EP1433708A2 - Verpackungsmaschine und Verfahren zum Betrieb einer Verpackungsmaschine - Google Patents

Verpackungsmaschine und Verfahren zum Betrieb einer Verpackungsmaschine Download PDF

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EP1433708A2
EP1433708A2 EP03029378A EP03029378A EP1433708A2 EP 1433708 A2 EP1433708 A2 EP 1433708A2 EP 03029378 A EP03029378 A EP 03029378A EP 03029378 A EP03029378 A EP 03029378A EP 1433708 A2 EP1433708 A2 EP 1433708A2
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EP
European Patent Office
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limit values
packaging machine
control device
machine
packaging
Prior art date
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EP03029378A
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English (en)
French (fr)
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EP1433708A3 (de
EP1433708B2 (de
EP1433708B1 (de
Inventor
Bernd Junker
Reiner Zentgraf
Markus Rinn
Thomas Köhler
Walter Dr. Baur
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rovema GmbH
Original Assignee
Rovema Verpackungsmaschinen GmbH and Co KG
Rovema GmbH
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Publication date
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Application filed by Rovema Verpackungsmaschinen GmbH and Co KG, Rovema GmbH filed Critical Rovema Verpackungsmaschinen GmbH and Co KG
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Publication of EP1433708A3 publication Critical patent/EP1433708A3/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B57/00—Automatic control, checking, warning, or safety devices
    • B65B57/10—Automatic control, checking, warning, or safety devices responsive to absence, presence, abnormal feed, or misplacement of articles or materials to be packaged
    • B65B57/16—Automatic control, checking, warning, or safety devices responsive to absence, presence, abnormal feed, or misplacement of articles or materials to be packaged and operating to stop, or to control the speed of, the machine as a whole

Definitions

  • the present invention relates to a method for operating a packaging machine, with the operating parameter P such as the number of items to be packed Objects per unit of time, packaging dimensions such as packaging length, Sealing times and the like by an operator via an electronic control device are adjustable and drives of moving in the packaging machine Components such as envelope conveyors, sealing jaws and the like from electronic control unit depending on the set operating parameters are adjustable.
  • the operating parameter P such as the number of items to be packed Objects per unit of time
  • packaging dimensions such as packaging length, Sealing times and the like by an operator via an electronic control device
  • drives of moving in the packaging machine Components such as envelope conveyors, sealing jaws and the like from electronic control unit depending on the set operating parameters are adjustable.
  • the present invention further relates to a method of operation a packaging machine in which operating parameters such as the number of items to be packed Items per time unit, packaging dimensions, sealing times and the like are adjustable by an operator and the drives in the packaging machine moving elements such as envelope conveyors, sealing jaws and The like can be changed depending on the set operating parameters.
  • operating parameters such as the number of items to be packed Items per time unit, packaging dimensions, sealing times and the like are adjustable by an operator and the drives in the packaging machine moving elements such as envelope conveyors, sealing jaws and The like can be changed depending on the set operating parameters.
  • each packaging machine has a plurality of components , each with its own specific and static Has limit values, e.g. B. the corresponding drives of sealing jaws, envelope conveyors, which, however, interact with one another dynamic limit values create, for example, maximum possible packaging product lengths in connection with a set number of cycles.
  • packaging machines are usually used today in the Trial operation with recalculated curves run tentatively to determine whether the packaging machine with the newly calculated Curves work. Malfunctions occur in trial operation because of the control the packaging machine according to the newly calculated curves or below or below minimum limit values must be done by the machine operator a new calculation process is triggered in which changed Operating parameters have less of a change to within the maximum or minimum limit values. It usually takes effect the operator back to empirical values. After the second calculation there is another trial run of the packaging machine to decide again to be able to determine whether the machine is specifying the second new curves can work or not.
  • Example of a such a dynamic limit is e.g. B. one for a certain number of cycles or for a certain length of packaging product to be realized by the machine Braking distance, which is a function of a maximum possible braking by the Machine itself is possible as a static limit or not. Is this stopping distance not possible due to the values entered into the control device, the control device automatically blocks this operating parameter such. B.
  • the generic method for operating a packaging machine draws is accordingly characterized in that the electronic control device is machine-specific static limits such as machine width, maximum acceleration, maximum braking can be entered for every change in an operating parameter T depending on the machine-specific static limit values setting-specific dynamic limit values determined and set operating parameters depending on the determined dynamic limit values of the Control device can be released or rejected.
  • machine-specific static limits such as machine width, maximum acceleration, maximum braking
  • the difficulties with the adjustment of packaging machines known today are related to the fact that the static limit values of parameters are known, but not the dynamic limits resulting from the interaction of the various components of the packaging machine and / or the Special features of a packaging unit to be packed result.
  • This problem is solved by the present invention.
  • the control device Based on the well known static
  • the control device now determines limit values for specific settings dynamic limit values that result from the desired movement sequence of a Packaging unit by the packaging machine taking into account the changed parameters.
  • By determining the setting-specific dynamic limit values no longer necessarily have to be a trial run of the Packing machine run to determine whether the desired changed operating parameters in the given machine configuration realized.
