DE4034044A1 - Verfahren zur herstellung von kunststoffbeuteln mit hilfe eines kunststoffbeutel-automaten - Google Patents

Verfahren zur herstellung von kunststoffbeuteln mit hilfe eines kunststoffbeutel-automaten

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Description

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffbeuteln mit Hilfe eines Kunststoffbeutel- Automaten der einen Vorschubantrieb für eine doppellagige Kunst­ stoffolienbahn mit zumindest einem Vorzugswalzenpaar, eine Schweiß­ und Trenneinrichtung, separate Servomotoren für den Vorschuban­ trieb sowie die Schweiß- und Trenneinrichtung und eine Rechner­ zugswalzenpaar aus einem Bahnspeicher mit einstellbarer Taktzeit um eine Vorschublänge intermittierend vorgezogen sowie in der Schweiß- und Trenneinrichtung zu den Beuteln konfektioniert wird und wobei mit Hilfe eines Gebers pro Takt z Steuerimpulse abge­ nommen und den Servomotoren dergestalt zugeführt werden, daß in einem Vorschubintervall zwischen dem 0-ten Steuerimpuls und dem y-ten Steuerimpuls ein Transportschritt um die Vorschublänge durchgeführt und in einem Schweißintervall zwischen dem y-ten Steuerimpuls sowie dem z-ten Steuerimpuls die Schweiß- und Trenn­ einrichtung betätigt wird. - Schweiß- und Trenneinrichtungen sind in bezug auf ihre bauliche Gestaltung in verschiedenen Ausfüh­ rungsformen bekannt und im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfah­ rens verwendbar. Im allgemeinen wird bei dem Schweißvorgang mit einem entsprechend ausgebildeten Schweißbalken gleichzeitig einer­ seits eine Seitennaht oder Bodennaht geschweißt und andererseits der Trennvorgang durchgeführt. Gleichzeitig können auch Stan­ zungen ausgeführt werden. Das Schweißwerkzeug ist permanent be­ heizt. Die Form der Kunststoffbeutel (Handgrifftragetaschen, Hemdchentaschen und dergleichen) ist beliebig.
Ein Kunststoffbeutel-Automat mit separaten Servomotoren für das Vorzugswalzenpaar sowie die Schweiß- und Trenneinrichtung und mit einer Rechnersteuerung ist aus der EP-A 02 97 434 bekannt.
Der auf das Vorzugswalzenpaar arbeitende Servomotor wird während des Transportschritts beschleunigt und anschließend wieder so ab­ gebremst, daß beim y-ten Steuerimpuls die Folienbahn um die Vor­ schublänge vorgezogen ist. In der Praxis arbeitet man so, daß der Servomotor bis zum Erreichen seiner Drehmomentgrenze bzw. der maximalen Stromaufnahme beschleunigt wird und der Bremsvor­ gang zu einem Zeitpunkt eingeleitet wird, der nach Maßgabe der gewünschten Vorschublänge vorgegeben wird. Bei einer solchen Ver­ fahrensweise treten regelmäßig Stromspitzen auf. Ferner ist die Verfahrensweise mit beachtlichen Energieverlusten verbunden. Das bekannte Verfahren ist in steuerungstechnischer Hinsicht nicht be­ friedigend.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Ver­ fahren so einzurichten, daß der Energiebedarf des Vorschuban­ triebs möglichst gering und die Leistungsaufnahme gleichmäßiger sind.
Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die Antriebs­ drehzahl des Vorschubantriebs mit Hilfe der Rechnersteuerung nach Maßgabe einer von den Steuerungsimpulsen i abhängigen Drehzahl­ steuerungsfunktion F(i) eingestellt wird und daß die Drehzahl­ steuerungsfunktion F(i) von der Rechnersteuerung in Abhängigkeit eines aus der Vorschublänge L und der Taktzahl errechneten Dreh­ zahlmittelwertes nM sowie in Abhängigkeit einer durch die zulässige Antriebsleistung des Servomotors vorgegebenen Maximaldrehzahl nMax festgelegt wird, wobei die Drehzahlsteuerungsfunktion F(i) für einen durch die Bedingung nM 0,5 x nMax vorgegebenen Drehzahlbereich aus einem beim 0-ten Steuerimpuls beginnenden, im wesentlichen linear ansteigenden Funktionsabschnitt sowie einem im wesent­ lichen linear abfallenden, beim y-ten Steuerimpuls endenden Funktionsabschnitt besteht und das Funktionsmaximum nach Maßgabe der mittleren Drehzahl nM angepaßt wird und
wobei die Drehzahlsteuerungsfunktion F(i) für den Bereich nM<0,5 x nMax aus einem beim 0-ten Steuerimpuls beginnenden, im wesentlichen linear bis zu einem der Maximaldrehzahl nMax zugeordneten Funktionsgrenzwert ansteigenden Funktionsabschnitt, einem beim y-ten Steuerimpuls endenden, im wesentlichen linear von dem Funktionsgrenzwert auf Null abfallenden Funktionsab­ schnitt sowie einem die beiden linearen Funktionsabschnitte ver­ bindenden sattelförmigen Funktionsabschnitt besteht und die Intervallbreite IB des sattelförmigen Funktionsabschnitts nach Maßgabe der mittleren Drehzahl nM angepaßt wird.
- Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Vorschubintervall unabhängig von der Taktzahl und der Vorschublänge stets zur Ab­ bremsung und Beschleunigung des Vorschubantriebs voll ausge­ nutzt. Es wird mit konstanten und stets minimalen Beschleunigungs­ werten gearbeitet, die eine lineare Änderung der Antriebsdrehzahl des Vorschubantriebs zur Folge haben. Die Drehzahlsteuerungsfunk­ tion F(i) wird von der Rechnersteuerung nach Maßgabe der einge­ gebenen Werte für die Vorschublänge und die Taktzahl selbsttätig optimiert, in dem in einem unteren Drehzahlbereich, der durch die Bedingung nM 0,5 x nMax definiert ist, das Funktionsmaximum und damit Steigung der Funktionsabschnitte nach Maßgabe der mittleren Drehzahl nM angepaßt wird. Eine entsprechende selbsttä­ tige Dptimierung der Drehzahlsteuerungsfunktion F(i) erfolgt auch dann, wenn die Antriebsdrehzahl n des Vorschubantriebs in einem Drehzahlbereich liegt, der durch die nM0,5< x nMax bestimmt ist. Die selbsttätige Optimierung erfolgt in diesem Drehzahlbereich durch Anpassen der Intervallbreite IB des sattelförmigen Funktions­ abschnitts nach Maßgabe der mittleren Drehzahl nM. Arbeitet man nach der erfindungsgemäßen Lehre, so weist die für den Vorschub der Folienbahn erforderliche Antriebsenergie des auf das Vorzugs­ walzenpaar arbeitenden Servomotors stets ein Minimum auf, und zwar auch dann, wenn der Kunststoffbeutel-Automat auf eine andere Taktzahl und/oder eine andere Vorschublänge umgestellt wird. Fer­ ner ist sichergestellt, daß die maximal zulässige Antriebsleistung des Servomotors zu keinem Zeitpunkt überschritten wird.
