DE4137319C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung einer Etikettiermaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung einer Etikettiermaschine gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 12.

In der Praxis wird die Klebstoffauftragseinrichtung einer Etikettiermaschine so eingestellt, daß eine gerade noch ausreichende Verklebung der Etiketten mit dem Gefäß sichergestellt ist. Selbst wenn diese einmal ermittelte Einstellung der Klebstoffauftragseinrichtung reproduzierbar, z. B. durch Maßskalen, einstellbar ist, können daraus keine konkreten Rückschlüsse auf einen exakten Klebstoffverbrauch gezogen werden, da, z. B. infolge von Verschleiß an der Leimleiste, der Leimwalze oder Vergrößerung des Leimwalzenspiels eine bisher nicht genau erfaßbare Veränderung trotz gleicher Einstellung der Klebstoffauftragseinrichtung erfaßbar ist. Das Bedienungspersonal an der Maschine kann nur durch Inaugenscheinnahme - ohne exakte Entscheidungshilfen - eine Überholung bzw. Nachjustierung der verschleißbehafteten Teile vornehmen. Darüber hinaus können Optimierungsmöglichkeiten zur Verringerung des Klebstoffverbrauchs und damit der Betriebsmittelkosten in Ermangelung exakter Vergleichsdaten im laufendem Betrieb nicht voll ausgeschöpft werden.

Bisher war es für Betreiber von Etikettiermaschinen nicht ausreichend genau möglich, Versuchsreihen mit unterschiedlichen Leimsorten von verschiedenen Herstellern zu fahren, um dann anhand der gemessenen Ergebnisse vergleichende Betriebsmittelkostenrechnungen anzustellen.

Zum Beschichten einer kontinuierlich bewegten Trägergewebebahn mit einem Überzugsmaterial wurde bereits vorgeschlagen, die Auftragsmenge durch Beeinflussung der Pumpenförderleistung in Abhängigkeit der Fördergeschwindigkeit der Trägerbahn und der Vorratsmenge des Überzugsmaterials zu steuern. Eine Erfassung und Regelung der Temperatur des Überzugsmaterials ist nicht vorgesehen (DE 40 24 851 A11).

Ferner ist zur Bestückung von Leiterplatten mit elektronischen Bauelementen die Verwendung einer Klebstoffdosiervorrichtung angeregt worden, deren Fördervolumen bei jedem Arbeitstakt unter Berücksichtigung der Klebstofftemperatur durch eine gezielte Steuerung des auf den Klebstoff wirkenden Druckes und/oder der Zeit der Druckausübung konstant gehalten wird. Eine Regelung der Klebstofftemperatur zur Beeinflussung des Klebstoffverbrauchs ist nicht vorgesehen (DE 40 12 879 A1).

Außerdem ist durch das US-Patent 3 356 062 noch eine weitere Meßvorrichtung zur Bestimmung des Verbrauchs von Beschichtungsmaterial bekannt. Auch bei dieser Vorrichtung wird die Temperatur des Beschichtungsmaterials weder erfaßt noch zur Beeinflussung des Verbrauchs gezielt verändert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung des Klebstoffverbrauches während des Betriebs einer Etikettiermaschine anzugeben, das/die eine Einstellung eines vorgegebenen Klebestoffverbrauchs ermöglicht.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 bzw. 12 angegebenen Merkmale.

Dadurch, daß der Leimverbrauch nicht wie bisher am Ende einer Betriebsschicht überschlägig aus der Zahl der Palettenstapel ermittelt wird, wobei in der Füllinie unvermeidlicher Flaschenbruch und andere Einflüsse unberücksichtigt bleiben, sondern eine im Betrieb fortlaufende, unmittelbar an der Etikettiermaschine stattfindende Ermittlung der verbrauchten Klebstoffmenge und der im gleichen Zeitraum die Etikettiermaschine passierenden Gefäßzahl erfolgt, ist ein genaues Meßergebnis möglich, aus dem beispielsweise der Leimverbrauch bezogen auf eine bestimmte Anzahl von Flaschen, z. B. tausend Stück, oder die Flaschenausbeute bezogen auf ein Kilogramm Leim ermittelbar ist. Besonders günstig ist die Bildung eines Quotienten aus den erfaßten Werten, der den Klebstoffverbrauch bezogen auf die beleimte Etikettenfläche angibt. Mit einem solchen spezifischen Klebstoffverbrauchswert können auch Vergleiche zwischen Gefäßen mit unterschiedlicher Etikettenausstattung, d. h. in der Regel auch unterschiedlicher Etikettenfläche, angestellt werden.

