DE4040558A1 - Verpackungsmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verpackungsmaschine, insbe­ sondere Schlauchverpackungsmaschinen bzw. FFS-Maschinen (form, fill, seal).

Bei diesen aus der Praxis bekannten Verpackungsmaschi­ nen laufen die zu verpackenden Produkte in einem im we­ sentlichen kontinuierlichen Strom zu einer Station oder Einheit, in der die Verpackung gebildet wird. Gleichzei­ tig läuft in Richtung auf diese Station (von oben oder von unten) eine Verpackungsfolie, die beispielsweise aus einem laminierten Verbundmaterial aus Papier, Alu­ minium, verschiedenen Kunststoffmaterialien usw. besteht.

In der Schlauchformstation wird die Verpackungsfolie um die Produkte herumgeschlagen, um auf diese Weise eine im wesentlichen schlauchförmige, unfertige Hülle mit ei­ ner unteren Naht zu erzeugen. In einer Schließstation stromabwärts der Schlauchformstation schließen zwei in entgegengesetzter Richtung rotierende Backen die Hülle in den Bereichen zwischen aufeinanderfolgenden Pro­ dukten in der Querrichtung und trennen die einzelnen Packungen, die auf diese Weise erzeugt wurden, in einem Schneidvorgang.

In vielen Fällen ist die Verpackungsfolie mit Beschrif­ tungen, grafischen Symbolen usw. bedruckt, die an exakt festgelegten Stellen, bezogen auf das in der Verpackung enthaltene Produkt, erscheinen müssen. In diesem Zusam­ menhang werden häufig sehr enge Toleranzen gefordert, beispielsweise Toleranzen in der Größenordnung von 1% der Gesamtlänge der Verpackung.

Es besteht deswegen die Notwendigkeit, die Zufuhr der Verpackungsfolie exakt mit dem Lauf der Produkte, und insbesondere mit der Arbeit der Backen zu synchroni­ sieren, die die einzelnen Verpackungen verschließen.

Aus der Praxis war es hierzu bekannt, optische Einrich­ tungen zu verwenden, die die Lage von bestimmten Bezugs­ marken (beispielsweise farbige Streifen, die mit dem Rest der Verpackung kontrastieren) zu ermitteln, die auf der Verpackungsfolie in vorgegebenen Intervallen entsprechend der Länge der Produkte angebracht sind.

Bei einigen aus der Praxis bekannten Lösungen sind die optischen Einrichtungen bei der Spule angebracht, von der die Verpackungsfolie zwecks Zufuhr zu der Schlauch­ formstation abgezogen wird.

Diese Lösung war jedoch nicht vollständig zufriedenstel­ lend, da sie nicht gestattet, Veränderungen zu berück­ sichtigen, die bei den erwarteten Werten für die Inter­ valle auftreten, in denen die grafischen Darstellungen auf der Verpackungsfolie angebracht sind. In der Tat sind aus verschiedenen Gründen diese Marken, die üb­ licherweise auf der Verpackungsfolie aufgedruckt sind, von Spule zu Spule oder sogar innerhalb derselben Spule aus mit dem Druckprozeß zusammenhängenden Gründen mit geringfügig abweichenden Intervallen beabstandet. Fer­ ner können geringe Abweichungen bei einigen Verpackungs­ folien auch durch Veränderungen der Umgebungsbedingungen oder durch Veränderung der in Längsrichtung wirkenden Spannung hervorgerufen sein, der die Spule während des Druckvorganges ausgesetzt ist.

Gemäß dieser Lösungen wird deswegen die Lage der Bezugs­ marken ein weites Stück stromaufwärts von derjenigen Stelle ermittelt, an der die Backen die Hülle schließen. In einigen Fällen kann der Abstand zwischen der Vorrats­ spule und den Backen zum Schließen der Verpackung so­ gar mehrere Zehnfache der Länge einer einzelnen Packung (das periodische Intervall) bezogen auf die Laufrich­ tung der Verpackungsfolie betragen. Dies bedeutet praktisch, daß die Synchronisation, die bezugnehmend auf die Stelle durch­ geführt wird, an der die Spule abgewickelt wird, vollständig ineffektiv und fehlerhaft sein kann, da sie einem Feh­ ler unterliegt, der gleich der Variation des periodischen Intervalls gegenüber dem erwarteten Nominalwert multi­ pliziert mit der Anzahl der Packungen ist, die sich zwischen dem Bereich, wo die Backen die Hülle schlie­ ßen, und dem optischen Leser befinden, der bei der Spule angeordnet ist.

