DE4021402C2 - Vorrichtung zur Kontrolle von sich leerenden Rollen oder Spulen in der Zuführstation einer Einwickelmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kontrolle von sich leerenden Rollen oder Spulen in der Zuführstation einer Einwic­ kelmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist bekannt, daß bei Einwickelmaschinen, insbesondere für Zi­ garettenpäckchen, das Papierband oder die thermoplastische Fo­ lie, die zum Einwickeln der Produkte verwendet wird, auf Rollen oder Spulen von oft beachtlichen Abmessungen gewickelt sind.

Um die Einwickelmaschine nicht anhalten zu müssen, wenn sich eine Spule mit Folie oder Papier leert, sind diese Maschinen normalerweise mit einer Zuführstation versehen, die mit einem Paar von parallelen Achsen ausgerüstet ist, auf welchen die Rol­ len oder Spulen drehbar gelagert sind. Von einer dieser beiden wird das Band abgewickelt, um es zu einer Schneidvorrichtung zu führen, welche von dem Band Abschnitte abtrennt, die in der Einwickelstation der Maschine verwendet werden, während die an­ dere als Ersatzmagazin dient, um in dem Moment das Band in die Einwickellinie einzuführen, wenn die erste Spule oder Rolle leer wird.

Aus der EP 155 020 A2 ist eine Vorrichtung der im Patentanspruch 1 angegebenen Gattung bekannt, bei der im Zentrum einer Spule oder Rolle ein Organ angebracht ist, das ein Magnetfeld erzeugt, welches von einem am Außenrand der Rolle anliegenden Sensor er­ faßt wird. Der Meßwert wird dann an eine Einrichtung zum Blockieren der Spulenrotation weitergegeben. Ein Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, daß jeder Spulenkern mit einem Perma­ nentmagneten oder dergleichen ausgerüstet werden muß. Das von diesem erzeugten Magnetfeld kann durch Elemente beeinflußt wer­ den, die von außen auf die Spule einwirken, so daß die Messungen durch den Sensor verfälscht werden. Dies ist beispielsweise auch bei Folien aus bestimmten Metallen der Fall, die das Magnetfeld gegenüber dem Sensor abschirmen.

Gegenstand der US-Patentschrift 4 170 346 ist eine für die Buchbinderei ent­ wickelte Vorrichtung, welche die Anzahl von Papierbögen oder Blättern eines zu bindenden Buches ermittelt. Dazu wird der Sta­ pel von Blättern zwischen zwei Kondensatorplatten hindurch­ geführt, und der dabei entstehende Impedanzwert wird mit einem vorgegebenen Wert verglichen. Stimmen die Werte nicht überein, wird daraus auf einen Stapel von falscher Blattanzahl geschlos­ sen und dieser Stapel ausgesondert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wirtschaftlich arbeitende Vorrichtung zur Kontrolle von sich leerenden Rollen oder Spulen in der Zuführstation einer Einwickelmaschine zur Verfügung zu stellen, die in der Lage ist, unabhängig von mögli­ chen äußeren Störeinflüssen eine genaue Kontrolle des Rollen- oder Spulendurchmessers für jedes beliebige Bandmaterial durch­ zuführen.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung ist nachstehend an Ausführungsbeispielen erläu­ tert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Frontalansicht einer Zuführstation für ein Band mit einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Vor­ richtung,

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung eine der beiden aus Spule und Tragwelle bestehenden Gruppen gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Variante der Fig. 2, die für die Zuführstation der Fig. 1 vorgesehen ist,

Fig. 4 die schematische Seitenansicht der aus Spule und Trag­ welle bestehenden Gruppe gemäß Fig. 3 in einer abgeänderten Ausführungsform,

Fig. 5 eine Variante der Fig. 4 und

Fig. 6 in Frontalansicht eine weitere Konstruktionsvariante der Vorrichtung.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung wird bei Einwickelmaschinen verwendet, die eine Zuführstation 1 für ein Band 6 haben, das an eine Einwickelstation 4 weitergeleitet wird, in der beispiels­ weise schachtelförmige Gegenstände 5 mit einer Umhüllung verse­ hen werden. Fig. 1 zeigt, daß die Zuführstation 1 zwei aus Spule 2 und Tragwelle 3 bestehende Gruppen aufweist, von denen eine als Ersatz für die andere dient. Die Spulen 2 sind auf ih­ rer Tragwelle 3 drehbar gelagert, so daß sie die Einwickelsta­ tion 4 mit dem Band 6 versorgen.