  • the machine operator is also relieved because he has limit values virtually can test and is not at risk of failure. It gets easier to utilize the performance reserves of a packaging machine.
  • a conveyor element 4 can be seen, which consists of conveyor rollers 6, around the one endlessly revolving conveyor belt 8 is looped.
  • One of the conveyor rollers 6 is driven by a motor 10.
  • the conveying speed of the conveying element 4 is monitored by a sensor 12.
  • the operating parameters of the engine 10 and the Sensors 12 are transmitted to a processor 14, which is part of a control device 16 is.
  • the light barrier 18 also transmits its control signals to the processor 14.
  • Interfaces 20 are connected to the processor 14, via the components 24 of the packaging machine 2 are controlled by the processor 14 with actuators.
  • the component 24 consists of a glue nozzle, the glue on certain areas of boxes 26, 28 must be applied.
  • the processor 14 works with control software that records the incoming data processed to control commands to the actuators connected to the control are. Because of the control processes that are running on the processor 14 Software can be processed, the packaging machine 2 in an automated Process operated. This automated process works however, only as long as the control software operating on the processor 14 works with such operating parameters that correspond to the pack sizes and conveyor speeds of the cartons 26, 28 conveyed by the packaging machine 2 fit. If operating parameters of the packaging machine 2 are to be changed, or 2 other packaging should be produced with the packaging machine than the last processed packaging, the regulation must apply to the changed Operating parameters or packaging can be adjusted. The requirements for Adjustment of the control can be done by an operator, for example operating terminal 32 connected to processor 14 into the control device 16 can be entered. The control terminal 32 has a control keyboard and via a screen for outputting information from the control unit 16 the operation of the packaging machine 2.
  • the static limit values of the components of the packaging machine can be stored in the memory 30 2 be saved. This can be, for example, the Maximum engine speed 10, the maximum possible acceleration, the maximum Act delivery weight and the like.
  • the glue nozzle as component 24 can compare comparable data such as the maximum amount of glue that can be conveyed and the maximum throw range of the glue, minimum or maximum switching or cycle times, minimum and maximum hole sizes of the glue nozzles and the like can be stored.
  • the in Memory 30 stored minimum or maximum limit values can also be stored multidimensionally. So the minimum or maximum limits a component such as the motor 10 or the glue nozzle depending on different Operating conditions must be saved. So can for the engine 10 different data can be stored, depending on how high the weight a packaging unit fails.
  • the static limit values of the glue nozzle can depending on the glue product used. Here you can there are differences, depending on whether a thin or pasty adhesive processing whether the adhesive is applied hot or cold, and the like.
  • the Data on the static limit values of a component 24 can be provided as a table absolute numbers, but it is also possible to use them as mathematical numbers Save functions, vectors, geometric lines and the like.
  • An operator can use the control terminal 32 of the control device 16 specify certain operating parameters of the packaging machine 2.
  • enterable Operating parameters include, for example, the length of a bag or box packaging, the hourly output, the sealing time per packaging and the like into consideration. If an operator gives a packaging machine 2, which is set to a delivery rate of 60 bags per minute as a new one Has an output of 80 bags per minute preselected higher output has an influence on the dynamic limit values the packaging machine 2. As soon as the control software of the processor 14 Receives input "80 bags / min", this calculates new curve functions using the Realization of this operating parameter required movements of the drives Form of curve tables. A graphical representation of the curve functions takes place in Figures 2a to 2c.
  • FIG. 2a shows an output curve function with a variable value X1 over an angle of rotation ⁇ of 360 °
  • 2b shows a first derivation step in which a first control alternative to realize the changed operating parameter by a change of the value X2 is shown.
  • one Function for the respective section determined a new curve.
  • Figure 2c shows the result of a new function that is determined for the entire area has been.
  • the control device determines 16 also automatically new dynamic limit values through a successive Approximation.
  • the calculation of these new dynamic limit values depends on Extent of the number of variable sizes to be considered under certain circumstances very complex, but still acceptable with the computing power available today short response times can be realized.
  • the control device 16 come to the conclusion that the packaging machine 2 can only create the increased value if the maximum possible length of a continuous packaging bag drops from 1200 mm to 1000 mm.
  • the length of the bag to be produced in the example mentioned is actually only 1000 mm or less, the operating parameter preselected by the operator as a set operating parameter unproblematic by the control device 16 are adopted.
  • the control software developed as part of the Evaluation process created new curve functions can be released and can be used to control the packaging machine.
  • the situation is different if the bag length of the packaging to be manufactured is greater than 1000 mm: in this case, the operator would either need a new value for the operating parameter Enter the application rate that is lower than the one previously entered Operating parameters, or the operator would have a shortened bag length accept. In any case, the one previously entered as the new operating parameter is entered Value rejected because it cannot be implemented in packaging machine 2.
  • the previously described calculation process for determining the setting-specific Dynamic limit values cannot only be entered if the packaging machine 2 should actually be converted, the process can also be carried out as part of a simulation are triggered to determine whether the packaging machine 2 under consideration of the newly entered operating parameter is executable at all.
