CH672768A5 - - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1, sowie ein Verfahren zu deren Betrieb gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 8.

Das Grundprinzip einer solchen Steuerung ist bereits bekannt. So wird im US-Patent Nr. 4 549 386 vorgeschlagen, mit einem Mikroprozessor eine Liste für die vorkommenden Daten bereitzustellen, um die Bewegung der Quersiegelbacken mit dem Antrieb des Zuführförderers und dem Antrieb für die Zufuhr des Einschlagmaterials zu synchronisieren. Dabei wird von der Voraussetzung ausgegangen, dass ausgehend von der Anzahl Verpackungsvorgängen gleich N verpackte Gegenstände pro Gegenstand 1/N Minuten zur Verfügung stehen. In dieser Zeit muss - der Zuführförderer um eine Distanz gleich der Länge eines Gegenstandes plus den Abstand zwischen zwei sich folgenden Gegenständen bewegt werden,

- die Siegelbacken eine vollständige Umdrehung vollführen, und

- das Einschlagmaterial um eine volle Länge zum Verpacken eines Gegenstandes vorgeschoben werden.

5 Diese drei Bewegungsabläufe sollen jedoch immer synchron ablaufen. Damit die Siegelung synchron mit der Zufuhr des Einschlagmaterials läuft, soll daher der Motor für den Antrieb der Siegelbacken vom Vorschub des Einschlagmaterials gesteuert werden. Die vom Mikroprozessor gelieferte Datenschar hat io eine erste Phase mit konstanter Geschwindigkeit, dann eine zweite Phase mit ansteigender Geschwindigkeit mit einer anschliessenden Phase mit abnehmender Geschwindigkeit und einer abschliessenden vierten Phase mit konstanter Geschwindigkeit. Die Siegelbacken drehen sich während einer Phase mit 15 konstanter Geschwindigkeit über die bewegte Einschlagmaterialbahn. Dabei legt der Mikroprozessor diese konstante Geschwindigkeit fest und gibt dazu eine zugehörige Spitzengeschwindigkeit an, damit die Siegelbacken eine vollständige Umdrehung ausführen können.

20 Der Bewegungsablauf der Siegelbacken gewährleistet aber keine schlupffreie Bewegung zwischen Siegelbacken SB1 bzw. SB2 und dem Einschlagmaterial während der Eintauchphase. Während der Siegelphase tritt infolge der nicht optimal abgestimmten Bewegung der Siegelbacken eine Zugbeanspruchung 25 des Einschlagmaterials bzw. ein Aufstauen von Einschlagmaterial auf.

Es ist nun eine Aufgabe der Erfindung, eine Regelung der Position von wenigstens dem Antrieb der Quersiegelbacken zu schaffen, mit der nicht nur vier Phasen, die jeweils starr zusam-30 mengehörend gekoppelt sind, steuerbar sind, sondern mit der eine dynamische Steuerung für Synchronismus aller Antriebe gewährleistet ist.

Erfindungsgemäss wird dies mit einer Schaltungsanordnung gemäss den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des unabhängi-35 gen Patentanspruchs 1 bewirkt. Ein Verfahren zum Betrieb dieser Schaltungsanordnung ist im Patentanspruch 8 gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

40 Fig. 1 ein Blockschaltbild der Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung;

Fig. 2 ein Diagramm, den optimalen Bewegungsablauf von Zuführförderer und Siegelbacken darstellend;

Fig. 3 ein Diagramm der Drehzahl der Siegelbacken in 45 Abhängigkeit des Drehwinkels, und

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Siegelbacken zu verschiedenen Zeiten während des Siegelvorganges.

Im Beispiel nach Fig. 1 ist ein erster Motor Ml für den Antrieb des Zuführförderers zur Zufuhr von zu verpackenden 50 Gegenständen G mit konstantem Abstand erkennbar. Mit einem Encoder El werden Inkremente eines Winkels mit Nullstelle erzeugt und als Grösse (pist einem ersten Rechner DR zugeführt. In Förderrichtung folgt ein Schlauchformer SF mit einem Antrieb mittels eines zweiten Motors M2. Dieser Motor M2 55treibt einen zweiten Encoder E2, der ebenfalls Inkremente eines Winkels erzeugt und als Grösse -/j5t dem Rechner DR zuführt.