Im Bereich der Zuführstation 1 sind Erfassungsmittel 7 vorgese­ hen, welche eine von der aus Spule 2 und Tragewelle 3 bestehen­ den Gruppe erzeugte Eigenimpedanz feststellen. Nachstehend wird näher erläutert, daß diese Impedanz Funktion der Radialabmessung R der Spule 2 ist. Die Erfassungsmittel 7 haben die Aufgabe, ein Erfassungssignal von einem Impedanzwert abzugeben, das einem voreingestellten Impedanzwert entspricht.

Fig. 2 zeigt, daß die Erfassungsmittel 7 ein zylindrisches Ele­ ment 8 haben, das koaxial zwischen Spule 2 und Tragwelle 3 ein­ gesetzt ist. Ein weiterer Bestandteil der Erfassungsmittel 7 ist eine Platte 9, die im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 relativ zu dem zylindrischen Element 8 radial fest angebracht ist. Hierzu dient ein Arm 11, der in der Zuführstation 1 befe­ stigt ist.

Zwischen die Tragwelle 3 und das zylindrische Element 8 ist eine Hülse 40 aus isolierendem Material eingesetzt.

Der radiale Abstand zwischen der Platte 9 und dem zylindrischen Element 8 darf nicht geringer sein als der Maximalwert der ra­ dialen Stärke der aus Spule 2 und Tragwelle 3 bestehenden Gruppe, damit auf die Tragwelle 3 eine volle Spule 2 aufgesetzt werden kann. Das zylindrische Element 8 und die Platte 9 sind über Schleifkontakte 8c direkt mit einer elektrischen Energie­ quelle 30 verbunden. Auf diese Weise wird ein Kondensator gebil­ det, dessen Beläge aus dem zylindrischen Element 8 und der Platte 9 bestehen und dessen Dielektrikum durch das Band 6 der Spule 2 gebildet wird.

Das in dieser Weise ausgebildete Erfassungsmittel 7 erfaßt den Wert der kapazitiven Reaktanz der Impedanz, welche bei gleich­ bleibender Dielektrizitätskonstante des Bandmaterials Funktion der Dicke der Spule 2 ist. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß während des Abwickelns des Bandes 6 der Spule 2 ein Teil des Di­ elektrikums nach und nach durch Luft ersetzt wird, die eine an­ dere Dielektrizitätkonstante als das Band 6 hat. In diesem Falle werden elektronische Mittel eingesetzt, die in der Lage sind, automatisch und in Realzeit diese Veränderung der Dielektrizi­ tätkonstanten auszugleichen, so daß der Wert der kapazitiven Re­ aktanz erhalten bleibt, bei dessen Erreichen die Erfassungsmit­ tel 7 ein Signal aussenden.

Der erläuterte Kondensator ist an einem Ausgang an Meß- und Kom­ paratormittel 22 angeschlossen, die beim Erfassen eines von dem Kondensator kommenden Impedanzwertes, der einem Mindestwert der radialen Stärke der Spule 2, d. h. einem in einem Eingabeorgan 100 eingestellten und von diesem ausgesandten Impedanzwert ent­ spricht, ein Ausgangssignal an eine Steuereinrichtung 14 abgeben, die für ein Blockieren der leeren Spule 2 und ein Austauschen gegen eine neue Spule sorgt.

