DE60112979T2

DE60112979T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen,Fördern und Verpacken von Gegenständen, insbesondere Papierrollen oder dergleichen

Info

Publication number: DE60112979T2
Application number: DE60112979T
Authority: DE
Inventors: Massimo Franzaroli
Original assignee: Pulsar SRL
Current assignee: Pulsar SRL
Priority date: 2000-02-25
Filing date: 2001-02-22
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2021-02-23
Also published as: US6715265B2; ES2330650T3; EP1614628B1; US6909936B2; EP1614628A2; EP1127791B1; ITBO20000094A1; IT1320899B1; EP1614628A3; ATE439302T1; US20040123570A1; EP1127791A1; ES2247048T3; ATE303302T1; DE60139581D1; US20010042359A1; DE60112979D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb einer Anlage zum Herstellen, Fördern und Verpacken von Gegenständen, insbesondere von Gegenständen bzw. Artikeln in Form von Rollen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf eine Anlage zum Herstellen, Fördern und Verpacken der genannten Gegenstände.
Im Besonderen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Anlage zum Herstellen, Fördern und Verpacken von Rollen aus streifenförmigem Material, das auf eine Trägerhülse gewickelt ist, zum Beispiel in Form von Rollen aus Papiermaterial oder dergleichen für den häuslichen oder ähnlichen Gebrauch, das auf ein Papphülsenrohr gewickelt ist. Solche Rollen sind vorzugsweise Rollen aus Toilettenpapier, Küchenpapier, Aluminiumfolie und anderen Materialien für den persönlichen, häuslichen, industriellen oder ähnlichen Gebrauch.
Im Allgemeinen umfassen bekannte Anlagen zum Herstellen und Verpacken solcher Rollen eine vorgeschaltete, d.h. in Arbeitsrichtung davor angeordnete Vorrichtung zur Rollenformung, welche eine Schneidemaschine zum Abschneiden der Rollen von entsprechenden Logs oder Wickeln beinhaltet, die gleichzeitig in einer vorbestimmten Anzahl, zum Beispiel 2, 3 oder 4, geschnitten und auf parallelen Förderlinien entsprechenden Verpackungsmaschinen zugeführt werden.
Bekannte Maschinen zur Rollenformung umfassen ferner eine Reihe von Arbeitssektionen, welche, ausgehend von einer Mutterrolle für die Zufuhr des Papiermaterials oder dergleichen, diese Wickel oder Logs herstellen, von denen die genannten Rollen abgeschnitten werden. Die genannte Zufuhrrolle hat breite Abmessungen und wird direkt von der Anlage zur Herstellung des betreffenden Materials erhalten, in der Regel von der Papierfabrik. Formungsmaschinen der bekannten Art beinhalten also anfangs eine Wickelzufuhrsektion, die im Allgemeinen mindestens einen ersten und einen zweiten dieser Zufuhrwickel trägt, um die kontinuierliche Beschickung der Rollenherstellungsvorrichtung sicherzustellen, und die den Papierstreifen von der Zufuhrrolle abwickelt und an eine nachfolgende Sektion übergibt, in der das Papier geprägt wird, um das Volumen des Papierstreifens zu erhöhen. Nach der Prägesektion können mehrere Lagen des betreffenden Papiers zusammengefügt werden und es ist eine Umrollsektion vorgesehen, die von einer speziell für deren Formung bestimmten Sektion die Hülsenrohre erhält, auf denen sie das Papier anklebt und in der Menge und mit dem Durchmesser aufwickelt, der den herzustellenden Rollen entspricht, so dass die Logs oder langen Wickel erhalten werden, die zur Fertigung der einzelnen Rollen zerschnitten werden. Die Logs oder langen Wickel werden in eine nachfolgende Sektion für die Lagerung der genannten Logs oder langen Wickel geschickt und von dort zu der Sektion, in der die Rollen von den genannten Logs abgeschnitten werden.
In bekannten Anlagen schneiden die vorgeschalteten Schneidemaschinen die Rollen in Querrichtung von den Logs oder langen Wickeln ab, deren Länge ein Mehrfaches der Länge der zu schneidenden Einzelrolle beträgt, und eine oder mehrere nachgeschaltete Verpackungsmaschinen verpacken die Rollen zu geeigneten Packungen, die aus einem Folienüberzug aus Kunststoff oder Papiermaterial bestehen und eine vorbestimmte Anzahl der Artikel enthalten, die zu Reihen geordnet sind und in Mehrfachlagen angeordnet werden können.
Die genannten Verpackungsmaschinen stellen eine bestimmte Anzahl von Verpackungsarten für die Artikel bereit, die jeweils vorbestimmte Abmessungen aufweisen und sich aus einer vorbestimmten Anzahl von Rollen zusammensetzen, die gemäß einer voreingestellten Konfiguration angeordnet sind. Darüber hinaus ist jede Verpackungsart auch durch den Rollentyp (geometrische Abmessungen) und den zur Rollenformung verwendeten Papiertyp gekennzeichnet.
Jeder Kunde der Fertigungsanlage, der die verpackten Rollen kauft, verlangt in der Regel einen bestimmten Verpackungstyp. Die Rollenherstellungsfabriken sehen eine Reihe aufeinanderfolgender Produktionsläufe vor, die möglicherweise für verschiedene Kunden bestimmt sind, in denen Packungen und entsprechende Rollen mit jeweils unterschiedlichen Merkmalen hergestellt werden.
Bekannte Anlagen setzen normalerweise eine Schneidemaschine mit hoher Produktionsleistung ein, die mit mehr als einer Maschine zum Verpacken der Rollen verbunden ist, die im Allgemeinen jeweils mit einer niedrigeren Geschwindigkeit als die Schneidemaschinen arbeiten.
In bekannten Anlagen sind die Rollenform- und Verpackungsmaschinen meist unterschiedlicher Art, stammen von verschiedenen Herstellern und haben daher völlig unterschiedliche Arbeitsleistungen.
Anlagen zur Herstellung und Verpackung des Rollenmaterials verwenden meist Maschinen verschiedener Hersteller. Dies ist zum Beispiel darauf zurückzuführen, dass die betreffenden Maschinen zu verschiedenen Zeitpunkten erworben wurden oder diese Maschinen wegen bestimmter vorteilhafter Merkmale gewählt wurden, die sie jeweils aufweisen.
In Anlagen nach dem bisherigen Stand der Technik und insbesondere in Anlagen, in denen Maschinen verschiedener Hersteller zum Einsatz kommen, ist allerdings die Koordination des Arbeitsbetriebs sowohl zwischen den Rollenform- und Verpackungsmaschinen, als auch zwischen den Verpackungsmaschinen und den Förderbändern, mit denen diese untereinander verbunden sind, problematisch, was dazu führt, dass die tatsächliche Leistung der Herstellungsanlagen recht niedrig ist und das hohe Arbeitsleistungspotential dieser bekannten Maschinen nicht in ausreichendem Maße genutzt werden kann.
Derzeit sind in diesem technischen Gebiet die Verpackungsmaschinen mit einer eigenen Steuereinheit oder PLC ausgestattet, die selbständig über ein geeignetes Softwareprogramm den extrem komplexen und vielschichtigen Betrieb dieser Art von Maschine steuert. Im Einzelnen ermöglicht diese PLC neben der Einstellung anderer Parameter auch die Einstellung der Arbeitsleistung der Maschine, die normalerweise gleich der von den genannten Maschinen maximal erreichbaren Arbeitsleistung eingestellt wird, um deren Potential weitmöglichst zu nutzen.
In herkömmlichen Anlagen wird die Einstellung der Betriebsparameter, insbesondere der Arbeitsleistung, für die verschiedenen Schneide- und Verpackungsmaschinen und die Fördervorrichtungen, beispielsweise immer dann, wenn der Betrieb dem geänderten Format der herzustellenden Rollenpackungen – d.h. der Anzahl und Anordnung der in einer Packung zu verpackenden Artikel – anzupassen ist, für jede einzelne Maschine unabhängig voneinander durch zuständiges Personal vorgenommen, das hierzu entsprechende Tastaturen für die Dateneingabe in die betreffenden PLCs oder lokalen Steuereinheiten der oben genannten Maschinen verwendet.
Eine solche Vorgehensweise, die eine Systemeinstellung nach sich zieht, die als "manuell" definiert werden kann, ist allerdings recht unproduktiv. Für das Personal, das meist über einen nicht sehr hohen Bildungsstand verfügt, ist es keineswegs einfach, eine angemessene Systemeinstellung zu erzielen, besonders wenn es erforderlich ist, mehrere Formatwechsel zu verwalten und da die Kommunikation zwischen dem für die verschiedenen Maschinen zuständigen Personal zudem schwierig ist. Dies ist auch darauf zurückzuführen, dass es aufgrund der beachtlichen Abmessungen der Anlagen und auch wegen des dort herrschenden Lärms objektiv schwierig ist, sich miteinander zu verständigen und sich zwischen den eng stehenden Förderlinien zu bewegen.
Diese lokale Einstellung der Betriebsparameter jeder einzelnen Maschine im System führt üblicherweise zum inkorrekten Betrieb des Systems. In bekannten Anlagen werden, um diesen nur unzulänglich korrekten Systemeinstellungen abzuhelfen, normale automatische Steuerungen zum Stoppen des Systembetriebs verwendet, die über Signale aktiviert werden, die von optischen Sensoren für die maximale und minimale Zufuhrmenge an den Arbeitsmaschinen bereitgestellt werden. Es kann vorkommen, dass ein automatisches Befehlssignal zum Stoppen der vorgeschalteten Schneidemaschine ausgegeben wird, wenn den genannten Verpackungsmaschinen eine übermäßige Anzahl von Artikeln zugeführt wird, während ein entsprechendes Signal zum Stoppen der Verpackungsmaschine ausgegeben wird, wenn den genannten Maschinen eine ungenügende Anzahl von Artikeln zugeführt wird. In bekannten Anlagen kommt es somit zu Schwankungen im Betrieb der verschiedenen Maschinen in der Anlage, bei denen sich Arbeitsphasen mit Leerlaufphasen abwechseln. Daher sind selbst bei Vorhandensein von Maschinen, die bei sehr hohen Geschwindigkeiten arbeiten können, tatsächlich immer nur recht bescheidene Produktionsleistungen zu erzielen, welche die hohen finanziellen Investitionen zunichte machen, die zum Kauf dieser Hochleistungsmaschinen erforderlich sind.
Ferner ist diese Art des Betriebs, die letztendlich zahlreiche Stopps der vorgeschalteten Schneide- oder Formungsmaschinen sowie der Verpackungsmaschine verursacht, sehr schlecht für die Nutzlebensdauer der Maschinen. Die Maschinenbauteile sind ständig Beschleunigungs- und Bremskräften ausgesetzt, die für den Wechsel zwischen Arbeitsbetrieb und Stillstand erforderlich sind und die Belastungen hervorrufen, die langfristig zu Ausfällen und Verschleiß der wichtigsten mechanischen Maschinenteile führen. Zum Beispiel beinhalten die Form- und Schneidemaschinen ein großes Kreismesser, das mit einer einzigen Bewegung in einer quer zu den langen Logs verlaufenden Ebene gleichzeitig mehrere Rollen schneidet, genauer gesagt eine Anzahl von Rollen, die gleich der Anzahl der am genannten Schneidmesser zugeführten Logs ist. Die durch Notauslösungen verursachten Stopps des Kreismesser können im Laufe der Zeit den Betätigungsmechanismus des Messers beschädigen und dadurch erhebliche Reparaturkosten und Produktionsverluste infolge Maschinenstillstand verursachen.
