Druckschrift
EP 1 479 611 A2 beschrieben. Das Verschlussaggregat 10 verschweißt das folienartige Kunststoffmaterial,
aus dem das Umreifungsband 2 besteht.
[0113] Die Fördervorrichtung für den Gegenstand 7 ist in Fig. 1 nicht dargestellt. Eine
Steuerungseinheit 11 für die Umreifungsmaschine 1 ist in Fig. 1 an der rechten Seite
der Umreifungsmaschine 1 dargestellt. Die Steuerungseinheit 11 weist eine Platine
3 mit einem Mikrocontroller auf, der die Funktionen sämtlicher Funktionselemente der
Umreifungsmaschine 1 steuert oder regelt. An der Steuerungseinheit 11 ist ein Teil
12 einer Steckverbindung angeordnet, welches im vorliegenden Fall als Buchsenteil
12 der Steckverbindung ausgebildet ist.
[0114] Die Steuerungseinheit 11 steuert auch die Antriebe für Umreifungshilfsmittel, insbesondere
Zusatzaggregate der Umreifungsmaschine 1. In Fig. 1 ist als erstes Zusatzaggregat
ein Niederhalter 22 zu erkennen, der von oben auf den zu umreifenden Gegenstand 7
drückt. Ferner sind als Zusatzaggregate ein linker Anschlag 25 und ein rechter Anschlag
26 zu erkennen, die den zu umreifenden Gegenstand 7 vor dem Umreifungsvorgang ausrichten.
Die zwei Anschläge sind an dem Bandführungsrahmen 9 befestigt und gegensynchron angetrieben,
das heißt, sie weisen zu jedem Zeitpunkt den gleichen Abstand zur Mitte der Umreifungsmaschine
1 auf. Auch die Funktion der Anschläge 25, 26 ist weiter unten ausführlicher beschrieben.
[0115] Die Fig. 2 - 5 zeigen schematische Draufsichten auf jeweils eine Umreifungsmaschine
1 mit vor- und nachgelagerten Stautaktförderern 15, 16 und mit den zu umreifenden
Paketen 7, 7'. Die Umreifungsmaschine 1 selbst weist zwei Fördervorrichtungen auf.
Einen Einlaufförderer 13, der in den Fig. 2 - 5 links vom Bandführungsrahmen 9 liegt,
und einen Auslaufförderer 14, der in den Fig. 2 - 5 rechts vom Bandführungsrahmen
9 liegt. Der Einlaufförderer 13 und der Auslaufförderer 14 bestehen jeweils aus einem
Paar synchron angetriebener Transportbänder. Die vorgelagerten Stautaktförderer 15
und die nachgelagerten Stautaktförderer 16 können beliebige Fördermittel sein, beispielsweise
Bandförderer oder Rollenförderer.
[0116] Die Förderrichtung für den zu umreifenden Gegenstand 7, in der Regel ein Paket, ist
oberhalb des eingangsseitigen Stautaktförderers 15 als Pfeil dargestellt. Selbstverständlich
kann die Förderrichtung aller Fördervorrichtungen auch umgedreht werden.
[0117] Alle Darstellungen zeigen eine erste Positionserfassungsvorrichtung 17 nahe dem am
weitesten vom Bandführungsrahmen 9 entfernten Ende des Einlaufförderers 13. Der Bandführungsrahmen
9 definiert die Umreifungsposition. Eine Bandschlaufe wird durch die Umreifungsmaschine
in der Mittelebene des Bandführungsrahmens 9 gebildet. Die Ausführungsform der Umreifungsmaschine
in Fig. 4 und 5 weist eine weitere Positionserfassungsvorrichtung 18 nahe dem Bandführungsrahmen
9 auf. Eine dritte Positionserfassungsvorrichtung 19 ist bei dieser Ausführungsform
im Bereich des vom Bandführungsrahmen 9 entfernten Endes des Auslaufförderers 14 angeordnet.
Die Positionserfassungsvorrichtungen 17, 18, 19 bestehen üblicherweise aus Lichtschranken.
Jede Lichtschranke 17, 18, 19 weist eine Lichtquelle und einen Lichtsensor auf. Der
Lichtsensor empfängt das Licht der Lichtquelle in geringem Abstand oberhalb des Einlaufförderers
13 bzw. des Auslaufförderers 14. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Positionserfassungsmittel
17-19 sowohl flache als auch hohe Gegenstände erfassen.
[0118] Das nahe dem eingangsseitigen Stautaktförderer 15 befindliche Positionserfassungsmittel
17 gibt ein Signal an die Steuerungseinheit 11 der Umreifungsmaschine 1 weiter, sobald
ein Gegenstand 7 von dem eingangsseitigen Stautaktförderer 15 auf den Einlaufförderer
13 transportiert wird. Der Einlaufförderer 15 wird durch einen Antriebsmotor 57 (Fig.
6) angetrieben, der einen Drehwinkelgeber aufweist. Der Drehwinkelgeber erzeugt beim
Drehen der Antriebswelle des Antriebsmotors 57 in festgelegten Winkelabständen Signale,
die zu der Steuerungseinheit 11 geleitet werden. Die Signale sind schematisch in Fig.
6 als Rechteckschwingung dargestellt. Es ist zu erkennen, dass zwei Signale mit gleicher
Frequenz aber einem Phasenversatz vom Antriebsmotor 57 des Einlaufförderers 13 abgegeben
werden. Aufgrund des Phasenversatzes können die verschiedenen Drehrichtungen durch
die Steuerungseinheit identifiziert werden. Wie weiter oben ausgeführt, kann der Abstand
zwischen zwei Signalen des Antriebsmotors 57 einer Förderstrecke des Einlaufförderers
13 in der Größenordnung von 0,3 bis 0,6 mm entsprechen. Der Auslaufförderer 14 wird
durch einen entsprechenden Antriebsmotor 58 angetrieben. Auch dieser Antriebsmotor
58 gibt Signale an die Steuerungseinheit 11 ab, die der Förderstrecke eines Gegenstandes
auf dem Auslaufförderer 14 entsprechen und die Förderrichtung erkennen lassen.
[0119] Dadurch, dass die Förderrichtung und Förderstrecke des Einlaufförderers 13 und des
Auslaufförderers 15 erfasst werden, ist es ab dem ersten Erfassen der Position des
Gegenstandes beim Passieren der eingangsseitigen Lichtschranke 17 jederzeit möglich,
die Position eines auf den Fördervorrichtungen 13, 14 der Umreifungsmaschine 1 befindlichen
Gegenstandes 7, 7' zu bestimmen. Diese Positionsbestimmung kann durch das zweite Positionserfassungsmittel
18 und das dritte Positionserfassungsmittel 19 noch präzisiert werden. Je nach Anwendungsfall
kann der vorgelagerte Stautaktförderer 15 eine andere Fördergeschwindigkeit aufweisen
als der Einlaufförderer 13 der Umreifungsmaschine. Hierdurch kann ein Schlupf zwischen
dem Förderband des Einlaufförderers 13 und dem zu umreifenden Gegenstand 7, 7' entstehen.
Läuft der vorgelagerte Stautaktförderer 15 schneller, wird der zu umreifende Gegenstand
7, 7' schneller voran bewegt, als die Förderbänder des Einlaufförderers 13. Läuft
der Stautaktförderer 15 langsamer, bewegt sich der Gegenstand 7 langsamer als der
Einlaufförderer 13, bis seine Gewichtskraft im Wesentlichen nur von den Förderbändern
des Einlaufförderers 13 getragen wird. Wenn nahe dem Bandführungsrahmen 9 ein zweites
Positionserfassungsmittel 18 vorhanden ist, kann dieses die tatsächliche Position
der Vorderkante des zu umreifenden Gegenstands 7, 7' nahe der Umreifungsebene des
Bandführungsrahmens 9 erfassen. Hierdurch kann eventuell vorhandener Schlupf zwischen
dem zu umreifenden Gegenstand 7, 7' und dem Einlaufförderer 13 kompensiert werden.
Auch am gegenüberliegenden Ende der Umreifungsmaschine 1, d.h. an dem vom Bandführungsrahmen
9 entfernten Rand des Auslaufförderers 14 kann ein Positionserfassungsmittel 19 vorgesehen
sein (siehe Fig. 4 und 5). Dies ermöglicht dann den Betrieb der Umreifungsmaschine
1 in beiden Richtungen. Außerdem erfasst das Positionserfassungsmittel 19 bei der
eingezeichneten Förderrichtung die Hinterkante des zu umreifenden Gegenstandes 7 beim
Abtransport und zeigt an, wenn die Umreifungsmaschine 1 für einen weiteren zu umreifenden
Gegenstand vollständig frei ist.
[0120] Die Positionssteuerung des zu umreifenden Gegenstandes 7, 7' erfolgt unter Verwendung
der Positionserfassungsmittel 17, 18, 19 und der Erfassungsvorrichtung für die Förderrichtung
und Förderstrecke des Einlaufförderers 13. Nach dem Erfassen der Vorderkante des zu
umreifenden Gegenstandes 7, 7' ist deren Position fortwährend bekannt, weil sie sich
aus der Förderstrecke und Förderrichtung der Fördervorrichtung d.h. des Einlaufförderers
13 errechnen lässt. Nahe dem Bandführungsrahmen 9 kann dieser Positionswert noch einmal
korrigiert werden, wenn hier das zweite Positionserfassungsmittel 18 vorgesehen ist.
Aufgrund der inkrementalen Signale, welche die Erfassungsvorrichtung zum Erfassen
der Förderrichtung und Förderstrecke abgeben, lässt sich die Position mit einer Genauigkeit
von weniger als 1 mm ansteuern. Beim weiteren Transport des zu umreifenden Gegenstandes
7, 7' wird an dem Positionserfassungsmittel 17 auch die Hinterkante des zu umreifenden
Gegenstandes 7, 7' erfasst. Da die Förderstrecke bekannt ist, lässt sich hieraus die
Länge des zu umreifenden Gegenstandes 7, 7' ableiten. Dies ermöglicht auch die Vermeidung
von Störungen durch Leerumreifungen. Bei früheren Umreifungsvorrichtungen waren die
Umreifungspositionen durch feste Zeittaktung der Umreifungsmaschine fest vorgegeben.
