WO2017198375A1 - Verfahren zum versiegeln einer verpackung - Google Patents

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Felix KRUPPA
Bernd Wilke
Christoph Hammer
Juergen Haak
Berend Oberdorfer
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Robert Bosch GmbH
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    • B65B9/10—Enclosing successive articles, or quantities of material, in preformed tubular webs, or in webs formed into tubes around filling nozzles, e.g. extruded tubular webs

Definitions

  • the present invention relates to a method for sealing a
  • Packaging with a packaging device In particular, a disturbance variable recognition and elimination is carried out.
  • the packaging device is in particular a tubular bag machine.
  • Invention a packaging device, in particular for carrying out the method.
  • the inventive method with the features of claim 1 offers, in contrast to the prior art, not only the ability to detect a faulty sealed seam, but also determines the faulty sealed seam leading cause of error. Based on the recognized cause of the error, the corresponding control variable can be determined. By changing in turn this control variable to the corresponding components of the packaging machine, the cause of the error, which is also referred to as a disturbance, avoided or corrected.
  • the cause of the error which is also referred to as a disturbance, avoided or corrected.
  • Packaging device comprises a sealing device.
  • the sealing device in turn comprises one, two or more sealing jaws for producing a sealed seam on the packaging.
  • the packaging is in particular a film made of thermoplastic material. Preferably, this is done
  • Sealing seam is heated at least one of the sealing jaws on a heater or vibrated. If the heating of the sealed seam by vibration takes place, one of the sealing jaws can also be used as anvil and the other as
  • a (i) detection, preferably a measurement, of a first variable takes place on the sealing device. In particular, it is measured directly at the sealing jaws or at another suitable location of the sealing device, (ii) in the next step
  • the error matrix comprises a plurality of possible causes of errors for defective seal seams and respective first comparison values associated with the error causes.
  • the first signal or a corresponding transformation of the first signal is compared with the first comparison values of the error matrix. In a complete or partial agreement of the first signal or the transformation of the first signal with one of the first comparison values, the associated cause of the error can be determined or determined.
  • the single first comparison value comprises in the simplest case a specific value or value range. However, several individual values or the course of a value can be the "first
  • Packaging device can be issued so that it can take appropriate action.
  • the error case can be stored for statistical evaluation.
  • at least one first comparison value is stored in each case for the following error causes in the error matrix:
  • the error matrix can be constructed as desired. So can one
  • the method is executed in particular in a computing unit.
  • the provision of the error matrix and the comparison of the first signal or the transformation of the first signal with the first comparison values becomes
  • the "arithmetic unit” consist of several individual, combined or spatially separated subunits and / or in the control device for the packaging device or the
  • a change of the first variable on a mechanical vibration, in particular the structure-borne noise, of the sealing jaws based.
  • vibrations for example with a piezoelectric ceramic
  • the vibrations cause a deformation of the piezo ceramic and thus charge separation.
  • This charge separation is actually measured and converted into voltage values.
  • the voltage values are recorded as "first quantity.”
  • This first quantity forms the "first signal” over time.
  • first comparison values also represent a voltage variation over time or, for example, only individual significant voltage values are stored as "first comparison values.” If the first signal based on the first quantity fully or partially matches a first comparison value or deviates in a defined manner from the first comparison value, so the associated cause of the error can be determined.
  • the first signal indicates an electrical voltage over time and corresponding first comparison values with voltage values and / or voltage-time profiles are stored in the error matrix.
  • the error matrix comprises corresponding first comparison values which match the transformation of the first signal.
  • the first signal is subjected to a plurality of different transformations and the result after several transformations is compared with first comparison values of the error matrix.
  • Evaluation methods are used. It is provided in particular at the first signal or the transformation extreme values, inflection points, integrals (Areas under sections of the signal), differentiation (slope), dead times or other mathematical evaluation and to compare these values with corresponding first comparison values. It is preferably provided that in the method a detection, preferably
  • the error matrix contains at least one cause of the error, preferably several or all stored error causes, in addition to the first one
  • Comparison value a second comparison value.
  • the further variable, a further signal based on the further variable, and / or a further transformation of the further signal with the at least one second comparison value are compared.
  • the cause of the error is preferably based both on the comparison of the first signal (and / or a transformation of the first signal) with the first comparison values and the further variable (and / or a further signal based on the further variable and / or a transformation of the further signal) the second comparative values.
  • a change of the further size is based in particular on:
  • the mechanics for moving the sealing jaws also include hydraulic or pneumatic arrangements.
  • the determined cause of the error is merely output.
  • the determined cause of the error is merely output.
  • control algorithm which comprises one or more control variables for the packaging device.
  • the control algorithm can be designed, for example, as a multi-variable controller or with one-off or other controllers isolated from one another (eg state feedback). The dependence of the error cases or the disturbance on the
  • Control methods are stored in a matrix (here referred to as input-output matrix or rule matrix). After determining the cause of the error, the control variables are readjusted by a controller which eliminates the cause of the error or the disturbance variables. Will be an individual for each tax code
  • the controller If the controller is used, first of all the control variables determining the error are determined on the basis of the determined error cause and the control matrix. In the next step, the error cause is corrected by changing the specific control variable in the packaging device.