In herkömmlichen Herstellungsanlagen für Artikel wie die genannten Rollen ist die Gefahr des Umstürzens der Artikel hoch und die dadurch bedingten Anlagenstopps führen zu Produktionsverlusten und mit der Zeit zu Ausfällen und Verschleiß der mechanischen Bauteile der verwendeten Teile. Die Anzahl solcher Umstürze wird durch die Fördergeschwindigkeit der Artikel und das Rollenformat beeinflusst. Selbstverständlich ist für kurze Rollen mit großem Durchmesser die Umsturzgefahr größer. Daher erhöht das Betreiben der vorgeschalteten Schneidemaschine mit höchster Arbeitsgeschwindigkeit die Gefahr des Umstürzens der Artikel, zumindest bei bestimmten Produkttypen wie den erwähnten kurzen Rollen.
Außerdem ist zu berücksichtigen, dass in bekannten Anlagen die Rollen während ihres Transports durch zu hohe Fördergeschwindigkeiten beschädigt werden können, insbesondere durch die Berührung der Rollen mit den Führungen der Fördervorrichtung. WO 00 05138 beschreibt eine Anlage mit einer Linie zur Beförderung der Produkte von einer vorgeschalteten Zuschneidmaschine für die Bearbeitung der Produkte zu mindestens einer nachgeschalteten Verpackungsmaschine, in der eine zentrale Steuereinheit für die gesamte Anlage bereitgestellt ist.
Auch sind Anlagen für die Formung von Artikeln und deren Verpackung in entsprechende Packungen bekannt. Beispielsweise beschreibt das bestehende Dokument EP-A-0654408 eine Vorrichtung für die Zufuhr von Produkten in Einzelreihe von einer einzigen, vor zwei Verpackungsmaschinen angeordneten Herstellungsmaschine, in der für den Transfer der Produkte von einem aus der Herstellungsmaschine führenden Endlos-Förderband auf einen ersten und einen zweiten Förderer zu den entsprechenden Verpackungsmaschinen ein Umsetzer verwendet wird, der die Produkte abwechselnd und einzeln auf den ersten bzw. zweiten Förderer der jeweiligen Verpackungsmaschine gibt.
Eine zentrale Mikroprozessoreinheit steuert direkt die Einheiten durch Ansteuerung der entsprechenden Elektromotoren für die Betätigung der Verpackungsmaschinen. Die genannte zentrale Steuereinheit wirkt auch direkt auf die Steuerkarten der einzelnen Elektromotoren zur Betätigung der Herstellungsmaschine und des Elektromotors, der den aus der Herstellungsmaschine führenden Förderer steuert.
Wie in Dokument EP-A-0654408 beschrieben, wird unter normalen Bedingungen die Herstellungsmaschine mit maximaler Geschwindigkeit betrieben, die Verpackungsmaschinen dagegen mit einer Arbeitsgeschwindigkeit, die unter ihrer jeweiligen Höchstleistung liegt.
Nach der Beschreibung im Dokument EP-A-0654408 wird, wenn eine der Verpackungsmaschinen infolge einer Notabschaltung stoppt, die Arbeitsgeschwindigkeit der noch aktiven Verpackungsmaschine erhöht und gleichzeitig die Arbeitsgeschwindigkeit der Herstellungsmaschine verlangsamt.
Daher ist dies eine Komplettanlage, die für die Vermarktung im Ganzen bestimmt ist, und nicht dafür ausgelegt ist, in bereits bestehende Anlagen integriert zu werden oder mit verschiedenen Maschinen zusammen zu arbeiten, die bereits im Herstellungswerk vorhanden sind.
Die im bestehenden Dokument EP-A-0654408 beschriebene Vorrichtung basiert auf der Betriebsphilosophie, große Produktionsleistungen zu erzielen, indem die Maschine zur Produktformung auf höchster Arbeitsgeschwindigkeit betrieben wird. Diese Anlage bietet keine Möglichkeit zur Anfangseinstellung der Arbeitsleistung der einzelnen Maschine entsprechend der anderen Betriebsarten, die je nach den Merkmalen des zu verarbeitenden Produktes variieren können.
Die vorliegende Erfindung, wie in Anspruch 1 beschrieben, stellt ein Verfahren zum Betrieb einer Anlage zum Herstellen, Fördern und Verpacken von Gegenständen bereit, insbesondere von Rollen, wie beispielsweise Papierrollen oder dergleichen, wobei die Anlage folgende Arbeitssektionen beinhaltet:

– mindestens eine vorgeschaltete Vorrichtung zum Formen der Artikel;
– mindestens eine nachgeschaltete Vorrichtung zum Verpacken dieser Artikel;
– und eine Vorrichtung zum Befördern der genannten Artikel, die zum Transport der Artikel zwischen der Formungsvorrichtung und der Verpackungsmaschine dient; wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass über eine zentrale Steuereinheit der Anlage, ausgehend von vorbestimmten Einstelldaten, die Betriebsparameter der Anlagensektionen bestimmt und dann den lokalen Steuereinheiten der Arbeitssektionen bereitgestellt werden.

Dadurch ist es möglich, die Einstellung des Betriebs der Arbeitssektionen der Anlage, zum Beispiel beim Formatwechsel der zu konfektionierenden Packungen oder der herzustellenden Rollen, außerordentlich schnell und ohne die Gefahr fehlerhafter Systemeinstellungen vorzunehmen.
Ferner kann die Anzahl des für den Betrieb der genannten Maschinen zuständigen Personals und damit die Gefahr von Fehleinstellungen herabgesetzt werden, die auf Fehler des Personals zurückzuführen sind. Der für das Personal erforderliche Spezialisierungsgrad kann entsprechend niedrig sein.
Nach einem zusätzlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Betrieb einer Anlage zum Herstellen, Fördern und Verpacken von Gegenständen, insbesondere von Rollen, wie Papierrollen oder dergleichen, bereitgestellt, wobei die genannte Anlage außerdem folgende Arbeitssektionen beinhaltet:

– mindestens eine vorgeschaltete Vorrichtung zum Formen der Artikel;
– mindestens eine nachgeschaltete Maschine zum Verpacken dieser Artikel;
– und eine Vorrichtung zum Befördern der genannten Artikel, die zum Transport der Artikel zwischen der Formungsvorrichtung und der Verpackungsmaschine dient;
– der herzustellende Formattyp wird eingestellt;
– für jede Arbeitssektion wird die hypothetische Arbeitsleistung bestimmt, die der maximalen Arbeitsleistung der Sektion für das betreffende Format entspricht;
– für jede Arbeitssektion wird die hypothetische Arbeitsleistung mit der Arbeitsleistung der nachgeschalteten Sektion verglichen, die von dieser die Artikel empfängt, um eine kritische Sektion zu ermitteln, die als die Sektion definiert ist, in der die hypothetische Arbeitsleistung für das betreffende Format am niedrigsten im Vergleich zu den entsprechenden hypothetischen Arbeitsleistungen der anderen Sektionen ist;
– die tatsächlichen Arbeitsleistungen der Sektionen der Anlage werden daraufhin so bestimmt, dass diese Leistungen unter den jeweiligen Maximalleistungen liegen, und sind so ausgelegt, dass an der kritischen Sektion nicht eine Menge von Artikeln zugeführt bzw. abgenommen wird, die größer ist als die Menge, die der maximal in dieser Sektion mit diesem Format erreichbaren Arbeitsleistung entspricht.

Dieses Verfahren ermöglicht es, einen durchgehenden und konstanten Fluss von Artikeln entlang der Linie bzw. Linien der Anlage zu erhalten. Es verhindert das Entstehen von Produktstockungen und -staus an der kritischen Arbeitssektion, die für das betreffende Format die niedrigste Arbeitsleistung gegenüber den anderen Sektionen aufweist. Auf diese Weise werden Arbeitsunterbrechungen aufgrund von Meldungen der maximalen Zufuhrmenge zu einer spezifischen Maschine der Anlage und die damit verbundenen Produktionsausfälle und Maschinenverschleiß auf ein Mindestmaß reduziert. Wenn die kritische Sektion – die mit der niedrigsten Geschwindigkeit für das betreffende Format arbeitet -vorgeschaltet ist, kann auch verhindert werden, dass die nachgeschalteten Maschinen, die mit höherer Geschwindigkeit arbeiten, die ihnen zugeführte Artikelmenge beseitigen und dadurch die Ausgabe des Signals für minimale Zufuhrmenge mit der daraus folgenden Arbeitsunterbrechung auslösen.
In einer bevorzugten Ausführung können, um den maximalen Ertrag zu erzielen, die tatsächlichen Arbeitsleistungen der Anlagensektionen so beeinflusst werden, dass an der kritischen Sektion eine Menge von Artikeln zugeführt oder abgenommen wird, die gleich oder im Wesentlichen gleich der Menge ist, die der maximal in dieser kritischen Sektion mit diesem Format erreichbaren Arbeitsleistung entspricht.
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Betrieb einer Anlage zum Herstellen, Fördern und Verpacken von Gegenständen, insbesondere von Rollen, wie Papierrollen oder dergleichen, bereitgestellt, wobei die genannte Anlage folgende Arbeitssektionen beinhaltet:

– mindestens eine vorgeschaltete Vorrichtung zum Formen der Artikel;
– mindestens eine nachgeschaltete Maschine zum Verpacken dieser Artikel;
– und eine Vorrichtung zum Befördern der genannten Artikel, die zum Transport der Artikel von der Formungsvorrichtung zur Verpackungsmaschine dient; wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass:
– bei Erfassung einer Änderung eines Betriebsparameters in mindestens einer Anlagensektion, insbesondere bei Eintreten eines Ereignisses, das den Betriebsstopp der betreffenden Sektion bedingt,
– der Betriebsstatus der anderen Anlagensektionen überprüft wird,
– und ein Verfahren für die Umstellung des Anlagenbetriebs gemäß dem

Betriebsstatus der anderen Anlagensektionen bestimmt wird.
Das vorliegende Verfahren ermöglicht die Auswahl der besten Lösung für die Umstellung des Anlagenbetriebs entsprechend des tatsächlichen Anlagenzustandes. Somit können die Ressourcen der Anlage bestmöglich genutzt und die Gefahr unerwünschter Betriebsunterbrechungen mit den damit verbundenen erheblichen Produktionsverlusten weitgehend ausgeschlossen werden.
Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung wird eine Anlage nach Anspruch 15 zum Herstellen, Fördern und Verpacken von Gegenständen, insbesondere von Artikeln in Form von Rollen aus Papiermaterial und dergleichen bereitgestellt, welche folgendes umfasst: mindestens eine vorgeschaltete Vorrichtung zur Formung von Artikeln, die mindestens eine lokale Steuereinheit aufweist, die eine Prozessoreinrichtung enthält, die gesteuert von einem vordefinierten Programm arbeitet, das den Betrieb der Formungsmaschine gemäß den Einstelldaten steuert, die der Prozessoreinrichtung der Formungsmaschine bereitgestellt werden; wenigstens eine nachgeschaltete Verpackungsmaschine, die zum Verpacken der Artikel dient und mindestens eine lokale Steuereinheit aufweist, die eine Prozessoreinrichtung enthält, die gesteuert von einem vordefinierten Programm arbeitet, das den Betrieb der Verpackungsmaschine gemäß den Einstelldaten steuert, die der Prozessoreinrichtung der Verpackungsmaschine bereitgestellt werden; sowie eine Vorrichtung zum Befördern der Rollen, die zum Transport der Rollen zwischen der Formungsmaschine und der Verpackungsmaschine dient und die mindestens eine lokale Steuereinheit aufweist, die eine Prozessoreinrichtung enthält, die gesteuert von einem vordefinierten Programm arbeitet, das den Betrieb der Fördervorrichtung gemäß den in die Prozessoreinrichtung der Fördervorrichtung eingegebenen Einstelldaten steuert; dadurch gekennzeichnet, dass eine zentrale Steuereinheit vorgesehen ist, die über ein Programm zur Bestimmung der Betriebsparameter der Anlage verfügt, das, ausgehend von vordefinierten Einstelldaten, die der genannten Zentraleinheit bereitgestellt werden und sich auf einen gewünschten Anlagenbetrieb beziehen, für die jeweilige Mikroprozessoreinrichtung der lokalen Steuereinheiten entsprechende Daten bereitstellt, die zur Einstellung des Betriebs der vorgeschalteten Formungsmaschine, der nachgeschalteten Verpackungsmaschine und der Fördervorrichtung dienen.