Wenn aus irgendeinem Grund der zu umreifende Gegenstand zu kurz war, wurde trotzdem
eine Bandschlaufe gebildet. Derartige Leerumreifungen können zu Störungen der Umreifungsmaschine
führen. Mit der vorliegenden Entwicklung lassen sich derartige Störungen vermeiden.
Wird festgestellt, dass eine Umreifungsposition eine Schlaufe außerhalb der Konturen
des zu umreifenden Gegenstandes 7, 7' erzeugen würde, kann die Umreifung an dieser
Position entweder vermieden werden oder der zu umreifende Gegenstand 7, 7' durch die
Steuerungseinheit 11 der Umreifungsmaschine 1 derart verschoben werden, dass die Position
der Umreifung sicher innerhalb der Konturen des zu umreifenden Gegenstandes 7, 7'
liegt. Ein derartiges Verschieben kann auch dann erfolgen, wenn festgestellt wird,
dass eine Schlaufe mit zu geringem Abstand von der Vorderkante oder von der Hinterkante
des zu umreifenden Gegenstandes erzeugt werden soll.
[0121] Durch die Längenbestimmung des zu umreifenden Gegenstandes ist es auch möglich, präzise
die Mitte des zu umreifenden Gegenstandes 7, 7' anzufahren. In den Fig. 2 und 3 ist
ein erster zu umreifender Gegenstand 7 dargestellt, dessen Länge bereits erfasst ist,
wenn die erste Umreifung angebracht wird. Der zu umreifende Gegenstand 7' in Fig.
5 ist länger. Seine Gesamtlänge kann erst erfasst werden, wenn seine Mitte bereits
an der Umreifungsebene des Bandführungsrahmens 9 vorbei transportiert wurde. In diesem
Fall kann zur Ermittlung der präzisen Länge des zu umreifenden Gegenstandes 7' dieser
in eine Position gefahren werden, in der seine Länge durch das Signal des Positionserfassungsmittels
(Lichtschranke) 17 bekannt wird, weil die Hinterkante des zu umreifenden Gegenstandes
7' an dem Positionserfassungsmittel 17 vorbei läuft. Anschließend kann der zu umreifende
Gegenstand 7' zurück transportiert werden, um eine Mittenumreifung exakt in seiner
Mitte zu erzeugen.
[0122] Falls der Transport des zu umreifenden Gegenstandes 7' in zwei Richtungen zu zweitaufwendig
ist, kann die Maschinensteuerung auch einfach den Weitertransport ermöglichen und
die Mittenumreifung auslassen. Wie an anderer Stelle beschrieben, kann aber auch die
Länge des Gegenstandes 7' vorab ermittelt und an die Steuerungseinheit übermittelt
werden. In diesem Fall ist eine Mittenumreifung möglich, ohne dass die Hinterkante
des Gegenstands die Lichtschranke 17 durchlaufen hat.
[0123] Die Umreifungsbilder, die sich mit dieser Umreifungsmaschine bilden lassen, können
eine beliebige Struktur aufweisen. Weiter unten werden beispielhafte Strukturen der
Umreifungsbilder beschrieben.
[0124] In der Fig. 5 ist ferner schematisch eine Erkennungsvorrichtung 20 an dem Bandführungsrahmen
9 etwa in der Mitte oberhalb der Umreifungszone dargestellt. Die Erkennungsvorrichtung
20 kann ein Scanner für aufgedruckte Codes (Barcode oder QR-Code) sein. Sie kann auch
eine Kamera sein, welche ein Bild der Umreifungszone unterhalb des Bandführungsrahmens
9 aufnimmt. Auch die Kamera kann aufgedruckte Codes in dem aufgenommenen Bild identifizieren
und lesen. Ferner kann als Erkennungsvorrichtung 20 eine Leseantenne für RFID-Transponder
verwendet werden, die an den zu umreifenden Gegenständen 7, 7' befestigt sein können.
Die Erkennungsvorrichtung 20 kann selbstverständlich auch mehrere Komponenten (Kamera
und RFID-Leseantenne) aufweisen. Durch die Erkennungsvorrichtung 20 lassen sich Eigenschaften
des zu umreifenden Gegenstandes erkennen, aufgrund derer die Umreifungsposition variiert
werden kann.
[0125] Beispielsweise kann eine Kamera als Erkennungsvorrichtung 20 Dimensionen oder sonstige
Eigenschaften des zu umreifenden Gegenstandes erkennen, welche einen Einfluss auf
die Schlaufenposition haben. Anhand bestimmter Identifikatoren des Gegenstandes wie
beispielsweise der Farbe der Verpackung oder einem auf dem Gegenstand aufgedruckten
maschinenlesbaren Code können weitere Eigenschaften des Gegenstandes identifiziert
werden. Beispielsweise kann die Festigkeit des Gegenstandes codiert werden oder das
Gewicht, so dass die korrekte Bandspannung oder die erforderliche Anzahl von Umreifungen
für den Gegenstand mit den entsprechenden Eigenschaften festgelegt werden kann. Insbesondere
bei der Verwendung einer Kamera als Erkennungsvorrichtung 20 können auch Bereiche
auf dem Gegenstand identifiziert werden, in denen keine Bandschlaufe angeordnet werden
sollte.
[0126] In Fig. 5 ist zu erkennen, dass der zu umreifende Gegenstand 7 ein Adressfeld 21
aufweist. In dem Adressfeld 21 kann beispielsweise ein Barcode mit Informationen über
den zu umreifenden Gegenstand 7 oder mit Adressinformationen angeordnet sein. Die
Adressinformationen können auch als lesbare alphanumerische Angabe auf dem Adressfeld
21 aufgedruckt sein. Die strichpunktierten Linien in Fig. 5 zeigen den Bereich, der
durch die Kamera als Erkennungsvorrichtung 20 aufgenommen wird. Wird durch die Kamera
20 ein Adressfeld 21 identifiziert, kann die Steuerungseinheit 11 der Umreifungsmaschine
1 derart die Fördervorrichtungen 13, 14 der Umreifungsmaschine 1 steuern, dass die
Bandschlaufen nicht auf dem Adressfeld 21 erzeugt werden.
[0127] Die Fig. 7 zeigt die Vorderansicht des Bandführungsrahmens 9 und des an dem Bandführungsrahmen
9 angeordneten Niederhalters 22. Der Niederhalter 22 wird beispielsweise beim Umreifen
von Gegenständen 7 wie Zeitungsstapeln verwendet. Vor dem Aufbringen der Bandschlaufe
wird der Niederhalter 22 von oben auf den zu umreifenden Gegenstand 7 gedrückt, so
dass einzelne Elemente des Gegenstandes 7 fest gegeneinander anliegen. Bei größeren
Gegenständen 7, insbesondere bepackten Paletten, kann anstelle eines Niederhalters
22 auch eine Packpresse von oben auf den Gegenstand 7 drücken, um diesen zu komprimieren.
[0128] Fig. 7 zeigt schematisch auch den Antriebsmotor 23 für den Niederhalter 22. Auch
dieser Antriebsmotor 23 ist mit einem Drehwinkelgeber ausgestattet, der bei Rotation
der Motorwelle des Antriebsmotors 23 in regelmäßigen Abständen Signale abgibt. Der
Niederhalter 22 bildet ein erstes Umreifungshilfsmittel der Umreifungsmaschine 1.
Anhand der Signale des Antriebsmotors 23 für den Niederhalter 22 werden kontinuierlich
dessen Bewegungsdaten erfasst und an die Steuerungseinheit 11 der Umreifungsmaschine
übermittelt. Die Steuerungseinheit 11 der Umreifungsmaschine 1 steuert den Niederhalter
22 aufgrund dieser Bewegungsdaten auf numerisch vorgegebene Sollwerte.
[0129] Die Bewegungsbahn des Niederhalters 22 weist mindestens eine Anschlagposition auf.
Zwei Positionen des Niederhalters sind in Fig. 7 dargestellt. Die obere Position P
0 ist die obere Anschlagsposition des Niederhalters 22. Zu Beginn des Betriebs der
Umreifungsmaschine 1 wird der Niederhalter 22 in die oberste Position P
0 gefahren. Anschließend ist während des Betriebs der Umreifungsmaschine die aktuelle
Position des Niederhalters 22 jeweils aufgrund der Bewegungsdaten, nämlich der Signale
des Antriebsmotors 23 bekannt. Die Position P
0 ist in diesem Fall die Referenzposition, in Bezug auf welche mittels der Bewegungsdaten
jeweils die aktuelle Position des Niederhalters 22 ermittelt wird.
[0130] Wie zuvor beschrieben, kann die Umreifungsmaschine 1 mit Erkennungsvorrichtungen
gekoppelt sein, die mindestens eine Eigenschaft der mittels der Fördervorrichtung
transportierten Gegenstände erfassen, die Erkennungsvorrichtung kann eine Kamera sein,
die über Bildauswertung die Ermittlung der Höhe des Gegenstandes oder der Länge des
Gegenstandes erlaubt. Es kann eine Höhenmessvorrichtung vorgesehen sein, die mir optischen
oder akustischen Signalen arbeitet. Eine derartige Höhenmessvorrichtung ist in verschiedenen
Ausführungsformen bekannt. Insbesondere die Höhe des zu umreifenden Gegenstandes 7
ist für den Betrieb der Umreifungsmaschine 1 mit Niederhalter 22 erheblich.