Im Schlauchformer SF wird in bekannter Weise das bandförmige Einschlagmaterial zu einem Schlauch geformt und mit einer Längssiegelnaht verschlossen, wobei die zu verpackenden 60Gegenstände umschlossen werden. Schon an dieser Stelle ist eine erste Synchronisation der Zufuhr des Einschlagmaterials auf den Zuführförderer ZF erforderlich, um zu verhindern, dass die Gegenstände G während des Umschliessens relativ zum Schlauch verschoben werden.

65 In der Quersiegelstation QS werden in bekannter Weise zwei auf parallelen Wellen angeordnete Siegelbackenanordnungen im Gleichlauf rotiert, und zwar ebenfalls synchron mit dem Vorschub des Schlauches, so dass die Siegelbacken immer in die

Lücke zwischen zwei sich folgende Gegenstände eingreifen und den Schlauch unter Hitzeeinwirkung zusammenpressen und dabei verschweissen. An dieser Stelle müssen sich nun die kreissegmentförmigen Siegelbacken, wie Fig. 4 zeigt, auf dem dazwischenliegenden Schlauch abwälzen, um die Wärme gleich-mässig auf den Schlauch übertragen zu können. Ein Schlupf zwischen Schlauch und Siegelbacken während der Eintauch-phase sowie Zug- oder Aufstauvorgänge am verformten Schlauch während des Siegelvorganges können sich einerseits schädlich auf die Siegelnaht und anderseits auf das Einschlagmaterial selbst auswirken.

Wenn nun aber die Siegelbacken auf die translatorische Geschwindigkeit des Schlauches synchronisiert werden, um ein schlupfloses Abrollen zu bewirken, muss naturgemäss diese Verlangsamung nach dem Siegelvorgang, d. h. wenn die Siegelbacken über den Schlauch angehoben sind, wieder aufgeholt werden. Dies wird in Fig. 2 verdeutlicht, wo auf der Abszisse der Drehwinkel cp = 0 bis 2 x des Zufuhrförderer-Motors Ml und auf der Ordinate der Drehwinkel ip der Wellen der Siegelbacken ebenfalls von 0 bis 2 n aufgetragen sind. Diese Kurve S zeigt deutlich, dass die Siegelbacken bei 0 °C bzw. 2 n eine kleinere Geschwindigkeit haben als an anderen Stellen, so dass während des Eintauchens in den Schlauch und bei der Siegelung Synchronismus herrscht, und die Verlangsamung durch eine grössere Winkelgeschwindigkeit etwa bei £ aufgeholt wird.

Diese Geschwindigkeitsverhältnisse sind in Fig. 3 dargestellt. Die Abszisse zeigt wieder den Drehwinkel cp des Antriebs für den Zufuhrförderer ZF bzw. des Motors Ml, wie er durch den Encoder El angegeben wird. Die Ordinate zeigt ihrerseits die Winkelgeschwindigkeit % der Siegelbacken, bzw. des Motors M3, wie sie durch den Encoder E3 dargestellt wird. Es sind deutlich vier Phasen feststellbar, nämlich A = Siegeln, B = Rückhub, C = Eintauchphase und D = Siegeln, wobei die Phasen A und D zusammen auch als eine einzige Phase betrachtet werden können. Die jeweiligen gegenseitigen Stellungen der Siegelbacken SI, S2 und des Schlauches Sch sind in Fig. 4 dargestellt, wobei die Darstellung 1 am Ende des Rückhubs, bzw. am Anfang der Eintauchphase ist, die Stelle 2 am Ende der Eintauchphase, bzw. am Siegelanfang, die Stelle 3, die Stellung in der Siegelmitte und die Stelle 4 am Ende der Siegelphase liegt.

Für die genaue Synchronsteuerung aller drei Antriebe mit den Motoren Ml, M2, M3, Fig. 1, werden mit Encodern El, E2,

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E3 an den Motorwellen die momentanen inkrementalen Winkelschritte cp des Motors Ml, x des Motors M2 und ip des Motors M3 an einen ersten Rechner DR, als digitaler Antriebsregler zurückmeldet.

5 Ein zweiter Rechner PC ist diesem ersten Rechner DR übergeordnet und erfüllt die Funktion der Intelligenz, wodurch die Flexibilität der gesamten Verpackungsmaschine ermöglicht wird. Diesem zweiten Rechnerstehen alsDaten, die Formdaten der Gegenstände G, die Daten des Einschlagmaterials und neben io andern auch die Heizleistung der Siegelbacken SB 1, SB2 aus dem Formatgeber F zur Verfügung. Mit diesen Daten, denen auch Informationen aus dem ersten Rechner DR über eine frei programmierbare Steuerung PLC zugestellt sind, erstellt der zweite Rechner PC eine Tabelle T für die Winkelposition i|j des 15 dritten Motors M3 in Abhängigkeit des Winkels cp des ersten Motors Ml, somit alle Punkte der Kurve gemäss Fig. 2.