  • a sealing jaw control which controls at least the movement of a sealing jaw and / or the temperature of the sealing jaw. It is preferably provided that at least one of the control variables from the control matrix in the sealing jaw control for changing the sealing force and / or the sealing jaw temperature and / or the sealing jaw distance and / or the motor current and / or the motor voltage and / or
  • the motor is used to move the at least one sealing jaw. Furthermore, it is preferably provided that the packaging device a
  • Filling device comprises. By means of this filling the filling of the packaging takes place. For example, when packaging powder in one
  • Flow wrapper may cause the filling device does not close fast enough or clean. As a result, a portion of the powder trickle into the sealed seam and there is a faulty sealed seam.
  • the invention further comprises a packaging device, in particular a tubular bag machine.
  • the packaging device is preferably designed for carrying out the method described above.
  • the Packaging device comprises a sealing device with one, two or more sealing jaws for producing a sealed seam on a packaging.
  • a detection unit is provided.
  • the detection unit is designed to detect, in particular measure, the first variable on the sealing device.
  • a computing unit is provided.
  • the arithmetic unit is used to generate the first signal of the first magnitude over time; for providing the error matrix; for comparing the first signal or a corresponding transformation with the first comparison values
  • Error matrix so as to determine the associated cause of the error; and to output the specific cause of the error.
  • Figure 1 is a purely schematic view of an inventive
  • Packaging device for carrying out the method according to the invention according to an embodiment
  • FIG. 3 shows a first signal of the method according to the invention according to the exemplary embodiment
  • FIG. 4 shows a first signal of a good and a faulty sealed seam of the method according to the invention according to the exemplary embodiment
  • 5 shows a transformation of the first signal of a good and a faulty sealed seam of the method according to the invention according to the embodiment
  • FIG. 6 shows a comparison of the transformation with a first one
  • the packaging device 1 shows a greatly simplified illustration of a packaging device 1.
  • the packaging device 1 comprises a sealing device 2 and a filling device 3.
  • the sealing device 2 comprises a sealing device 2 and a filling device 3.
  • the filling device 3 comprises a filling device 3.
  • Packaging device 1 is designed as a vertical tubular bag machine.
  • a tube 4 is used in the packaging apparatus 1.
  • the tube 4 consists for example of a thermoplastic material or a film.
  • the film is formed into a tube.
  • the tube 4 is filled via the filling device 3 and closed by an upper and lower sealing seam 6. This creates the package 5.
  • sealing seams 6 are simultaneously produced for two packages 5 and there is a separation of the lower package 5 from the tube 4.
  • the film is also referred to as packaging material or packaging.
  • the packaged product is called packaged good.
  • the packaging material envelops the good and it creates the pack 5. Under pack 5 or packaging is the union of
  • Packaging and packaged goods referred.
  • FIG. 2 shows in a greatly simplified representation the components of FIG
  • Each sealing jaw 7 is attached to its own sealing jaw holder 8.
  • the sealing jaw holders 8 serve for moving at least one sealing jaw 7, so that the tube 4 can be clamped between the two sealing jaws 7.
  • FIG. 2 shows a detection unit 11 and an arithmetic unit 12.
  • the arithmetic unit 12 stores the already described error matrix and preferably also the rule matrix. Furthermore, in the arithmetic unit 12 already follows described comparison with the comparison values and thus the determination of the cause of the error. In a preferred embodiment, the arithmetic unit 12 also compares the cause of the error with the control matrix to determine one or more control variables 14.
  • the “first size” is determined on the sealing device 2.
  • one or more piezo-ceramics which can detect the structure-borne noise at the sealing device 2 are located on the sealing device 2.
  • the charge separation which is measured as voltage values, is actually measured (first size) This first size above the
  • Time forms the first signal 16 according to FIG. 3.
  • FIG. 4 shows the first signal 16 of a good sealed seam 6 as a solid curve and the first signal 16 of a faulty sealed seam 6 as a dashed curve.
  • Evaluation methods can be used, for example, to determine areas (integrals) below the signal 16, extreme values or inflection points. Accordingly, the first comparison values in the error matrix also represent surfaces, extreme values or inflection points.
  • the transformation can be described as Fourier transformation, as
  • the mean value of the transformation and the mean value of the frequency is formed; this corresponds to the centroid of the
  • the transformation based on the first signal 16 of the good seal 6 is shown with crosses.
  • the transformation based on the first signal 16 of the defective seal 6 is shown with dots.
  • the values represented by crosses in FIG. 6 can, for example, form the first comparison values in the error matrix.
  • a very simple comparison of the values represented by crosses in FIG. 6 (good seal seam) with the values represented as points (bad seal seam) thus makes possible based on the
  • the error matrix not only has first comparison values associated with the first signal, but also opens up the possibility of further variables, further signals or further transformations
  • Figure 2 shows an example of a load cell 9 and distance sensors 10 of
  • Distance sensors 10 can be detected, in particular measured, corresponding other variables.
  • the further variables, derived signals or corresponding transformations flow into the error matrix and serve to determine the cause of the fault more accurately.
  • a rule matrix is also stored in the arithmetic unit 12.
  • the causes of the errors are assigned to the control variables.