  • the in Dynamic limit values and / or the ascertained during a simulation run determined trajectory curves can be temporarily stored so that they can be used later Need to be able to call.
  • the example given above shows the complexity of the packaging machine 2 ongoing control processes.
  • a dynamic Another dynamic operating parameter is changed, and in order to be able to implement a desired operating parameter, which in a given setting is not feasible, another operating parameter be changed.
  • the determined dynamic Limit values can be displayed in whole or in part on the display device of the operating terminal 32 are displayed.
  • the newly determined dynamic limit values should be compared with the static limit values to ensure feasibility.
  • the newly determined dynamic limit values may result also repercussions on the static limit values. Is used by the control device 16 found that when implementing a newly determined dynamic Limit a static minimum or maximum limit value is exceeded would, the control device 16 can issue a fault message.
  • control device 16 has a function that upon detection of exceeding a minimum or maximum static Limit value in a recalculation loop the relevant operating parameters see above newly determined that there are new dynamic limit values that occur within the move minimum and maximum static limits.
  • the recalculation loop does not only have to focus on the restrict changed operating parameters, but can also other operating parameters include in the consideration if there is a minor change another operating parameter a major change in the changed Operating parameters could be avoided.
  • the recalculation loop can be automatic or triggered on command.
  • the control device 16 can have an optimization function by that of an operator in addition to the changed operating parameters further operating parameters are displayed, the additional change of which changes the operation the packaging machine could be optimized.
  • the proposed changes can be selected like a menu and used to control the packaging machine 2 be taken over.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Containers And Plastic Fillers For Packaging (AREA)
  • Control Of Conveyors (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Verpackungsmaschine (2), bei dem Betriebsparameter (P) wie Anzahl von zu verpackenden Gegenständen pro Zeiteinheit, Verpackungsabmessungen wie Verpakkungslänge, Siegelzeiten und dgl. von einer Bedienperson über eine elektronische Steuerungseinrichtung einstellbar sind und Antriebe von in der Verpackungsmaschine bewegten Bauelementen (24) wie Hüllstofförderer, Siegelbacken und dgl. von der elektronischen Steuereinheit in Abhängigkeit der eingestellten Betriebsparameter regelbar sind, wobei der elektronischen Steuereinrichtung maschinenspezifische statische Grenzwerte wie Maschinenbreite, maximale Beschleunigung, maximale Abbremsung und dgl. eingebbar sind, daß für jede Veränderung eines Betriebsparameters (P) in Abhängigkeit der maschinenspezifischen statischen Grenzwerte die einstellungsspezifischen dynamischen Grenzwerte wie Abbremsweg und dgl. ermittelt und gewählte Betriebsparameter in Abhängigkeit der ermittelten dynamischen Grenzwerte von der Steuereinrichtung freigebbar sind oder abgelehnt werden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb einer Verpackungsmaschine, bei dem Betriebsparameter P wie Anzahl von zu verpackenden Gegenständen pro Zeiteinheit, Verpackungsabmessungen wie Verpackungslänge, Siegelzeiten und dgl. von einer Bedienperson über eine elektronische Steuerungseinrichtung einstellbar sind und Antriebe von in der Verpackungsmaschine bewegten Bauelementen wie Hüllstofförderer, Siegelbacken und dgl. von der elektronischen Steuereinheit in Abhängigkeit der eingestellten Betriebsparameter regelbar sind.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich des weiteren auf ein Verfahren zum Betrieb einer Verpackungsmaschine, bei dem Betriebsparameter wie Anzahl zu verpackender Gegenstände pro Zeiteinheit, Verpackungsabmessungen, Siegelzeiten und dergleichen von einer Bedienperson einstellbar sind und die Antriebe von in der Verpackungsmaschine bewegten Elementen wie Hüllstofförderer, Siegelbacken und dergleichen in Abhängigkeit der eingestellten Betriebsparameter veränderbar sind.
Als problematisch hat sich erwiesen, daß im Rahmen der Berechnung von neuen Kurvenverläufe durchaus Betriebszustände eintreten können, bei denen ein errechneter Kurvenverlauf von einer Maschine nicht mehr zu realisieren ist. Dies liegt beispielsweise daran, daß aufgrund der maschinenspezifischen statischen Grenzwerte wie maximale Beschleunigung, Abbremsung und dgl. mehr Steuerungsbefehle gegeben werden, die die Bauteile der Maschine nicht mehr realisieren können. Dies führt von der Bedienperson nicht im Voraus ersichtlich dazu, daß die Grenzen die Maschine überschritten werden und Steuerbefehle gegeben werden, die einen Verpackungsproduktausschuß produzieren. Dies führt zu Stillstandzeiten der Maschinen, die sich in einem Einsatzzeitraum außerordentlich nachteilig auswirken können.
Schlimmstenfalls kann es sogar zu einer Zerstörung der Maschine kommen. Dies liegt insbesondere daran, daß jede Verpackungsmaschine eine Mehrzahl von Bauelementen aufweist, von denen jedes für sich eigene spezifische und statische Grenzwerte aufweist, z. B. die entsprechenden Antriebe von Siegelbacken, Hüllstofförderer, die jedoch im Zusammenspiel miteinander dynamische Grenzwerte schaffen wie beispielsweise maximal mögliche Verpackungsproduktlängen in Verbindung mit einer eingestellten Taktzahl.