[0131] Im Stand der Technik nahm der Niederhalter 22 nach jedem Umreifungsvorgang die oberste
Anschlagsposition P
0 ein. Durch das Erkennen der Höhe des zu umreifenden Gegenstandes 7 kann darauf verzichtet
werden, den Niederhalter 22 jeweils in die oberste Position P
0 zu fahren. Der Niederhalter 22 ist lediglich um einen gewissen Abstand oberhalb des
zu umreifenden Gegenstandes 7 anzuordnen. Dieser Sicherheitsabstand 24 ist in Fig.
7 schraffiert eingezeichnet und mit dem Bezugszeichen 24 versehen. In der Position
P
1 befindet sich der Niederhalter 22 um den Sicherheitsabstand 24 oberhalb des zu umreifenden
Gegenstandes 7. Für die Zufuhr des Gegenstandes 7 reicht das Anheben des Niederhalters
22 auf diese Position P
1 aus. Da für den Weitertransport des zu umreifenden Gegenstandes nicht gewartet werden
muss, bis der Niederhalter 22 bis in die Position P
0 bewegt wurde, kann der Umreifungsvorgang und insbesondere der Transportvorgang für
den zu umreifenden Gegenstand 7 erheblich beschleunigt werden. In der aktiven Position
(nicht dargestellt) liegt der Niederhalter 22 auf der Oberseite des zu umreifenden
Gegenstandes auf und übt eine Druckkraft auf ihn aus.
[0132] Die Fig. 8 zeigt den Bandführungsrahmen 9 dem anderen, in Fig. 1 dargestellten Umreifungshilfsmittel,
nämlich zwei synchron angetriebenen Anschlägen 25, 26. Die Anschläge 25, 26 werden
durch einen Antriebsmotor 28 angetrieben und sind derart gekoppelt, dass sie zu jedem
Zeitpunkt den gleichen Abstand von der Mitte des Bandführungsrahmens 9 aufweisen.
In dem maximalen Abstand D
0 liegen die zwei Anschläge 25, 26 gegen äußere Bewegungsanschläge an. Der Antriebsmotor
28 gibt wiederum Drehwinkelsignale beim Drehen ab.
[0133] Zu Beginn des Betriebes der Umreifungsmaschine 1 werden die Anschläge 25, 26 auf
maximale Distanz D
0 voneinander gefahren. Diese Position ist die Referenzposition dieser Umreifungshilfsmittel.
Alternativ kann das Anliegen gegen einen Mittelanschlag als Referenzposition verwendet
werden, gegen den die Anschläge 25, 26 bei minimalem Abstand anliegen. Durch die Drehwinkelsignale
des Antriebsmotors 28 kann ausgehend von der Referenzposition jederzeit die aktuelle
Position der Anschläge 25, 26 durch die Steuerungseinheit 11 der Umreifungsmaschine
1 bestimmt werden.
[0134] Die Steuerungseinheit 11 berücksichtigt bei der Steuerung der Anschläge 25, 26 wiederum
mindestens eine Eigenschaft des zu umreifenden Gegenstandes, insbesondere dessen Breite.
Diese wird mit einer der bereits oben beschriebenen Erkennungsvorrichtungen erfasst.
Die Anschläge 25, 26 werden auf einen derartigen Abstand zueinander gebracht, dass
sie sich innerhalb der Kontur des zu umreifenden Gegenstandes 7 möglichst nahe dessen
äußerer Ränder befinden. Dies ist in Fig. 8 der Abstand D
1 zwischen den zwei Anschlägen 25, 26. Die Fördervorrichtung der Umreifungsmaschine
1, insbesondere der Einlaufförderer 13 fördert den zu umreifenden Gegenstand 7 in
Bezug auf Fig. 8 auf den Betrachter zu. Der zu umreifende Gegenstand 7 stößt folglich
mit seiner in Fig. 8 sichtbaren Vorderseite gegen die zwei Anschläge 25, 26 an. Durch
die Steuerungseinheit 11 sind die Anschläge 25, 26 auf einen möglichst großen Abstand
von der Mitte der Umreifungsmaschine 1 eingestellt, so dass sie noch sicher innerhalb
der Konturen des zu umreifenden Gegenstandes 7 liegen. Hierdurch ist sichergestellt,
dass ein zu umreifender Gegenstand 7, der durch den Einlaufförderer gegen die Anschläge
25, 26 bewegt wird, sich zur Ebene der Anschläge 25, 26 ausrichtet, falls er leicht
schräg steht. Auch wenn der zu umreifende Gegenstand 7 aus einzelnen Gegenständen
die Zeitschriften o.ä. besteht, wird die gesamte Vorderfläche des zu umreifenden Gegenstandes
7 an der Ebene, welche durch die zwei Anschläge 25, 26 gebildet wird, ausgerichtet.
[0135] Die Anschläge 25, 26 werden auseinander gefahren, wenn der zu umreifende Gegenstand
7 weiter transportiert wird. Bisher wurden die Anschläge 25, 26 in ihrer Ausgangsstellung
mit dem Abstand D
0 auseinander bewegt. Bei der vorliegenden Entwicklung ist es ausreichend, die Anschläge
25, 26 in einen Position zu bewegen, in der der zu umreifende Gegenstand 7 problemlos
durch die Anschläge 25, 26 hindurchtreten kann. In Fig. 8 ist diese Position erreicht,
wenn die Anschläge 25, 26 einen etwas geringeren Abstand als D
0 zueinander aufweisen. Dieser Abstand kann für jede Paketbreite (Breite des zu umreifenden
Gegenstandes 7) neu bestimmt werden. Auf diese Weise wird einerseits sichergestellt,
dass der zu umreifende Gegenstand 7 sicher zwischen den Anschlägen 25 hindurchbewegt
wird, andererseits wird vermieden, dass die Anschläge 25, 26 unnötige Verfahrwege
zurücklegen müssen, was unnötige Zeit in Anspruch nimmt.
[0136] Bei den Umreifungshilfsmitteln, d.h. den Anschlägen 25, 26 und dem Niederhalter 22,
kann die Steuerungseinheit 11 die Bewegungsdaten überwachen und mit Sollwerten vergleichen.
Wenn die Beschleunigung oder Geschwindigkeit dieser Umreifungshilfsmittel zu irgendeinem
Zeitpunkt unzulässig von einem vorgegebenen Sollwert abweicht, kann die Bewegung des
Umreifungshilfsmittels gestoppt werden oder das Umreifungshilfsmittel 22, 25, 26 um
eine gewisse Strecke in die entgegengesetzte Richtung angetrieben werden. Das Abweichen
von den Bewegungsdaten kann anzeigen, dass das Umreifungshilfsmittel auf einen Widerstand
stößt und ein weiterer Antrieb in die vorgegebene Richtung eine Beschädigung entweder
des Gegenstandes oder des Umreifungshilfsmittels zur Folge haben könnte. Beim Stoppen
oder Zurückziehen des Umreifungshilfsmittels kann gleichzeitig ein Warnsignal an einen
Servicetechniker abgegeben werden.
[0137] Die Fig. 9 zeigt eine erste Bildschirm-Darstellung zur Programmierung einer Umreifungsmaschine
gemäß der vorliegenden Entwicklung. Der Bildschirm selbst kann entweder unmittelbar
an der Umreifungsmaschine 1 angeordnet sein. Er kann alternativ an einen Steuerungscomputer
angeschlossen sein, der über ein lokales Netzwerk oder ein Wide-Area-Network (WAN)
wie das Internet mit der Umreifungsmaschine 1 verbunden ist. Auf dem Bildschirm sind
mehrere Icons zu erkennen, die verschiedene Umreifungsrezepturen bezeichnen. Das Icon
101 auf der linken Seite bezeichnet den Durchlauf, bei dem keine Umreifung stattfindet.
Die Icons 102 bis 107 bezeichnen sechs unterschiedliche Umreifungsrezepturen. Das
Icon 108 aktiviert die Programmierbildschirme, an denen die Umreifungen durch die
Umreifungsmaschine 1 festgelegt werden können.
[0138] Fig. 10 zeigt einen Programmierbildschirm, auf dem die Umreifungspositionen numerisch
definiert werden können. In der oberen Mitte ist eine Bildschirmdarstellung 109 mit
einem Paket auf einem Förderband zu erkennen. Diese Bildschirmdarstellung zeigt das
Gesamtbild mit allen Umreifungen. Darunter sind drei Umreifungspositionen in drei
untereinander angeordneten Darstellungen 110 - 112 definiert. Die oben dargestellte
Umreifungsposition ist durch einen Abstand von 100 mm von der Vorderkante des Pakets
festgelegt. Die mittlere Umreifungsposition ist durch einen Abstand von der Mitte
des Pakets definiert. Hier ist kein Wert angegeben, so dass dieser Abstand Null beträgt.
Die unten dargestellte Umreifungsposition ist durch einen Abstand von der Hinterkante
des Pakets definiert, hier wiederum 100 mm. Es kann eine beliebige Anzahl an Umreifungspositionen
hinzugefügt werden. Erforderlichenfalls müssen die Positionen auf mehrere Bildschirmdarstellungen
aufgeteilt werden. Die Positionen können numerisch z.B. über eine Tastatur eingegeben
werden.
[0139] Die Darstellungen rechts neben den Umreifungspositionen beziehen sich auf die Bandspannung.
Diese ist hier grafisch mit einem Symbol für die Standard-Bandspannung dargestellt.
Sie kann aber auch numerisch als Prozentangabe von einer vordefinierten Standard-Bandspannung
festgelegt werden.
[0140] Mögliche, sich ergebende Umreifungsbilder sind in den Figuren 11 bis 13 dargestellt.