Unter fortlaufender Ermittlung des verbrauchten Klebstoffes wird im Sinne der Erfindung eine kontinuierliche oder in bestimmten Zeitintervallen laufend stattfindende Erfassung und/oder Auswertung verstanden.

Eine besonders einfache und zuverlässige Bestimmung des Klebstoffverbrauches kann vorrichtungsgemäß durch die Verwendung einer den Klebstoffvorrat tragenden Waage realisiert werden. Dadurch kann die Bestimmung des Klebstoffverbrauches auch bei konventionellen Etikettiermaschinen erfolgen, die nicht speziell dafür vorbereitet sein müssen. Die im gleichen Zeitraum der Gewichtserfassung des Klebstoffvorrats durch die Etikettiermaschine laufende Zahl von Gefäßen kann beispielsweise durch einen optischen Sensor oder auch Näherungsinitiatoren erfolgen. Diese Sensoren können am Einlauf, am Auslauf oder unmittelbar in der Maschine plaziert werden. Es ist besonders günstig, wenn durch den Sensor nur tatsächlich etikettierte Gegenstände erfaßt werden, was eine Erhöhung der Genauigkeit des bestimmten spezifischen Klebstoffverbrauches bewirkt. Eine Speicher- und Abrufbarkeit der im Betrieb erfaßten und/oder daraus gebildeten Werte gestattet eine Gesamtdokumentation und darüber hinaus zusätzlich zu der möglichen Momentanauswertung eine sich über die gesamte Betriebsdauer erstreckende, genaue Durchschnittswerte liefernde Auswertung aller erfaßten Werte.

Um einen auf die beleimte Etikettenfläche bezogenen spezifischen Leimverbrauch angeben zu können, können in den die Auswertung vornehmenden Rechner die beleimten Etikettenflächen einer durch die Etikettiermaschine ausgestatteten Flasche abrufbar eingespeichert werden. Neben den im Betrieb veränderbaren Größen oder Parametern, wie z. B. der Leimtemperatur, können dem die Auswertung durchführenden Rechner im Betrieb konstant bleibende Größen, die einen Einfluß auf den Leimverbrauch haben, eingegeben werden. Dazu zählen beispielsweise die Temperatur der zu etikettierenden Gefäße, deren Material und Oberflächenbeschaffenheit, das verwendete Etikettenmaterial oder auch die zum Einsatz kommende Klebstoffsorte.

Mittels Angabe dieser Daten können später die Werte des ermittelten spezifischen Klebstoffverbrauches bei unterschiedlichen Klebstoffsorten miteinander verglichen werden, indem nur Meßergebnisse herangezogen werden, denen die gleichen Konstanten, z. B. Etikettenpapier oder Flaschenmaterial, zugrunde liegen.

Der Anspruch 8 beinhaltet ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur Ermittlung des mit einer bestimmten Klebstoffsorte möglichen minimalen Klebstoffverbrauches und der dafür erforderlichen Verarbeitungstemperatur. Zu diesem Zweck kann im Betrieb die Klebstofftemperatur innerhalb der vom Klebstoffhersteller angegebenen zulässigen Temperaturgrenzen variiert werden, wobei gleichzeitig fortlaufend der spezifische Klebstoffverbrauch bestimmt wird.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figuren erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Etikettiermaschine,

Fig. 2 eine Seitenansicht auf einen Teil der Etikettiermaschine nach Fig. 1 mit der Klebstoffauftragseinrichtung aus der Perspektive X betrachtet und

Fig. 3 ein Diagramm mit dem spezifischen Klebstoffverbrauch einer bestimmten Klebstoffsorte in Abhängigkeit der Verarbeitungstemperatur.

In Fig. 1 ist eine Etikettiermaschine 1 mit einem Etikettieraggregat 17 und einer zugehörigen Klebstoffauftragseinrichtung 13 erkennbar. Am Einlauf der Etikettiermaschine 1 ist ein als Lichtschranke ausgebildeter Sensor 6 angeordnet, der in Höhe der Flaschenköpfe senkrecht zur Laufrichtung der Flaschen 3 ausgerichtet ist und mit einem gegenüberliegenden Reflektor 16 zusammenarbeitet. Durch einen vorbeilaufenden Flaschenkopf wird der Lichtstrahl kurzzeitig unterbrochen und dadurch ein durch einen angeschlossenen Rechner 8 erfaßbarer Zählimpuls Z ausgelöst. Die Flaschen 2 laufen unmittelbar hinter der Lichtschranke 6 in die Etikettiermaschine 1 ein und werden in bekannter Weise zur Ausstattung an dem Etikettieraggregat 17 vorbeigeführt. Das Etikettieraggregat 17 wird durch die zugeordnete Klebstoffauftragseinrichtung 13 mit Klebstoff versorgt.