Um eine Beschädigung der Maschine beziehungsweise einen Produktausschuß zu vermeiden, werden heute üblicherweise Verpackungsmaschinen zunächst im Probebetrieb mit neu berechneten Kurvenläufen versuchsweise betrieben, um festzustellen, ob die Verpackungsmaschine mit den neu berechneten Kurvenverläufen funktioniert. Treten im Probebetrieb Störungen auf, weil bei der Regelung der Verpackungsmaschine nach den neu berechneten Kurvenverläufen maximale oder minimale Grenzwerte über- bzw. unterschritten werden, muß vom Maschinenbediener ein erneuter Berechnungsvorgang ausgelöst werden, bei dem veränderte Betriebsparameter eine weniger große Veränderung aufweisen, um innerhalb der maximalen bzw. minimalen Grenzwerte zu bleiben. Dabei greift üblicherweise die Bedienperson auf Erfahrungswerte zurück. Nach der zweiten Berechnung erfolgt abermals ein Probebetrieb der Verpackungsmaschine, um wieder entscheiden zu können, ob die Maschine unter Vorgabe der zweiten neuen Kurvenverläufe arbeiten kann oder nicht.
Auf diese Weise wird in einem iterativen Schachtelprozeß eine Neueinstellung der Verpackungsmaschine gesucht. Für die Vorgabe der richtigen Betriebsparameter wird vom Maschinenbediener ein umfangreiches Wissen über die Funktion der Verpackungsmaschine und eine erhebliche Erfahrung im Umgang mit der Verpackungsmaschine benötigt, um schnell und problemlos die richtigen Betriebsparameter auswählen zu können. Solch erfahrene Maschinenbediener sind jedoch nicht immer verfügbar. Zudem ist zu berücksichtigen, daß ein Maschinenbediener eher suboptimal ausgewählte Betriebsparameter im sicheren Bereich als veränderten Wert in die Regelungs- und Steuervorrichtung eingeben wird, um dadurch die Zahl der vergeblichen Probeläufe zu vermindern, die einen Produktivitätsverlust und Ausschuß von Verpackungseinheiten bedeuten.
Insgesamt ergibt sich daraus, daß bei der Auswahl und Einstellung von Betriebsparametern Produktivitätspotentiale nicht voll ausgeschöpft werden können. Durch die mühsame und erfahrungsabhängige Auswahl von funktionierenden Betriebsparametern bestehen erhebliche Stillstandszeiten der Verpackungsmaschine. Außerdem wird in den jeweiligen Probeläufen ein erheblicher Anteil von Ausschuß produziert, der ebenfalls die Produktivität der Verpackungsmaschine negativ beeinflussen kann. Letztendlich ist auch nicht ausgeschlossen, daß trotz Berücksichtigung von Erfahrungswerten bei solchen Probeläufen einer Verpackungsmaschine Schaden nimmt bzw. zerstört wird.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verpackungsmaschine sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Verpackungsmaschine zu schaffen, bei dem die Auswahl neuer Betriebsparameter zeitoptimierter und in einer verbesserten Weise erfolgt.
Die Aufgabe wird bei der, einer gattungsgemäßen Verpackungsmaschine dadurch gelöst, indem über die Regelungs- bzw. Steuereinrichtung in Abhängigkeit von statischen Grenzwerten wie maximale Beschleunigung der Maschine, maximale Geschwindigkeit der Maschine, maximale Abbremsmöglichkeit der Maschine, Maschinenbreite und dgl. einstellungsspezifische dynamische Grenzwerte, die letztendlich Funktion der statischen Grenzwerte sowie eines eingestellten Betriebsparameters wie Taktzahl bei bestimmter Beutellänge sind, ermittelt werden. Beispiel für einen solchen dynamischen Grenzwert ist z. B. eine für eine bestimmte Taktzahl bzw. für einen bestimmte Verpackungsproduktlänge von der Maschine zu realisierender Bremsweg, der als Funktion einer maximal nur möglichen Abbremsung durch die Maschine selbst als statischen Grenzwert möglich ist oder nicht. Ist dieser Bremsweg aufgrund der der Steuerungsvorrichtung eingegebenen Werte nicht möglich, blockiert automatisch die Steuerungsvorrichtung diesen Betriebsparameter wie z. B. die vorgesehene Taktzahl, so daß für die Bedienperson in einem Display ganz einfach z. B. die Aussage erscheint, "nicht akzeptiert" oder "nicht möglich", so daß die Bedienperson von vornherein weiß, daß die eingestellte Kombination für diesen Maschinentyp oder das Verpackungsprodukt oder das Produktmaterial und dgl. nicht möglich ist. Dies erspart zeitaufwendige Probeläufe und sichert, daß die Verpackungsmaschine keinen Schaden nimmt.