Die vorliegende Architektur des "Systems" zur Steuerung der Anlage ermöglicht den Einsatz von Arbeitsmaschinen mit komplexem Betrieb, der direkt durch die lokalen Steuereinheiten der einzelnen Arbeitssektionen verwaltet wird. Erfindungsgemäß erfolgt die Koordinierung zwischen den Arbeitssektionen und der Förderlinie durch Bereitstellung einer zentralen Steuereinheit, deren vereinfachte Programmierung darauf ausgerichtet ist, Daten für die Steuerung der einzelnen Anlagensektionen festzulegen, die dann an die betreffenden Sektionen gesendet werden, wobei es nicht erforderlich ist, die spezifische und interne Betriebsweise der einzelnen Arbeitssektionen zu berücksichtigen. Somit ist es möglich, in einer Rollenherstellungsanlage den Betrieb von bekannten Maschinen der unterschiedlichsten Hersteller zu koordinieren und den gewünschten Betriebsmodus der Anlage zu erhalten.
Auf diese Weise kann zum Beispiel bei einem Formatwechsel der zu konfektionierenden Packungen oder der herzustellenden Rollen in extrem kurzer Zeit der Betrieb der vorgeschalteten Arbeitssektion und der nachgeschalteten Arbeitssektion mit der Fördervorrichtung koordiniert werden. Einer der Vorteile dieser Koordinierung besteht darin, dass fehlerhafte Systemeinstellungen verhindert werden.
Betriebsunterbrechungen und dadurch bedingte Produktionsausfälle und Maschinenverschleiß werden auf ein Mindestmaß reduziert. Ferner kann die Anzahl des für den Betrieb der genannten Maschinen zuständigen Personals und damit die Gefahr von Fehleinstellungen herabgesetzt werden, die auf Fehler des Personals zurückzuführen sind.
Die anderen Ansprüche beschreiben weitere Vorteile der Erfindung.
Die technischen Merkmale und verschiedenen vorteilhafte Aspekte der Erfindung gehen deutlicher aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung hervor und werden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele mit keineswegs einschränkendem Charakter näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine schematische Ansicht einer Anlage gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2A und 2B jeweils perspektivische Ansichten von zwei verschiedenen Rollenkonfigurationen, die jeweils ein Packungsformat definieren;
3 ein Blockdiagramm der Architektur der Steuereinheit der Anlage in der Ausführungsform von 1;
4 eine schematische Darstellung der zentralen Steuereinheit der Anlage, die eine bevorzugte Ausführungsform eines Bildschirms zeigt, welche sich auf eine Liste der für die Einstellung verfügbaren Formate bezieht, wie sie am Display der zentralen Steuereinheit der Anlage gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform erscheint;
5 eine bevorzugte Ausführungsform eines Bildschirms zur Einstellung des Betriebs, wie sie am Display der zentralen Steuereinheit der Anlage gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform erscheint;
6 eine bevorzugte Bildschirmanzeige, die den Betriebszustand der Anlage gemäß der bevorzugten Ausführungsform darstellt;
7 eine schematische Ansicht einer bevorzugten Antriebsstufe der vorliegenden Fördervorrichtung;
8 eine schematische Ansicht einer Anlage gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
1 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage. Die Anlage in dieser Zeichnung beinhaltet eine bevorzugte Ausführung einer Fördervorrichtung für die Artikel zwischen einer vorgeschalteten Arbeitssektion 12 und einer ersten und einer zweiten nachgeschalteten Arbeitssektion 14, 16.
Im Besonderen handelt es sich bei der vorgeschalteten Arbeitssektion um eine Maschine 12 zur Formung von Rollen aus Papiermaterial oder dergleichen, ausgehend von einzelnen Logs oder langen Wickel (in den beigefügten Zeichnungen nicht dargestellt) und bei den nachgeschalteten Arbeitssektionen um Maschinen 14, 16 zum Verpacken der genannten Artikel in entsprechende Packungen.
Eine solche Packung könnte beispielsweise, wie 2A zeigt, aus einer Längsreihe von Rollen und einer einzigen Lage bestehen, oder, wie 2B zeigt, aus zwei Lagen von Rollen, die sich aus jeweils zwei parallelen Reihen von Rollen zusammensetzen. Selbstverständlich könnte die zu konfektionierende Rollenpackung mit Bezug auf 2A und 2B auch aus einer größeren Anzahl von Reihen und Lagen bestehen, sowie eine niedrigere oder höhere Anzahl von Rollen je Rollenreihe aufweisen.
Die Konfiguration und Anzahl der Rollen in der jeweiligen Packung sowie der Rollentyp, der durch die Art des Materials, aus dem die Rolle besteht, und durch die jeweiligen geometrischen Abmessungen bestimmt ist, definieren das Einstellformat, das der Bediener aus verschiedenen verfügbaren Formaten auswählen hat, wie in der nachfolgend in 4 abgebildeten Bildschirmanzeige dargestellt, in der zu erkennen ist, dass jedes Format vorcodiert und durch eine entsprechende Zeichenfolge gekennzeichnet ist.
Wie dargestellt, umfasst die Artikelformungsmaschine eine Sektion oder Maschine 12 zum Schneiden der Rollen, die über eine geeignete lokale Steuereinheit oder PLC (oder einen PC) gesteuert wird.
Die Formungsmaschine 12 ist eine Maschine, die in der Lage ist, ausgehend von einer Mutterrolle beachtlicher Größe, die von einer Papierfabrik erhalten wird – in einer Wickelsektion, welche von einer dedizierten PLC (oder einem PC) gesteuert wird, die nicht gleich der PLC ist, welche die Schneidemaschine 12 steuert – einen langen (nicht abgebildeten) Wickel herzustellen, der in dieser Branche als "Log" bezeichnet wird, dessen Durchmesser dem gewünschten Durchmesser der herzustellenden Rollen entspricht und der in Querrichtung durch Schneidvorrichtungen zerteilt werden muss, die in Längsrichtung in einem Abstand zueinander angeordnet sind, der gleich der gewünschten Länge der herzustellenden Einzelrollen ist.
Die Wickelmaschine wickelt das Papier auf eine Hülse, die normalerweise aus Pappe besteht und die Form eines länglichen Rohrs aufweist (zum Beispiel der Länge 2650 mm), nachdem eine Lage Leim oder Klebstoff zur Anfangshaftung des Papiers aufgetragen wurde.
Die Formungsmaschine 12 weist Mittel zum Speichern oder Lagern der langen Wickel oder Logs auf, die in 1 mit der Referenz 13 bezeichnet sind.
Die Wickel oder Logs werden in Richtung des Auslaufs der Schneidemaschine oder -sektion 12 befördert, während ein in Querrichtung bewegliches Kreismesser die Rollen gleichzeitig von mehreren Logs oder Wickeln abschneidet.
Die hier beschriebene Vorrichtung beinhaltet Fördervorrichtungen, die global mit der Referenz 18 bezeichnet werden und ihrerseits Fördervorrichtungen 182 umfassen, welche die von der vorgeschalteten Arbeitssektion 12 kommenden Artikel zuführen, sowie entsprechende Vorrichtungen 184, 186 zum Befördern der Artikel zur nachgeschalteten ersten und zweiten Arbeitssektion 14, 16. Ferner sind Vorrichtungen 20 zum Umleiten der Artikel von der Vorrichtung für die Beförderung der Artikeln von der vorgeschalteten Arbeitssektion 182 auf die Vorrichtungen für die Beförderung der Artikel zu den nachgeschalteten Arbeitssektionen 184, 186 vorgesehen.
Wie dargestellt, umfassen die Fördervorrichtungen mehrere Förderlinien, im Besonderen vier parallele Linien, welche jeweils eine Reihe von Linien, die aus der vorgeschalteten Arbeitssektion führen, mit einer entsprechenden Reihe von Linien verbinden, die zur nachgeschalteten Arbeitssektion führen.
Diese Fördervorrichtungen 182 bestehen aus vier Reihen paralleler Förderbänder, die parallel verlaufen und in der Lage sind, gleichzeitig vier Gruppen von Seite an Seite angeordneten Rollen aufzunehmen, wobei jede Gruppe durch den von der vorgeschalteten Schneidemaschine ausgeführten Schnitt eines entsprechenden Logs oder langen Wickels aus Papiermaterial erhalten wird. Die Fördervorrichtungen 184, 186 bestehen aus entsprechenden vier Reihen paralleler Förderbänder, die zu einer entsprechenden Verpackungsmaschine 14, 16 führen.
Die Förderbänder 182, 184, 186 können wiederum in mehrere aufeinanderfolgende Förderstufen unterteilt sein, die unabhängig voneinander angetrieben und von der zentralen Steuereinheit 22 gesteuert werden, die nachfolgend genauer beschrieben wird.
Insbesondere umfassen, wie 1 zeigt, die Vorrichtungen 184, 186 zur Beförderung der Artikel zur nachgeschalteten ersten und zweiten Arbeitssektion 14, 16 mehrere längliche Segmente T1, T2, T3, die zur ersten Arbeitssektion 14 führen, und mehrere längliche Segmente T4, T5, T6 für den Vorschub der Artikel zur zweiten Arbeitssektion 16. Das Segment T1, das zur ersten Sektion führt, verläuft auf einer niedrigeren Ebene als das Segment T4 für die zweite Sektion und ist daher in 1 von diesem verdeckt.
Jedes Fördersegment ist mit Antriebseinrichtungen für den Vorschub in Form entsprechender Elektromotoren ausgestattet, die in 1 mit M1, M2, M3, M4, M5, M6 bezeichnet sind und jeweils über eine Steuerkarte zur Drehzahlsteuerung verfügen. Die Referenz M0 in 1 bezeichnet die Antriebseinrichtung in Form eines Elektromotors, der das aus der Schneidemaschine 12 herausführende Fördersegment 182 betätigt.
Die Länge des ersten Segments T1 beträgt etwa 3.000 mm, ebenso wie die der Segmente T2 und T3. Die Länge der Segmente T4, T5, T6 zur zweiten Sektion ist größer als die oben genannte Länge. Auf jedem Fördersegment findet daher ein gesamter Log geschnittener Rollen Platz, die in gruppierter Anordnung eine hinter der anderen, sich gegenseitig berührend oder mit geringem Abstand voneinander, transportiert werden. Die Weiche 20, d.h. die bewegliche Fördervorrichtung zum Umleiten der Rollen auf die erste Verpackungsmaschine 14 oder auf die zweite Verpackungsmaschine 16, besteht vorzugsweise aus vier Förderbändern mit einem im Wesentlichen feststehenden Ende, das am Ausgangsende für den Transfer der vorgeschalteten Förderbänder 182 positioniert ist, und einem entsprechenden beweglichen Ende, das durch geeignete Betätigungsmittel, die von der Einheit 22 gesteuert werden, jeweils an das Eingangsende für die Aufnahme der nachgeschalteten Förderbänder 184, 186 bewegt werden kann. Diese Weiche könnte beispielsweise so beschaffen sein, wie die in der vom selben Antragsteller eingereichten Patentanmeldung WO 00/05138 beschriebene.
Die Referenz D bezeichnet in 1 schematisch die Vorrichtung für das Umschalten der Weiche in die Arbeitsstellung, in der die Artikel zur ersten Sektion 14 befördert werden, oder in die Arbeitsstellung, in der die Artikel zur zweiten Sektion 16 befördert werden.