Fig. 3 zeigt eine Variante der Erfassungsmittel 7, bei welcher die Platte als ein Gleitschuh 9' ausgebildet und am Ende eines Armes 11 angebracht ist, der an seinem anderen Ende an der Zu­ führstation 1 schwenkbar angelenkt ist. Auf diese Weise ist der Gleitschuh 9' in radialer Richtung (vgl. Pfeil F in Fig. 3) beweglich gelagert und verändert mit abnehmender Dicke der Spule 2 seinen Abstand in Richtung auf das zylindrische Element 8.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sind der Gleitschuh 9' und das zylindrische Element 8 an eine elektrische Energiequelle 30 angeschlossen und bilden die Beläge eines Kondensators. Bei Erreichen eines Impedanzwertes, der dem voreingestellten Impe­ danzwert entspricht, geben die Meß- und Komperatormittel 22 ein Steuersignal an die Steuereinrichtung 14 zum Blockieren und Aus­ wechseln der Spule 2 ab.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Platte 9 der Erfassungsmittel 7 axial außerhalb der Länge der Spule 2 liegt, auf der eine Rolle 10 frei drehbar und in ständigem Kontakt mit deren Außenseite abläuft. Die Platte 9 wird von der Rolle 10 ge­ tragen, welche ihrerseits an dem Arm 11 gelagert ist, dessen ge­ genüberliegendes Ende in der Zuführstation 1 frei schwenkbar an­ gelenkt ist. Der Platte 9 radial gegenüber liegt auch hier ein zylindrisches Element 8, das koaxial auf der Tragwelle 3 befe­ stigt ist. Analog wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 sind die Platte 9 und das zylindrische Element 8, welche die Beläge eines Kondensators in Luft bilden, an eine Energiequelle 30 an­ geschlossen. In diesem Fall wird das Dielektrikum des Kondensa­ tors durch die Luft gebildet, so daß dann, wenn die Platte 9 in die Nähe des metallischen Elementes 8 kommt und die zwischen beiden liegende Luftschicht einen Mindestwert erreicht, der dem Wert der voreingestellten kapazitiven Reaktanz entspricht, die Meß- und Komparatormittel 22 ein Steuersignal an die Steuerein­ richtung 14 abgeben, welche ihrerseits die Rotation der leeren Spule 2 anhält und für einen Austausch gegen eine neue Spule 2 sorgt.

Die Fig. 5 und 6 zeigen zwei Varianten, bei denen die Erfas­ sungsmittel 7 aus jeweils einem Annäherungssensor 32 bestehen, der kapazitiver oder induktiver Bauart sein kann.

Der Annäherungssensor 32' induktiver Bauart kann, wie Fig. 6 zeigt, entweder direkt an dem Arm 11 angebracht oder gemäß Fig. 5 unter Zwischenschaltung einer Rolle 10 an dem Arm 11 gehalten werden. Auch kann der Annäherungssensor 32' gemäß Fig. 5 außer­ halb oder (vgl. Fig. 6) innerhalb der Axialabmessung der Spule 2 angeordnet sein.

Der induktive Annäherungssensor 32' benötigt ein metallisches Element 8' oder 8", das in der Lage ist, das von dem kapaziti­ ven Annäherungssensor 32' selbst erzeugte Magnetfeld zu dämpfen, so daß ein entsprechendes Steuersignal von dem Sensor 32' unmittelbar an die Steuereinrichtung 14 abgegeben wird. Das metallische Element kann, wie die Fig. 5 und 6 zeigen, aus dem fest mit der Tragwelle 3 verbundenen, zylindrischen Element 8' bestehen, es kann aus einem an dem zylindrischen Element 8' befestigten, metallischen Element bestehen, sofern das zylindrische Element 8' nicht metallisch ist, oder es kann von einem Metallstreifen 8" gebildet werden (vgl. Fig. 6), der an einer inneren Wicklung des Bandes 6 der Spule 2 angebracht ist.

Im Beispiel der Fig. 5 wird der kapazitive Annäherungssensor 32 von der frei drehbaren Rolle 10 getragen, welche an dem Arm 11 gelagert ist, dessen anderes Ende in der Zuführstation 1 schwenkbar gelagert ist. Der kapazitive Annäherungssensor 32 ist in der Lage, das Vorhandensein einer Dielektrizitätskonstanten zu erfassen, die von derjenigen des Mittels abweicht, in welchem er sich bewegt. Der kapazitive Annäherungssensor 32 ist damit in der Lage, eine Veränderung der Dielektrizitätskonstanten der Luft immer dann zu erfassen, wenn er in die Nähe eines anderen Elementes gelangt, z. B. des zylindrischen Elementes 8', so daß das Steuersignal an die Steuereinrichtung 14 abgegeben wird.