Das gattungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer Verpackungsmaschine zeichnet sich demnach dadurch aus, daß der elektronischen Steuereinrichtung maschinenspezifische statische Grenzwerte wie Maschinenbreite, maximale Beschleunigung, maximale Abbremsung eingebbar sind, das für jede Veränderung eines Betriebsparameters T in Abhängigkeit der maschinenspezifischen statischen Grenzwerte die einstellungsspezifischen dynamischen Grenzwerte ermittelt und eingestellte Betriebsparameter in Abhängigkeit der ermittelten dynamischen Grenzwerte von der Steuereinrichtung freigebbar sind oder abgelehnt werden.
Die Schwierigkeiten bei der heute bekannten Einstellung von Verpackungsmaschinen hängen damit zusammen, daß zwar die statischen Grenzwerte von Parametern bekannt sind, nicht aber die dynamischen Grenzwerte, die sich aus dem Zusammenspiel der verschiedenen Bauelemente der Verpackungsmaschine und/oder den Besonderheiten einer zu verpackenden Verpackungseinheit ergeben. Dieses Problem wird durch die vorliegende Erfindung gelöst. Basierend auf den bekannten statischen Grenzwerten ermittelt die Regelungseinrichtung nun einstellungsspezifische dynamische Grenzwerte, die sich aus dem gewünschten Bewegungsablauf einer Verpackungseinheit durch die Verpackungsmaschine unter Berücksichtigung des veränderten Parameters ergeben. Durch die Bestimmung der einstellungsspezifischen dynamischen Grenzwerte muß nicht mehr zwangsläufig ein Probebetrieb der Verpackungsmaschine ausgeführt werden, um festzustellen, ob sich das gewünschte veränderte Betriebsparameter in der gegebenen Maschinenkonfiguration realisierten läßt. Auch der Maschinenbediener wird entlastet, da er Grenzwerte virtuell testen kann und dabei keinem Fehlschlagsrisiko unterliegt. Es wird einfacher, die Leistungsreserven einer Verpackungsmaschine auszunutzen.
Verbesserungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche, der gegenständlichen Beschreibung und den Zeichnungen.
Die Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbeispielen erläutert werden. Es zeigen:
Fig.1:
eine schematische Darstellung einer Verpackungsmaschine,
Fig. 2 a - c:
Beispiele für die Ableitung einer Bahnkurve.
In Fig. 1 ist eine Verpackungsmaschine 2 mit verschiedenen Bauelementen gezeigt. So ist ein Förderelement 4 zu sehen, das aus Förderwalzen 6 besteht, um die ein endlos umlaufendes Förderband 8 geschlungen ist. Eine der Förderwalzen 6 wird von einem Motor 10 angetrieben. Die Fördergeschwindigkeit des Förderelementes 4 wird von einem Sensor 12 überwacht. Die Betriebsparameter des Motors 10 und des Sensors 12 werden an einen Prozessor 14 übermittelt, der Bestandteil einer Regelungseinrichtung 16 ist. In der Verpackungsmaschine 2 ist auch eine Lichtschranke 18 als weiterer Sensor angeordnet, die die Bewegung und den Materialfluß von Verpackungseinheiten überwacht, die durch die Verpackungsmaschine 2 befördert werden. Auch die Lichtschranke 18 übermittelt ihre Kontrollsignale an den Prozessor 14. An den Prozessor 14 sind Schnittstellen 20 angeschlossen, über die Bauelemente 24 der Verpackungsmaschine 2 mit Aktoren vom Prozessor 14 geregelt werden. Im Ausführungsbeispiel besteht das Bauelement 24 aus einer Leimdüse, die Leim auf bestimmte Stellen der Kartons 26, 28 aufzutragen hat.
Der Prozessor 14 arbeitet mit einer Regelungssoftware, die die eingehenden Daten verarbeitet zu Stellbefehlen an die Aktoren, die an die Regelung angeschlossen sind. Aufgrund der Regelungsprozesse, die von der auf dem Prozessor 14 ablaufenden Software abgearbeitet werden, kann die Verpackungsmaschine 2 in einem automatisierten Prozeß betrieben werden. Dieser automatisierte Prozeß funktioniert jedoch nur so lange, wie die auf dem Prozessor 14 arbeitende Regelungssoftware mit solchen Betriebsparametern arbeitet, die zu den Packungsgrößen und Fördergeschwindigkeiten der durch die Verpackungsmaschine 2 beförderten Kartons 26, 28 passen. Sollen Betriebsparameter der Verpackungsmaschine 2 geändert werden, oder sollen mit der Verpackungsmaschine 2 andere Verpackungen hergestellt werden als die zuletzt bearbeiteten Verpackungen, so muß die Regelung auf die geänderten Betriebsparameter bzw. Verpackungen angepaßt werden. Die Vorgaben zur Anpassung der Regelung können beispielsweise von einer Bedienperson über ein mit dem Prozessor 14 verbundenes Bedienterminal 32 in die Regelungseinrichtung 16 eingegeben werden. Das Bedienterminal 32 verfügt über eine Bedientastatur und über einen Bildschirm zur Ausgabe von Informationen der Regelungseinheit 16 über den Betrieb der Verpackungsmaschine 2.