Fig. 11 zeigt eine erste Einzelumreifung in einem Abstand von der Vorderkante, eine
zweite Einzelumreifung in der Mitte und eine dritte Einzelumreifung mit einem Abstand
von der Hinterkante. Diese Variante entspricht der durch die Bildschirmanzeige in
Fig. 10 definierten Umreifung. Die Fig. 12 zeigt eine Mehrfachumreifung, hier eine
Vierfach-Umreifung, mit einem vorgegebenen Abstand von der Vorderkante und eine entsprechende
Mehrfachumreifung mit einem vorgegebenen Abstand von der Hinterkante. Als Mittenumreifung
ist hier eine Einfachumreifung vorgesehen. Die Fig. 13 zeigt eine vordere Umreifung
mit einem vorgegebenen Abstand von der Vorderkante und eine hintere Umreifung mit
einem vorgegebenen Abstand von der Hinterkante. Dazwischen befindet sich eine Mehrzahl
äquidistanter Umreifungen. Auf diese Weise kann abhängig von der Länge des zu umreifenden
Paketes eine Mehrfachumreifung mit jeweils einheitlichen Abständen zwischen zwei einzelnen
Umreifungen hergestellt werden. Die Abstände zwischen den äquidistanten Umreifungen
können am Eingabebildschirm eingegeben werden oder aufgrund der gemessenen Paketlänge
durch die Steuerungseinheit 11 automatisch mit einem optimalen Wert berechnet werden.
[0141] Auch die Darstellungen der Fig. 11 bis 13 können verwendet werden, um den Gegenstand
sowie die darauf anzubringenden Umreifungen auf einem Bildschirm eines Umreifungseditors
darzustellen. Anstatt der numerischen Eingabe der Abstände wird der Abstand hier einfach
durch markieren einer der Umreifungsdarstellungen mit einer Maus und durch Anklicken
und Verschieben (drag & drop) auf dem zu umreifenden Gegenstand definiert.
[0142] Die am Bildschirm definierten Umreifungspositionen werden in numerische Daten zur
Festlegung der Schlaufenposition an dem Gegenstand umgerechnet und durch die Steuerungseinheit
der Umreifungsmaschine 1 eingestellt. Die Steuerungseinheit 11 steuert die Fördervorrichtung
13, 14 für den zu umreifenden Gegenstand 7 derart, dass jeweils eine Schlaufe an einer
mittels des Umreifungseditors am Bildschirm vorgegebenen Positionen erzeugt wird.
Vorzugsweise werden derartig programmierte Datensätze mit Sollwerten für die Umreifungsparameter
in einem Datenspeicher abgespeichert, der mit der Steuerungseinheit 11 verbunden ist.
Dies ist schematisch in Fig. 16 dargestellt. Der Datenspeicher 29 kann ein in die
Steuerungseinheit 11 integrierter Datenspeicher sein. Bekannte beschreibbare Datenspeicher
wie Festplatten, SSD-Speicher eigenen sich für die Integration in die Steuerungseinheit
11 der Umreifungsmaschine 1. Es können aber auch ROM-Datenspeicher wie CDs mit den
Datensätzen der Sollwerte versehen werden. So kann beispielsweise bei einer Optimierung
der Maschinensteuerung durch den Hersteller eine CD oder DVD für die Änderung der
abgespeicherten Daten verwendet werden. In diesem Fall ist die Umreifungsmaschine
1 oder ein mit ihr vernetzter Computer mit einer Leseeinheit für derartige Datenträger
versehen.
[0143] Die Umreifungsmaschine 1 kann auch mit dem Internet oder einem abgeschlossenen Computernetzwerk
verbunden werden. In diesem Fall kann der Hersteller der Umreifungsmaschine 1 einen
beschreibbaren Datenspeicher der Steuerungseinheit 11 mit aktualisierten Daten überschreiben.
Alternativ kann die Steuerungseinheit 11 der Umreifungsmaschine 1 während des Betriebs
über das Internet oder ein anderes Datennetzwerk auf einen Datenspeicher 29 zugreifen,
auf dem vom Hersteller oder Anwender der Umreifungsmaschine 1 vorgegebene Umreifungsparameter
abgespeichert sind. Beliebige Kombinationen interner und externer Datenspeicher sind
möglich. Für jeden zu umreifenden Gegenstand kann ein Datensatz mit Sollwerten für
die Umreifungsparameter ausgewählt werden, welche durch die Steuerungseinheit an der
Umreifungsmaschine 1 eingestellt werden. Der Datensatz umfasst nicht nur die Umreifungspositionen
und die Bandspannungen, er kann auch die Position des Niederhalters 22, der Anschläge
25, 26 einer Packpresse oder sonstiger Zusatzaggregate oder Umreifungshilfsmittel
aufweisen, welche durch die Steuerungseinheit 11 der Umreifungsmaschine 1 gesteuert
werden.
[0144] Der Datensatz kann auch in Form von Paketbegleitdaten der Umreifungsmaschine 1 zugeführt
werden. Diese Paketbegleitdaten können beispielsweise in einem RFID-Transponder eingespeichert
werden, der an dem zu umreifenden Gegenstand 7 befestigt wird. Alternativ können Sie
in einen aufgedruckten maschinenlesbaren Code eingegeben werden. Dieser Code kann
von einer Lesevorrichtung der Umreifungsmaschine 1 (z.B. Kamera, Code-Scanner, Empfangsantenne
zum Auslesen von RFID-Transpondern) ausgelesen werden.
[0145] Es können an dem Paket auch einfache Identifikatoren (z.B. über RFID-Transponder
oder gedruckte Codes) angebracht werden, welche jeweils den Datensätzen zugeordnet
sind. Nach dem Auslesen des Identifikators werden diese Datensätze aus einem lokalen
Datenspeicher der Umreifungsmaschine 1 oder über ein Netzwerk aus einem entfernt gelegenen
Datenspeicher 29 ausgelesen.
[0146] Alternativ kann der Datensatz mit den Umreifungsparametern durch Erkennen mindestens
einer Eigenschaft des Gegenstandes ausgewählt werden. Umreifungsmaschinen stehen häufig
in Logistikzentren, in denen nur eine begrenzte Anzahl von Gegenständen umreift wird.
Jedem Gegenstand kann ein gewisses Umreifungsprogramm zugeordnet sein. Die Gegenstände
werden dann entweder anhand bestimmter Identifikatoren, die ausgelesen werden, identifiziert
oder einfach anhand ihrer Höhe, Breite, Länge, ihres Gewichts oder ihrer Kontur. Die
Konturerkennung kann wiederum mit einer Kamera 20 sichergestellt werden, die an der
Umreifungsmaschine 1 angebracht.
[0147] Es können aber auch die weiter oben beschriebenen Lichtschranken oder Lichtschrankenleisten
zur Erkennung mindestens einer Eigenschaft des zu umreifenden Gegenstandes verwendet
werden.
[0148] Die Fig. 14 und 15 zeigen beispielhaft eine Struktur der Datensätze für Sollwerte
des Umreifungsvorgangs. Zunächst ist in Fig. 14 das Umreifungsbild aufgeführt, welches
eine Vielzahl von Umreifungspositionen umfassen kann. Als zweites ist die Bandspannung
in Fig. 14 aufgeführt. Diese kann entweder der Standard-Bandspannung der Umreifungsmaschine
entsprechen oder auch höhenabhängig gewählt werden. Beliebige andere Auswahlverfahren
für die Bandspannung, einschließlich der manuellen Eingabe, sind möglich.
[0149] Für die Fördervorrichtungen, also den Einlaufförderer 13 und Auslaufförderer 14 der
Umreifungsmaschine 1, können in der Sektion "Transport" auch Sollwerte vorgegeben
werden. Diese können die maximale Transportgeschwindigkeit, die Start- und Stopp-Rampe,
das heißt die Beschleunigung beim Beschleunigungsvorgang und die Verzögerung beim
Bremsvorgang, eine Umreifungsauslösung über einen Abstand der geförderten Strecke
zur Intervallumreifung und weitere Werte umfassen. In dem Abschnitt "Maschinenoptionen"
stehen die Sollwerte für Zusatzaggregate und Umreifungshilfsmittel. Die Sollwerte
für den Niederhalter und die Anschläge sind in Fig. 15 präziser angegeben.
[0150] Die Fig. 17 zeigt eine Vorderansicht und die Fig. 18 eine perspektivische Rückansicht
eines Verschlussaggregats einer Umreifungsmaschine gemäß der hier beschriebenen Entwicklung.
Die Details sind insbesondere in der perspektivischen Rückansicht der Fig. 18 zu erkennen.
Hier sieht man einen Bandantrieb 30 und einen Spannantrieb 31. Der Bandantrieb 30
ist kontinuierlich mit einer Antriebsrolle 32 gekoppelt, welche von dem Umreifungsband
2 (in den Figuren 41-44 nicht dargestellt) gekoppelt ist. Der Spannantrieb 31 ist
dagegen schwenkbar an einer Wippe 34 befestigt, so dass er je nach Betriebszustand
der Maschine mit der von ihm angetriebenen Spannrolle 33 gegen eine zweite Spannrolle
35 gedrückt werden kann.
[0151] Ferner ist eine Schweißvorrichtung 36 vorgesehen, welche die Enden einer gebildeten
Bandschlaufe verschweißt. Rechts und links der Schweißvorrichtung 36 sind Klemmen
vorgesehen, welche von Klemmstempeln 37, 38 gebildet werden die gegen eine Widerlagerplatte
gedrückt werden und den Anfang und das Ende einer gebildeten Bandschlaufe einklemmen.
Die Schweißvorrichtung 36 verschweißt die zwischen den Klemmen 37, 38 liegenden Bandbereiche
miteinander.