Wie besser aus Fig. 2 ersichtlich ist, umfaßt die Klebstoffauftragseinrichtung 13 eine rotierend antreibbare Walze 18 und eine an deren Mantelfläche zustellbare Leiste 19. Vor der Leiste 19 - in Umlaufrichtung der Walze 18 gesehen - mündet ein Rohr 20, welches über einen flexiblen Schlauch 21 mit einer Klebstoffpumpe 15 verbunden ist.

Die Klebstoffpumpe 15 mit einer darin integrierten Temperiereinrichtung 14 zum Erwärmen oder Abkühlen des zu verarbeitenden Klebstoffes 3 ist auf einem Deckel befestigt, der auf den Klebstoffvorrat 4, z. B. Leimkübel, aufgelegt werden kann. Im Betrieb wird normalerweise immer mit Klebstoffüberschuß an der Walze 18 gearbeitet, so daß der nicht benötigte Klebstoff am unteren Ende der Walze 18 aufgefangen und durch ein Abflußrohr 22 zum Klebstoffvorrat 4 zurückgeleitet wird. Der Klebstoffvorrat 4 steht auf einer Waage 7, die fortlaufend das Gesamtgewicht bestimmt, das kontinuierlich oder in bestimmten Zeitintervallen durch den angeschlossenen Rechner 8 der Auswerteinrichtung 5 abgefragt wird. Der Rechner 8 kann die durch den Klebstoffverbrauch entstehende Gewichtsverminderung durch Differenzbildung zu den vorhergehend erfaßten Werten bestimmen.

Wie ferner in Fig. 1 angedeutet ist, ist am Rohr 20 in der Nähe der Walze 18 ein Temperaturfühler 12 zur Bestimmung des Ist-Wertes T_i der Klebstofftemperatur angeordnet.

Die Auswerteinrichtung 5 umfaßt neben dem bereits erwähnten Rechner 8 noch ein Eingabegerät 11, ein Anzeigegerät 9 und ein Ausgabegerät 10 mit dem beispielsweise Betriebsdatenprotokolle oder grafische Auswertungen ausgegeben werden können. Der Rechner 8 beinhaltet ferner einen Speicher, in dem die erfaßten Werte Z, G, T_i und die daraus ermittelten Werte, wie z. B. der spezifische Klebstoffverbrauch g, abgespeichert werden können. Mit dem Eingabegerät 11 können verschiedene Parameter und Konstante, beispielsweise Leimsorte, Flaschenmaterial, Etikettenmaterial, Angaben zur Oberflächenbeschaffenheit (Vergütung) und deren Zustand im Betrieb (feucht, naß, trocken) eingegeben werden. Außerdem kann dem Rechner 8 auch die beleimte Etikettenfläche einer bestimmten Flasche mitgeteilt werden. Alle zu einer bestimmten Flasche mit einer bestimmten Ausstattung gehörenden Daten können zu einem aufrufbaren Datensatz zusammengefaßt werden, der im Speicher des Rechners 8 abgelegt und durch Angabe der Flaschensorte identifizierbar ist. Mit dem Anzeigegerät 9 kann beispielsweise im Betrieb kontinuierlich der ermittelte spezifische Klebstoffverbrauch angezeigt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren läuft im Betrieb folgendermaßen ab:
Zu Betriebsbeginn wird zuerst mittels der Klebstoffpumpe 15 Klebstoff 3 aus dem Klebstoffvorrat 4 zur Walze 18 gepumpt, bis sich ein Klebstoffrückfluß durch das Abflußrohr 22 in den Klebstoffvorrat 4 einstellt. Ab diesem Moment kann manuell der Meßbeginn durch den Rechner 8 ausgelöst werden. Daraufhin fragt der Rechner 8 das Brutto-Anfangsgewicht des auf der Waage 7 stehenden Klebstoffvorrats 4 ab, wobei gleichzeitig mit der Zählung der an der Lichtschranke 6 vorbeilaufenden Flaschen 2 begonnen wird. Sobald der Rechner 8 eine Gewichtsabnahme G feststellt, kann er diese ins Verhältnis zur im gleichen Zeitraum ermittelten Anzahl Z von an der Lichtschranke 6 vorbeigeführten Flaschen setzen. Der Rechner 8 kann aber auch bei Angabe der beleimten Etikettenfläche der gerade verarbeiteten Flaschensorte 2 den spezifischen Klebstoffverbrauch g bezogen auf einen Quadratdezimeter beleimter Etikettenfläche angeben. Der aus den Größen Z und G gebildete Quotient oder der auf die beleimte Etikettenfläche bezogene spezifische Klebstoffverbrauch g kann fortlaufend durch das Anzeigegerät 9 angegeben werden. Die gleichen Werte können auch im Speicher des Rechners 8 abgelegt werden.