Wie im Detail in 7 mit Bezug auf die Antriebsvorrichtung M2 schematisch dargestellt, bestehen nach einem besonders vorteilhaften Aspekt die Motoren für den Antrieb der Förderbänder jedes Segments der Fördervorrichtung aus einem ersten und einem zweiten Motor, die in 7 mit M2' und M2'' bezeichnet sind, welche in der Lage sind, das jeweils parallele Band entsprechender Segmente der Fördervorrichtung anzutreiben. Wie das Detail in 7 zeigt, treibt der Motor M2' die Förderbänder 184a und 184b des Segments T2 der Förderlinie 184 an. Die Praxis hat gezeigt, dass die Artikel, die auf den Förderbändern entlang der äußersten Kurvenseite befördert werden, die nachfolgende Verarbeitungseinheit mit einer relativen Verzögerung gegenüber den Artikeln erreichen, die entlang der innersten Kurvenseite befördert werden. Dies bewirkt eine Verzögerung im Betrieb der nachgeschalteten Maschine, da die genannten Maschinen nur betrieben werden, wenn die für die Erfassung der Anwesenheit einer für die Verarbeitung durch die jeweilige Maschine ausreichenden Zufuhrmenge zuständigen Sensoren die Anwesenheit von Artikeln auf allen parallelen Förderbänder des Zufuhrsegments der Maschine erfassen. Erfindungsgemäß ist es daher vorteilhaft möglich, die "gepaarten" Motoren für den Antrieb paralleler Förderbänder des entsprechenden Segments der Fördervorrichtung so zu betreiben, dass die Förderbänder mit leicht unterschiedlicher Geschwindigkeit laufen, so dass die beförderten Artikel praktisch gleichzeitig an der nachgeschalteten Arbeitssektion ankommen.
Wie in 1 und 3 erkennbar, umfasst die vorgeschaltete Arbeitssektion 12 eine elektronische oder lokale Verarbeitungseinheit in Form einer PLC 12' für die Steuerung ihres Gesamtbetriebs, die nachgeschalteten Arbeitssektionen 14, 16 dagegen eine entsprechende lokale elektronische Verarbeitungseinheit, ebenfalls in Form einer PLC (oder eines PC) 14', 16' für die Steuerung ihres Gesamtbetriebs. Die Wickelsektion (in den beigefügten Zeichnungen nicht abgebildet) der Formungsmaschine kann eine geeignete lokale PLC zur Steuerung (oder einen PC) 13' beinhalten, die nicht gleich der PLC 12' zur Steuerung der Schneidemaschine ist.
Insbesondere beinhaltet die lokale Steuereinheit 12' der vorgeschalteten Maschine 12 Prozessoreinrichtungen, die von einem vordefinierten Programm gesteuert arbeiten, das den Betrieb der Schneidemaschine 12 gemäß vorbestimmter Arbeitsabläufe entsprechend der Einstellungen oder Eingabedaten steuert, die der genannten Prozessoreinrichtung der Schneidemaschine 12 bereitgestellt werden. Dieses Programm zur Steuerung der Schneidemaschine wird vom Hersteller der Maschine erstellt. Erfindungsgemäß ist keine spezifische Kenntnis dieser Software seitens des Personals erforderlich, das für die Auslegung der Rollenherstellungsanlage zuständig ist.
Ähnlich beinhaltet jede der lokalen Steuereinheiten 14', 16' der Verpackungsmaschinen 14, 16 Prozessoreinrichtungen, die von einem vordefinierten Programm gesteuert arbeiten, das den Betrieb der Verpackungsmaschine 14, 16 gemäß vorbestimmter Arbeitsabläufe entsprechend der Einstelldaten steuert, die der Prozessoreinrichtung der Verpackungsmaschine 14, 16 bereitgestellt werden. Dieses Programm zur Steuerung der Verpackungsmaschine wird vom Hersteller der Maschine erstellt. Erfindungsgemäß ist keine spezifische Kenntnis dieser Software seitens des Personals erforderlich, das für die Auslegung der Rollenherstellungsanlage zuständig ist.
Die Vorrichtung 182, 184, 186, 20 zur Beförderung der Rollen weist ihrerseits eine lokale Steuereinheit 22 auf, die eine Prozessoreinrichtung enthält, die gesteuert von einem vordefinierten Programm arbeitet, das den Betrieb der Fördervorrichtung entsprechend der in die Prozessoreinrichtung der Fördervorrichtung eingegebenen Einstelldaten steuert. Nach einem vorteilhaften Aspekt der vorliegenden Ausführungsform wird eine zentrale Steuereinheit 22 bereitgestellt, die über ein Programm zur Bestimmung der Betriebsparameter der verschiednen Maschinen der Anlage verfügt, das, ausgehend von vordefinierten Einstelldaten, die der Zentraleinheit bereitgestellt werden und sich auf einen gewünschten Anlagenbetrieb beziehen, für die jeweiligen Mikroprozessoreinrichtung der lokalen Steuereinheiten entsprechende Daten bereitstellt, die zur Einstellung des Betriebs der vorgeschalteten Schneidemaschine 12 und der nachgeschalteten Verpackungsmaschine 14, 16 dienen.
Somit steuert die elektronische zentrale Verarbeitungseinheit 22 auf vorteilhafte Weise über die entsprechenden lokalen Steuereinheiten der Arbeitssektionen den Betrieb der vorgeschalteten Arbeitssektion 12 und der nachgeschalteten Arbeitssektionen 14, 16. Im Einzelnen steuert die zentrale Steuereinheit 22 die vorgeschaltete Sektion über die PLC 12' der Schneidemaschine oder die lokale PLC (in den Zeichnungen nicht abgebildet) zur Steuerung der Wickelmaschine und die nachgeschalteten Sektionen über die PLCs 14', 16'.
Nach der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform wird die Funktion der zentralen Steuereinheit der Anlage vorteilhaft von der lokalen Einheit 22 ausgeführt, welche die Fördervorrichtung steuert. Diese Lösung ist besonders vorteilhaft dank der Tatsache, dass der Betrieb der Fördervorrichtung nicht übermäßig komplex ist, während der Betrieb der vorgeschalteten Schneidemaschine und der Verpackungsmaschinen ziemlich kompliziert ist. Die PLC oder der PC zur Steuerung des Förderers ist daher in der Lage, dieses zusätzliche Programm für die Verwaltung der Betriebsdaten der Anlage im Speicher zu behalten und problemlos auszuführen. Das Programm für die Bestimmung dieser Daten könnte tatsächlich sogar in dem Programm zur Verwaltung des Betriebs der Komponenten der Fördervorrichtung enthalten sein.
Es wäre sogar denkbar, dass die zentrale Steuereinheit der Vorrichtung durch eine der lokalen PLCs der Anlage definiert werden könnte. Damit entfiele der Bedarf einer speziellen Steuereinheit für diese Funktion.
3 zeigt, wie die zentrale Steuereinheit 22 angeschlossen ist, um den Betrieb der Fördervorrichtungen direkt über die Steuerkarten der Elektromotoren M0, M1, M2, M3, M4, M5, M6 und die Betätigungsvorrichtung der Weiche D der Fördervorrichtung zu steuern. Die elektronische Verarbeitungseinheit 22 besteht vorzugsweise aus einer PLC. Es kann aber auch ein PC verwendet werden.
Zum Beispiel könnte die zentrale Verarbeitungseinheit 22 wie in 4 dargestellt aus einem elektronischen Prozessor oder einer CPU, einem Dauerspeicher ROM, einem flüchtigen Speicher RAM, einem Festspeicher oder einer Festplatte und Eingangs-/Ausgangsschaltkreisen auf speziellen Steckkarten zur Unterbringung im Gehäuse C bestehen. 4 zeigt ferner, dass Vorrichtungen zur Eingabe von Daten und Befehlen vorgesehen sind, vorzugsweise in Form einer Eingabetastatur, die in 4 mit T bezeichnet ist, sowie Vorrichtungen zur Datenanzeige für das Bedienpersonal in Form eines Displays, das in 5 mit V bezeichnet ist.
In 1 dienen die Referenzen S'14 und S''14 zur schematischen Darstellung und Kennung der Sensoren, die vorzugsweise in Form von optischen Sensoren vorgesehen sind und signalisieren, dass die Rollenansammlung auf dem Förderband am Einlauf der betreffenden Verpackungsmaschine die minimale bzw. maximale Zufuhrmenge für die erste nachgeschaltete Arbeitssektion 14 erreicht hat, während die Referenzen S'16 und S''16 zur schematischen Darstellung und Kennung der Sensoren dienen, die vorzugsweise in Form von optischen Sensoren vorgesehen sind und die minimalen bzw. maximalen Zufuhrmengen auf den Fördervorrichtungen zu der zweiten nachgeschalteten Arbeitssektion 16 erfassen. Diese Sensoren sind, wie in 3 dargestellt, direkt an der zentralen Steuereinheit 22 angeschlossen.
In dieser Anlage sendet jede der nachgeschalteten Arbeitssektionen 14, 16 die Artikel über entsprechende Fördervorrichtungen 25, 27 an mindestens eine nachfolgende Maschine zur Verpackung der genannten Artikel 24, 26 in Beutel. Diese nachfolgenden Arbeitssektionen für die Artikel 24, 26 bestehen in Maschinen zum Verpacken der genannten Packungen in entsprechende Kisten oder Beutel, in denen die Rollenpackungen zu Gruppen von Packungen mit entsprechend vorbestimmter Anzahl und Konfiguration vorbereitet werden.
Jede nachfolgende Arbeitssektion 24, 26 beinhaltet eine entsprechende elektronische Verarbeitungseinheit in Form einer PLC (oder eines PCs) 24', 26' mit Prozessoreinrichtungen, die gesteuert von einem geeigneten Programm arbeiten, das den Start vorbestimmter Arbeitsabläufe für den Betrieb der betreffenden Maschine steuert.
Die zentrale Verarbeitungseinheit 22 der Fördervorrichtung steuert vorteilhaft den Betrieb jeder nachfolgenden Beutelpacksektion 24, 26 durch Senden der Einstelldaten an die lokale Steuereinheit 24', 26'.
Nach der beschriebenen Ausführungsform der Anlage sendet jede der nachfolgenden Arbeitssektionen 24, 26 die Beutel über die Förderer 29, 31 an eine Sektion zum Palettieren der Beutel auf einer geeigneten Transportunterlage, die in 1 allgemeinen mit 28 bezeichnet wird, in der vorzugsweise eine Robotereinheit zum Einsatz kommt.
Diese abschließende Arbeitssektion 28 beinhaltet eine entsprechende elektronische Verarbeitungseinheit in Form einer PLC (oder eines PCs) 28' mit Prozessoreinrichtungen, die von einem geeigneten Programm gesteuert arbeiten, das den Start vorbestimmter Arbeitsabläufe für den Betrieb der betreffenden Maschine steuert.
Diese zentrale Verarbeitungseinheit 22 steuert über die entsprechende Steuereinheit 28' den Betrieb der genannten abschließenden Sektion 28. Wie in 1 dargestellt, wäre auch eine Linie vorsehbar, in der die Beutelpacksektionen 24, 26 übersprungen werden, um die Packungen direkt der Palettiersektion 28 zuzuführen.
Wie in 1 schematisch dargestellt, sind direkt zwischen jeder nachgeschalteten Sektion 14, 16 und der abschließenden Arbeitssektion 28 Fördervorrichtungen 30, 32 für die verarbeiteten Artikel vorgesehen. Die auf dem Markt angebotenen Verpackungsmaschinen weisen in Bezug auf jedes der genannten Formate eine maximale Arbeitsleistung auf, die für jedes einzelne Format verschieden sein kann. Ähnlich weist die vorgeschaltete Schneidemaschine je nach dem herzustellenden Rollentyp für das jeweilige Packungsformat eine entsprechende maximale Arbeitsleistung auf.