[0152] Mindestens die zwei Klemmstempel 37, 38 und die Schweißvorrichtung36, vorzugsweise
aber sämtliche beweglichen Bauelemente des Verschlussaggregats 39 werden durch eine
Hauptwelle 40, auch Königswelle genannt, angetrieben. Zu diesem Zweck sind auf der
Hauptwelle 40 mehrere Kurvenscheiben 41 bis 46 angeordnet. Die Kurvenscheibe 41 steuert
den ersten Klemmstempel 37. Die Kurvenscheibe 42 steuert den zweiten Klemmstempel
38. Die Kurvenscheibe 43 steuert die Schweißvorrichtung 36. Die Kurvenscheibe 44 steuert
einen Oberschlitten 47, der verschoben wird, um während des Verschweißens ein Widerlager
für die Klemmstempel 37 und 38 und die Schweißvorrichtung 36 zu bilden. In der zweiten
Schiebeposition gibt er einen Spalt in der Umreifungsmaschine frei, so dass die gebildete
Bandschlaufe aus dem Verschlussaggregat 39 heraustreten kann.
[0153] Eine weitere Kurvenscheibe 45 betätigt die Wippe 34 mit dem Spannantrieb 31 und rückt
diesen ein oder aus. Eine Kurvenscheibe 46 öffnet und schließt den Bandführungsrahmen.
Während des Einschusses des Bandes in den Bandführungsrahmen ist dieser geschlossen.
Zum Herausziehen der in dem Bandführungsrahmen gebildeten Schlaufe wird dieser geöffnet.
[0154] Die Hauptwelle 40 wird gemäß der vorliegenden Entwicklung in präzise Winkelpositionen
gesteuert. Dies geschieht mittels Signalen des Antriebsmotors 48 für die Hauptwelle
40. Dieser ist in Fig. 19 zu erkennen, in Fig. 18 aber wegen der besseren Übersichtlichkeit
nicht dargestellt. Wie bereits oben erwähnt, weist der Antriebsmotor 48 einen Drehwinkelgeber
auf, der mindestens einen Signalimpuls pro Grad Drehwinkel der Hauptwelle 41 abgibt.
Vorzugsweise werden zwei Signalimpulse pro Grad Drehwinkel abgegeben. Wie insbesondere
in den Fig. 19 und 20 zu erkennen, ist der Antriebsmotor 48 über ein Untersetzungsgetriebe
49 mit der Hauptwelle 40 gekoppelt. Mehrere Umdrehungen des Antriebsmotors 48 sind
folglich erforderlich, um eine einzige Umdrehung der Hauptwelle 40 zu verursachen.
[0155] Insbesondere in der Fig. 20 ist zu erkennen, dass am freien Ende der Motorwelle jenseits
des Untersetzungsgetriebes 49 eine Nockenscheibe 50 angebracht ist, die mir einem
Näherungsschalter 51 zusammenwirkt. Entlang des Umfangs der Nockenscheibe 50 sind
fünf Positionen mit den Ziffern 0, 1, 2, 3, 4 markiert, welche jeweils einem Nocken
52-55 am Umfang der Nockenscheibe 50 zugeordnet sind. Der Näherungsschalter 51 gibt
ein Signal an die Steuerungseinheit 11 der Umreifungsmaschine 1, wenn die Nockenscheibe
50 sich in einer Position befindet, in der sich einer der Nocken 52-55 nahe dem Näherungsschalter
51 befindet. Die fünf an der Nockenscheibe 50 markierten Positionen entsprechen noch
der Positionssteuerung für die Hauptwelle gemäß dem Stand der Technik. Jede der fünf
Positionen, denen ein Nocken 52 - 55 zugeordnet ist, entspricht einem Sollwert für
die Winkelposition mit der Hauptwelle 40. Die unterschiedlichen Winkelpositionen,
in die Hauptwelle 40 bei jedem Umreifungszyklus gedreht werden kann, sind weiter oben
beschrieben. Die Kurvenscheiben 41 - 46 bewegen jedes durch die Hauptwelle 40 gesteuerte
Bauteil in den durch jeweils einen der Nocken 52 - 55 markierten Winkelpositionen
in eine Position, die dem entsprechenden Betriebszustand der Umreifungsmaschine 1
zugeordnet ist. Aus diesem Grund sollte die markierte Winkelposition möglichst präzise
angesteuert werden.
[0156] Die Steuerungseinheit 11 der Umreifungsmaschine 1 erhält über eine Signalleitung
56 auch die Signale des Antriebsmotors 48 für die Hauptwelle 40, welche jeweils einem
bestimmten Drehwinkel der Hauptwelle 40 entsprechen. Folglich sind die Nocken 52 -
55 am Umfang der Nockenscheibe 50 zum Erkennen des Istwerts des Drehwinkels der Hauptwelle
40 nicht mehr erforderlich. Einer der Nocken 52-55 ist ausreichend, damit die Steuerungseinheit
11 der Umreifungsmaschine 1 das Signal dieses Nockens als Referenz für die absolute
Winkelposition der Hauptwelle 40 erfassen kann. Die weiteren Nocken an der Nockenscheibe
50 können entfernt werden.
[0157] Der Antriebsmotor 48 gibt aufgrund der Untersetzung des Untersetzungsgetriebes 49
bei jeder Umdrehung der Hauptwelle 40 über 700 Signalimpulse, welche eine Drehung
der Hauptwelle 40 jeweils um ein bestimmtes Winkelsegment repräsentieren, an die Steuerungseinheit
11 auf der Umreifungsmaschine 1. Hieraus ergibt sich, dass die Steuerungseinheit 11
der Umreifungsmaschine 1 die Drehposition der Hauptwelle 40 mit einer Genauigkeit
von 0,5° auflösen kann.
[0158] Natürlich können die in Fig. 20 dargestellten fünf Nocken 52 - 55 am Umfang der Nockenscheibe
50 angeordnet sein. Für den zuverlässigen Betrieb der Umreifungsmaschine 1 mit einer
Drehwinkelerfassung der Hauptwelle 40 reicht aber ein einziger Nocken 52 - 55 oder
eine ähnliche Markierung aus, welche eindeutig einer bestimmten Drehposition der Hauptwelle
40 zugeordnet und automatisch erkennbar ist. Die Steuerungseinheit 11 der Umreifungsmaschine
1 kann folglich jeweils den optimalen Drehwinkel der Hauptwelle 40 einstellen. Werden
dabei aufgrund der Signale des Antriebsmotors 48 Abweichungen der tatsächlich erreichten
Drehposition der Hauptwelle 40 festgestellt, können diese unmittelbar beim nächsten
Antriebsvorgang korrigiert werden, so dass beispielsweise die Bremsung der Hauptwelle
40 durch Deaktivieren des Antriebsmotors 48 früher eingeleitet werden kann oder später
eingeleitet werden kann, damit die nächste angefahrene Winkelposition der Hauptwelle
40 exakt dem Sollwert entspricht. Auch kann von einer ersten Winkelposition, beispielsweise
für den Verschweißvorgang, zur nächsten, identischen Winkelpositionen beim darauf
folgenden Umreifungszyklus der erreichte Ist-Wert beim vorangehenden Umreifungszyklus
berücksichtigt werden, um die Steuerung des Antriebsmotors 48 durch die Steuerungseinheit
11 zu variieren. Ist beispielsweise in der Verschließposition der Ist-Wert größer
als der Sollwert, kann die Bremsung beim nächsten Anfahren dieser Position früher
eingeleitet werden. Ist der Sollwert kleiner, kann die Bremsung später eingeleitet
werden.
[0159] Wesentliche Aspekte der hier beschriebenen Entwicklung werden nachfolgend nach Nummern
geordnet noch einmal angeführt.
Erfassung der Umreifungsposition
[0160]
- 1. Verfahren zum Umreifen von Gegenständen, mit folgenden Schritten:
- Transportieren eines Gegenstandes (7,7') mittels mindestens einer Fördervorrichtung
(13,14) zu einer Umreifungsstation,
- Bildung mindestens einer Schlaufe aus einem Umreifungsband (2) um den Gegenstand (7,7')
mittels einer Umreifungsvorrichtung,
- Verbinden der Enden der Schlaufe miteinander,
wobei mindestens ein Positionserfassungsmittel (17,18,19) die Position des Gegenstandes
(7,7') erfasst, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- eine Erfassungsvorrichtung erfasst die Förderrichtung und Förderstrecke der Fördervorrichtung
(13,14),
- die Signale der Erfassungsvorrichtung und des Positionserfassungsmittels (17,18,19)
werden an eine Steuerungseinheit (20) übermittelt,
- die Steuerungseinheit (20) steuert die Fördervorrichtung (13,14) aufgrund der übermittelten
Signale derart, dass der Gegenstand (7,7') in mindestens eine Umreifungsposition transportiert
wird, in der an dem Gegenstand (7,7') die Schlaufe aus Umreifungsband (2) an einer
vorgegebenen Schlaufenposition gebildet wird.
- 2. Verfahren nach Nummer 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionserfassungsmittel (17,18,19) die Position der Vorderkante des Gegenstandes
(7,7') erfasst und die Schlaufenposition in der Steuerungseinheit (20) als vorgegebener
Abstand von der Vorderkante abgespeichert werden.
- 3. Verfahren nach Nummer 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Positionserfassungsmittel (17) in einem großen Abstand von der Umreifungsstation
die Position der Vorderkante des Gegenstandes (7,7') erfasst und dass ein zweites
Positionserfassungsmittel (18) nahe der Umreifungsstation die Position der Vorderkante
des Gegenstandes (7,7') erfasst und dass der Wert der erfassten Förderstrecke durch
den Wert der von dem zweiten Positionserfassungsmittel (18) erfassten Position der
Vorderkante des Gegenstands (7,7') überprüft und ggf. korrigiert wird.
- 4. Verfahren nach einer der vorangehenden Nummern, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionserfassungsmittel (17,18,19) die Position der Hinterkante des Gegenstandes
(7,7') erfasst und die Schlaufenposition in der Steuerungseinheit (20) als vorgegebener
Abstand von der Hinterkante abgespeichert werden.
- 5. Verfahren nach einer der vorangehenden Nummern, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionserfassungsmittel (17,18,19) die Position der Vorderkante und der
Hinterkante des Gegenstandes (7,7') erfasst und die Schlaufenposition in der Steuerungseinheit
(20) als die Mitte zwischen der Vorderkante und der Hinterkante vorgegeben werden.