Die in der Rechnersteuerung abgespeicherte Drezahlsteuerungsfunk­ tion F(i) weist regelmäßig einen linear ansteigenden Funktionsab­ schnitt und einen linear abfallenden Funktionsabschnitt auf, welche die gleiche Steigung haben. Erfolgt die Drehzahlregelung des Vor­ schubantriebs nach einer solchen symmetrischen Drehzahlsteuerungs­ funktion, so wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe in vollem Umfang gelöst. Genauere Untersuchungen zeigen, daß beim Bremsen höhere Beschleunigungswerte resultieren als beim Anfahren des Vorschubantriebs. Infolgedessen führt eine weitere Optimierung zu einer Drehzahlsteuerungsfunktion, deren Steigung im abfallenden Funktionsabschnitt etwas größer ist als im ansteigenden Funktions­ abschnitt. Bei einer graphischen Auftragung hat die Funktion F(i) eine leichte Rechtsneigung. Eine aus streng linearen Abschnitten zusammengesetzte Drehzahlsteuerungsfunktion F(i) ist von dem Vor­ schubantrieb nicht exakt nachfahrbar. Der Ist-Verlauf der Antriebs­ drehzahl des Vorschubantriebs stellt vielmehr eine geglättete Funk­ tion mit stetigen Übergängen zwischen den Funktionsabschnitten dar. Aus steuerungs- und regelungstechnischen Gründen sollte eine Ist/Sollwert-Abweichung möglichst vermieden werden. Es ist daher vorteilhaft, wenn als Drehzahlsteuerungsfunktion F(i) eine Funktion mit stetigen Übergängen zwischen den Funktionsabschnitten ver­ wendet wird. Dies kann durch einen Polygonzug realisiert werden, der durch Überlagerung mit einer Glättungsfunktion modifiziert wird. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsge­ mäßen Verfahrens sieht ferner vor, daß von dem Geber pro Takt 300 Steuerimpulse entsprechend dem Winkel von 360° abgenommen werden und daß im Bereich von 0 bis 180° jeweils der Transport­ schritt um die Abschnittslänge L und im Bereich von 180 bis 360° jeweils die Beutelschweißung durchgeführt wird.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Aus­ führungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. zeigen
Fig. 1 das Schema einer Anlage zur Durchführung des er­ findungsgemäßen Verfahrens, ausschnittsweise,
Fig. 2 und 3 graphische Darstellungen der Drehzahlsteuerungs­ funktion F(i).
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoff­ beuteln mit Hilfe eines Kunststoffbeutel-Automaten, der einen Vor­ schubantrieb für eine mit zumindest einem Vorzugswalzenpaar doppellagige Kunststoffolienbahn, eine Schweiß- und Trenneinrich­ tung, separate Servomotoren für das Vorzugswalzenpaar sowie die Schweiß- und Trenneinrichtung und eine Rechnersteuerung aufweist. Die Kunststoffolienbahn wird von dem Vorzugswalzenpaar aus einem Bahnspeicher mit einstellbarer Taktzeit um eine Vorschublänge inter­ mittierend vorgezogen sowie in der Schweiß- und Trenneinrichtung zu den Beuteln konfektioniert. In Fig. 1 erkennt man den Vorschub­ antrieb mit Vorzugswalzenpaar 1 und zugeordnetem Servomotor 2 sowie die Rechnersteuerung 3 mit Eingabegerät 4, Rechner- und Speicherteil 5 und Leistungsverstärker 6, der auch als Steuerachse bezeichnet wird. An das Vorzugswalzenpaar 1 ist ferner ein Geber 7 angeschlossen, welcher Steuerimpulse abnimmt und der Rechner­ steuerung 3 zuführt.
Aus den Fig. 2 und 3 wird die Steuerung des Vorzugswalzenpaares 1 deutlich. Aufgetragen ist die Antriebsdrehzahl n des Vorschuban­ triebs als Funktion der Steuerimpulse i, die in Winkelgeraden und als abzählbare Menge von 0 bis z dargestellt sind. Pro Takt wer­ den z Steuerimpulse abgenommen und den Servomotoren dergestalt zugeführt, daß in einem Vorschubintervall zwischen dem 0-ten Steuerimpuls und dem y-ten Steuerimpuls ein Transportschritt um die Vorschublänge L und in einem Schweißintervall zwischen dem y-ten Steuerimpuls sowie dem z-ten Steuerimpuls die Schweiß- und Trenneinrichtung betätigt wird. Die Antriebsdrehzahl n des Vor­ schubantriebs wird mit Hilfe der Rechnersteuerung 3 nach Maßgabe einer von den Steuerungsimpulsen i abhängigen Drehzahlsteuerungs­ funktion F(i) eingestellt. Dabei wird die Drehzahlsteuerungsfunk­ tion F(i) von der Rechnersteuerung 3 in Abhängigkeit eines aus der Vorschublänge L und der Taktzahl errechneten auf das Vor­ schubintervall bezogenen Drehzahlmittelwertes nM sowie in Abhängig­ keit einer durch die zulässige Antriebsleistung des Servomotors 2 vorgegebenen Maximaldrehzahl nMax festgelegt. Der Drehzahlmittel ­ wert nM sowie die Maximaldrehzahl nMax sind in den Fig. 2 und 3 als gestrichelte Linie eingezeichnet.