  • the error matrix is determined by means of the error matrix
  • FIG. 2 shows a sealing jaw control 13 which controls the sealing device 2 via at least one control variable 14 and a
  • Filling device control 15 which controls the filling device 3 via at least one control variable 14.
  • the at least one control variable 14 determined on the basis of the control matrix is / are in the sealing jaw control 13 or in the
  • Filling device control 15 used to compensate for the associated cause of error or disturbance.

Landscapes

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Versiegeln einer Verpackung mit einer Verpackungsvorrichtung (1), insbesondere Schlauchbeutelmaschine, • die Verpackungsvorrichtung (1) umfasst eine Siegelvorrichtung (2) mit zumindest einer Siegelbacke (7) zum Erzeugen einer Siegelnaht (6) an der Verpackung, das Verfahren umfasst folgenden Schritte: • Erfassen, vorzugsweise Messen, einer ersten Größe an der Siegelvorrichtung (2), vorzugsweise an der Siegelbacke (7), • Erzeugen eines ersten Signals (16) aus der ersten Größe über der Zeit, • Bereitstellen einer Fehlermatrix umfassend mehrere Fehlerursachen für fehlerhafte Siegelnähte (6) und jeweils zugehörige erste Vergleichswerte, • Vergleichen des ersten Signals (16) oder einer Transformation des ersten Signals mit den ersten Vergleichswerten der Fehlermatrix zum Bestimmen einer zugehörigen Fehlerursache, und • Ausgabe der bestimmten Fehlerursache und/oder Aufnahme der Fehlerursache zu statistischen Auswertung.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zum Versiegeln einer Verpackung Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Versiegeln einer
Verpackung mit einer Verpackungsvorrichtung. Insbesondere erfolgt dabei eine Störgrößenerkennung und -elimination. Bei der Verpackungsvorrichtung handelt es sich insbesondere um eine Schlauchbeutelmaschine. Des Weiteren betrifft die
Erfindung eine Verpackungsvorrichtung, insbesondere zum Durchführen des Verfahrens.
Beim Verpacken von Produkten, beispielsweise Lebensmittel oder
Medizintechnikprodukten, ist es sehr wichtig, dass die Verpackungen luftdicht und im pharmazeutischen Bereich auch steril sind. Diese Bedingungen können nur eingehalten werden, sofern keine Leckagen an der Verpackung vorhanden sind. Oft entstehen die Leckagen an den Siegelnähten der Verpackung. Bei einer Heißsiegelung werden zwei oder mehrere thermoplastische Schichten einer Folie in Kontakt miteinander gebracht und gegeneinandergedrückt. Eine Wärmezufuhr über die Siegelbacken führt dann dazu, dass die Schichten sich verbinden. Diese Verbindung wird als Siegelnaht bezeichnet. Verläuft dieser Siegelprozess nicht optimal ab oder befindet sich beispielsweise ein Teil des Produktes in der Siegelnaht, kann es zu einer undichten Siegelnaht kommen. Die Druckschrift WO 2004/099751 zeigt eine Methode zur Überwachung der Siegelnaht, wobei zwischen guten und fehlerhaften Siegelnähten unterschieden wird.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 bietet, im Unterschied zum Stand der Technik, nicht nur die Möglichkeit eine fehlerhafte Siegelnaht zu erkennen, sondern ermittelt auch die zur fehlerhaften Siegelnaht führende Fehlerursache. Basierend auf der erkannten Fehlerursache kann die entsprechende Steuergröße ermittelt werden. Durch verändern wiederum dieser Steuergröße an den entsprechenden Bestandteilen der Verpackungsmaschine wird die Fehlerursache, welche auch als Störgröße bezeichnet wird, vermieden bzw. ausgeregelt. So wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht nur erkannt, dass eine Siegelnaht fehlerhaft ist, sondern es wird die Fehlerursache, beispielsweise das Vorhandensein eines Produktes in der Siegelnaht, eine Fehlfaltung an der Siegelnaht, eine Schiefstellung der Siegelbacken, lose Siegelbacken oder eine Determination der Siegelbacken, erkannt. Diese Vorteile werden erreicht durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 zum
Versiegeln einer Verpackung mit einer Verpackungsvorrichtung. Die
Verpackungsvorrichtung umfasst eine Siegelvorrichtung. Die Siegelvorrichtung wiederum umfasst eine, zwei oder mehrere Siegelbacken zum Erzeugen einer Siegelnaht an der Verpackung. Bei der Verpackung handelt es sich insbesondere um eine Folie aus thermoplastischem Kunststoff. Vorzugsweise erfolgt das
Erzeugen der Siegelnaht an einem Siegelbacken oder zwischen mehreren Siegelbacken durch eine Erwärmung. Zum Erzeugen der Wärme an der
Siegelnaht wird zumindest einer der Siegelbacken über eine Heizvorrichtung erwärmt oder in Vibration versetzt. Findet die Erwärmung der Siegelnaht durch Vibration statt, kann eine der Siegelbacken auch als Amboss und die andere als
Hammer bezeichnet werden. Erfindungsgemäß erfolgt ein (i) Erfassen, vorzugsweise ein Messen, einer ersten Größe an der Siegelvorrichtung. Dabei wird insbesondere direkt an den Siegelbacken oder an einer anderen geeigneten Stelle der Siegelvorrichtung gemessen, (ii) Im nächsten Schritt erfolgt ein