- 6. Verfahren nach einer der vorangehenden Nummern, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand (7,7') zunächst durch die Fördervorrichtung (13,14) zum Positionserfassungsmittel
(17,18,19) transportiert wird, bis die Vorderkante erfasst wird, anschließend weiter
transportiert wird, bis die Hinterkante erfasst wird und aus der Förderstrecke die
Länge des Gegenstandes (7,7') ermittelt wird, anschließend in die Umreifungsposition
transportiert wird.
- 7. Verfahren nach einer der vorangehenden Nummern, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand (7,7') in mehrere Umreifungspositionen transportiert wird, in
denen jeweils eine Schlaufe an dem Gegenstand gebildet wird.
- 8. Verfahren nach Nummer 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand (7,7') in eine erste Umreifungsposition transportiert und mit
einer Schlaufe versehen wird, die einen vorgegebenen Abstand zur Vorderkante aufweist,
und dass der Gegenstand (7,7') mindestens einmal in eine nächste Umreifungsposition
transportiert und mit einer Schlaufe versehen wird, die einen vorgegebenen Abstand
zur vorangehenden Schlaufe aufweist.
- 9. Verfahren nach einer der vorangehenden Nummern, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Erkennungsvorrichtung (20) mindestens eine Eigenschaft des Gegenstandes
(7,7') erkannt wird, dass Daten, welche die Eigenschaft des Gegenstandes (7,7') spezifizieren,
an die Steuerungseinheit (20) weitergeleitet werden und dass die Steuerungseinheit
(20) aus den die Eigenschaft des Gegenstandes (7,7') spezifierenden Daten mindestens
einen Sollwerte für die Schlaufenposition ermittelt.
- 10. Verfahren nach einer der vorangehenden Nummern, dadurch gekennzeichnet, dass die positive und/oder negative Beschleunigung der Fördervorrichtung (13,14)
durch die Steuerungseinheit (20) numerisch auf einen für den jeweiligen Umreifungsvorgang
optimalen Wert einstellbar ist.
- 11. Umreifungssystem zum Umreifen von Gegenständen, mit folgenden Merkmalen:
- mindestens eine Fördervorrichtung (13,14) zum Transportieren eines Gegenstandes (7,7')
zu einer Umreifungsstation,
- mindestens eine Umreifungsvorrichtung zur Bildung einer Schlaufe aus einem Umreifungsband
(2) um den Gegenstand (7,7'),
- mindestens einer Verbindungsvorrichtung zum Verbinden der Enden der Schlaufe miteinander,
- mindestens einem Positionserfassungsmittel (17,18,19) zum Erfassen der Position des
Gegenstandes (7,7'),
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
- eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen der Förderrichtung und Förderstrecke der Fördervorrichtung
(13,14),
- eine Steuerungseinheit (20), an die die Signale der Erfassungsvorrichtung und des
Positionserfassungsmittels (17,18,19) übermittelt werden,
wobei die Steuerungseinheit (20) dazu eingerichtet ist, die Fördervorrichtung (13,14)
aufgrund der übermittelten Signale derart zu steuern, dass der Gegenstand (7,7') in
mindestens eine Umreifungsposition transportiert wird, in der die Schlaufe aus Umreifungsband
(2) an einer vorgegebenen Schlaufenposition an dem Gegenstand (7,7') gebildet wird.
- 12. Umreifungssystem nach Nummer 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Positionserfassungsmittel (17,18,19) in einem großen Abstand von
der Umreifungsstation angeordnet ist und dass ein zweites Positionserfassungsmittel
(17,18,19) nahe der Umreifungsstation angeordnet ist, wobei dass der Wert der erfassten
Förderstrecke durch den Wert der von dem zweiten Positionserfassungsmittel (17,18,19)
erfassten Position der Vorderkante des Gegenstands (7,7') überprüft und ggf. korrigiert
wird.
- 13. Umreifungssystem nach Nummer 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionserfassungsmittel (17,18,19) ausgewählt ist aus:
- einer oberhalb der Fördervorrichtung (13,14) angeordnete Lichtschranke, bestehend
aus einer Lichtquelle und einem Lichtsensor;
- einer oberhalb der Fördervorrichtung (13,14) angeordneten Lichtschrankenleiste, bestehend
aus mehreren zueinander beabstandeten Lichtquellen auf einer ersten Seite der Fördervorrichtung
(13,14) und mehreren entsprechend beabstandeten Lichtsensoren auf einer der ersten
Seite gegenüberliegenden zweiten Seite der Fördervorrichtung (13,14);
- einer den Bereich oberhalb der Fördervorrichtung (13,14) aufnehmenden Kamera (20).
- 14. Umreifungssystem nach einer der Nummern 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsvorrichtung zum Erfassen der Förderrichtung und Förderstrecke
der Fördervorrichtung (13,14) ausgewählt ist aus:
- mindestens einem Drehwinkelgeber, der beim Drehen einer Motorwelle eines Antriebsmotors
(57,58) der Fördervorrichtung (13,14) elektrische Signale abgibt;
- einer Inkrementenscheibe, deren Drehbewegung mit der Drehbewegung einer Welle eines
Antriebsmotors der Fördervorrichtung (13,14) gekoppelt ist und ein Inkrementensensor,
der von der Bewegung der Inkrementenscheibe erzeugte Signale erzeugt, wobei vorzugsweise
die Inkrementenscheibe abwechselnd transparente und lichtundurchlässige Sektoren aufweist
und der Inkrementensensor eine Lichtschranke ist.
- 15. Umreifungssystem nach einer der Nummern 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Erkennungsvorrichtung (20) umfasst, die dazu eingerichtet ist, mindestens
eine Eigenschaft des Gegenstandes (7,7') zu erkennen und Daten, welche die Eigenschaft
des Gegenstandes (7,7') spezifizieren, an die Steuerungseinheit (20) weiterzuleiten,
und dass die Steuerungseinheit (20) dazu eingerichtet ist, aus den die Eigenschaft
des Gegenstandes (7,7') spezifierenden Daten mindestens einen Sollwerte für die Schlaufenposition
zu ermitteln.
- 16. Umreifungssystem nach Nummer 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennungsvorrichtung (20) ausgewählt ist aus:
- einem Scanner zum Scannen eines an dem Gegenstand (7,7') angebrachten maschinenlesbaren
Codes;
- einer Leseantenne zum Lesen eines an dem Gegenstand (7,7') angebrachten RFID-Transponders;
- einer Kamera (20) zur Erfassung der optischen Merkmale des Gegenstandes (7,7').
Bewegungserfassung für Umreifungshilfsmittel (z.B. Anschlag, Niederhalter, Packpresse)
[0161]
17. Verfahren zum Umreifen von Gegenständen, mit folgenden Schritten:
- Transportieren eines Gegenstandes (7,7') mittels einer Fördervorrichtung (13,14) zu
einer Umreifungsstation,
- Bildung mindestens einer Schlaufe aus einem Umreifungsband (2) um den Gegenstand (7,7')
mittels einer Umreifungsvorrichtung,
- Verbinden der Enden der Schlaufe miteinander,
- Betätigen mindestens einer Antriebsvorrichtung für mindestens ein Umreifungshilfsmittel
vor oder während des Umreifungsvorgangs;
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- eine Bewegungserfassungseinheit erfasst kontinuierlich die Bewegungsdaten des Umreifungshilfsmittels
(22, 25,26),
- die Bewegungsdaten werden an eine Steuerungseinheit (20) übermittelt,
- die Steuerungseinheit (20) steuert die Antriebsvorrichtung für das Umreifungshilfsmittel
(22, 25,26) mittels der Bewegungsdaten aufgrund numerisch vorgegebener Sollwerte.
18. Verfahren nach Nummer 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Umreifungshilfsmittel (22, 25,26) von der Antriebsvorrichtung in eine Referenzposition
bewegt wird und die Bewegungserfassungseinheit die Bewegungsdaten des Umreifungshilfsmittels
(22, 25,26) in Bezug auf diese Referenzposition erfasst.
19. Verfahren nach Nummer 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der folgenden Umreifungshilfsmittel (22, 25,26) mittels der
Bewegungserfassungseinheit gesteuert wird:
- ein Anschlag;
- ein Niederhalter;
- eine Packpresse.
20. Verfahren nach Nummer 17, 18, oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine Erkennungsvorrichtung (20) mindestens eine Eigenschaft des mittels der
Fördervorrichtung (13,14) transportierten Gegenstandes (7,7') erfasst und die Antriebsvorrichtung
des Umreifungshilfsmittels (22, 25,26) die Sollwerte zur Steuerung der Antriebsvorrichtung
in Abhängigkeit von der erfassten Eigenschaft steuert.
21. Verfahren nach einer der Nummern 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (20) die Antriebsvorrichtung für das Umreifungshilfsmittel
(22, 25,26) derart steuert, dass das Umreifungshilfsmittel (22, 25,26) nach dem Umreifungsvorgang
nur so weit zu einer Ausgangsstellung hin zurück bewegt wird, dass ein freier Weitertransport
des Gegenstandes (7,7') möglich ist.
22. Verfahren nach einer der Nummern 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (20) die Antriebsvorrichtung bei einer unzulässigen Abweichung
der erfassten Bewegungsdaten von einem Sollwert abschaltet oder in die entgegengesetzte
Richtung betätigt.