Dieses Problem kann zumindest im Prinzip beseitigt wer­ den, wenn die Lagen der Bezugsmarken unmittelbar strom­ aufwärts von dem Bereich ermittelt werden, in dem die Backen die Hülle schließen. Praktisch bedeutet dies, daß die optischen Erkennungseinrichtungen stromabwärts der Schlauchformstation angeordnet sind, so daß sie nicht nur den flachliegenden Film, der von der Spule abgewickelt wird, überwachen, sondern die Hülle, die zur Bildung eines Schlauches um die Gegenstände herum­ gewunden ist. Die Erkennung an dieser Stelle ist je­ doch extrem schwierig; die Oberfläche der Hülle, an der sich die Marken befinden, wird in der Tat nicht streng in einem festen Abstand von dem optischen Detektor gehalten. Tatsächlich kann dieser Abstand in beachtlichem Maße variieren, beispielsweise, wenn (aus verschiedenen Gründen) eine Unterbrechung bei der Zufuhr der Produkte zu den Hüllen auftritt. Unter diesen Umständen neigt die schlauchförmige Hülle, die normalerweise von den darin befindlichen Pro­ dukten aufgeweitet gehalten ist, eine im wesentlichen kreisförmige Querschnittsgestalt (sozusagen ähnlich einer Zwiebel) anzunehmen, was die Genauigkeit der Erkennung ungünstig beeinflußt.

Ein weiterer Nachteil ist die Tatsache, daß in vielen Fällen die Verpackungsfolie zusätzlich zu den Referenz­ marken, die zur Erzeugung eines Signals für die Synchronisierung der Verpackungsmaschine verwendet werden, weitere Markierungen trägt (beispielsweise Beschriftungen, Symbole etc.), auf die die optischen Erkennungseinrichtungen ansprechen; es besteht deswegen das Risiko, daß diese anderen Markierungen in einem mehr oder weniger großen Ausmaß die Synchronisation stören.

Dieses Problem könnte zumindest in einigen Fällen durch geeignete Wahl der Lage der optischen Erkennungseinrich­ tungen behoben werden, damit sie beispielsweise nur den Durchgang der optischen Referenzmarken und nicht der anderen sichtbaren Markierungen sehen.

Beispielsweise kann bei Packungen, die eine im wesentlichen abgeplattete Gestalt annehmen sollen, wobei die anderen aufgebrachten Markierungen ausschließlich auf der oberen Seite der Verpackung sind, die Erkennungseinheit derart angeordnet sein, daß sie nur die andere Seite der Ver­ packung überwacht. Diese Lösung ist jedoch sehr schwer auszuführen, da sie das System empfindlich gegenüber Veränderungen in Gestalt der Verpackung macht. In der Tat wird es für gewöhnlich als zweckmäßig angesehen, die Erkennung im wesentlichen auf der Mittellinie der Verpackungsfolie durchzuführen.

Aufgabe der Erfindung ist es deswegen, ein Verfahren sowie eine Verpackungsmaschine zu schaffen, um selbst bei hohen Arbeitsgeschwindigkeiten eine einwandfreie Erkennung der Marken und Synchronisation zu erreichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie die Verpackungs­ maschine mit den Merkmalen des Anspruches 11 bzw. 17 gelöst.

Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind ohne weiteres Arbeitsgeschwindigkeiten zwischen beispiels­ weise 1000 und 1200 Gegenständen pro Minute zu erreichen.

Durch die Verwendung der beiden optischen Einrichtungen, deren Abstand ungleich der Periodizität der Marken auf der Verpackungsfolie ist, werden zwei in der Phase gegen­ einander versetzte Signale erzeugt, die es gestatten, andere, nicht zur Synchronisation erforderliche bzw. störende Symbole auf der Verpackung auszublenden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegen­ standes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 die neue Verpackungsmaschine in einer stark schematisierten Darstellung,

Fig. 2 den Schlauch nach der Schlauchformstation in einer Draufsicht, unter Veranschaulichung der darauf befindlichen Markierungen,

Fig. 3 drei unterschiedliche Signalverläufe, wie sie zur Synchronisation verwendet werden,

Fig. 4 ein Blockschaltbild der Steuereinrichtung für die Verpackungsmaschine nach Fig. 1 und

Fig. 5 ein Flußdiagramm zur Steuerung der Betriebs­ weise der Anordnung nach Fig. 4.

In Fig. 1 ist eine insgesamt mit 1 bezeichnete Schlauchverpackungsmaschine veranschaulicht, die auch häufig als "flow-pack" oder "FFS"-Maschine (form, fill, seal) bezeichnet wird. Der Grundauf­ bau einer solchen Maschine wird als hinlänglich bekannt vorausgesetzt und braucht deswegen hier nicht im einzelnen beschrieben oder darge­ stellt zu werden. In diesem Zusammenhang wird zweck­ mäßigerweise auf die britische Patentanmeldung 22 20 167 der Anmelderin Bezug genommen. Die Ma­ schine 1 dient im wesentlichen dazu, einen voll­ automatischen Zyklus durchzuführen, um Gegenstände P zu verpacken, beispielsweise Schokoladenriegel u. dgl., die in einem im wesentlichen kontinuier­ lichen Strom (bezogen auf die Darstellung in Fig. 1 von links nach rechts) auf einem Endlosförderer (bekannter Bauart) laufen.

Die Produkte P werden zusammen mit einer Verpackungs­ folie F in Richtung auf eine Schlauchformstation 3 bewegt, wobei die Verpackungsfolie beispielsweise aus einem Laminat von aluminisiertem Papier, Polyester, Polyäthylen usw. besteht.