Durch die fortlaufende Anzeige kann bei Verstellung einer im Betrieb variierbaren Größe, insbesondere der Klebstofftemperatur, deren Auswirkung auf den Klebstoffverbrauch unmittelbar beobachtet und zum Auffinden des mit einer bestimmten Klebstoffsorte möglichen minimalen Klebstoffverbrauches herangezogen werden.

Der in Fig. 1 dargestellte Rechner 8 kann zu diesem Zweck selbsttätig den Temperatur-Sollwert an der Temperiereinrichtung 14 der Klebstoffpumpe 15 innerhalb vorgebbarer Temperaturgrenzen verstellen. Anhand der auf die Verstellung des Sollwertes folgenden Veränderung des Klebstoffverbrauches kann der Rechner 8 nach kurzer Betriebszeit erkennen, in welche Richtung er den Temperatur-Sollwert T_s adaptiv verändern muß, um den Klebstoffverbrauch auf ein Minimum bei den vorgegebenen Bedingungen (Leimsorte, Etikettenmaterial, Flaschenmaterial etc.) zu reduzieren. Im weiteren Verlauf wird die Etikettiermaschine 1 mit dem gefundenen Wert betrieben. Der zuvor beschriebene Vorgang kann aber auch manuell vorgenommen werden, indem von Hand der Temperatur-Sollwert verändert und die sich daraus ergebende Änderung des Klebstoffverbrauches beobachtet wird. Der gefundene optimale Temperatur-Sollwert kann zweckmäßigerweise im Speicher des Rechners 8 abgelegt werden, so daß insbesondere im Falle einer manuell durchgeführten Regelung später bei Verwendung des gleichen Klebstoffes nicht unbedingt erneut zuerst dieser Optimierungsvorgang durchgeführt werden muß.

Im Diagramm der Fig. 3 ist die entweder automatisch durch den Rechner 8 oder manuell durchführbare Ermittlung des möglichen minimalen spezifischen Klebstoffverbrauchs g dargestellt. Während der Optimierungsphase darf der Temperatur-Sollwert des Klebstoffes nur innerhalb der vom Klebstoffhersteller angegebenen zulässigen Temperaturgrenzen variiert werden. Im Diagramm der Fig. 3 ist beispielsweise der zur Verarbeitung von Kaseinleimen übliche zulässige Temperaturbereich von 20 bis 30 Grad Celsius angegeben. Während der Optimierungsphase wird der Temperatursollwert entweder manuell oder selbsttätig durch den Rechner 8 beginnend von 20 Grad kontinuierlich oder stufenweise bis 30 Grad verändert und gleichzeitig die Kurve des spezifischen Klebstoffverbrauches aufgenommen. Nach Abschluß der Optimierungsphase wird der Temperatursollwert ebenfalls entweder manuell oder selbsttätig adaptiv durch den Rechner 8 auf die Temperatur eingestellt, bei der sich der minimale spezifische Klebstoffverbrauch g erzielen läßt. Im Ausführungsbeispiel wird dieser Wert bei 25 Grad erreicht. In der weiteren Betriebsphase wird der Temperatur-Istwert T_i durch den Temperaturregler der Temperiereinrichtung 14 auf den optimalen Temperatur-Sollwert T_s von 25 Grad eingeregelt.

Es kann aber auch ein vom minimalen Wert abweichender spez. Klebstoffverbrauch eingestellt werden, zu dessen Einhaltung die Klebstofftemperatur entsprechend gesteuert bzw. geregelt wird.