23. Umreifungssystem zum Umreifen von Gegenständen, mit folgenden Merkmalen:
- mindestens eine Fördervorrichtung (13,14) zum Transportieren eines Gegenstandes (7,7')
zu einer Umreifungsstation,
- mindestens eine Umreifungsvorrichtung zur Bildung einer Schlaufe aus einem Umreifungsband
(2) um den Gegenstand (7,7'),
- mindestens einer Verbindungsvorrichtung zum Verbinden der Enden der Schlaufe miteinander,
- mindestens einer Antriebsvorrichtung zum Antreiben mindestens eines Umreifungshilfsmittels
(22, 25,26) vor oder während des Umreifungsvorgangs,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Bewegungserfassungseinheit kontinuierlich die Bewegungsdaten des Umreifungshilfsmittels
(22, 25,26) erfasst und diese an eine Steuerungseinheit (20) übermittelt, wobei die
Steuerungseinheit (20) die Antriebsvorrichtung aufgrund numerischer Sollwerte mittels
der Bewegungsdaten steuert.
24. Umreifungssystem nach Nummer 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Umreifungshilfsmittel aus folgenden ausgewählt ist:
- Anschlag (25,26);
- Niederhalter (22);
- Packpresse.
25. Umreifungssystem nach Nummer 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Erkennungsvorrichtung (20) aufweist, welche mindestens eine Eigenschaft
des mittels der Fördervorrichtung (13,14) transportierten Gegenstandes (7,7') erfasst,
wobei die Sollwerte zur Steuerung der Antriebsvorrichtung des Umreifungshilfsmittels
(22, 25,26) in Abhängigkeit von der erfassten Eigenschaft festgelegt werden.
26. Umreifungssystem nach Nummer 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (20) die Antriebsvorrichtung für das Umreifungshilfsmittel
(22, 25,26) derart steuert, dass das Umreifungshilfsmittel (22, 25,26) in Abhängigkeit
von der erfassten Eigenschaft des zu umreifenden Gegenstands (7,7') nach dem Umreifungsvorgang
nur so weit aus dem Transportweg des zu umreifenden Gegenstandes (7,7') heraus bewegt
wird, dass ein freier Weitertransport des Gegenstandes (7,7') möglich ist.
27. Umreifungssystem nach einer der Nummern 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (20) dazu eingerichtet ist, die Antriebsvorrichtung bei
einer unzulässigen Abweichung der erfassten Bewegungsdaten von einem Sollwert abzuschalten
oder in die entgegengesetzte Richtung zu betätigen.
Editor für Umreifungsposition
[0162]
28. Verfahren zum Umreifen von Gegenständen, mit folgenden Schritten:
- Transportieren eines Gegenstandes (7,7') mittels einer Fördervorrichtung (13,14) zu
einer Umreifungsstation,
- Bildung mindestens einer Schlaufe aus einem Umreifungsband (2) um den Gegenstand (7,7')
mittels einer Umreifungsvorrichtung,
- Verbinden der Enden der Schlaufe miteinander,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- Anzeige einer Darstellung des Gegenstands (7,7') auf einer Anzeigevorrichtung;
- Markierung mindestens einer erwünschten Umreifungsposition an der Darstellung des
Gegenstandes (7,7') durch manuelle Eingabe;
- Umrechnung der markierten Umreifungsposition in numerische Daten zur Festlegung der
Schlaufenposition an dem Gegenstand (7,7'),
- Übermittlung der numerischen Daten der Schlaufenposition an eine Steuerungseinheit
(20) zur Positionierung des Gegenstandes (7,7');
- die Steuerungseinheit (20) steuert die Fördervorrichtung (13,14) aufgrund der übermittelten
Daten derart, dass der Gegenstand (7,7') in mindestens eine Umreifungsposition transportiert
wird, in der die Schlaufe aus Umreifungsband (2) an einer vorgegebenen Schlaufenposition
an dem Gegenstand (7,7') gebildet wird.
29. Verfahren nach Nummer 28, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Anzeigevorrichtung ferner mindestens ein Umreifungshilfsmittel (22,
25,26) dargestellt wird und dass mittels manueller Eingabe mindestens eine Position
des Umreifungshilfsmittels (22, 25,26) in der angezeigten Darstellung markiert, in
Positionsdaten umgerechnet und an die Steuerungseinheit (20) übermittelt wird.
30. Verfahren nach Nummer 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Positionsmarkierung mit einem der folgenden manuellen Eingabemittel
angebracht wird:
- Maus;
- Touchscreen;
- Trackball.
Datensätze mit Sollwerten für Umreifungsparameter
[0163]
31. Verfahren zum Umreifen von Gegenständen, mit folgenden Schritten:
- Transportieren eines Gegenstandes (7,7') mittels einer Fördervorrichtung (13,14) zu
einer Umreifungsstation,
- Bildung mindestens einer Schlaufe aus einem Umreifungsband (2) um den Gegenstand (7,7')
mittels einer Umreifungsvorrichtung,
- Verbinden der Enden der Schlaufe miteinander,
- Steuerung von Umreifungsparametern, welche mindestens die Umreifungsposition umfassen,
mittels einer Steuerungseinheit (20),
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- Abspeichern von Datensätzen mit Sollwerten für die Umreifungsparameter in einem Datenspeicher
(29), der mit der Steuerungseinheit (20) verbunden ist;
- Auswahl eines Datensatzes mit Sollwerten für die Umreifungsparameter durch die Steuerungseinheit
(20) für jeden Umreifungsvorgang.
32. Verfahren nach Nummer 31, dadurch gekennzeichnet, dass ein Datensatz mit Sollwerten für die Umreifungsparameter an die Steuerungseinheit
(20) als Paketbegleitdaten übermittelt wird und beim Umreifungsvorgang zur Auswahl
eines Datensatzes mit Sollwerten für die Umreifungsparameter verwendet wird.
33. Verfahren nach Nummer 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Datensatz in einen an dem Paket befestigten maschinenlesbaren Datenspeicher
(29), insbesondere ein RFID-Transponder, oder einen aufgedruckten maschinenlesbaren
Code, gespeichert wird und vor Beginn des Umreifungsvorgangs durch eine mit der Steuerungseinheit
(20) verbundene Lesevorrichtung ausgelesen wird.
34. Verfahren nach Nummer 31, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- Erkennen mindestens einer Eigenschaft des Gegenstandes (7,7') durch eine Erkennungsvorrichtung
(20) und Übermitteln der die Eigenschaft des Gegenstandes (7,7') spezifizierenden
Daten an die Steuerungseinheit (20);
- Auswahl eines Datensatzes mit Sollwerten aufgrund der die mindestens einen Eigenschaft
des Gegenstandes (7,7') spezifizierenden Daten durch die Steuerungseinheit (20).
35. Verfahren nach Nummer 34, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der folgenden Eigenschaften erkannt wird:
- Höhe des Gegenstandes (7,7');
- Breite des Gegenstandes (7,7');
- Länge des Gegenstandes (7,7');
- Gewicht des Gegenstandes (7,7');
- Festigkeit des Gegenstandes (7,7');
- Kontur des Gegenstandes (7,7');
- Farbe des Gegenstandes (7,7').
36. Verfahren nach einer der Nummern 31 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass der Datensatz Sollwerte für mindestens einen der folgenden Umreifungsparameter
umfasst:
- Abstand der Umreifungsposition von der Vorderkante des Gegenstandes (7,7');
- Abstand von der Umreifungsposition von der Hinterkante des Gegenstandes (7,7');
- Anzahl der Umreifungen;
- Bandspannung des Umreifungsbandes (2);
- Position eines Anschlages während des Umreifungsvorgangs;
- Position des Anschlages während des Transports des Gegenstandes (7,7');
- Position eines Niederhalters oder einer Packpresse während des Transports des Gegenstands
(7,7');
- Druckkraft des Niederhalters oder der Packpresse während des Umreifungsvorgangs.
37. Verfahren nach einer der Nummern 34 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Eigenschaft des Gegenstandes (7,7') durch mindestens eine
der folgenden Erkennungsvorrichtung (20) erkannt wird:
- Lichtschranke;
- Lichtschrankenleiste, bestehend aus mehreren zueinander beabstandeten Lichtquellen
auf einer ersten Seite des Fördermittels und mehreren entsprechend beabstandeten Lichtsensoren
auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Fördermittels;
- Lesevorrichtung für aufgedruckten Code;
- Leseantenne für RFID-Transponder;
- Kamera (20).
38. Umreifungssystem zum Umreifen von Gegenständen, mit folgenden Merkmalen:
- mindestens eine Fördervorrichtung (13,14) zum Transportieren eines Gegenstandes (7,7')
zu einer Umreifungsstation,
- mindestens eine Umreifungsvorrichtung zur Bildung einer Schlaufe aus einem Umreifungsband
(2) um den Gegenstand (7,7'),
- mindestens einer Verbindungsvorrichtung zum Verbinden der Enden der Schlaufe miteinander,
- einer Steuerungseinheit (20) zur Steuerung mehrerer Umreifungsparameter, einschließlich
Umreifungsposition und Spannung des um den Gegenstand (7,7') angebrachten Umreifungsbandes
(2).
gekennzeichnet durch einen Datenspeicher (29), der mit der Steuerungseinheit (20) verbunden ist und der
Steuerungseinheit (20) Datensätze mit Sollwerten für die Umreifungsparameter zuführt.
39. Umreifungssystem nach Nummer 38, gekennzeichnet durch mindestens eine Erkennungsvorrichtung (20) zum Erkennen mindestens einer Eigenschaft
des Gegenstandes (7,7') und zum Übermitteln der die Eigenschaft des Gegenstandes (7,7')
spezifizierenden Daten an die Steuerungseinheit (20), wobei die Daten zur Auswahl
eines Datensatzes mit Sollwerten für die Umreifungsparameter aufgrund der mindestens
einen Eigenschaft des Gegenstandes (7,7') verwendet werden.
40. Umreifungssystem nach Nummer 39, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Erkennungsvorrichtung (20) zum Erkennen mindestens einer
der folgenden Eigenschaften ausgelegt ist:
- Höhe des Gegenstandes (7,7');
- Breite des Gegenstandes (7,7');
- Länge des Gegenstandes (7,7');
- Gewicht des Gegenstandes (7,7');
- Festigkeit des Gegenstandes (7,7');
- Kontur des Gegenstandes (7,7');
- Farbe des Gegenstandes (7,7').