Die Verpackungsfolie F kann entweder von oben (wie in dem Ausführungsbeispiel dargestellt) oder von unten von einer Abspuleinheit 4 (die in den Figuren nicht vollständig gezeigt ist) unter der Steuerung eines Motors M zugeführt werden.

Die Aufgabe der Schlauchformstation 2 besteht im we­ sentlichen darin, die Folie F um die Produkte P herum­ zuschließen, um so für die Versorgung einer Schließ­ station 5 eine unfertige schlauchförmige Hülle zu formen. Die Schließstation 5 enthält im wesentlichen ein paar entgegengesetzt laufender Backen, die die Hülle in den Zwischenräumen, die aufeinanderfolgende Produkte P trennen, quer zu schließen, wobei die Seiten der Hülle verschweißt werden, die auf diese Weise miteinander in Berührung gebracht werden und um so­ dann die einzelnen Packungen mittels eines Schneid­ vorgangs voneinander zu trennen. All dies geschieht in der üblichen wohlbekannten Weise und braucht nicht im einzelnen hier beschrieben zu werden.

Bei dem speziellen Anwendungsgebiet, auf das sich die Erfindung bezieht, sind auf der Oberseite der Folie F Beschriftungen, Symbole oder Markierungen angebracht. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß der Ausdruck "Markierung", wie er in dieser Beschrei­ bung und den Ansprüchen verwendet wird, in seinem weitesten Sinn zu verstehen ist, also im Sinne von beispielsweise "Schlitzen, Ausschnitten, Etiketten, Barcodes" usw., d. h. jedes Symbol oder Zeichen, das für eine optische Leseeinheit erkennbar ist, die in­ nerhalb oder außerhalb des sichtbaren Lichtbereiches (beispielsweise im Infrarotbereich) arbeitet.

Beispielsweise befinden sich bei dem in Fig. 2 gezeig­ ten Ausführungsbeispiel querverlaufende Bänder B, die in ihrer Erscheinung (Farbe, Helligkeit usw.) mit der des übrigen Teils der Folie F kontrastieren, auf dem Film F, und zwar in Abständen T, die mit den Abmessungen der Produkte P (offensichtlich gemessen in Richtung des Längsdurchlaufes durch die Maschine 1) und sich über die gesamte Breite des Films F erstrecken.

Weitere, insgesamt mit C bezeichnete Marken (Beschriftung, Symbole etc.) sind auf der Verpackungsfolie (wiederum in demselben Intervallabstand T) in den Bereichen zwi­ schen zwei aufeinanderfolgenden Bändern B vorhanden.

Im allgemeinen ist es für die Schließ-, Schweiß- und Schneidbacken 5 zweckmäßig, wenn sie praktisch in der Mitte der Bänder B selbst wirksam sein können, wie dies schematisch durch eine gestrichelte Zickzacklinie K in Fig. 2 veranschaulicht ist. Beispielsweise kön­ nen die Bänder B von dünnen beschichteten oder alu­ minisierten Streifen gebildet sein, die, nachdem die Backen 5 ihre Arbeit getan haben, an jeder verein­ zelten Packung dekorative goldene oder aluminisierte Endlaschen bilden.

Damit jedoch das gewünschte Ergebnis innerhalb der engen Toleranzen erreicht wird, wie sie gegenwärtig in der Produktion gefordert sind, ist es wesentlich, daß die Lagen der Bänder B (die als Referenzmarken dienen sollen) sehr genau ermittelt werden, damit die Vorschubbewegung der Verpackungsfolie F exakt mit der Vorschubbewegung der Produkte P und somit mit der Bewegung der Backen 5 synchronisiert werden kann.

Erfindungsgemäß wird dieses Ergebnis durch Verwendung optischer Einrichtungen erreicht, die von zwei opti­ schen Einheiten 7, 8 (beispielsweise Fotodetektoren, wie sie gegenwärtig von Sick oder Datalogic herge­ stellt werden) gebildet sind, die sich an Stellen be­ finden, an denen sie der Verpackungsfolie F unmittel­ bar stromaufwärts von demjenigen Bereich, in dem die Schließbacken 5 arbeiten, ausgesetzt sind.

Jede optische Einheit 7, 8 kann eine die vorbeilau­ fende Verpackungsfolie F beleuchtende Lichtquelle sowie ein lichtempfindliches Element enthalten. Letzteres ist dem Licht ausgesetzt, das von der Ver­ packungsfolie F reflektiert wird, wobei die Intensi­ tät des Lichtes in Abhängigkeit von dem Erscheinungs­ bild der Oberfläche der Verpackungsfolie variiert.

Der Durchgang der Marken B und C erzeugt auf diese Weise von außen wahrnehmbare Veränderungen des Ausgangssigna­ les der optischen Einheiten 7, 8. Die optischen Einhei­ ten 7, 8 sind auf eine Mittellinie H der Verpackungsfolie F ausgerichtet, wobei die eine von ihnen stromaufwärts, be­ zogen auf die andere, bezogen auf die Laufrichtung der Produkte P (und der Verpackungsfolie F) zu den Backen 5 angeordnet ist und sie befinden sich in einem Abstand d (siehe Fig. 2) voneinander, der sich geringfügig von dem Inter­ vall T unterscheidet, das die auf der Verpackungsfolie F wiedergegebenen Marken B und C voneinander trennt.