Claims (19)

1. Verfahren zur Überwachung einer Etikettiermaschine (1), dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl (Z) der durch die Etikettiermaschine (1) behandelten Gegenstände (2), die Temperatur (T_i) und die Menge (G) des in der gleichen Zeitspanne verbrauchten Klebstoffes (3) erfaßt, aus den Werten (G, Z) ein einen spezifischen Klebstoffverbrauch (g) charakterisierenden Quotient gebildet wird, und daß die Temperatur (T_i) des Klebstoffes (3) zur Einstellung des spezifischen Klebstoffverbrauchs (g) regelbar ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassung der Werte (G, Z) und/oder deren Auswertung in einem bestimmten Zeitintervall oder kontinuierlich erfolgt.

3. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der momentane spezifische Klebstoffverbrauch (g) ermittelt und angegeben wird.

4. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge (G) des verbrauchten Klebstoffes (3) durch Wiegen des Klebstoffvorrates (4) bestimmt wird.

5. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nur die Anzahl der tatsächlich etikettierten Gegenstände (3) erfaßt wird.

6. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erfaßten und/oder daraus gebildeten Werte (G, Z, T_i, g) speicher- und abrufbar sind.

7. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß den Klebstoffverbrauch (g) beeinflussende Parameter und/oder Konstanten einstell- und speicherbar sind.

8. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die den spezifischen Klebstoffverbrauch (g) beeinflussende Temperatur des Klebstoffes im Betrieb der Etikettiermaschine (1) bei gleichzeitig fortlaufender Bestimmung des spezifischen Klebstoffverbrauchs (g) innerhalb eines vorgebbaren Temperaturbereichs zur Ermittlung der optimalen Temperatur verändert wird, bei der ein minimaler spezifischer Klebstoffverbrauch (g) erzielbar ist.

9. Vorrichtung zur Überwachung einer Etikettiermaschine (1), insbesondere zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Etikettiermaschine (1) ein Sensor (6) zur Erfassung der Anzahl (Z) der durchlaufenden Gegenstände (2), eine Meßeinrichtung (7) zur fortlaufenden Ermittlung der Menge (G) des in der gleichen Zeitspanne verbrauchten Klebstoffes (3), ein Temperaturfühler (12) zur Erfassung der Klebstofftemperatur (T_i), eine Auswerteinrichtung (5) zur Ermittlung eines spezifischen Klebstoffverbrauchs (g) aus den erfaßten Werten (G, Z) und eine regelbare Temperiereinrichtung (14) für den zu verarbeitenden Klebstoff zugeordnet ist, wobei zur Einstellung des spezifischen Klebstoffverbrauchs (g) die Klebstofftemperatur (T_i) regelbar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Meßeinrichtung (7) die Gewichtsänderung des Klebstoffvorrats (4) ermittelt wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (7) als eine den Klebstoffvorrat (4) tragende, dessen Momentangewicht erfassende Waage mit einer angeschlossenen Auswerteinrichtung (5) zur Ermittlung von Gewichtsänderungen ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß auch das Gewicht der Klebstoffpumpe (15) und wesentlicher klebstofführender Teile durch die Waage (7) erfaßt wird.

13. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß einer Etikettiermaschine (1) mit mehreren Klebstoffauftragseinrichtungen (13) eine entsprechende Zahl von Meßeinrichtungen (7) zugeordnet sind.

14. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung der Gegenstände (2) optisch arbeitende Sensoren (6), insbesondere Lichtschranken, oder Näherungsinitiatoren vorgesehen sind.

15. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (12) unmittelbar im Bereich der Klebstoffauftragseinrichtung (13) angeordnet ist.

16. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 9 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperiereinrichtung (14) einen von der Auswerteinrichtung (5), insbesondere einem Rechner (8), einstellbaren Sollwertgeber umfaßt.

17. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteinrichtung (5) einen Rechner (8) mit mindestens einem Speicher umfaßt, in den die erfaßten Werte (G, Z, T_i) und/oder der daraus ermittelte spezifische Klebstoffverbrauch (g) abrufbar gespeichert werden.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß den Klebstoffverbrauch (g) beeinflussende Parameter und/oder Konstanten abrufbar speicherbar sind.

19. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die erfaßten und daraus ermittelten Werte (G, Z, T_i, g) durch Anzeige- und/oder Ausgabegeräte (9, 10) anzeigbar sind.