Infolgedessen ist beim Wechsel des Formats der herzustellenden Packung eine neue Arbeitsleistung für jede Verpackungsmaschine und für die Schneidemaschine 12 einzustellen. Diese Geschwindigkeit wird vorzugsweise als Anzahl der Rollen berechnet, die pro Arbeitsminute von der Verpackungsmaschine verarbeitet oder von der Schneidemaschine hergestellt werden.
Ähnlich weisen die Beutelpack- und Palettiermaschinen oder -sektionen je nach eingestelltem Format eine unterschiedliche Arbeitsleistung auf. Nach einem besonders vorteilhaften Aspekt wird zum Einrichten des Anfangsbetriebs der Anlage oder bei jedem Formatwechsel der herzustellende Formattyp über eine Tastatur an der Steuereinheit 22 eingestellt, beispielsweise über den in 5 dargestellten Bildschirm. Die Steuereinheit 22 bestimmt daraufhin für jede Arbeitssektion die hypothetische Arbeitsleistung für den Betrieb der betreffenden Sektion. Diese hypothetische Arbeitsleistung der Sektion entspricht der maximalen Arbeitsleistung, die von der einzelnen Sektion zur Bereitstellung des gewählten Produktformats erreicht werden kann.
In jeder Maschine oder Arbeitssektion sind diese Maximalleistungsdaten für jedes Produktformat bereits verfügbar. Für die Steuereinheit ist es daher einfach, diese Maximalleistungsdaten aus einem entsprechenden Speicher abzulesen, sobald das Format eingestellt ist.
Nun vergleicht die zentrale Steuereinheit 22 für jede Arbeitssektion die hypothetische Arbeitsleistung mit der Arbeitsleistung der Sektionen, welche die Artikel von dieser empfangen bzw. dieser zuführen, um eine kritische Sektion zu ermitteln, die als die Sektion definiert ist, in der die hypothetische Arbeitsleistung für das betreffende Format am niedrigsten im Vergleich zu den entsprechenden hypothetischen Arbeitsleistungen der anderen Sektionen ist.
Beispielsweise vergleicht bei der ersten dargestellten Ausführungsform die zentrale Verarbeitungseinheit 22 die maximale Arbeitsleistung für das eingestellte Format der Schneidemaschine mit der Summe der maximalen Arbeitsleistungen der zwei nachgeschalteten Verpackungsmaschinen für das betreffende Format. Somit wird die "schwächste" der Sektionen für diesen bestimmten Formattyp ermittelt.
Praktisch wäre es sinnlos, für Sektion 12 die maximale Arbeitsleistung einzustellen, wenn die zwei nachgeschalteten Maschinen 14, 16 insgesamt nicht in der Lage sind, diese Produktmenge zu verarbeiten.
Umgekehrt ist es nicht ratsam, die Arbeitsleistung der nachgeschalteten Maschinen 14, 16 auf den Höchstwert einzustellen, wenn die vorgeschaltete Maschine 12 nicht in der Lage ist, den nachgeschalteten Maschinen 14, 16 eine solche Produktmenge zuzuführen.
Ähnlich ist es auch nicht ratsam, dass die Sektion 14 je Zeiteinheit der nachfolgenden Einheit 24 eine große Produktmenge zuführt, wenn die Einheit 24 für das betreffende Format nicht in der Lage ist, eine solche Produktmenge zu verarbeiten: In diesem Fall würde ein Stoppbefehl für die vorhergehende Sektion 14 ausgegeben. Ebenso wenig ratsam ist es andererseits, für die Sektion 24 eine höhere Arbeitsgeschwindigkeit als für die vorhergehende Sektion 14 einzustellen, da ansonsten die der Maschine 24 zugeführten Produkte zu schnell aufgebraucht wären und die letzte Sektion demzufolge gestoppt würde.
Durch den Vergleich der von den verschiedenen Sektionen einhaltbaren maximalen hypothetischen Geschwindigkeiten ist die kritische Sektion bzw. Sektionen zu ermitteln, welche die Höchstgrenze der Arbeitsleistung der Anlage bzw. einzelnen Verarbeitungslinie bestimmen.
Die Zentraleinheit 22 bestimmt daraufhin die tatsächlichen oder effektiven Arbeitsleistungen der Anlagesektionen in der Weise, dass die genannten Leistungen unter den jeweiligen maximalen Leistungen liegen und so ausgelegt sind, dass an der kritischen Sektion nicht eine Menge von Artikeln zugeführt bzw. abgenommen wird, die größer ist als die Menge, die der maximal in dieser Sektion mit diesem Format erreichbaren Arbeitsleistung entspricht.
Der maximale Produktionsertrag ist natürlich erzielbar, indem die Arbeitsleistung der kritischen Sektion auf die maximal mögliche Leistung für das betreffende Format eingestellt wird und die Leistungen der anderen Sektionen so eingestellt werden, dass an der kritischen Sektion eine Menge von Artikeln zugeführt oder abgenommen wird, die gleich der Menge ist, die der maximal in dieser kritischen Sektion mit diesem Format erreichbaren Arbeitsleistung entspricht.
Beispielsweise könnte die obere Leistungsgrenze für die aus Sektion 14 und Sektion 24 bestehende Linie durch die Geschwindigkeit der Verpackungsmaschine bedingt sein. Die Arbeitsleistung der Beutelpackmaschine 24 könnte somit niedriger als die maximale Leistung eingestellt werden, welche die Sektion 24 eigentlich für das betreffende Format bewältigen könnte, nämlich gleich der maximalen Leistung der Verpackungsmaschine 14.
Ferner könnte die Arbeitsleistung der Schneidemaschine 12 auf einen Wert eingestellt werden, der niedriger als deren Höchstwert für das betreffende Format ist, so dass die Verpackungsmaschinen 14, 16 global in der Lage sind, die hergestellte Artikelmenge aufzunehmen, ohne Gefahr zu laufen, dass zu viele Produkte zugeführt werden.
Der Erfindungsgedanke beruht auf der Eingebung, dass es, um hohe Produktionserträge zu erzielen, erforderlich ist, die Produkte entlang der Linie mit einer möglichst gleichförmigen Geschwindigkeit zuzuführen und dadurch die Möglichkeit des Eintretens von Ereignissen (wie Produktstaus oder mangelnde Beschickung), die zu Unterbrechungen im Vorschub der Artikel führen, auf ein Mindestmaß zu reduzieren.
Der Artikelfluss von der vorgeschalteten Sektion zu den nachgeschalteten Sektionen erfolgt somit, unter normalen Bedingungen, mit gleichförmiger und im Wesentlichen konstanter Geschwindigkeit, so dass die Gefahr der Auslösung der Sensoren für minimale und maximale Füllung für die nachgeschaltete Arbeitssektion minimiert wird. Unterbrechungen in der Anlage oder Anlagenteilen werden dadurch auf ein Mindestmaß reduziert.
So wird eine möglichst durchgehende und gleichförmige Produktzufuhr mit einer nicht übermäßig hohen Geschwindigkeit erreicht, die außerdem die Gefahr des Umstürzens der Produkte mit daraus folgenden Unterbrechungen der Zufuhr entlang der Linie beseitigt.
Nach Bestimmung der tatsächlichen Arbeitsleistungen der verschiedenen Sektionen überträgt die zentrale Verarbeitungseinheit 22 über geeignete Übertragungseinrichtungen (in den beigefügten Zeichnungen nicht ausdrücklich dargestellt), vorzugsweise in Form von Verbindungskabeln zu den entsprechenden PLCs, an die Anlagensektionen ein Steuersignal für den Betrieb der genannten Sektionen mit der berechneten Arbeitsleistung. Die Steuereinheit 22 bestimmt und steuert direkt auch den Betrieb der Motoren der Fördervorrichtung mit einer passenden Geschwindigkeit zur Erhaltung des möglichst gleichförmigen Artikelflusses zwischen den Arbeitssektionen der Anlage.
Auf diese Weise wird verhindert, dass das Personal ungeeignete und zu hohe Arbeitsgeschwindigkeiten für die verschiedenen Sektionen vorgibt. Dank der geeigneten Wahl der Arbeitsleistung des Anlagensystems und der Vermeidung zu hoher Geschwindigkeiten wird die gleichmäßige Förderung sichergestellt und die Gefahr des Umstürzens oder Anstauens der Artikel mit dadurch bedingten Unterbrechungen minimiert.
Beim Wechsel des Formats des mit dieser Anlage herzustellenden Produkts werden die neuen Geschwindigkeiten der verschiedenen Anlagensektionen durch die Zentraleinheit extrem schnell und ohne zusätzlichen Arbeitsaufwand für das zuständige Personal eingestellt.
Nach einer anderen Verfahrensweise wäre es auch möglich, die Arbeitsleistung der nachgeschalteten Verpackungsmaschinen 14, 16 einzustellen und die Daten, die dieser eingestellten Leistung entsprechen, über geeignete Übertragungseinrichtungen, vorzugsweise in Form von elektrischen Verbindungskabeln zwischen der Zentraleinheit 22 und der lokalen Steuereinheit 14', 16' der ersten und zweiten nachgeschalteten Arbeitssektion 14, 16, an die Zentraleinheit 22 zu übertragen. Diese Einstellung kann manuell über eine lokale Tastatur vom zuständigen Personal vorgenommen werden.
Der Status oder Betriebszustand der Anlage kann über eine geeignete Bildschirmanzeige am Display V der Steuereinheit 22 dargestellt werden. Beispielsweise könnte dieser Bildschirm wie der in 6 aussehen, der allerdings nur einen Teil der vorliegenden Anlage zeigt, welcher sich auf die Schneidemaschine 12, die Weiche D, die Förderlinie 184 zur Beschickung einer ersten Verpackungsmaschine und eine entsprechende Förderlinie 186 zur Beschickung einer zweiten Verpackungsmaschine 14 bezieht. Wie dargestellt, beinhaltet der Bildschirm von 6 Fenster, in denen die Betriebsparameter der betreffenden Arbeitssektionen angezeigt werden. Im Detail zeigt das Fenster 12a einige Betriebsparameter der Schneidemaschine 12 und insbesondere ihre tatsächliche Arbeitsleistung an, das Fenster D'' zeigt Informationen zum Betriebszustand der Weiche D an, das Fenster 12a zeigt die Betriebsparameter der Verpackungsmaschine 16 und insbesondere ihre tatsächliche Arbeitsleistung an, und das Fenster 14a zeigt die Betriebsparameter der Verpackungsmaschine 14 und insbesondere ihre tatsächliche Arbeitsleistung an. Darüber hinaus zeigen die Fenster 184' und 186' die Betriebsparameter der Förderlinien 184 und 186 und insbesondere deren tatsächliche Arbeitsleistung an.
Die vorliegende zentrale Steuereinheit ermöglicht auch das Rücksetzen der Arbeitsparameter der Anlagensektionen zur Anpassung des Systems an eine Notsituation, die den Betrieb einiger Maschinen in der Anlage verändert hat.
Infolgedessen wird die Zentraleinheit 22 nach dem beschriebenen Verfahren, wenn sie bei einem Betriebsparameter in mindestens einer Anlagensektion eine Änderung erfasst, insbesondere bei Eintreten eines Ereignisses, das den Betriebsstopp der betreffenden Sektion bedingt, den Betriebsstatus der anderen Anlagensektionen überprüfen und ein Verfahren für die Umstellung des Anlagenbetriebs entsprechend des Betriebsstatus der anderen Anlagensektionen bestimmen.
Nach einem ersten Umstellungsverfahren wird, falls das Magazin mit den Teilen oder langen Wickeln eine Anzahl von Teilen enthält, die unter einem vorgegebenen Niveau liegt, im Falle einer Unterbrechung der Artikelzufuhr zu einer der nachgeschalteten Arbeitssektionen 14, 16 ohne Herabsetzung der Arbeitsleistung der vorgeschalteten Maschine 12 der Betrieb fortgesetzt, bis das Magazin ganz leer ist.