Entsprechend den Kriterien, die weiter unten beschrie­ ben sind, erzeugen die optischen Einheiten 7 und 8 zu­ gehörige Erkennungssignale für eine Verarbeitungsein­ heit 9, die auch Signale von einem Geber 10 und einem Geber 11 empfängt, wobei der Geber 10 (vorzugsweise von einem optischen Differentialdecoder gebildet) un­ mittelbar auf den Lauf der Verpackungsfolie F anspricht und der Geber 11 (vorzugsweise von einem Absolutwert- Encoder gebildet) auf die Bewegung der Backen 5 und so­ mit den Lauf der Produkte P anspricht.

Die Verarbeitungseinheit 9 gibt auf einer Leitung 12 ein Rückkopplungssignal (Synchronisationssignal) für den Motor M ab, der die Zufuhr der Verpackungsfolie F steuert.

Da es um die Synchronisation mehrerer sich bewegender Teile geht, kann das Rückkopplungssignal auch in jedem anderen der Motoren eingespeist werden, der den Ver­ packungsbetrieb der Maschine steuert.

Die Graphen a und b von Fig. 3 zeigen schematisch die Veränderungen der Detektorsignalen, die durch die ent­ sprechenden optischen Einheiten 7 und 8 erzeugt werden.

Im wesentlichen nehmen diese Detektorsignale einen "High"-Zustand an, wenn vor einer der optischen Ein­ heiten 7, 8 eine Marke B, C vorbeiläuft.

Jedes der zeitlichen Detektorsignale gibt somit einen recht langen periodischen Impuls ab, der beim Vorbeilauf des Bandes B entsteht, sowie einen oder mehrere schmälere Impulse ab, die erzeugt werden, wenn eine der anderen Marken C sich vor der entsprechenden optischen Einheit 7, 8 befinden.

Die Tatsache, daß die beiden Lichtschranken 7, 8 in einem Abstand d voneinander angeordnet sind, der sich von dem Intervall T unterscheidet, den die Marken B, C haben, die auf der Verpackungsfolie F wiederge­ geben sind, bedeutet, daß die zugehörigen Detektor­ signale nicht exakt synchron, sondern in einem Maße gegeneinander phasenverschoben sind, wie es der Größe der Abweichung oder Differenz zwischen dem Intervall T und dem Abstand d zwischen den beiden Lichtschran­ ken 7, 8 entspricht.

Der Abstand d ist insbesondere in bezug auf das Inter­ vall T so gewählt, daß für die Differenz oder Abweichung gilt:

• - sie ist größer als die Länge (gemessen in Laufrich­ tung der Verpackungsfolie F) der größten der Marken C, deren Interferenz mit der Banderkennung ausgeschlos­ sen sein soll und
• - sie ist kleiner als die Länge (wiederum in Laufrich­ tung der Verpackungsfolie F gemessen) des Bandes B, das die Referenzmarke bildet, die tatsächlich erkannt werden soll.

Das Lagesignal (das Signal, das als Graph c in Fig. 3 gezeigt ist), das durch die UND-Verknüpfung der von den Lichtschranken 7 und 8 erzeugten Signale erhalten wird, ist somit durch ein logisches Signal gebildet, das den H-Zustand nur dann annimmt, wenn die Detektorsignale von beiden Lichtschranken 7, 8 erzeugt werden. Wie sich unter Berücksichtigung der oben erwähnten Wahl des Abstandes d in Relation zu dem Intervall T ergibt, tritt dieser Zustand einzig und allein nur dann auf, wenn die die Referenzmarken bildenden Bänder B vorbeilaufen.

Das Lagesignal c und insbesondere seine vor­ eilenden Kanten liefern somit eine sehr genaue Angabe für die Lagen der Referenzmarken B, die nicht durch vorhandene weitere Marken C beeinträchtigt werden.

In diesem Zusammenhang wurde festgestellt, daß es höchst zweckmäßig ist, das Maß der Abweichung oder Differenz zwischen dem Intervall T und dem Abstand d so zu wählen, daß es nahe der Länge der längsten Marke C liegt (d. h. ein wenig größer als diese).

Darüber hinaus ist festzuhalten, daß der Ausdruck "Ver­ knüpfung", wie er in der Beschreibung und in den An­ sprüchen verwendet wird, in seinem weitesten Sinne zu verstehen ist und nicht unmittelbar auf das Vorhanden­ sein einer logischen UND-Verknüpfungsfunktion verstan­ den sein soll. In der Tat ist es für einen Fachmann klar, daß dasselbe Ergebnis mit anderen Logikschaltungen erreicht werden kann, ohne hierdurch sich von dem Lösungs­ prinzip zu unterscheiden (beispielsweise indem das logi­ sche Signal "low" dem Signal zugeordnet wird, das die Erkennung des Vorbeilaufs der Marken B und C vor den Lichtschranken anzeigt).