Im Speicher 30 können die statischen Grenzwerte der Bauelemente der Verpackungsmaschine 2 gespeichert sein. Dabei kann es sich beispielsweise um die Maximaldrehzahl des Motors 10, die maximal mögliche Beschleunigung, das maximale Fördergewicht und dergleichen handeln. Für die Leimdüse als Bauelement 24 können vergleichbare Daten wie maximal förderbare Leimmenge, maximale Wurfweite des Leims, minimale oder maximale Schalt- oder Taktzeiten, minimale und maximale Lochgrößen der Leimdüsen und dergleichen gespeichert sein. Die im Speicher 30 hinterlegten minimalen oder maximalen Grenzwerte können dabei auch mehrdimensional abgelegt sein. So können die minimalen oder maximalen Grenzwerte eines Bauelementes wie dem Motor 10 oder der Leimdüse abhängig von unterschiedlichen Betriebsbedingungen abgespeichert sein. So können für den Motor 10 unterschiedliche Daten abgespeichert sein, je nach dem, wie hoch das Gewicht einer Verpackungseinheit ausfällt. Die statischen Grenzwerte der Leimdüse können abhängig vom jeweils verwendeten Leimprodukt abgespeichert sein. Hier können sich Unterschiede ergeben, je nach dem, ob ein dünnflüssiger oder pastöser Kleber verarbeitet wird, ob der Kleber heiß oder kalt aufgetragen wird, und dergleichen. Die Daten zu den statischen Grenzwerten eines Bauelements 24 können als Tabelle mit absoluten Zahlen abgespeichert sein, es ist jedoch auch möglich, diese als mathematische Funktionen, Vektoren, geometrische Linien und dergleichen abzuspeichern. Je mehr Bauelemente 24 in einer Verpackungsmaschine 2 regelbar sind, um so mehr statische Grenzwerte müssen von der Regelungseinrichtung 16 bei der Änderung eines Betriebsparameters beachtet werden, und umso schwieriger wird es, die Verpackungsmaschine auf ein neues Betriebsparameter umzustellen, da einige statische Grenzwerte zusammen genommen unter Berücksichtigung eines neuen Betriebsparameters einen oder mehrere dynamische Grenzwerte neu definieren können.
Eine Bedienperson kann über das Bedienterminal 32 der Regelungseinrichtung 16 bestimmte Betriebsparameter der Verpackungsmaschine 2 vorgeben. Als eingebbare Betriebsparameter kommen beispielsweise die Länge einer Beutel- oder Kartonverpackung, die stündliche Ausbringleistung, die Siegelzeit pro Verpackung und dergleichen in Betracht. Gibt eine Bedienperson bei einer Verpackungsmaschine 2, die auf eine Ausbringleistung von 60 Beuteln pro Minute eingestellt ist, als neuen Betriebsparameter eine Ausbringleistung von 80 Beuteln pro Minute ein, so hat die vorgewählte höhere Ausbringleistung einen Einfluß auf die dynamischen Grenzwerte der Verpackungsmaschine 2. Sobald die Regelungssoftware des Prozessors 14 die Eingabe "80 Beutel/min" erhält, berechnet diese neue Kurvenfunktionen über die zur Realisierung dieses Betriebsparameters erforderlichen Bewegungen der Antriebe in Form von Kurventabellen. Eine grafische Darstellung der Kurvenfunktionen findet sich in den Figuren 2a bis 2c. Während die Figur 2a eine Ausgangs-Kurvenfunktion mit unterschiedlich großem Wert X1 über einen Drehwinkel α von 360° zeigt, illustriert die Figur 2b einen ersten Ableitungsschritt, in dem eine erste Regelungsalternative zur Realisierung des veränderten Betriebsparameters durch eine Veränderung des Wertes X2 dargestellt ist. Für zwei Kurvenabschnitte wird anhand einer Funktion für den jeweiligen Abschnitt ein neuer Kurvenverlauf ermittelt. Bis alle relevanten Variablen berücksichtigt sind, können sich noch erhebliche Veränderungen in einer Kurvenfunktion ergeben, die in einem späteren Ableitungsschritt auch den in Figur 2c dargestellten Verlauf einnehmen kann. Der in Figur 2c dargestellte Kurvenverlauf zeigt das Ergebnis einer neuen Funktion, die für den gesamten Bereich ermittelt wurde.
Aus den neuen berechneten Kurvenfunktionen, die unter Berücksichtigung der vorgegebenen statischen Grenzwerte ermittelt werden, ermittelt die Regelungseinrichtung 16 außerdem automatisch neue dynamische Grenzwerte durch eine sukzessive Approximation. Die Berechnung dieser neuen dynamischen Grenzwerte ist je nach Umfang der zu berücksichtigenden Anzahl von variablen Größen unter Umständen sehr aufwendig, mit der heute verfügbaren Rechenleistung jedoch in noch akzeptabel kurzen Antwortzeiten realisierbar. Als Folge der erhöhten Ausbringleistung kann die Regelungseinrichtung 16 zum Ergebnis kommen, daß die Verpackungsmaschine 2 den erhöhten Wert nur schaffen kann, wenn die maximal mögliche Länge eines durchlaufenden Verpackungsbeutels von 1200 mm auf 1000 mm absinkt.