Arbeitet der Vorschubantrieb in einem Drehzahlbereich, der durch die Bedingung nM 0,5 x nMax festgelegt ist, so hat die Dreh­ zahlsteuerungsfunktion den aus Fig. 2 ersichtlichen Verlauf. Sie besteht aus einem beim 0-ten Steuerimpuls beginnenden im wesent­ lichen linear ansteigenden Funktionsabschnitt 8 sowie einem im we­ sentlichen linear abfallenden beim y-ten Steuerimpuls endenden Funktionsabschnitt 9. Das Funktionsmaximum 10 wird dabei von der Rechnersteuerung 3 nach Maßgabe der mittleren Drehzahl nM selbsttätig angepaßt. Bleibt die mittlere Drehzahl unter dem Grenzwert 0,5 x nMax so wird die Maximaldrehzahl nicht erreicht.
Arbeitet der Vorschubantrieb in einem Drehzahlbereich, der durch die Bedingung nM <0,5 x nMax festgelegt ist, so nimmt die Dreh­ zahlsteuerungsfunktion F(i) den aus Fig. 3 ersichtlichen Verlauf an. Sie besteht aus einem beim 0-ten Steuerimpuls beginnenden im wesentlichen linear bis zu einem der Maximaldrehzahl nMax zuge­ ordneten Funktionsgrenzwert ansteigenden Funktionsabschnitt 8, einem beim y-ten Steuerimpuls endenden, im wesentlichen linear von dem Funktionsgrenzwert auf Null abfallenden Funktionsab­ schnitt 9 sowie einem die beiden linearen Funktionsabschnitte 8, 9 verbindenden sattelförmigen Funktionsabschnitt 11. Die Intervall­ breite IB des sattelförmigen Funktionsabschnitts 11 wird von der Rechnersteuerung 3 dabei selbsttätig nach Maßgabe der mittleren Drehzahl nM angepaßt. Je größer der Drehzahlmittelwert nM im Ver­ hältnis zu der zulässigen Maximaldrehzahl nMax ist, desto breiter wird der sattelförmige Funktionsabschnitt 11.
Nach bevorzugter und hier dargestellter Ausführung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens wird mit einer Drehzahlsteuerungsfunktion F(i) gearbeitet, die stetige Übergänge zwischen den Funktionsabschnit­ ten 8, 9, 10, 11, aufweist. Gestrichelt eingezeichnete, mathematisch exakt lineare Abschnitte sind hier durch einen Polygonzug ange­ nähert. Im übrigen erkennt man, daß die Drehzahlsteuerungsfunk­ tion F(i) im Vorschubintervall symmetrisch ausgebildet ist und gleiche Steigungen im ansteigenden sowie abfallenden Funktionsab­ schnitt 8, 9 aufweist. Möglich ist allerdings auch eine asymmetrische Ausbildung der Drehzahlsteuerungsfunktion F(i) derart, daß die Steigung der Drehzahlsteuerungsfunktion im abfallenden Funktions­ abschnitt 9 etwas größer ist als die Steigung der Drehzahlsteue­ rungsfunktion im ansteigenden Funktionsabschnitt 8. Den Fig. 2 und 3 entnimmt man schließlich, daß von dem Geber 7 pro Takt 360 Steuerimpulse entsprechend dem Winkel von 360° abgenommen werden und daß im Bereich von 0 bis 180° jeweils der Transport­ schritt um die Vorschublänge L und im Bereich von 180° bis 360° jeweils die Beutelschweißung durchgeführt wird.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung von Kunststoffbeuteln mit Hilfe eines Kunststoffbeutel-Automaten,
der einen Vorschubantrieb für eine doppellagige Kunststoffolien­ bahn mit zumindest einem Vorzugswalzenpaar, eine Schweiß­ und Trenneinrichtung, separate Servomotoren für den Vorschub­ antrieb sowie die Schweiß- und Trenneinrichtung und eine Rech­ nersteuerung aufweist,