Erzeugen eines ersten Signals aus der ersten Größe über der Zeit, (iii) Ferner wird eine sogenannte Fehlermatrix bereitgestellt. Die Fehlermatrix umfasst mehrere mögliche Fehlerursachen für fehlerhafte Siegelnähte und jeweils, zu den Fehlerursachen zugehörige erste Vergleichswerte, (iv) Das erste Signal oder eine entsprechende Transformation des ersten Signals wird mit den ersten Vergleichswerten der Fehlermatrix verglichen. Bei einer vollständigen oder teilweisen Übereinstimmung des ersten Signals oder der Transformation des ersten Signals mit einem der ersten Vergleichswerte kann die zugehörige Fehlerursache bestimmt oder ermittelt werden. Der einzelne erste Vergleichswert umfasst im einfachsten Fall einen bestimmten Wert oder Wertebereich. Jedoch können auch mehrere Einzelwerte oder der Verlauf eines Wertes den„ ersten
Vergleichswert" darstellen, (v) Daraufhin erfolgt eine Ausgabe der Fehlerursache. Die Fehlerursache kann unmittelbar zur Steuerung der Verpackungsvorrichtung verwendet werden. Diese Variante wird später noch im Detail beschrieben. Zusätzlich oder alternativ kann die Fehlerursache an den Bediener der
Verpackungsvorrichtung ausgegeben werden, sodass dieser entsprechende Schritte einleiten kann. Weiter kann die Fehleruhrsache zur statistischen Auswertung gespeichert werden. Insbesondere ist zu folgenden Fehlerursachen in der Fehlermatrix jeweils zumindest ein erster Vergleichswert hinterlegt:
Vorhandensein eines Produktes in der Siegelnaht, und/oder
Vorhandensein eines Produktes in der Siegelnaht durch Stauben bei der Befüllung, und/oder
Vorhandensein eines Produktes in der Siegelnaht durch Nachrieseln bei der
Befüllung, und/oder
Vorhandensein eines Produktes in der Siegelnaht durch elektrostatische Aufladung der Verpackungsfolie, und/oder
Fehlfaltung an der Siegelnaht, und/oder
Schiefstellung der Siegelbacken, und/oder
lose Siegelbacken, und/oder
Determination der Siegelbacken.
Die Fehlermatrix kann dabei beliebig aufgebaut sein. So können einer
Fehlerursache auch mehrere erste Vergleichswerte zugeordnet werden. Ebenso ist es auch möglich, dass mehreren Fehlerursachen die gleichen ersten
Vergleichswerte zugeordnet werden, wobei dann die exakte Bestimmung der Fehlerursache basierend auf einer zweiten Größe oder mehreren zweiten Größen erfolgt (diese Variante wird noch im Detail beschrieben). Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Das Verfahren wird insbesondere in einer Recheneinheit ausgeführt. Damit wird das Bereitstellen der Fehlermatrix und der Vergleich des ersten Signals oder der Transformation des ersten Signals mit den ersten Vergleichswerten zum
Bestimmen der zugehörigen Fehlerursache vorzugsweise in der Recheneinheit ausgeführt. Selbstverständlich kann die„Recheneinheit" aus mehreren einzelnen, zusammengefassten oder örtlich getrennten Untereinheiten bestehen und/oder in das Steuergerät für die Verpackungsvorrichtung oder die
Siegelvorrichtung integriert sein.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass eine Änderung der ersten Größe auf einer mechanischen Schwingung, insbesondere dem Körperschall, der Siegelbacken basiert. Insbesondere werden hierzu Vibrationen, beispielsweise mit einer Piezo- Keramik, an der Siegelvorrichtung, insbesondere an den Siegelbacken, aufgenommen. Durch die Vibrationen kommt es zu einer Verformung der Piezo- Keramik und somit zur Ladungstrennung. Diese Ladungstrennung wird tatsächlich gemessen und in Spannungswerte gewandelt. Es erfolgt also ein Erfassen der Spannungswerte als„erste Größe". Diese erste Größe bildet über der Zeit das„erste Signal".
Bereits dieses erste Signal kann in der Fehlermatrix mit entsprechenden ersten Vergleichswerten verglichen werden. In diesem Fall ist es möglich, dass die ersten Vergleichswerte ebenfalls einen Spannungsverlauf über der Zeit darstellen oder beispielsweise nur einzelne markante Spannungswerte als„erste Vergleichswerte" hinterlegt sind. Wenn das auf der ersten Größe basierende erste Signal vollständig oder teilweise mit einem ersten Vergleichswert übereinstimmt oder in definierter Weise von dem ersten Vergleichswert abweicht, kann so die zugehörige Fehlerursache bestimmt werden.
So ist bevorzugt vorgesehen, dass das erste Signal eine elektrische Spannung über der Zeit angibt und in der Fehlermatrix entsprechende erste Vergleichswerte mit Spannungswerten und/oder Spannung-Zeitverläufen hinterlegt sind.
Zusätzlich oder alternativ zum Vergleichen des ersten Signals mit den ersten Vergleichswerten der Fehlermatrix, ist auch bevorzugt vorgesehen, das erste Signal zu transformieren und das Ergebnis der Transformation mit
entsprechenden ersten Vergleichswerten der Fehlermatrix zu vergleichen.