In diesem Fall wird, wenn der Betrieb einer der nachgeschalteten Arbeitssektionen 14, 16 aufgrund eines Notfalls unterbrochen wird, über geeignete Sensoren der Ladezustand der vorgeschalteten Sektion gemessen und, falls dieser unter einem vorgegebenen Niveau liegt, werden die Artikel auf die Fördervorrichtungen der Arbeitssektion 14, 16 umgeleitet, die sich nicht im Notzustand befindet, so dass der Schneidvorgang der restlichen Logs abgeschlossen werden kann.
Auf diese Weise wird, wenn der Vorrat im Log-Magazin für die Beschickung der genannten Schneidemaschine 12 fast aufgebraucht ist und insbesondere die Menge der durch das Schneiden der restlichen Logs hergestellten Produkte auf den Fördervorrichtungen untergebracht werden kann, die unerwünschte Unterbrechung des Betriebs der Schneidemaschine vermieden.
Die Vorrichtung könnte auch so betrieben werden, dass das direkt auf die genannte vorgeschaltete Arbeitssektion 12 folgende erste Segment der Fördervorrichtungen 18 über eine Länge, die der Länge einer Gruppe von Artikeln oder einem Mehrfachen davon entspricht, so frei wie möglich gehalten wird, um bei einer Unterbrechung einer oder beider nachgeschalteter Maschinen die einfache Entleerung der vorgeschalteten Arbeitssektion 12 zu ermöglichen.
Ferner wird, nach einem zweiten Verfahren zur Systemumstellung, bei einer Betriebsunterbrechung einer der nachgeschalteten Arbeitssektionen 14, 16 infolge eines Notfalls, wenn die andere Sektion der Anlage in der Lage ist, ihre Arbeitsleistung zu erhöhen, ohne Herabsetzung der Arbeitsleistung der vorgeschalteten Maschine 12, die Arbeitsleistung der anderen, zweiten nachgeschalteten Arbeitssektion erhöht und mit Hilfe der Weiche 20 werden die sich noch vor der Weiche befindenden Artikel auf die Fördervorrichtungen der Arbeitssektion 14, 16 umgeleitet, die sich nicht im Notzustand befindet.
Nach einem weiteren Verfahren zur Systemumstellung könnte, bei einer Betriebsunterbrechung einer der nachgeschalteten Arbeitssektionen 14, 16 infolge eines Notfalls, wenn die andere Sektion der Anlage in der Lage ist, ihre Arbeitsleistung zu erhöhen, auch vorgesehen werden, die Arbeitsleistung dieser anderen nachgeschalteten Arbeitsmaschine zu erhöhen und die Artikel auf die Fördervorrichtungen der Arbeitssektion 14, 16 umzuleiten, die sich nicht im Notzustand befindet, um einen Teil der Artikelmenge zu absorbieren, die nicht mehr von der im Notzustand befindlichen Maschine verarbeitet werden kann, und gleichzeitig die Arbeitsleistung der vorgeschalteten Maschine 12 herabzusetzen.
Falls jedoch die Betriebsunterbrechung der nachgeschalteten Maschine für eine Zeit andauert, die eine voreingestellte Höchstzeit überschreitet, wird nach einem dritten Umstellungsverfahren, nachdem die vorgeschaltete Schneidemaschine 12 alle in Verarbeitung befindlichen Logs geschnitten hat, das Schneiden der für die im Notzustand befindlichen nachgeschalteten Maschine bestimmten Logs unterbunden, indem die Zufuhr von Logs zu dem Schneidmesser verhindert wird, das die Rollen für die gestoppte Maschine herstellt. Zu diesem Zweck wird die Zustellung des für die im Notzustand befindliche Maschine bestimmten Logs zum Schneidmesser verhindert. Auf diese Weise werden die Unterbrechung des Schneidmesserbetriebs und die damit verbundenen negativen Auswirkungen auf den komplexen Betätigungsmechanismus vermeiden. In diesem Fall wird die Fähigkeit der Umlenkvorrichtung D, gleichzeitig Artikel auf beide Förderlinien 184, 182 für die zwei Verpackungsmaschinen zu schicken.
Nach einem vierten Umstellungsverfahren wird, wenn an einer nachgeschalteten Sektion 14 oder 16 der Zustand fehlender Beschickung eintritt, die Fördergeschwindigkeit der entsprechenden Fördervorrichtung 184 oder 186 erhöht. Dabei wird die Geschwindigkeit der Bänder in den verschiedenen Fördersegmenten T1, T2, T3 oder T4, TS, T6 so eingestellt, dass sie ab der direkt auf die Schneidemaschine folgenden Fördersektion nach und nach in Richtung der nachfolgenden Bänder ansteigt.
Zur größeren Sicherheit werden zur Ausführung der Umstellung des Anlagenbetriebs die auf den Wert der tatsächlich in den einzelnen Sektionen vorliegenden Geschwindigkeiten bezogenen Daten in jedem Fall durch die Zentraleinheit direkt von den entsprechenden lokalen PLCs zur Steuerung der jeweiligen Arbeitssektionen eingeholt.
In bevorzugter Weise ist der Betrieb der vorliegenden Vorrichtung zum Formen und Verpacken der Rollen so ausgelegt, dass die Artikel, ausgehend von der genannten vorgeschalteten Arbeitssektion 12, in Reihen oder Gruppen von Artikeln befördert werden. Jede Reihe oder Gruppe von Artikeln wird aus den Rollen gebildet, die durch das Schneiden eines einzigen Logs erhalten werden, oder möglicherweise aus einer vorbestimmten Anzahl solcher Rollen. Bei Rollen mit besonders kurzer Länge wird die Gefahr des Umstürzens der Rollen dadurch vermieden, dass die Endflächen der Rollen gegen die jeweils nachfolgenden oder vorhergehenden Rollen anliegen können.
Wie in 3 dargestellt, ist es auch vorstellbar, dass die zentrale Steuereinheit über die lokale Steuereinheit 13' die Betriebsdaten der Wickelmaschine 13 der Formungsmaschine erhält und deren Betrieb steuert.
Die hier beschriebene zentrale Verarbeitungseinheit 22 ermöglicht es, durch die Displayeinrichtung V die anlagenbezogenen Betriebsparameter vorteilhaft an einem Punkt anzuordnen, der einem einzigen Bediener den Überblick über den Betrieb der gesamten Anlage und die Überprüfung dessen Übereinstimmung mit den Erfordernissen ermöglicht.
Insbesondere stellen die auf jede der Arbeitssektionen bezogenen angezeigten Daten mindestens einen der folgenden Betriebsaspekte dar: maximale Verarbeitungsleistung der betreffenden Sektion, momentane Verarbeitungsleistung der betreffenden Sektion, minimale Verarbeitungsleistung der betreffenden Sektion, Packungsformat, Beutelformat, hergestellte Mengen.
Über die Displayeinrichtung ist es auch möglich, auf die Merkmale der verarbeiteten Artikel (Rollen) bezogene Daten anzeigen zu lassen (zum Beispiel geometrische Abmessungen, Gewicht, Papiertyp der Rollen). Über die Displayeinrichtung V ist es auch möglich, Daten zu den Stopps der Arbeitssektionen oder der Fördervorrichtung anzeigen zu lassen. Die angezeigten Daten zu eventuellen Stopps der Maschinen oder der Fördervorrichtung beziehen sich auf mindestens einen der folgenden Aspekte: Stopptrends über die Zeit, Anzahl und Dauer der Stopps innerhalb vorbestimmter Zeitintervalle, Stoppursachen.
Die zentrale Verarbeitungseinheit 22 erlaubt vorteilhaft das Ausdrucken der angezeigten Daten. Es könnte auch vorgesehen werden, die angezeigten Daten an die Displayeinheit der Produktionsleiter zu senden. Zur genauen Bestimmung des Anlagenzustands können der zentralen Verarbeitungseinheit 22 der vorliegenden Ausführungsform die Daten zu folgenden Aspekten bereitgestellt werden: Länge des Logs oder langen Wickels (z. B. gleich 2650 mm), eingestellte oder vorbestimmte Menge je Zeiteinheit für die Vorrichtung zum Umrollen oder Formen der langen Wickel der vorgeschalteten Sektion für die Formung der Artikel (Angabe in Anzahl Logs pro Minute), Papiertyp (z. B. reine oder recycelte Zellulose), Rollentyp (z. B. ein- oder zweilagiges Papier), Typ der Rollenhülse (z. B. Papprohr), Anzahl der Abrisse je Rolle (gibt indirekt das Rollengewicht an) oder Rollengewicht, Art und Menge des Leims, der zum Ankleben des Papiers an der Hülse verwendet wird, Menge der langen Wickel im Magazin der Formungsmaschine, Anzahl der Kanäle der Schneidemaschine, Schneidemaschinentyp (Hersteller und Typ), Länge der Bänder der Fördervorrichtung, Anzahl der Motoren in der Fördervorrichtung, Anordnung der Sensoren für maximale und minimale Beschickung entlang der Fördervorrichtung, Durchmesser und Länge der Rolle, Packungsformat (Anzahl der Rollen pro Packung), Beutelformat (Anzahl der Packungen pro Beutel), maximale Geschwindigkeit für den Formattyp und den Typ der Verpackungs- oder Beutelpackmaschine, Häufigkeit des Austauschs der Folienrollen für die Herstellung der Packungen und Beutel in jeder Maschine und Zeitintervall seit dem vorhergehenden Austausch.
Ferner ist es vorstellbar, zur Einstellung der maximalen Leistung der Arbeitsmaschinen und der Fördervorrichtung das Material, aus dem die Rollen bestehen, und möglicherweise andere Parameter (z. B. das Gewicht der Rollen oder die Anzahl der Abrisse) zu berücksichtigen, um die Beschädigung des beförderten Produktes zu vermeiden.
Nach der in 1 gezeigten Ausführungsform beinhalten die Schneidemaschine 12 vier Förderkanäle und die Verpackungsmaschinen 14, 16 vier Einlaufkanäle. Die Weiche 20 weist in diesem Fall vier Einlaufkanäle und acht Auslaufkanäle auf. Denkbar wäre auch eine Anlage des gezeigten Typs mit Schneide- und Verpackungsmaschinen, die eine andere Anzahl von Auslaufkanälen als vier aufweisen. Möglich wären beispielsweise eine Schneidemaschine mit drei Auslaufkanälen, zwei Verpackungsmaschinen mit vier Einlaufkanälen und demzufolge eine Weiche mit drei Rolleneinläufen und acht Rollenausläufen, oder eine Schneidemaschine mit zwei Auslaufkanälen, zwei Verpackungsmaschinen mit zwei Einlaufkanälen und demzufolge eine Weiche mit zwei Rolleneinläufen und vier Rollenausläufen. Vorstellbar sind auch eine Schneidemaschine mit drei Auslaufkanälen, zwei Verpackungsmaschinen mit drei Einlaufkanälen und demzufolge eine Weiche mit drei Rolleneinläufen und sechs Rollenausläufen, oder eine Schneidemaschine mit vier Auslaufkanälen, und zwei Verpackungsmaschinen mit jeweils zwei bzw. vier Einlaufkanälen und entsprechender Weiche. In einem weiteren Beispiel könnten eine Schneidemaschine mit vier Kanälen und drei Verpackungsmaschinen mit vier Kanälen vorgesehen werden.