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, auf das sich das Blockdiagramm von Fig. 4 bezieht, werden die von den Lichtschranken 7 und 8 erzeugten Signale nicht nur einfach UND-verknüpft, sondern sie unterliegen auch einer digitalen Bearbeitung, die hauptsächlich dazu dient, zu verhindern, daß Schwankungen bei der durch die Lichtschranken durchgeführten Erkennung ungünstige Einflüsse auf das Endergebnis haben.

In der Tat sind aus verschiedenen Gründen (beispiels­ weise wegen des Vorhandenseins von Linien, Schmutz etc. auf dem Band B) die Graphen der Erkennungssignale a und b nicht immer so scharfkantig und rechteckig, wie in Fig. 3 gezeigt, sondern sie können Störspitzen und Unterbrechungen aufweisen. Aus diesem Grund wird das Ausgangssignal der Lichtschranke 7 dem Setzein­ gang eines RS-Flipflops 14 zugeführt, dessen Ausgangs­ signal Q in einem der Eingänge eines UND-Gliedes 15 eingespeist wird, während dessen anderer Eingang das Erkennungssignal von der Lichtschranke 8 erhält.

Das Signal an dem Ausgang Q des Flipflops 14 ist zwangs­ läufig frei von Sprüngen: mit anderen Worten, wenn es einmal wegen des Empfangs des Signals von der Licht­ schranke 7 in einen "High"-Zustand gebracht wurde, bleibt das Signal Q stabil auf diesem Pegel, selbst wenn in dem Ausgangssignal der Lichtschranke 7 Schwan­ kungen oder Unterbrechungen auftreten.

Das Signal an dem Ausgang Q des Flipflops 14 geht nicht nur zu dem Eingang des UND-Gliedes 15, sondern es wird auch in den Eingang eines Timers (Monoflop) eingespeist, der vorzugsweise nicht retriggerbar ist und dessen Aus­ gangssignal zu dem Reseteingang des Flipflops 14 zurück­ geführt ist, um dieses nach einer festgelegten Zeit zurückzusetzen, die geringfügig länger festgesetzt ist als die erwartete Zeitdauer der von den Lichtschranken 7, 8 erzeugten Impulse beim Vorbeilauf der Streifen oder Bänder B.

Dieser Betrieb bedeutet, daß die Verknüpfungsoperation nur innerhalb eines sehr genau festgelegten Zeitfensters durchgeführt werden kann. Hierdurch wird eine weitere Unterdrückung irgendwelcher Störungen erreicht, die von dem Vorbeilauf der Marken C vor den Lichtschranken 7 und 8 hervorgerufen werden.

Eine im wesentlichen analoge Zeitfensterfunktion wird mit Hilfe eines weiteren RS-Flipflops 17 erreicht, dessen Setzeingang an den Ausgang des UND-Gliedes 15 und dessen Rücksetzeingang an den Ausgang des Monoflops 16 angeschlossen ist. Der Ausgang Q des Flipflops 17 erzeugt ein Ausgangssignal 18, das von dem Verarbei­ tungssystem 9 als jenes Signal verwendet wird, das die Lagen der Referenzmarken B auf der Verpackungsfolie F identifiziert.

Das Flußdiagramm von Fig. 5 zeigt die Kriterien, gemäß denen das Verarbeitungsmodul 9 und insbesondere sein Kern, der beispielsweise von einem Mikroprozessor 19 gebildet sein kann, die Lagesignale der Bänder B sowie das von dem Geber 10 erzeugte Signal für die Lage der Verpackungsfolie und das von dem Geber 11 erzeugte Signal verarbeitet, das die Stellungen der Backen 5 an­ zeigt, um das erforderliche Rückkopplungssignal für den Motor M zu erzeugen.

Wie bereits erwähnt, besteht eine wesentliche Eigenschaft der neuen Lösung darin, daß der Geber 10 (der vorzugs­ weise von einem inkrementalen Schrittgeber gebildet ist, der von der Verpackungsfolie F durch direkte Berührung zwi­ schen seinem Drehantrieb und der Verpackungsfolie F angetrieben wird) die Verpackungsfolie F unmittelbar überwacht und jederzeit seine Lage ermittelt und nicht etwa diejenigen Teile, die das Abspulen oder Zuführen der Verpackungsfolie steuern (beispielsweise der Motor M).

Dies ist sehr wichtig, damit unberechenbare Phänomene, wie beispielsweise der sogenannte Schlupf der Verpackungs­ folie F, berücksichtigt werden können. Dieses Phänomen kann beispielsweise von der nicht gleichmäßigen Dicke der Verpackungsfolie, dem Vorhandensein von Trennmit­ teln auf seiner Oberfläche usw. hervorgerufen sein und bedeutet, daß selbst wenn die Geschwindigkeit des abspulenden Teils exakt konstant gehalten wird, sich die Verpackungsfolie F ungleichmäßig mit kleinen Ver­ änderungen (Welligkeit) seiner Laufgeschwindigkeit ab­ spult.