Selbstverständlich umfasst in diesem Fall die Fehlermatrix entsprechende erste Vergleichswerte die zur Transformation des ersten Signals passen.
Ferner ist auch bevorzugt vorgesehen, dass das erste Signal mehreren verschiedenen Transformationen unterzogen wird und das Ergebnis nach mehreren Transformationen mit ersten Vergleichswerten der Fehlermatrix verglichen wird.
Bei dem Vergleich des ersten Signals bzw. einer Transformation des ersten Signals mit den ersten Vergleichswerten können unterschiedlichste
Auswerteverfahren zum Einsatz kommen. Es ist insbesondere vorgesehen, am ersten Signal bzw. der Transformation Extremwerte, Wendepunkte, Integrale (Flächen unter Abschnitten des Signals), Differentiationen (Steigung), Totzeiten oder weitere mathematischen Auswerteverfahren zu ermitteln und diese Werte mit entsprechenden ersten Vergleichswerten zu vergleichen. Bevorzugt ist vorgesehen, dass in dem Verfahren ein Erfassen, vorzugsweise
Messen, zumindest einer weiteren Größe an der Siegelvorrichtung erfolgt. Die Fehlermatrix beinhaltet zumindest zu einer Fehlerursache, vorzugsweise zu mehreren oder allen hinterlegten Fehlerursachen, zusätzlich zum ersten
Vergleichswert einen zweiten Vergleichswert. Es erfolgt ein Vergleichen der weiteren Größe, eines auf der weiteren Größe basierenden weiteren Signals und/oder einer weiteren Transformation des weiteren Signals mit dem zumindest einen zweiten Vergleichswert.
Vorzugsweise gibt es zu mehreren oder allen Fehlerursachen zweite
Vergleichswerte in der Fehlermatrix. Das Bestimmen der zugehörigen
Fehlerursache basiert vorzugsweise sowohl auf dem Vergleich des ersten Signals (und/oder einer Transformation des ersten Signals) mit den ersten Vergleichswerten und der weiteren Größe (und/oder eines weiteren Signals basierend auf der weiteren Größe und/oder einer Transformation des weiteren Signals) mit den zweiten Vergleichswerten.
Durch die Verwendung der ersten Größe und der zumindest einen weiteren Größe kann die Fehlerursache noch genauer bestimmt werden. Eine Änderung der weiteren Größe basiert insbesondere auf:
einem Abstand zwischen den zwei Siegelbacken und/oder
einer Temperatur der Siegelbacken und/oder
einem Spannungswert oder Stromwert der Mechanik zum Bewegen der
Siegelbacken und/oder
einem Druck oder einer Kraft an oder zwischen den Siegelbacken.
Unter der Mechanik zum Bewegen der Siegelbacken sind auch hydraulische oder pneumatische Anordnungen zu verstehen.
In einer einfachen Ausführungsform wird die ermittelte Fehlerursache lediglich ausgegeben. Besonders bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass die
ausgegebene Fehlerursache unmittelbar auch dazu genutzt wird, um die
Fehlerursache zu minimieren, zu vermeiden oder zu eliminieren. Dies kann insbesondere im laufenden Betrieb der Verpackungsvorrichtung erfolgen. Hierzu erfolgt ein bereitstellen eines Regelalgorithmus, welcher einer oder mehrere Steuergrößen für die Verpackungsvorrichtung umfasst. Der Regelalgorithmus kann beispielsweise als Mehrgrößenregler oder mit voneinander entkoppelten Eingrößenreglern oder sonstigen Reglern (z.B. Zustandsrückführung) ausgeführt sein. Die Abhängigkeit der Fehleruhrsachen bzw. der Störgröße auf die
Ausgangsgrößen sind aus dem Systemverhalten bekannt. Bei manchen
Regelverfahren sind diese in einer Matrix (hier als Ein-Ausgans-Matrix oder Regelmatrix bezeichnet) hinterlegt. Nach Ermittlung der Fehlerursache werden die Steuergrößen durch einen Regler nachgestellt, welche die Fehlerursache bzw. die Störgrößen eliminieren. Wird für jede Steuergröße ein individueller
Regler verwendet, wird zuerst anhand der ermittelten Fehlerursache und der Regelmatrix, die Steuergrößen ermittelt, welche den Fehler eliminieren. Im nächsten Schritt erfolgt ein Ausregeln der Fehlerursache durch Verändern der bestimmten Steuergröße in der Verpackungsvorrichtung.