8 zeigt eine zweite Ausführungsform der Anlage, insbesondere für die Herstellung von Artikeln in Form von Papierrollen oder dergleichen. Diese zweite Ausführungsform umfasst eine Rollenformungsmaschine, die in bekannter Art schematisch eine Reihe von Sektionen beinhaltet, welche, ausgehend von einer Mutterzufuhrrolle beachtlicher Größe, die direkt von der Papierfabrik erhalten wird, die in Rollen zu schneidenden Logs bereitstellt. Diese Sektionen umfassen eine am Anfang angeordnete Wickelzufuhrsektion 2, die im Allgemeinen mindestens einen ersten und einen zweiten dieser Zufuhrwickel trägt, um die kontinuierliche Beschickung der Rollenherstellungsvorrichtung sicherzustellen, und die den Papierstreifen von der Zufuhrrolle abwickelt und an eine nachfolgende Sektion 4 weiterleitet, in der das Papier geprägt wird. Nach der Prägesektion wickelt eine Umrollsektion 3, die von einer speziell für deren Formung bestimmten Sektion 5 die Hülsenrohre erhält, auf diese länglichen Hülsenrohre eine Papiermenge von einem Durchmesser, der dem der herzustellenden Rollen entspricht, so dass die Logs oder langen Wickel erhalten werden, die an eine nachfolgende Sektion 113 für die Lagerung der genannten Logs oder langen Wickel und von dort zu den Sektionen geschickt werden, in der die Rollen von den genannten Logs geschnitten werden. In dieser Vorrichtung ist mindestens eine PLC zur Steuerung der Umrollmaschine und eine PLC zur Steuerung des Bereichs vorhanden, in dem die Logs zu Rollen geschnitten werden. Diese lokalen Steuereinheiten sind in 8 nicht ausdrücklich dargestellt.
In dieser zweiten bevorzugten Ausführung weist die Vorrichtung zur Artikelformung im Einzelnen eine erste und eine zweite Schneidesektion 121, 122 auf. Diese Schneideinheiten senden die Artikel an nachgeschaltete Maschinen zum Verpacken der Artikel. Insbesondere können eine erste und eine zweite Verpackungsmaschine 141, 142 für jede Schneidesektion 121, 122 bereitgestellt werden, die mit entsprechender PLC ausgestattet sind. Den Verpackungssektionen sind ferner Beutelpackmaschinen oder -sektionen 124 nachgeschaltet, die mit entsprechender PLC ausgestattet sind. Jede der genannten Maschinen 124 sendet die Beutel an eine mit entsprechender PLC ausgestattete Palettiermaschine oder -sektion 128, von der die auf Paletten verpackten Produkte an ein Lagerhaus geschickt werden können.
Die Referenzen 127 und 132 bezeichnen die Förderlinien für die Packungen zur Beutelpackmaschine und für die Packungen zur Palettiersektion. Die Referenz 131 bezeichnet dagegen den Transport der Beutel von der entsprechenden Beutelpackmaschine zur Palettiersektion. Wie in 8 gezeigt, wird mit 18 global die Fördervorrichtung bezeichnet, die über eine eigene PLC zur Steuerung verfügt, welche vorzugsweise auch die allgemeinen Steuereinheit der Anlage darstellt. Wie gezeigt, werden bei dieser Ausführung der Formungsmaschine die Schneidesektionen mit langen Wickeln aus einem einzigen Wickelmagazin 113 beschickt, das von einer einzigen Umrollsektion 3 gespeist wird.
Nach einem vorteilhaften Aspekt dieser zweiten bevorzugten Ausführung überprüft die zentrale Steuereinheit bei Erfassen eines Ereignisses, das den Stopp des Betriebs einer der Schneidesektionen 121, 122 der Anlage bewirkt, den Betriebszustand der anderen Schneidesektion der Anlage, und bestimmt, über die PLC zur Steuerung der genannten anderen Schneidesektion, ein entsprechendes Verfahren zur Umstellung des Anlagenbetriebs.
Im Einzelnen sorgt dieses Umstellungsverfahren dafür, dass, wenn die andere Schneidesektion der Anlage in der Lage ist, die Arbeitsleistung zu erhöhen, die Arbeitsleistung dieser anderen Schneidesektion erhöht wird, um zumindest teilweise den im Log-Magazin 131 geladenen Vorrat von Wickeln zu absorbieren, die von der anderen, gestoppten Schneidesektion nicht mehr verarbeitet werden. Somit wird vermieden, die Umrollsektion stoppen zu müssen.
Praktisch ist in dieser Anlagenausführung, wenn eine der Schneidesektionen gestoppt ist, ein erstes Umstellungsverfahren möglich, das für die Erhöhung der Arbeitsleistung der anderen sorgt, um die gesamte Anzahl von Logs zu absorbieren, die nicht von der anderen verarbeitet wird.
Ferner kann ein zweites Umstellungsverfahren verfolgt werden, bei dem, wenn eine der Schneidesektionen stoppt, die Arbeitsleistung der anderen so erhöht wird, dass ein Teil der Logs absorbiert wird, die von der anderen, gestoppten Schneidesektion nicht verwendet werden, so dass die Anzahl von Logs im gemeinsamen Magazin, das zwischen der Wickelmaschine und den Schneidesektionen vorgesehen ist, anwachsen kann. All dies vorzugsweise ohne Verlangsamung der Wickelmaschine.
Gemäß eines weiteren Aspekts ist es möglich, eine elektronisch gesteuerte Waage zu verwenden, die das Gewicht der verarbeiteten Rollen misst. Das dem Gewicht entsprechende Signal kann vorteilhaft von der zentralen Steuereinheit verwendet werden, um über die PLC zur Steuerung der Umrollsektion so auf die Umrollmaschine der Rollenformungsmaschine einzuwirken, dass das Gewicht der Rolle dem Gewicht oder den Merkmalen angepasst wird, die für das betreffende Format eingestellt sind.
Die so konzipierte Erfindung kann zahlreiche Veränderungen und Varianten zulassen, die alle in den Bereich des erfinderischen Gedankens fallen. Ferner können alle Komponenten durch technisch gleichwertige Elemente ersetzt werden. Insbesondere ist davon auszugehen, dass andere Größen oder Parameter, die vom Format der herzustellenden Packung abweichen, als Ausgangsdaten für die Bestimmung des Betriebs der beschriebenen Anlage berücksichtigt werden könnten.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Anlage zum Herstellen, Fördern und Verpacken von Rollen, insbesondere von Rollen aus Toilettenpapier, Küchenpapier, Aluminiumfolie und anderen Materialien für den persönlichen und häuslichen Gebrauch, wobei die genannte Anlage folgende Arbeitssektionen enthält: wenigstens eine in Arbeitsrichtung davor angeordnete Vorrichtung zur Formung von Rollen, die eine Schneidsektion (12) zum Abschneiden der Rollen von entsprechenden langen Wickeln umfasst; wenigstens eine in Arbeitsrichtung dahinter angeordnete Maschine (14, 16) zum Verpacken der Rollen in entsprechende Packungen; sowie eine Vorrichtung (182, 184, 186, 20) zum Befördern der genannten Rollen, die zum Transport der genannten Rollen zwischen der Rollenformungsvorrichtung (12) und der Verpackungsmaschine (14, 16) dient und in Arbeitsrichtung hinter der Rollenformungsvorrichtung (12) und vor der Verpackungsmaschine (14, 16) angeordnet ist; wobei die genannten Arbeitssektionen der Anlage jeweils über lokale Steuereinheiten verfügen; das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass, über ein zur Bestimmung der Betriebsparameter der Anlage vorgesehenes Programm einer zentralen Steuereinheit (22) der Anlage und ausgehend von vordefinierten Einstelldaten, Betriebsparameter für die Sektionen der Anlage bestimmt werden, und diese Parameter dann den lokalen Steuereinheiten der Arbeitssektionen der Anlage bereitgestellt werden; und dass zur Bestimmung, durch das genannte Programm der Zentraleinheit (22), des Betriebs der Anlage der herzustellende Formattyp eingestellt wird; und dass dann, ebenfalls durch das genannte Programm der Zentraleinheit (22), für jede Arbeitssektion die hypothetische Arbeitsleistung bestimmt wird, die der maximalen Arbeitsleistung für das betreffende Format entspricht; für jede Arbeitssektion wird die hypothetische Arbeitsleistung der Sektion mit der hypothetischen Arbeitsleistung wenigstens einer Sektion verglichen, die von dieser die Rollen empfängt, um eine oder mehrere kritische Sektionen zu ermitteln, die als die Sektion bzw. Sektionen definiert sind, in denen die hypothetische Arbeitsleistung für das betreffende Format am niedrigsten im Vergleich zu den entsprechenden hypothetischen Arbeitsleistungen der anderen Sektion bzw. Sektionen ist; und demzufolge werden die tatsächlichen Arbeitsleistungen der Sektionen der Anlage so bestimmt, dass die genannten Leistungen unter den jeweiligen maximalen Leistungen liegen und daher in der Lage sind, der kritischen Sektion bzw. den kritischen Sektionen eine Menge von Rollen zuzuführen bzw. abzunehmen, die nicht größer ist als die Menge, die der maximal in der bzw. den betreffenden Sektionen mit diesem Format erreichbaren Arbeitsleistung entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für jede vorgeschaltete Sektion (12) wenigstens eine erste und eine zweite nachgeschaltete Sektion (14, 16) vorgesehen sind, denen die von der vorgeschalteten Sektion (12) kommenden Teile zugeführt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage wenigstens eine weitere, hinter einer entsprechenden Verpackungsmaschine angeordnete Sektion enthält, und dass diese der Verpackungssektion nachgeschaltete Sektion eine Maschine (24, 26) zum Verpacken der Rollenpackungen in Beutel ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage wenigstens eine weitere, hinter der Verpackungsmaschine und/oder der Beutelpackmaschine angeordnete Sektion enthält, und dass diese der Verpackungsmaschine nachgeschaltete Sektion eine Maschine (28) zum Verpacken der Packungen oder Beutel auf Transportpaletten ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage wenigstens eine weitere, hinter der Beutelpackmaschine angeordnete Sektion enthält, und dass diese der Beutelpackmaschine nachgeschaltete Sektion eine Maschine (28) zum Verpacken der Packungen oder Beutel auf Transportpaletten ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unter Format das durch den Rollentyp sowie die Anzahl und Anordnung der Rollen in der genannten Packung bestimmte Packungsformat zu verstehen ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die tatsächlichen Arbeitsleistungen der Anlagensektionen so bestimmt werden, dass an der kritischen Sektion eine Leistung erreicht wird, mit der eine Menge von Rollen zugeführt bzw. ausgegeben werden kann, die gleich oder im Wesentlichen gleich der Menge ist, die der maximal in dieser kritischen Sektion mit diesem Format erreichbaren Arbeitsleistung entspricht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellverfahren bei jedem Formatwechsel wiederholt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erfassung einer Änderung eines Betriebsparameters in mindestens einer Anlagensektion, insbesondere bei Eintreten eines Ereignisses, das den Betriebsstopp der betreffenden Sektion bedingt, der Betriebsstatus der anderen Anlagensektionen überprüft und ein Verfahren für die Umstellung des Anlagenbetriebs entsprechend des Betriebsstatus der anderen Sektionen der Anlage bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Formungsvorrichtung ein vorgeschaltetes Teilemagazin enthält, insbesondere zur Lagerung langer Wickel, das der nachgeschalteten Schneidsektion (12) vorgeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Umstellungsverfahren dafür sorgt, dass, falls das Magazin zur Aufbewahrung der Teile bzw. langen Wickel eine Anzahl von Teilen enthält, die unter einem vorgegebenen Mindestfüllstand liegt, im Falle einer Unterbrechung der Rollenzufuhr in eine der nachgeschalteten Arbeitssektionen (14, 16) ohne Herabsetzung der Arbeitsleistung der vorgeschalteten Maschine (12), der Betrieb fortgesetzt wird, bis das Magazin ganz leer ist.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Umstellungsverfahren dafür sorgt, dass, falls die andere Sektion der Anlage in der Lage ist, ihre Arbeitsleistung zu steigern, im Falle einer Unterbrechung der Rollenzufuhr in eine der nachgeschalteten Arbeitssektionen (14, 16) ohne Herabsetzung der Arbeitsleistung der vorgeschalteten Maschine (12), die Arbeitsleistung der anderen, zweiten nachgeschalteten Arbeitsmaschine erhöht wird und alle Rollen auf die Fördervorrichtung dieser betreffenden Arbeitsmaschine (14, 16) umgeleitet werden.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Umstellungsverfahren dafür sorgt, dass, im Falle einer Unterbrechung der Rollenzufuhr in eine der nachgeschalteten Arbeitssektionen (14, 16) ohne Herabsetzung der Arbeitsleistung der vorgeschalteten Maschine (12), das Schneiden der für die nachgeschaltete Sektion bestimmten langen Wickel unterbunden wird, wenn die Bedingung eines Betriebsstopps vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Umstellungsverfahren dafür sorgt, dass die Fördergeschwindigkeit der Fördervorrichtung (184, 186) erhöht wird, wenn an der nachgeschalteten Sektion (14, 16) die Bedingung fehlender Beschickung vorliegt.