In Fig. 1 ist angedeutet, daß zusätzlich zu den bereits erläu­ terten Erfassungsmitteln 7 für die weitere Sicherheit Erfas­ sungsmittel vorgesehen sind, die aus zwei Rollen 12 und 12a be­ stehen, welche in den Stromkreis 31 einer Energiequelle 30' ein­ gesetzt sind. Die beiden Rollen 12 und 12a können beispielsweise Mitnehmerrollen für das Band 6 sein, das in ständiger Berührung mit den Rollen zwischen diesen durchläuft. Die Spannung, die durch die Energiequelle 30' an den Rollen 12, 12a anliegt, muß geringer sein als die Durchschlagsfestigkeit des Bandes 6. Unter Durchschlagsfestigkeit wird der Wert des elektrischen Feldes oder die Spannungsdifferenz entsprechend der Entladespannung des aus isolierendem Material bestehenden Bandes 6 verstanden. Das Band 6 hat an einer seiner letzten Windungen der Spule 2 einen Metallstreifen 13, dessen Länge so bemessen sein muß, daß die beiden Rollen 12 und 12a elektrisch miteinander verbunden werden. In dem Augenblick, in dem der Metallstreifen 13 in Kontakt mit den beiden Rollen 12 und 12a kommt, wird ein Kurzschluß mit daraus folgendem Stromfluß in dem Stromkreis 31 erzeugt. Der Strom wird von einer Differentialschaltung 23 erfasst, die als Meß- und Komperatormittel wirkt und ein Steuersignal an die Steuereinrichtung 14 abgibt.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Kontrolle von sich leerenden Rollen oder Spulen in der Zuführstation (1) einer Einwickelmaschine, welche wenigstens eine um ihre eigene Achse drehbare Tragwelle (3) mit darauf angeordneter Rolle oder Spule (2) aufweist, die eine Einwickelstation (4) mit einem von der Rolle oder Spule (2) abgewickelten Band (6) speist, dadurch gekennzeichnet, daß Erfassungsmittel (7) für eine elektrische Impedanz vorgesehen sind, die von der Rolle oder Spule (2) und Tragwelle (3) selbst erzeugt wird und die vom Durchmesser der Rolle oder Spule (2) abhängig ist, und daß Meß- und Komparatormittel (22) vorgesehen sind, die bei Erreichen eines voreingestellten Impedanzwertes ein Steuersignal abgeben.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungsmittel (7) aus einem zylindrischen Element (8), das koaxial zwischen der Rolle oder Spule (2) und der Tragwelle (3) eingesetzt ist, und aus einer Platte (9) bestehen, die zu dem zylindrischen Element (8) in einem radial festen Abstand angebracht ist, der das Einsetzen einer neuen Spule (2) auf die Tragwelle (3) erlaubt, wobei das zylindrische Element (8) und die Platte (9) an eine elektrische Energiequelle (30) angeschlossen sind und die Beläge eines an die Meß- und Komparatormittel (22) angeschlossenen Kondensators bilden, dessen Dielektrikum zumindest teilweise von dem auf der Rolle oder Spule (2) aufgewickelten Band (6) gebildet wird und dessen kapazitive Reaktanz bei gleicher Dielektrizitätskonstante des Materials des Bandes (6) Funktion der gesamten Stärke des auf der Spule (2) aufgewickelten und zwischen dem zylindrischen Element (8) und der Platte (9) liegenden Bandes (6) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungsmittel (7) aus wenigstens einem zylindrischen Element (8), das koaxial zwischen der Rolle oder Spule (2) und der Tragwelle (3) eingesetzt ist, und aus einer als Gleitschuh (9') ausgebildeten Platte (9) bestehen, die von einem mit einem Ende an der Zuführstation (1) angelenkten Arm (11) getragen wird und radial in ständigem Kontakt mit dem auf der Rolle oder Spule (2) aufgewickelten Band (6) ist, wobei das zylindrische Element (8) und der Gleitschuh (9') an eine elektrische Energiequelle (30) angeschlossen sind und so die Beläge eines an die Meß- und Komparatormittel (22) angeschlossenen