Insbesondere ist eine Siegelbackensteuerung vorgesehen, die zumindest die Bewegung einer Siegelbacke und/oder die Temperatur der Siegelbacke steuert. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass zumindest eine der Steuergrößen aus der Regelmatrix in der Siegelbackensteuerung zum Verändern der Siegelkraft und/oder der Siegelbackentemperatur und/oder des Siegelbackenabstands und/oder des Motorstrom und/oder der Motorspannung und/oder des
Motormoments, genutzt wird. Der Motor wird dabei zum Bewegen der zumindest einen Siegelbacke genutzt. Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die Verpackungsvorrichtung eine
Befüllvorrichtung umfasst. Mittels dieser Befüllvorrichtung erfolgt das Befüllen der Verpackung. Beispielsweise bei der Verpackung von Pulver in einer
Schlauchbeutelmaschine kann es dazu kommen, dass die Befüllvorrichtung nicht schnell genug oder sauber schließt. Dadurch kann ein Teil des Pulvers in die Siegelnaht rieseln und es kommt zu einer fehlerhaften Siegelnaht. So ist bevorzugt vorgesehen, dass zumindest eine der Steuergrößen aus der
Regelmatrix in einer entsprechenden Befüllvorrichtungssteuerung, insbesondere hinsichtlich Befüllmenge und/oder Befüllgeschwindigkeit, genutzt wird.
Die Erfindung umfasst des Weiteren eine Verpackungsvorrichtung, insbesondere eine Schlauchbeutelmaschine. Die Verpackungsvorrichtung ist vorzugsweise zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens ausgebildet. Die Verpackungsvorrichtung umfasst eine Siegelvorrichtung mit einer, zwei oder mehreren Siegelbacken zum Erzeugen einer Siegelnaht an einer Verpackung. Ferner ist eine Erfassungseinheit vorgesehen. Die Erfassungseinheit ist zum Erfassen, insbesondere Messen, der ersten Größe an der Siegelvorrichtung ausgebildet. Ferner ist eine Recheneinheit vorgesehen. Die Recheneinheit dient zum Erzeugen des ersten Signals aus der ersten Größe über der Zeit; zum Bereitstellen der Fehlermatrix; zum Vergleichen des ersten Signals bzw. einer entsprechenden Transformation mit den ersten Vergleichswerten der
Fehlermatrix, um so die zugehörige Fehlerursache zu bestimmen; und zur Ausgabe der bestimmten Fehlerursache.
Die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltungen und Unteransprüche finden bevorzugte Anwendung für die erfindungsgemäße Verpackungsvorrichtung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
Figur 1 eine rein schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen
Verpackungsvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel,
Figur 2 ein rein schematisch dargestelltes Detail der
erfindungsgemäßen Verpackungsvorrichtung nach Figur 1 ,
Figur 3 ein erstes Signal des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem Ausführungsbeispiel,
Figur 4 ein ersten Signals einer guten und einer fehlerhaften Siegelnaht des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem Ausführungsbeispiel, Figur 5 eine Transformation des ersten Signals einer guten und einer fehlerhaften Siegelnaht des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem Ausführungsbeispiel, und
Figur 6 ein Vergleich der Transformation mit einem ersten
Vergleichswert des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem Ausführungsbeispiel.
Ausführungsform der Erfindung
Figur 1 zeigt eine stark vereinfachte Darstellung eine Verpackungsvorrichtung 1. Die Verpackungsvorrichtung 1 umfasst eine Siegelvorrichtung 2 und eine Befüllvorrichtung 3. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die
Verpackungsvorrichtung 1 als vertikale Schlauchbeutelmaschine ausgebildet.
In der Verpackungsvorrichtung 1 wird eine Schlauch 4 verwendet. Der Schlauch 4 besteht beispielsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff bzw. einer Folie. Die Folie wird zu einem Schlauch geformt. Der Schlauch 4 wird über die Befüllvorrichtung 3 befüllt und über eine obere und untere Siegelnaht 6 verschlossen. Dadurch entsteht die Packung 5. In einem Vorgang werden gleichzeitig Siegelnähte 6 für zwei Packungen 5 erzeugt und es erfolgt ein Abtrennen der unteren Packung 5 vom Schlauch 4. Die Folie wird auch als Packstoff oder Packmittel bezeichnet. Das abgepackte Produkt wird als verpacktes Gut bezeichnet. Der Packstoff umhüllt das Gut und es entsteht so die Packung 5. Unter Packung 5 bzw. Verpackung wird die Vereinigung von
Packmittel und Packgut bezeichnet.
Figur 2 zeigt in stark vereinfachter Darstellung die Bestandteile der
Siegelvorrichtung 2. Wesentlich sind dabei zwei gegenüberliegende
Siegelbacken 7. Jede Siegelbacke 7 ist an einer eigenen Siegelbackenhalterung 8 befestigt. Die Siegelbackenhalterungen 8 dienen zum Bewegen zumindest einer Siegelbacke 7, sodass der Schlauch 4 zwischen den beiden Siegelbacken 7 eingeklemmt werden kann.
Ferner zeigt Figur 2 eine Erfassungseinheit 1 1 und eine Recheneinheit 12. In der Recheneinheit 12 ist die bereits beschriebene Fehlermatrix und vorzugsweise auch die Regelmatrix hinterlegt. Ferner folgt in der Recheneinheit 12 der bereits beschriebene Vergleich mit den Vergleichswerten und somit die Bestimmung der Fehlerursache. In bevorzugter Ausführung erfolgt in der Recheneinheit 12 auch der Vergleich der Fehlerursache mit der Regelmatrix zur Bestimmung einer oder mehrere Steuergrößen 14.