Anlage zum Herstellen, Fördern und Verpacken von Rollen, insbesondere von Rollen aus Toilettenpapier, Küchenpapier, Aluminiumfolie und anderen Materialien für den persönlichen und häuslichen Gebrauch, bestehend aus: wenigstens einer in Arbeitsrichtung davor angeordneten Vorrichtung zur Formung von Rollen (12), die eine Schneidsektion (12) zum Abschneiden der Rollen von entsprechenden langen Wickeln umfasst, wobei die Vorrichtung (12) zur Formung der Rollen mindestens eine lokale Steuereinheit (12') aufweist, die eine Prozessoreinrichtung enthält, die gesteuert von einem vordefinierten Programm arbeitet, das den Betrieb der genannten Formungsmaschine (12) entsprechend der Einstelldaten steuert, die der genannten Prozessoreinrichtung der Formungsmaschine (12) bereitgestellt werden; wenigstens einer in Arbeitsrichtung dahinter angeordneten Verpackungsmaschine (14, 16), die zum Verpacken der Rollen dient und mindestens eine entsprechende lokale Steuereinheit (14', 16') aufweist, die eine Prozessoreinrichtung enthält, die gesteuert von einem vordefinierten Programm arbeitet, das den Betrieb der genannten Verpackungsmaschine (14, 16) entsprechend der Einstelldaten steuert, die der Prozessoreinrichtung der Verpackungsmaschine (14, 16) bereitgestellt werden; sowie einer Vorrichtung (182, 184, 186, 20) zum Befördern der Rollen, die zum Transport der genannten Rollen zwischen der Rollenformungsmaschine (12) und der Verpackungsmaschine (14, 16) dient und die mindestens eine entsprechende lokale Steuereinheit (22) aufweist, die eine Prozessoreinrichtung enthält, die gesteuert von einem vordefinierten Programm arbeitet, das den Betrieb der genannten Fördervorrichtung entsprechend der in die genannte Prozessoreinrichtung der Fördervorrichtung eingegebenen Einstelldaten steuert, dadurch gekennzeichnet, dass eine zentrale Steuereinheit (22) vorgesehen ist, die über ein Programm zur Bestimmung der Betriebsparameter der Anlage verfügt, das, ausgehend von vordefinierten Einstelldaten, die der genannten Zentraleinheit bereitgestellt werden und sich auf einen gewünschten Anlagenbetrieb beziehen, für die jeweiligen Prozessoreinrichtungen der lokalen Steuereinheiten entsprechende Daten bereitstellt, die zur Einstellung des Betriebs der genannten vorgeschalteten Formungsmaschine (12), der genannten nachgeschalteten Verpackungsmaschine (14, 16) und der genannten Fördervorrichtung dienen; und dass zur Bestimmung des Betriebs der Anlage der zu produzierende Formattyp eingestellt wird; und dass demzufolge, durch das genannte Programm der Zentraleinheit, für jede Arbeitssektion die hypothetische Arbeitsleistung bestimmt wird, die der maximalen Arbeitsleistung für das betreffende Format entspricht; für jede Arbeitssektion wird die hypothetische Arbeitsleistung der Sektion mit der hypothetischen Arbeitsleistung wenigstens einer Sektion verglichen, die von dieser die Rollen empfängt, um eine oder mehrere kritische Sektionen zu ermitteln, die als die Sektion bzw. Sektionen definiert sind, in denen die hypothetische Arbeitsleistung für das betreffende Format am niedrigsten im Vergleich zu den entsprechenden hypothetischen Arbeitsleistungen der anderen Sektion bzw. Sektionen ist; und demzufolge werden die tatsächlichen Arbeitsleistungen der Sektionen der Anlage so bestimmt, dass die genannten Leistungen unter den jeweiligen maximalen Leistungen liegen und daher in der Lage sind, der kritischen Sektion bzw. den kritischen Sektionen eine Menge von Rollen zuzuführen bzw. abzunehmen, die nicht größer ist als die Menge, die der maximal in der bzw. den betreffenden Sektionen mit diesem Format erreichbaren Arbeitsleistung entspricht.
Anlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass für jede vorgeschaltete Sektion (12) wenigstens eine erste und eine zweite nachgeschaltete Sektion (14, 16) vorgesehen sind, denen die von der vorgeschalteten Sektion (12) kommenden Teile zugeführt werden.
Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage für jede der nachgeschalteten Arbeitsmaschinen (14, 16) jeweils mindestens eine nachfolgendende Maschine (24, 26) enthält, die zum Verpacken der genannten Packungen in Beutel dient und an die sie die verarbeiteten Packungen schickt, und dass jede Beutelpackmaschine (24, 26) eine entsprechende elektronische Verarbeitungseinheit (24', 26') beinhaltet, die ihren Betrieb steuert, wobei die genannte zentrale Verarbeitungseinheit (22) über die entsprechende Steuereinheit (24', 26') den Betrieb jeder Beutelpackmaschine (24, 26) steuert.
Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage wenigstens eine Palettiermaschine (28) enthält, an die mindestens eine Beutelpackmaschine (24, 26) oder eine Verpackungsmaschine (14, 16) die auf Paletten zu verpackenden Packungen oder Beutel schickt, und dass die genannte Palettiermaschine (28) eine entsprechende elektronische Verarbeitungseinheit (28') enthält, die ihren Betrieb steuert, wobei die genannte zentrale Verarbeitungseinheit (22) über die entsprechende Steuereinheit (28') den Betrieb der Palettiermaschine (28) steuert.
Anlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass Vorrichtungen (30, 32) für die direkte Beförderung der verarbeiteten Rollen zwischen jeder Verpackungsmaschine (14, 16) und der genannten Palettiermaschine (28) vorgesehen sind.
Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Steuereinheit (22) durch eine der lokalen Steuereinheiten der Anlage definiert ist.
Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Vorrichtung (184, 186) zur Beförderung der genannten Rollen ein oder mehrere längliche Segmente (T1, T2, T3; T4, T5, T6) für den Vorschub der Rollen enthält, die jeweils mit Motorvorschubeinrichtungen (M1, M2, M3, M4, M5, M6) ausgerüstet sind, und dass die zentrale Steuereinheit (22) direkt den Betrieb der genannten Motoreinrichtungen (M1, M2, M3, M4, M5, M6) jedes länglichen Vorschubsegments (T1, T2, T3; T4, T5, T6) der genannten Vorrichtung (184, 186) zur Beförderung der Rollen steuert.
Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die lokalen Steuereinheiten (12', 14', 16') der vorgeschalteten und nachgeschalteten Arbeitssektionen (12, 14, 16) in einer PLC (SPS) oder einem PC (Personal Computer) bestehen, dass die lokale Steuereinheit (24', 26') jeder nachfolgenden Arbeitsmaschine (24, 26) in einer PLC oder einem PC besteht, dass die lokale Steuereinheit (28') der letzten Arbeitsmaschine (28) in einer PLC oder einem PC besteht, und dass die genannte zentrale Verarbeitungseinheit (22) in einer PLC oder einem PC besteht.
Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Steuereinheit (22) die tatsächlichen Arbeitsleistungen der Anlage so bestimmt, dass an der kritischen Sektion eine Leistung erreicht wird, mit der eine Menge von Rollen zugeführt bzw. ausgegeben werden kann, die gleich oder im Wesentlichen gleich der Menge ist, die der maximal in dieser kritischen Sektion mit diesem Format erreichbaren Arbeitsleistung entspricht.
Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 15 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erfassung einer Änderung eines Betriebsparameters in mindestens einer Anlagensektion, insbesondere bei Eintreten eines Ereignisses, das den Betriebsstopp der betreffenden Sektion bedingt, die zentrale Steuereinheit (22) den Betriebsstatus der anderen Anlagensektionen überprüft und ein Verfahren für die Umstellung des Anlagenbetriebs entsprechend des Betriebsstatus der anderen Sektionen der Anlage bestimmt.
Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 15 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Formungsvorrichtung ein vorgeschaltetes Teilemagazin enthält, insbesondere zur Lagerung langer Wickel, das der nachgeschalteten Schneidsektion (12) vorgeordnet ist.
Anlage nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das von der zentralen Steuereinheit (22) bestimmte Umstellungsverfahren dafür sorgt, dass, falls das Magazin zur Aufbewahrung der Teile bzw. langen Wickel eine Anzahl von Teilen enthält, die unter einem vorgegebenen Mindestfüllstand liegt, im Falle einer Unterbrechung der Rollenzufuhr in eine der nachgeschalteten Arbeitssektionen (14, 16) ohne Herabsetzung der Arbeitsleistung der vorgeschalteten Maschine (12), der Betrieb fortgesetzt wird, bis das Magazin ganz leer ist.
Anlage nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das durch die zentrale Steuereinheit (22) bestimmte Umstellungsverfahren dafür sorgt, dass, falls die andere Sektion der Anlage in der Lage ist, ihre Arbeitsleistung zu steigern, im Falle einer Unterbrechung der Rollenzufuhr in eine der nachgeschalteten Arbeitssektionen (14, 16) ohne Herabsetzung der Arbeitsleistung der vorgeschalteten Maschine (12), die Arbeitsleistung der anderen, zweiten nachgeschalteten Arbeitsmaschine erhöht wird und alle Rollen auf die Fördervorrichtung dieser betreffenden Arbeitsmaschine (14, 16) umgeleitet werden.
Anlage nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das durch die zentrale Steuereinheit (22) bestimmte Umstellungsverfahren dafür sorgt, dass, im Falle einer Unterbrechung der Rollenzufuhr in eine der nachgeschalteten Arbeitssektionen (14, 16) ohne Herabsetzung der Arbeitsleistung der vorgeschalteten Maschine (12), das Schneiden der für die nachgeschaltete Sektion bestimmten langen Wickel unterbunden wird, wenn die Bedingung eines Betriebsstopps vorliegt.
Anlage nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Umstellungsverfahren dafür sorgt, dass die Fördergeschwindigkeit der Fördervorrichtung erhöht wird, wenn an der nachgeschalteten Sektion die Bedingung fehlender Beschickung vorliegt.
Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 15 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Verarbeitungseinheit (22) eine Anzeigeeinrichtung (V) zur Einstellung der Betriebsdaten der Anlage und zur Darstellung des Betriebsstatus der Sektionen der Anlage enthält.
Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 15 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördervorrichtung mindestens eine Antriebsstufe beinhaltet, die mindestens einen ersten und einen zweiten Motor enthält, die in der Lage sind, entsprechende parallele Förderbänder anzutreiben, wobei der erste und zweite Motor so angesteuert werden, dass sie die entsprechenden Förderbänder mit leicht unterschiedlichen Geschwindigkeiten antreiben, so dass die beförderten Rollen im Wesentlichen parallel zueinander transportiert werden.