Beträgt die im genannten Beispiel herzustellende Länge des Beutels tatsächlich nur 1000 mm oder weniger, kann der von der Bedienperson vorgewählte Betriebsparameter als eingestellter Betriebsparameter unproblematisch von der Regelungseinrichtung 16 übernommen werden. Die von der Regelungssoftware im Rahmen des Evaluierungsprozesses erstellten neuen Kurvenfunktionen können freigegeben und zur Regelung der Verpackungsmaschine genutzt werden. Anders stellt sich der Fall dar, wenn die Beutellänge der herzustellenden Verpackung größer ist als 1000 mm: in diesem Fall müßte die Bedienperson entweder einen neuen Wert für den Betriebsparameter Ausbringleistung eingeben, der niedriger ist als der zuvor eingegebene Betriebsparameter, oder die Bedienperson müßte eine verkürzte Beutellänge akzeptieren. Auf jeden Fall wird aber der zuvor als neuer Betriebsparameter eingegebene Wert abgelehnt, da er in der Verpackungsmaschine 2 nicht realisierbar ist. Der zuvor beschriebene Rechenvorgang zur Ermittlung der einstellungsspezifischen dynamischen Grenzwerte ist nicht nur eingebbar, wenn die Verpackungsmaschine 2 tatsächlich umgestellt werden soll, der Vorgang kann auch im Rahmen einer Simulation ausgelöst werden, um zu ermitteln, ob die Verpackungsmaschine 2 unter Beachtung des neu eingegebenen Betriebsparameters überhaupt lauffähig ist. Die im Rahmen eines Simulationslaufes ermittelten dynamischen Grenzwerte und/oder die ermittelten Bahnkurven können zwischengespeichert werden, um diese bei späterem Bedarf aufrufen zu können.
Am zuvor ausgeführten Beispiel zeigt sich die Komplexität der in der Verpackungsmaschine 2 ablaufenden Regelungsvorgänge. Durch die Beeinflussung eines dynamischen Betriebsparameters wird ein anderer dynamischer Betriebsparameter verändert, und um einen gewünschten Betriebsparameter realisieren zu können, der in einer gegebenen Einstellung nicht realisierbar ist, kann ein anderer Betriebsparameter geändert werden. Um dem Bediener eine Einschätzung zu ermöglichen, in welchen Bandbreiten er sich bewegt, sollten die möglichen Minimal- und/oder Maximalwerte des Betriebsparameters, das von der Bedienperson abgeändert wurde, auf dem Bedienterminal 32 angezeigt werden. Auch die ermittelten dynamischen Grenzwerte können ganz oder teilweise auf der Anzeigevorrichtung des Bedienterminals 32 angezeigt werden. Die neu ermittelten dynamischen Grenzwerte sollten mit den statischen Grenzwerten abgeglichen werden, um die Realisierbarkeit sicherzustellen. Eventuell ergeben sich aus den neu ermittelten dynamischen Grenzwerten auch Rückwirkungen auf die statischen Grenzwerte. Wird von der Regelungseinrichtung 16 festgestellt, daß bei Umsetzung eines neu ermittelten dynamischen Grenzwertes ein statischer minimaler oder maximaler Grenzwert überschritten würde, so kann die Regelungseinrichtung 16 eine Störmeldung ausgeben.
Es ist vorteilhaft, wenn die Regelungseinrichtung 16 über eine Funktion verfügt, die bei Feststellung einer Überschreitung eines minimalen oder maximalen statischen Grenzwertes in einer Nachberechnungsschleife die relevanten Betriebsparameter so neu ermittelt, daß sich neue dynamische Grenzwerte ergeben, die sich innerhalb der minimalen und maximalen statischen Grenzwerte bewegen. Durch diese Nachberechnungsschleife werden also solche Werte für den zu verändernden Betriebsparameter ermittelt, die einen Betrieb der Verpackungsmaschine 2 ermöglichen. In einer erweiterten Funktion muß sich die Nachberechnungsschleife nicht nur auf den veränderten Betriebsparameter beschränken, sondern kann auch andere Betriebsparameter mit in die Betrachtung einbeziehen, wenn sich durch eine geringere Änderung eines anderen Betriebsparameters eine größere Änderung des veränderten Betriebsparameters vermeiden ließe. Die Nachberechnungsschleife kann automatisch oder auf Befehl ausgelöst werden.
Die Regelungseinrichtung 16 kann über eine Optimierungsfunktion verfügen, durch die einer Bedienperson neben dem veränderten Betriebsparameter weitere Betriebsparameter angezeigt werden, durch deren zusätzliche Änderung sich der Betrieb der Verpackungsmaschine optimieren ließe. Die vorgeschlagenen Änderungen können menüartig ausgewählt und für die Regelung der Verpackungsmaschine 2 übernommen werden.