Mittels der Erfassungseinheit 1 1 wird die„erste Größe" an der Siegelvorrichtung 2 ermittelt. Insbesondere befindet sich an der Siegelvorrichtung 2 eine oder mehrere Piezo-Keramiken, die den Körperschall an der Siegelvorrichtung 2 erfassen können. Tatsächlich gemessen wird die Ladungstrennung, die als Spannungswerte (erste Größe) ausgegeben wird. Diese erste Größe über der
Zeit bildet das erste Signal 16 gemäß Figur 3.
Figur 4 zeigt das erste Signal 16 einer guten Siegelnaht 6 als durchgezogene Kurve und das erste Signal 16 einer fehlerhaften Siegelnaht 6 als gestrichelte Kurve. Anhand dieser Darstellung ist gut zu sehen, dass bereits bei dem zeitlichen Signalverlauf ein markanter Unterschied erkennbar ist. Folglich kann bereits das erste Signal 16 mittels entsprechender Auswertemethoden mit einem ersten Vergleichswert der Fehlermatrix verglichen werden. Bei diesen
Auswertemethoden können beispielsweise Flächen (Integrale) unter dem Signal 16, Extremwerte oder Wendepunkte ermittelt werden. Die ersten Vergleichswerte in der Fehlermatrix geben dementsprechend auch Flächen, Extremwerte oder Wendepunkte wieder.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt jedoch zunächst eine Transformation des ersten Signals 16. Die Transformation kann als Fourier-Transformation, als
Powerspektrum oder anderer Transformation ausgeführt werden. Das entsprechende Ergebnis für das erste Signal 16 der guten Siegelnaht 6
(durchgezogene Kurve) und das erste Signal 16 der fehlerhaften Siegelnaht 6 (gestrichelte Kurve) zeigt Figur 5. In Figur 5 ist auf der waagrechten Achse die Frequenz in Hertz aufgetragen. Die vertikalen Achse zeigt die Amplitude in
VoltA2. Dabei wurde der Frequenzbereich so gewählt, wo markante Unterschiede zwischen den beiden Transformationen zu sehen sind.
In einer weiteren Transformation wird der Mittelwert der Transformation und der Mittelwert der Frequenz gebildet; dies entspricht dem Flächenschwerpunkt der
Fläche unter dem ersten Signal 16. Das entsprechende Ergebnis ist in Figur 6 gezeigt. In Figur 6 ist auf der waagrechten Achse der Mittelwert der Amplitude der Transformation in VoltA2 angegeben. Die vertikale Achse zeigte den
Mittelwert der Frequenz in Hertz. Die Transformation basierend auf dem ersten Signal 16 der guten Siegelnaht 6 ist mit Kreuzen dargestellt. Die Transformation basierend auf dem ersten Signal 16 der fehlerhaften Siegelnaht 6 ist mit Punkten dargestellt.
Die in Figur 6 mit Kreuzen dargestellten Werte können beispielsweise die ersten Vergleichswerte in der Fehlermatrix bilden. Ein sehr einfacher Vergleich der mit Kreuzen dargestellten Werte in Figur 6 (gute Siegelnaht) mit den als Punkten dargestellten Werten (schlechte Siegelnaht) ermöglicht somit basierend auf der
Fehlermatrix in der Recheneinheit 12 eine Bestimmung der Fehlerursache.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Fehlermatrix nicht nur zum ersten Signal zugehörige erste Vergleichswerte aufweist sondern auch die Möglichkeit eröffnet, weitere Größen, weitere Signale oder weitere Transformationen mit
entsprechenden weiteren Vergleichswerten zu vergleichen. Der Vergleich mit den weiteren Vergleichswerten ermöglicht die genauere Zuordnung der
Fehlerursache. Figur 2 zeigt als Beispiel eine Kraftmessdose 9 sowie Abstandssensoren 10 der
Siegelvorrichtung 2. Sowohl an der Kraftmessdose 9 als auch an den
Abstandssensoren 10 können entsprechende weitere Größen erfasst, insbesondere gemessen, werden. Die weiteren Größen, daraus abgeleitete Signale oder entsprechende Transformationen fließen in die Fehlermatrix mit ein und dienen zur genaueren Ermittlung der Fehlerursache.