Insbesondere kann der Mikroprozessor 19 eine weitgehend kontinuierliche Zyklussteuerung über alle Stufen durch­ führen, in denen ein Teil der Verpackungsfolie F, der einer einzelnen Packung entspricht, zugeführt wird.

Bei der neuen Maschine ist mit anderen Worten die Synchro­ nisation nicht ein für allemal und für alle Packungen auf die Erkennung der Relativstellungen der verschie­ denen sich bewegenden Teile bezogen. Bei der neuen Ma­ schine wird im Gegensatz dazu die Korrektur von Pha­ sendifferenzen während der Bildung einer einzelnen Packung kontinuierlich durchgeführt, um so ein optima­ les Ergebnis zu erzielen.

Im einzelnen ist der Ablauf wie folgt: Beginnend bei einem Initialisierungsschritt 100, der infolge des Empfangs eines Lagesignals für einen Streifen oder ein Band B über die Leitung 18 empfangen wird, liest der Mikroprozessor 19 (Schritt 101) das von dem als Absolut­ geber wirkenden Geber 11 gelieferte Signal; sodann setzt das von dem inkrementalen Geber 10 gelieferte Signal zurück.

An dieser Stelle prüft der Mikroprozessor (Schritte 103), ob das von dem Geber 11 erzeugte Signal größer als 180° ist, wobei dies auf einen Wert von 360° für die Gesamtlänge jedes Gegenstandes oder Produktes P bezogen ist.

Mit anderen Worten während des Schrittes 103 entscheidet der Mikroprozessor 19, ob der ermittelte Phasenfehler leichter durch eine Beschleunigung oder eine Verlang­ samung korrigiert werden kann.

Anders ausgedrückt, stellt der Mikroprozessor 19 im Schritt 102 fest, welches Ende des Produktes dem Er­ reichen der richtigen Lage im Verlauf des Korrektur­ vorganges am nächsten liegt.

Entsprechend dem Ergebnis des Vergleiches, der im Schritt 103 ausgeführt wurde, und nachdem die Momentan­ signale R₁₀ und R₁₁ gelesen wurden (Schritt 104 und 105), die von den Gebern 10 und 11 geliefert wurden, erzeugt der Mikroprozessor 19 auf der Basis der Differenz zwi­ schen diesen Signalen entsprechende Fehlersignale, die über die Leitung 12 als Rückkopplungs- oder Fehler­ korrektursignal ausgesandt werden.

Wenn festgestellt wurde, daß der Fehler kleiner als 180° ist, wird das Rückkopplungssignal ε gemäß der Formel

ε=R₁₁-R₁₀,

berechnet wird, d. h. als Differenz zwischen dem Signal R₁₁ des absolut messenden Gebers 11 und des Signals R₁₀ des inkrementalen Gebers 10.

Ferner wird der Fehler durch eine Gleichung

ε = -[(360° - R₁₁) - R₁₀],

bestimmt, d. h. es wird das Komplement auf 360° des Signals von dem Geber 11 berücksichtigt.

Das auf diese Weise erzeugte Fehlersignal wird über die Leitung 12 ausgesandt.

Die Erkennung des Fehlers und die Erzeugung des entspre­ chenden Rückkopplungssignals wird jedoch kontinuierlich von dem Mikroprozessor 19 durchgeführt, und zwar während der gesamten Zeitspanne, die der Bildung einer einzelnen Packung entspricht.

Dieser Zustand wird von dem Mikroprozessor 19 in Ver­ gleichsschritten 109 und 108 erkannt, und die Schritte 104, 106 oder 105, 107 werden entsprechend der Entschei­ dung, die vorher in dem Schritt 103 getroffen wurde, wiederholt.

Beispielsweise liegt bei einer Einwickelmaschine, die mit einer Geschwindigkeit von 1200 Produkten pro Minute arbeitet, die Zeit, die zur Bildung einer Hülle benötigt wird, in der Größenordnung von einer zwanzigstel Sekunde (50 ms). Die Schrittfolge 104 und 106 oder 105 und 107 in dem Mikroprozessor benötigt üblicherweise eine Milli­ sekunde.

Der Mikroprozessor 19 kann deshalb die Fehlerkorrektur einige zehn Mal je Packung wiederholen und nicht nur ein­ mal, wie dies bei konventionellen Lösungen der Fall war.

Dies führt zu einem sehr genauen Endergebnis, bei dem sogar jede Veränderung oder Abweichung der Fehlerrichtung berück­ sichtigt wird, wie sie das Ergebnis zufälliger Phänomene, beispielsweise des Schlupfes der Folie F ist, deren Lauf kontinuierlich durch den inkrementalen Geber 10 überwacht wird.

Am Ende des Verpackungszyklus jeder einzelnen Packung geht der Mikroprozessor 19 in einen Warteschritt 111, um beim Empfang eines weiteren Impulses auf der Leitung 18 erneut gestartet zu werden (Schritt 100).