Haben die neu ermittelten dynamischen Grenzwerte und der Abgleich der neuen dynamischen Grenzwerte mit den statischen Grenzwerten keine Überschreitung von zulässigen Grenzwerten ergeben, so kann der eingegebene veränderte Parameter automatisch oder auf Befehl als neue Regelgröße von der Regelungssoftware in die Regelungsabläufe zur Regelung der Verpackungsmaschine 2 übernommen werden.

Claims (14)

  1. Verfahren zum Betrieb einer Verpackungsmaschine (2), bei dem Betriebsparameter (P) wie Anzahl von zu verpackenden Gegenständen pro Zeiteinheit, Verpackungsabmessungen wie Verpackungslänge, Siegelzeiten und dgl. von einer Bedienperson über eine elektronische Steuerungseinrichtung einstellbar sind und Antriebe von in der Verpackungsmaschine bewegten Bauelementen (24) wie Hüllstofförderer, Siegelbacken und dgl. von der elektronischen Steuereinheit in Abhängigkeit der eingestellten Betriebsparameter regelbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronischen Steuereinrichtung maschinenspezifische statische Grenzwerte wie Maschinenbreite, maximale Beschleunigung, maximale Abbremsung und dgl. eingebbar sind, daß für jede Veränderung eines Betriebsparameters (P) in Abhängigkeit der maschinenspezifischen statischen Grenzwerte die einstellungsspezifischen dynamischen Grenzwerte wie Abbremsweg und dgl. ermittelt und gewählte Betriebsparameter in Abhängigkeit der ermittelten dynamischen Grenzwerte von der Steuereinrichtung freigebbar sind oder abgelehnt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung dynamischer Grenzwerte gespeicherte statische Grenzwerte und gespeicherte Kurventabellen und/oder gespeicherte mathematische Funktionen verarbeitet werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung der dynamischen Grenzwerte bei Berücksichtigung zumindest eines dynamischen Bewegungsablaufs in der Verpackungsmaschine (2) in einer Berechnungsmethode der sukzessiven Approximation erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ermittelten dynamischen Grenzwerte ganz oder teilweise auf einem Bedienterminal (32) angezeigt werden.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach Ermittlung der dynamischen Grenzwerte ein Abgleich mit statischen Grenzwerten erfolgt.
  6. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Feststellung einer Überschreitung eines maximalen und/oder minimalen statischen Grenzwerts durch zumindest einen dynamischen Grenzwert eine Störmeldung an den Bediener ausgegeben wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Feststellung einer Überschreitung eines maximalen und/oder minimalen statischen Grenzwerts durch zumindest einen dynamischen Grenzwert automatisch oder auf Befehl die dynamischen Grenzwerte neu ermittelt werden, wobei der Ermittlung nicht der eingegebene veränderte Parameter identisch zugrunde liegt, sondern ein von der Regelungseinrichtung (16) davon abweichend ermittelter Parameter.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelungseinrichtung (16) zu den dynamischen Grenzwerten auf dem Bedienterminal (32) zusätzliche optionale Optimierungsparameter anzeigt.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der eingegebene veränderte Parameter automatisch oder auf Befehl nach Ermittlung der dynamischen Grenzwerte als Regelgröße in die Regelung der Verpackungsmaschine (2) übernommen wird.
  10. Verfahren zur Ermittlung dynamischer Grenzwerte zur Beförderung von Gegenständen in Verpackungsmaschinen (2) mit einer Regelungseinrichtung (16), die auf gespeicherte statische Grenzwerte und gespeicherte Kurventabellen und/oder gespeicherte mathematische Funktionen zugreift, und die nach Eingabe eines veränderten Parameters die unter Beachtung dieses Parameters für die Verpackungsmaschine (2) geltenden dynamischen Grenzwerte ermittelt.
  11. Verpackungsmaschine (2) mit zumindest einem motorischen Antrieb und mit Maschinenteilen als Bauelemente (24), die von einer Regelungseinrichtung (16) regelbar sind, die Regelungseinrichtung (16) ist mit Ein- und Ausgabevorrichtungen verbunden, wobei die Regelungseinrichtung (16) von einer Bedienperson mit Soll-Betriebsparametern der Verpackungsmaschine (2) beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß über die Regelungseinrichtung (16) in Abhängigkeit von statischen Grenzwerten bestimmte einstellungsspezifische dynamische Grenzwerte ermittelt und als Freigabe- oder Ablehnungssignal der veränderten Betriebsparameter anzeigbar sind.
  12. Verpackungsmaschine (2) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Kurventabellen und/oder mathematische Funktionen hinterlegt sind, und von der Regelungseinrichtung (16) bei Eingabe eines veränderten Betriebsparameters die dynamischen Grenzwerte unter Zugriff auf die hinterlegten statischen Grenzwerte, Kurventabellen und/oder mathematischen Funktionen bestimmbar sind.
  13. Verpackungsmaschine (2) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Ablehnungssignal die Verpackungsmaschine (2) in einen Stoppzustand überführbar ist.
  14. Verpackungsmaschine (2) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelungseinrichtung (16) nach den Merkmalen eines der Ansprüche 2 bis 9 betreibbar ist.
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