wobei die Kunststoffolienbahn von dem Vorzugswalzenpaar aus einem Bahnspeicher mit einstellbarer Taktzeit um eine Vorschublänge in­ termittierend vorgezogen sowie in der Schweiß- und Trenneinrich­ tung zu den Beuteln konfektioniert wird und wobei mit Hilfe eines Gebers pro Takt z Steuerimpulse abgenommen und den Servomotoren dergestalt zugeführt werden, daß in einem Vorschubintervall zwischen dem 0-ten Steuerimpuls und dem y-ten Steuerimpuls ein Transportschritt um die Vorschublänge durchgeführt und in einem Schweißintervall zwischen dem y-ten Steuerimpuls sowie dem z-ten Steuerimpuls die Schweiß- und Trenneinrichtung betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebs­ drehzahl (n) des Vorschubantriebs mit Hilfe der Rechnersteuerung (3) nach Maßgabe einer von den Steuerungsimpulsen (i) abhängigen Drehzahlsteuerungsfunktion F(i) eingestellt wird und daß die Dreh­ zahlsteuerungsfunktion F(i) von der Rechnersteuerung (3) in Ab­ hängigkeit eines aus der Vorschublänge (L) und der Taktzahl er­ rechneten Drehzahlmittelwertes nM sowie in Abhängigkeit einer durch die zulässige Antriebsleistung des Servomotors vorgegebenen Maxi­ maldrehzahl nMax festgelegt wird,
wobei die Drehzahlsteuerungsfunktion F(i) für einen durch die Bedingung nM-0,5 x nMax vorgegebenen Drehzahlbereich aus einem beim 0-ten Steuerimpuls beginnenden, im wesentlichen linear ansteigenden Funktionsabschnitt (8) sowie einem im wesentlichen linear abfallenden, beim y-ten Steuerimpuls enden­ den Funktionsabschnitt (9) besteht und das Funktionsmaximum (10) nach Maßgabe der mittleren Drehzahl nM angepaßt wird und
wobei die Drehzahlsteuerungsfunktion F(i) für den Bereich nM <0,5 x nMax aus einem beim 0-ten Steuerimpuls beginnenden, im wesentlichen linear bis zu einem der Maximaldrehzahl nMax zugeordneten Funktionsgrenzwert ansteigenden Funktionsabschnitt (8), einem beim y-ten Steuerimpuls endenden, im wesentlichen linear von dem Funktionsgrenzwert auf Null abfallenden Funk­ tionsabschnitt (9) sowie einem die beiden linearen Funktions­ abschnitte (8, 9) verbindenden sattelförmigen Funktionsab­ schnitt (11) besteht und die Intervallbreite (IB) des sattelför­ migen Funktionsabschnitts (11) nach Maßgabe der mittleren Dreh­ zahl nM angepaßt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der linear ansteigende Funktionsabschnitt (8) und der linear abfallen­ de Funktionsabschnitt (9) der Drehzahlsteuerungsfunktion F(i) die gleiche Steigung aufweisen.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der Drehzahlfunktion F(i) im abfallenden Funktionsab­ schnitt (9) größer ist als die Steigung im ansteigenden Funktions­ abschnitt (8).
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Drehzahlsteuerungsfunktion F(i) stetige Übergänge zwischen den Funktionsabschnitten (8, 9, 10, 11) aufweist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß von dem Geber (7) pro Takt 360 Steuerimpulse, ent­ sprechend dem Winkel von 360°, abgenommen werden, und daß im Bereich von 0 bis 180° jeweils der Transportschritt um die Vor­ schublänge (L) und im Bereich von 180 bis 360° jeweils des Beutel­ schweißung durchgeführt wird.
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