Claims (24)

1. Verfahren zum Erkennen der Lagen von Referenzmarken (B), die in festgelegten Abständen (T) auf einer Ver­ packungsfolie (F) für in einer gegebenen Richtung durch die Verpackungsmaschine laufenden Produkte (P) angebracht sind, mittels optischer Einrichtungen (7, 8), bei dem von den optischen Einrichtungen weitere Marken (C) zu erkennen sind, die mit den festgelegten Inter­ vallen (T) auf der Verpackungsfolie (F) vorhanden sind, gekennzeichnet durch die Schritte:

• - Bereitstellen einer ersten (7) und einer zweiten (8) optischen Erkennungseinheit, von denen die eine (7) stromaufwärts der anderen, bezogen auf den Lauf der Verpackungsfolie in einem Abstand (d) angeordnet ist, der sich zumindest ein wenig von dem festgelegten Intervall (T) unterscheidet, um zu dem Durchgang der Marken (B, C) gehörende erste und zweite Signale entsprechend der Lage der ersten (7) bzw. der zweiten (8) optischen Erkennungseinheit zu erzeugen und
• - Erzeugen eines Lagesignals (18), wenn das erste und das zweite Signal gleichzeitig auftreten, so daß das Lagesignal (18), das von dem Vorhanden­ sein der weiteren Marke (C) im wesentlichen un­ beeinflußt ist, für die Stellungen der Referenz­ marken (B) kennzeichnend ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (d) sich von dem festgelegten Intervall (T) um einen Wert unterscheidet, der zwischen den Längen der weiteren Marken (C) und den Längen der Referenz­ marken (B) liegt, wobei die Längen in Laufrichtung der Verpackungsfolie (F) gemessen sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert nahe bei den Längen der weiteren Mar­ ken (C) liegt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (7) und die zweite (8) optische Erkennungseinheit im wesentlichen längs einer Mittellinie (H) der Verpackungsfolie (F) angeordnet sind.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsmarken (B) von querverlaufenden Bändern gebildet sind, deren Er­ scheinungsbild mit dem Rest der Verpackungsfolie (F) kontrastiert.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagesignal (18) mittels ei­ ner Verknüpfung des von einem der optischen Einhei­ ten (8) erzeugten Erkennungssignal und einem die Verknüpfung aktivierenden Signal erhalten wird, das von der anderen optischen Einheit (7) initialisiert wird, und daß seine Dauer im wesentlichen der Zeit entspricht, die die Referenzmarken erwartungsgemäß benötigen, um vor der Vorderseite der ersten und der zweiten optischen Einheit (7, 8) vorbeizulaufen.

7. Verfahren zum Synchronisieren des Laufes einer Ver­ packungsfolie (F) in einer Verpackungsmaschine (1) mit der Bewegung von zumindest einem beweglichen Glied (5), das mit der Verpackungsfolie (F) zur Bil­ dung von Hüllen für Produkte (P) zusammenwirkt, da­ durch gekennzeichnet, daß es die Schritte aufweist: im wesentlichen kontinuierliches Überwachen (100 bis 110) des Laufs der Verpackungsfolie (F) und der Bewegung des Gliedes (5) während der Bildung jeder einzelnen Verpackung und Erzeugen eines Rückkopplungs­ signals (12) als Ergebnis der Überwachung, das wäh­ rend der Bildung jeder Packung sogar als Ergebnis momentaner Änderungen bei der Laufgeschwindigkeit der Verpackungsfolie (F) sich verändern kann.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Lauf der Verpackungsfolie unmittelbar an der Verpackungsfolie (F) selbst überwacht wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeich­ net, daß es die Schritte aufweist:

• - Erzeugen eines Signals (R₁₀), das für die Lage der Verpackungsfolie (F) kennzeichnend ist,
• - Erzeugen eines Signals (R₁₁), das für die Lage des beweglichen Gliedes kennzeichend ist und
• - Erzeugen (106, 107) des Rückkopplungssignals (12) aus dem für die Stellung des beweglichen Gliedes kennzeichnenden Signals und dem Signal, das für die Lage der Verpackungsfolie (F) kennzeichnend ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückkopplungssignal (12) in Abhängigkeit von dem Wert, den das für die Stellung des beweglichen Gliedes (5), bezogen auf einen Referenzwert kenn­ zeichnende Signal annimmt, auf unterschiedlichen Wegen (106, 107) erzeugt wird.

11. Verpackungsmaschine (1) zum Verpacken eines Stroms von Produkten (P) in eine in einer vorgegebenen Rich­ tung laufende Verpackungsfolie (F), die zur Bildung der Packungen Referenzmarken (B) sowie weitere Marken (C) trägt, die auf der Verpackungsfolie (F) in fest­ gelegten Intervallen (T) angeordnet sind, mit opti­ schen Einrichtungen (7, 8) zum Erkennen der Lagen der Referenzmarken (B), wobei die optischen Einrich­ tungen (7, 8) auch auf die weiteren Marken (C) an­ sprechen, dadurch gekennzeichnet, daß erste und zweite optische Erkennungseinheiten (7, 8) vorgesehen sind, von denen die eine (7) stromaufwärts der ande­ ren (8), bezogen auf die Laufrichtung der Verpackungs­ folien (F) angeordnet ist, daß die erste und die zwei­ te optische Erkennungseinheit (7, 8) voneinander ei­ nen Abstand (d) aufweisen, der zumindest ein wenig von den gegebenen Intervallen (T) abweicht, um erste und zweite Erkennungssignale zu erzeugen, die dem Durchgang der Marken (B, C) an der ersten bzw. der zweiten optischen Erkennungseinheit (7, 8) entspre­ chen,und daß Verarbeitungsmittel (14...18) zum Er­ zeugen eines Lagesignals (18) bei gleichzeitigem Auftreten des ersten und zweiten Erkennungssignals vorhanden sind, derart, daß das Lagesignal (18) für die Lage der Referenzmarken (D) kennzeichnend und von dem Auftreten der weiteren Marken (C) un­ gestört ist.

12. Maschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (d) zwischen der ersten und der zwei­ ten optischen Erkennungseinheit (7, 8) sich von dem gegebenen Intervall (T) um ein Maß unterscheidet, das zwischen der Länge der weiteren Marken (C) und der Länge der Referenzmarken liegt, wobei die Längen in der Laufrichtung der Verpackungsfolie (F) gemes­ sen sind.

13. Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Maß dicht bei der Länge der weiteren Marken (C) liegt.

14. Maschine nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite optische Erkennungseinheit (7, 8) im wesentlichen auf einer Mittellinie (H) der Verpackungsfolie (F) angeordnet sind.

15. Maschine nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß Verknüpfungsmittel (15) für das erste und das zweite Erkennungssignal vorhanden sind, und daß zeitgebende Schalteinrichtungen (16) vorge­ sehen sind, die die Verknüpfungsmittel (15) bei Empfang eines Aktivierungssignals (14), das von einer der optischen Einrichtungen (7) kommt, freigeben bzw. nach einem Zeitintervall sperren, das im wesentlichen der Zeit entspricht, das die Referenz­ marken (B) erwartungsgemäß benötigen, um vor den ersten und zweiten optischen Erkennungseinheiten (7, 8) vorbeizulaufen.

16. Maschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Freigabeschaltung (17) enthält, die an den Ausgang der Verknüpfungseinrichtung (15) und den Ausgang der zeitgebenden Einrichtung (16) angeschlos­ sen ist und die das Ausgangssignal der Verknüpfungs­ einrichtung (15) lediglich während des Zeitintervalls als Lagesignal (12) abgibt.

17. Verpackungsmaschine zum Verpacken von Produkten (P) in einer Verpackungsfolie (F), die in Richtung auf zu­ mindest ein bewegliches Glied (5) läuft, das mit der Verpackungsfolie (F) zusammenwirkt, um die Produkt­ packungen zu bilden, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur im wesentlichen kontinuierlichen Überwachung des Laufs der Verpackungsfolie (F) und der Bewegung der beweglichen Glieder (5) während der Bildung jeder Packung Mittel (10, 11) sowie Signalerzeugungsmit­ tel (19) aufweist, die als Ergebnis der Überwachung ein Rückkopplungssignal (ε, 12) zur Synchronisation der Verpackungsmaschine erzeugen, deren Laufge­ schwindigkeit bei der Bildung der Packung als Folge momentaner Veränderungen der Laufgeschwindigkeit der Verpackungsfolie (F) sich verändern kann.

18. Maschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß erste Gebermittel (10) vorgesehen sind, die ein die Lage des Films (F) kennzeichnendes Signal (R₁₀) erzeugen, daß zweite Gebermittel (11) vorhanden sind, die ein die Stellung des beweglichen Gliedes (5) kennzeichnendes Signal abgeben, und daß Verarbei­ tungsmittel (19, 104, 106) enthalten sind, die aus den von den ersten und den zweiten Gebermitteln (10, 11) erzeugten Signalen ein Rückkopplungssignal (ε, 12) erzeugen.

19. Maschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Gebermittel (10) die Lage und den Lauf der Verpackungsfolie (F) unmittelbar erfassen.

20. Maschine nach einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Gebermittel einen inkrementalen Bewegungsgeber (10) enthalten.

21. Maschine nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Gebermittel einen Absolutgeber (11) umfassen.

22. Maschine nach einem der Ansprüche 18 bis 21, da­ durch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Gebermittel (10, 11) optisch arbeitende Geber bzw. Encoder sind.

23. Maschine nach einem der Ansprüche 18 bis 22, da­ durch gekennzeichnet, daß die ersten Gebermittel (10) unmittelbar von der Verpackungsfolie (F) an­ getrieben sind.

24. Maschine nach einem der Ansprüche 17 bis 23, da­ durch gekennzeichnet, daß sie Vergleichsmittel (103) zum Vergleichen eines die Bewegung des be­ weglichen Gliedes (5) kennzeichnenden Signals (ε, 11) mit einem gegebenen Bezugswert aufweist, um das Rückkopplungssignal abhängig von den un­ terschiedlichen, mit Hilfe der Vergleichsmittel (103) verzeugten Vergleiches das Rückkopplungs­ signal (ε, 12) in unterschiedlicher Weise (106, 107) zu erzeugen.