Der Verpackungstakt wird durch die Kadenz der Zufuhr der Gegenstände G mit dem Zufuhrförderer ZF gegeben. Damit diese Bedingung als solche feststeht, wird der Motor Ml als 20 Hauptmotor, also als befehlende Einheit, festgelegt. Die beiden Motoren M2 und M3 sind dann befohlene Einheiten oder Nebenmotoren. Der erste Rechner gibt demgemäss Steuersignale an alle drei Motoren, nämlich qpsoll an die Motoren Ml, Xsoii an den Motor M2 und ipS0lI an den Motor M3.

25 Neben der Tabelle T für die tabellarische Eingabe der Punkte für die Kurve nach Fig. 2 bzw. Fig. 3 werden zur Festlegung des Verpackungstaktes dem ersten Rechner DR über einen Steuergeber SG noch die Daten für die Abzuglänge des Schlauches eingegeben, die mit den Formdaten der Gegenstände im Ein-30 klang stehen müssen.

Durch diese Anordnung ist gewährleistet, dass vor allem die Positionsregelung der Siegelbacken SB1, SB2 optimal erfolgt. Durch Verwendung von Wechselstrom-Servomotoren, die praktisch wartungsfrei sind, kann eine sehr hohe Dynamik erreicht 35 werden. Somit kann der Rückhub der Siegelbacken auch für mehr als eine Siegelbacke pro Welle gut gemeistert werden. Für die Rückmeldung der Positionen genügt ein einfacher Encoder. Für die Regelung der Motorposition genügt ein Phasenregelkreis , in dem direkt der Motorstrom gesteuert wird. Der Motor 40 M3 wirkt direkt auf die Welle der Siegelbacken SB 1. Die dadurch bewirkten Vereinfachungen erlauben den Bau mit kleinem Aufwand und bewirken eine hohe Dynamik.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Schaltungsanordnung zur Regelung der Position von wenigstens dem Antrieb (M3) der Quersiegelmittel (SB1, SB2) in einer Verpackungsmaschine, die einen ersten Motor (Ml) für den Antrieb des Zufuhrförderers (ZF) für die zu verpackenden Gegenstände (G), einen zweiten Motor (M2) für die Zufuhr des Einschlagmaterials (SF) und einen dritten Motor (M3) für den genannten Antrieb der Quersiegelmittel (SB 1, SB2) umfasst, gekennzeichnet durch einen ersten Rechner (DR), dem wenigstens Daten bezüglich der sich folgenden Winkelpositionen (<pist) von wenigstens dem ersten Motor (M) eingebbar sind, um mit vorgegebenen Daten bezüglich der Abmessungen der Gegenstände (SG) und des Einschlagmaterials neben allfälligen weiteren Maschinendaten (F) die jeweilige synchrone Position wenigstens während der Berührungsphase von Siegelmittel (SB1, SB2) und Schlauchpackung von zweitem Motor (M2) und drittem Motor (M3) zu errechnen und entsprechende Steuersignale (cpS0]I, Xsoii, ifsoii) an die Motoren (Ml, M2, M3) zu geben.
2. 2. Anordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten bezüglich der Abmessungen der Gegenstände, Materialdaten des Einschlagmaterials und Maschinendaten (F) einem zweiten Rechner (PC) zugeführt sind, und dass dieser zweite Rechner (PC) dem ersten Rechner (DR) übergeordnet ist.
3. 3. Anordnung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Motor (Ml) die befehlende Einheit und der zweite Motor (M2) und der dritte Motor (M3) die befohlenen Einheiten sind.
4. 4. Anordnung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens der zweite Motor (M2) und der dritte Motor (M3) Wechselstrom-Servomotoren sind.
5. 5. Anordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Siegelmittel (SB1, SB2) auf zwei parallelen Wellen angeordnete Siegelbacken sind.
6. 6. Anordnung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass pro Welle wenigstens je eine Siegelbacke (SB1, SB2) vorhanden ist.
7. 7. Anordnung nach Patentanspruch 5 oderò, dadurch gekennzeichnet, dass die Siegelbacken (SB1, SB2) kreissegment-förmig ausgebildet sind.
8. 8. Verfahren zum Betrieb der Schaltungsanordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Rechner (PC) die Daten berechnet und dem ersten Rechner (DR) in Form einer Tabelle zugeführt werden.