Kondensators bilden, dessen Dielektrikum von dem auf der Rolle oder Spule (2) aufgewickelten Band (6) gebildet wird und dessen kapazitative Reaktanz Funktion der Gesamtstärke des auf der Rolle oder Spule (2) aufgewickelten und sich zwischen dem zylindrischen Element (8) und dem Gleitschuh (9') befindlichen Bandes (6) ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungsmittel (7) aus einem zylindrischen Element (8), das koaxial auf der Tragwelle (3) und axial außerhalb der Rolle oder Spule (2) befestigt ist, und aus einer Platte (9) bestehen, die in derselben diametralen Ebene wie das zylindrische Element (8) angeordnet und von einer Rolle (10) getragen ist, die von einem mit einem Ende an der Zuführstation (1) angelenkten Arm (11) gehalten wird und radial in ständigem Kontakt mit dem auf der Rolle oder Spule (2) aufgewickelten Band (6) ist, wobei das zylindrische Element (8) und die Platte (9) an eine elektrische Energiequelle (30) angeschlossen sind und so die Beläge eines an die Meß- und Komparatormittel (22) angeschlossenen Kondensators in Luft bilden, dessen kapazitive Reaktanz Funktion des Abstandes zwischen dem zylindrischen Element (8) und der Platte (9) ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungsmittel (7) aus einem Annäherungssensor (32) kapazitiver Bauart bestehen, der von einer Rolle (10) getragen ist, die von einem mit einem Ende an der Zuführstation (1) angelenkten Arm (11) gehalten wird und radial in ständigem Kontakt mit dem auf der Rolle oder Spule (2) aufgewickelten Band (6) ist, wobei dem Annäherungssensor (32) ein diametral gegenüberliegendes, auf der Tragwelle (3) angebrachtes Gegenelement (8') zugeordnet ist und der Annäherungssensor (32) beim Erfassen einer Veränderung der Dielektrizitätskonstanten das Steuersignal abgibt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungsmittel (7) einen Annäherungssensor (32') induktiver Bauart umfassen, der von einem an der Zuführstation (1) angelenkten Arm (11) gehalten wird und dem ein diametral gegenüberliegendes, metallisches Element (8', 8") auf der Tragwelle (3) zugeordnet ist, wobei der Annäherungssensor (32') mit abnehmendem Radialabstand von dem metallischen Element (8', 8") ein Steuersignal abgibt, das der von dem metallischen Element (8', 8") hervorgerufenen Dämpfung des Magnetfeldes des kapazitiven Annäherungssensors (32') entspricht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Annäherungssensor (32, 32') innerhalb der axialen Abmessung der Rolle oder Spule (2) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Annäherungssensor (32, 32') außerhalb der axialen Abmessung der Rolle oder Spule (2) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß den Erfassungsmitteln (7) als zusätzliche Erfassungsmittel zwei Rollen (12, 12a) zugeordnet sind, die an eine elektrische Energiequelle (30') angeschlossen sind, welche an den Rollen (12, 12a) eine Spannung anlegt, deren Wert geringer ist als die Durchschlagsfestigkeit des Bandes (6), das zwischen den beiden Rollen (12, 12a) in ständigem Kontakt mit diesem hindurchläuft und das im Bereich der letzten Windungen der Rolle oder Spule (2) einen elektrisch leitenden Streifen (18) trägt, der eine elektrische Verbindung zwischen den beiden Rollen (12, 12a) herstellt, wobei in den Stromkreis (31) zwischen der Energiequelle (30') und den Rollen (12, 12a) Meß- und Komparatormittel (23) geschaltet sind, die bei Stromfluß ein Steuersignal aussenden.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungsmittel (7) an eine Steuereinrichtung (14) zum Blockieren und Austauschen der Rolle oder Spule (2) angeschlossen sind.