Vorzugsweise ist in der Recheneinheit 12 auch eine Regelmatrix hinterlegt. In der Regelmatrix sind die Fehlerursachen den Steuergrößen zugeordnet. Anhand dieser Regelmatrix werden mittels der aus der Fehlermatrix bestimmten
Fehlerursache die Steuergröße oder die Steuergrößen ermittelt, welche zur
Ausregelung der Fehlerursache, auch als Störgröße bezeichnet, benötigt wird/werden. Figur 2 zeigt eine Siegelbackensteuerung 13 die über zumindest eine Steuergröße 14 die Siegelvorrichtung 2 steuert und eine
Befüllvorrichtungssteuerung 15 die über zumindest eine Steuergröße 14 die Befüllvorrichtung 3 steuert. Die anhand der Regelmatrix bestimmte zumindest eine Steuergröße 14 wird/werden in der Siegelbackensteuerung 13 oder in der
Befüllvorrichtungssteuerung 15 zum Ausregeln der zugehörigen Fehlerursache bzw. Störgröße genutzt.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zum Versiegeln einer Verpackung mit einer
Verpackungsvorrichtung (1 ), insbesondere Schlauchbeutelmaschine,
• die Verpackungsvorrichtung (1 ) umfasst eine Siegelvorrichtung (2) mit zumindest einer Siegelbacke (7) zum Erzeugen einer Siegelnaht
(6) an der Verpackung, das Verfahren umfasst folgenden Schritte:
• Erfassen, vorzugsweise Messen, einer ersten Größe an der
Siegelvorrichtung (2), vorzugsweise an zumindest einer Siegelbacke
(7) ,
· Erzeugen eines ersten Signals (16) aus der ersten Größe über der
Zeit,
• Bereitstellen einer Fehlermatrix umfassend mehrere Fehlerursachen für fehlerhafte Siegelnähte (6) und jeweils zugehörige erste
Vergleichswerte,
· Vergleichen des ersten Signals (16) oder einer Transformation des ersten Signals mit den ersten Vergleichswerten der Fehlermatrix zum Bestimmen einer zugehörigen Fehlerursache, und
• Ausgabe der bestimmten Fehlerursache und/oder Aufnahme der Fehlerursache zu statistischen Auswertung.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das
Bereitstellen der Fehlermatrix und der Vergleich des ersten Signals (16) oder der Transformation des ersten Signals mit den ersten
Vergleichswerten der Fehlermatrix zum Bestimmen der zugehörigen Fehlerursache in einer Recheneinheit (12) ausgeführt werden.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Änderung der ersten Größe auf einer mechanischen Schwingung, insbesondere dem Körperschall, der zumindest einen Siegelbacke (7) basiert. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das erste Signal (16) eine elektrische Spannung über der Zeit angibt und in der Fehlermatrix entsprechende erste
Vergleichswerte mit Spannungswerten und/oder Spannungs-Zeitverläufen hinterlegt sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das erste Signal (16) eine elektrische Spannung über der Zeit angibt, das erste Signal in ein Powerspektrum mit elektrischer Spannung über der Frequenz transformiert wird, und in der Fehlermatrix entsprechende Vergleichswerte mit Spannungs-Frequenzverläufen hinterlegt sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
• Erfassen, vorzugsweise Messen, zumindest einer weiteren Größe an der Siegelvorrichtung (2),
• wobei die Fehlermatrix zumindest zu einer Fehlerursache zusätzlich zum ersten Vergleichswert einen zweiten Vergleichswert aufweist,
• Vergleichen der weiteren Größe, eines auf der weiteren Größe
basierenden weiteren Signals und/oder einer weiteren Transformation des weiteren Signals mit dem zumindest einen zweiten Vergleichswert,
• Bestimmen der zugehörigen Fehlerursache basierend auf dem
Vergleich mit den ersten Vergleichswerten und dem zumindest einen zweiten Vergleichswert.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Größe basiert auf:
• einem Abstand der Siegelbacken (7), und/oder
• einer Temperatur der Siegelbacken (7), und/oder
• einem Spannungswert oder Stromwert der Mechanik zum Bewegen der Siegelbacken (7), und/oder
• einem Druck oder einer Kraft an oder zwischen den Siegelbacken (7).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
• Bereitstellen einer Regelmatrix, • Vergleichen der aus der Fehlermatrix bestimmten Fehlerursache mit der Regelmatrix zum Bestimmen der zugehörige(n) Steuergröße(n) (14),
• Ausregeln der Fehlerursache durch Verändern der bestimmten
Steuergröße in der Verpackungsvorrichtung (1 ).
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
• dass mittels einer der Steuergrößen (14) eine Siegelbackensteuerung (13), vorzugsweise hinsichtlich Siegelkraft und/oder
Siegelbackentemperatur und/oder Siegelbackenabstand und/oder Motorstrom und/oder Motorspannung und/oder Motormoment, verändert wird, und/oder
• dass die Verpackungsvorrichtung (1 ) eine Befüllvorrichtung (3) zum Befüllen der Verpackung umfasst, wobei mittels einer der
Steuergrößen (14) eine Befüllvorrichtungssteuerung (15),
vorzugsweise hinsichtlich Befüllmenge und/oder Befüllgeschwindigkeit und/oder Abgabezeitpunkt, verändert wird.
Verpackungsvorrichtung (1 ), insbesondere Schlauchbeutelmaschine, umfassend
• eine Siegelvorrichtung (2) mit zumindest einer Siegelbacke (7) zum Erzeugen einer Siegelnaht (6) an einer Verpackung,
• eine Erfassungseinheit, ausgebildet zum Erfassen, vorzugsweise Messen, einer ersten Größe an der Siegelvorrichtung (2), und
• eine Recheneinheit (12), ausgebildet zum
o Erzeugen eines ersten Signals (16) aus der ersten Größe über der Zeit,
o Bereitstellen einer Fehlermatrix umfassend mehrere
Fehlerursachen für fehlerhafte Siegelnähte (6) und jeweils zugehörige erste Vergleichswerte,
o Vergleichen des ersten Signals (16) oder einer Transformation des ersten Signals mit den ersten Vergleichswerten der Fehlermatrix zum Bestimmen einer zugehörigen Fehlerursache, und
o Ausgabe der bestimmten Fehlerursache und/oder Aufnahme der Fehlerursache zu statistischen Auswertung.
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