41. Umreifungssystem nach einer der Nummern 38 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (20) zur Steuerung mindestens eines der folgenden Umreifungsparameter
ausgelegt ist:
- Abstand der Umreifungsposition von der Vorderkante des Gegenstandes (7,7');
- Abstand von der Umreifungsposition von der Hinterkante des Gegenstandes (7,7');
- Anzahl der Umreifungen;
- Bandspannung des Umreifungsbandes (2);
- Verzögerung und Beschleunigung der Fördervorrichtung (13,14);
- Position eines Anschlages während des Umreifungsvorgangs;
- Position des Anschlages während des Transports des Gegenstandes (7,7');
- Position eines Niederhalters oder einer Packpresse während des Transports des Gegenstands
(7,7');
- Druckkraft des Niederhalters oder der Packpresse während des Umreifungsvorgangs.
42. Umreifungssystem nach einer der vorangehenden Nummern 39 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens eine der folgenden Erkennungsvorrichtungen (20) aufweist:
- Lichtschranke;
- Lichtschrankenleiste, bestehend aus mehreren zueinander beabstandeten Lichtquellen
auf einer ersten Seite des Fördermittels und mehreren entsprechend beabstandeten Lichtsensoren
auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Fördermittels;
- Lesevorrichtung für aufgedruckten Code;
- Leseantenne für RFID-Transponder;
- Kamera (20).
Steuerung der Hauptwelle des Verschlussaggregats
[0164]
43. Verfahren zum Umreifen mindestens eines Gegenstandes (7,7') mit einer Bandschlaufe
auf einer Umreifungsmaschine (1) mit einem Verschlussaggregat, welches mindestens
eine erste Klemme (37) für das vordere Ende der Bandschlaufe, eine zweite Klemme (38)
für das hintere Ende der Bandschlaufe und eine Schweißvorrichtung (36) aufweist, wobei
mindestens eine Bandschlaufe aus einem Umreifungsband (2) um den Gegenstand (7,7')
gebildet, gespannt und durch das Verschlussaggregat verschlossen wird, wobei eine
Hauptwelle (40) über Kurvenscheiben (41-46) zumindest die Klemmen (37,38) und die
Schweißvorrichtung (36) bewegt und während des Verschlussvorgangs durch einen Antriebsmotor
(48) in mindestens eine vorgegebene Winkelposition gedreht wird,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- eine Erfassungsvorrichtung erfasst den Drehwinkel der Hauptwelle (40),
- die Signale der Erfassungsvorrichtung werden an eine Steuerungseinheit (20) übermittelt,
- die Steuerungseinheit (20) vergleicht einen Sollwert für die Winkelposition mit dem
aus den übermittelten Signale bestimmten Istwert der Winkelposition;
- die Steuerungseinheit (20) verändert bei Abweichungen zwischen Sollwert und dem durch
die Erfassungsvorrichtung erfassten Drehwinkel die Ansteuerung des Antriebsmotors.
44. Verfahren nach Nummer 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptwelle (40) mindestens eines der folgendenden Bauelemente bewegt:
- die Klemmen (37,38) des Verschlussaggregats werden von einer Offen-Stellung in eine
Klemmstellung bewegt;
- die Schweißvorrichtung (36) wird von einer Inaktiv-Stellung in eine Schweißstellung
bewegt;
- mindestens ein Antrieb (31) für das Band wird von einer Einrück-Stellung in eine Ausrück-Stellung
bewegt,
- ein Oberschlitten (47) des Verschlussaggregats wird von einer Schließstellung in eine
Öffnungsstellung bewegt.
45. Verfahren nach Nummer 43 oder 44, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptwelle (40) in mindestens eine der folgenden Winkelpositionen gedreht
wird:
- Position für den Rückzug des überschüssigen Bandmaterials;
- Position für die Spannung des Bandmaterials;
- Schweißposition;
- Position für das Auskühlen der Schweißstelle;
- Öffnungsposition;
- Nullposition.
46. Verfahren nach einer der Nummern 43 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsvorrichtung von einem Drehwinkelgeber des Antriebsmotors (48)
gebildet wird, der beim Drehen einer Motorwelle des Antriebsmotors (48) elektrische
Signale abgibt.
47. Verfahren nach einer der Nummern 43 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Hauptwelle (40) eine Referenzpositionsmarkierung verbunden ist, welche
mit einem Sensor zusammenwirkt, dessen Signal zur Steuerungseinheit (20) geleitet
wird.
48. Umreifungsmaschine (1) mit einem Verschlussaggregat, welches mindestens eine erste
Klemme (37) für das vordere Ende der Bandschlaufe, eine zweite Klemme (38) für das
hintere Ende der Bandschlaufe und eine Schweißvorrichtung (36) aufweist, wobei eine
Hauptwelle (40) über Kurvenscheiben (41-46) zumindest die Klemmen (37,38) und die
Schweißvorrichtung (36) bewegt und während des Verschlussvorgangs durch einen Antriebsmotor
(48) in mindestens eine vorgegebene Winkelposition gedreht wird, gekennzeichnet durch:
- eine Erfassungsvorrichtung, die den Drehwinkel der Hauptwelle (40) erfasst,
- eine Signalleitung (56), über die die Signale der Erfassungsvorrichtung an eine Steuerungseinheit
(20) für den Antriebsmotor (48) übermittelt werden,
- einen der Steuerungseinheit (20) zugeordneten Datenspeicher (29), in dem mindestens
ein Sollwert für die Winkelposition, gespeichert ist, wobei die Steuerungseinheit
(20) bei Abweichungen zwischen Sollwert und dem durch die Erfassungsvorrichtung erfassten
Drehwinkel die Ansteuerung des Antriebsmotors verändert.
49. Umreifungsmaschine (1) nach Nummer 48, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Hauptwelle (40) die Klemmen (37, 38) des Verschlussaggregats von einer
Offen-Stellung in eine Klemmstellung und/oder die Schweißvorrichtung (36) von einer
Inaktiv-Stellung in eine Schweißstellung bewegbar ist.
50. Umreifungsmaschine (1) nach einer der Nummern 48 oder 49, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsvorrichtung ein Drehwinkelgeber des Antriebsmotors (48) ist, der
beim Drehen einer Motorwelle des Antriebsmotors (48) elektrische Signale abgibt.
51. Umreifungsmaschine (1) nach einer der Nummern 48 bis 50, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Hauptwelle (40) eine Referenzpositionsmarkierung verbunden ist, welche
mit einem Sensor zusammenwirkt, dessen Signal zur Steuerungseinheit (20) geleitet
wird.
52. Umreifungsmaschine (1) nach einer der Nummern 48 bis 50, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißvorrichtung ausgewählt ist aus:
- einer Schmelz-Schweißvorrichtung mit Heizelement;
- einer Ultraschall-Schweißvorrichtung
- einer Reibschweißvorrichtung.
Bezugszeichenliste
[0165]
- 1
- Umreifungsmaschine
- 2
- Band
- 3
- Platine
- 4
- Einziehvorrichtung
- 5
- Bandmagazin
- 6
- Bandfördervorrichtung
- 7,7'
- Gegenstand
- 8
- Spannvorrichtung
- 9
- Bandführungsrahmen
- 10
- Verschlussaggregat
- 11
- Steuerungseinheit
- 12
- Buchsenteil
- 13
- Einlaufförderer, erste Fördervorrichtung
- 14
- Auslaufförderer, zweite Fördervorrichtung
- 15
- eingangsseitiger Stautaktförderer
- 16
- ausgangsseitiger Stautaktförderer
- 17
- Positionserfassungsvorrichtung, Lichtschranke
- 18
- Positionserfassungsvorrichtung, Lichtschranke
- 19
- Positionserfassungsvorrichtung, Lichtschranke
- 20
- Kamera, Erkennungsvorrichtung
- 21
- Adressfeld
- 22
- Niederhalter, Umreifungshilfsmittel
- 23
- Antriebsmotor für den Niederhalter
- 24
- Sicherheitsabstand
- 25
- linker Anschlag, Umreifungshilfsmittel
- 26
- rechter Anschlag, Umreifungshilfsmittel
- 28
- Antriebsmotor für die Anschläge
- 29
- Datenspeicher
- 30
- Bandantrieb
- 31
- Spannantrieb
- 32
- Antriebsrolle
- 33
- Spannrolle
- 34
- Wippe
- 35
- Spannrolle
- 36
- Schweißvorrichtung
- 37
- Klemme, Klemmstempel
- 38
- Klemme, Klemmstempel
- 39
- Verschlussaggregat
- 40
- Hauptwelle, Königswelle
- 41
- Kurvenscheibe für ersten Klemmstempel
- 42
- Kurvenscheibe für zweiten Klemmstempel
- 43
- Kurvenscheibe für Schweißvorrichtung
- 44
- Kurvenscheibe für Oberschlitten
- 45
- Kurvenscheibe für Spannantrieb
- 46
- Kurvenscheibe für Bandführungsrahmen
- 47
- Oberschlitten
- 48
- Antriebsmotor für die Hauptwelle
- 49
- Untersetzungsgetriebe
- 50
- Nockenscheibe
- 51
- Näherungsschalter
- 52-55
- Nocken
- 56
- Signalleitung
- 57
- Antriebsmotor für Einlaufförderer
- 58
- Antriebsmotor für Auslaufförderer
- 101
- Durchlauf-Icon
- 102
- Umreifungsrezeptur
- 103
- Umreifungsrezeptur
- 104
- Umreifungsrezeptur
- 105
- Umreifungsrezeptur
- 106
- Umreifungsrezeptur
- 107
- Umreifungsrezeptur
- 108
- Aktivierungs-Icon
- 109
- Bildschirmdarstellung
- 110
- Darstellung der Umreifungsposition
- 111
- Darstellung der Umreifungsposition
- 112
- Darstellung der Umreifungsposition