Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Verpackungsmaschine zur Herstellung von Verpackungen, insbesondere zur Herstellung von Verpackungen für rauchbare Produkte der Tabakindustrie, sowie eine Vorrichtung zur Herstellung solcher Packungen, mit mehreren unabhängig voneinander ansteuerbaren Antrieben, die Maschinenorgane der Verpackungsmaschine auf Bewegungsbahnen bewegen, auf denen die Maschinenorgane miteinander oder mit einem anderen Bauteil der Verpackungsmaschine oder mit in der Verpackungsmaschine gehandhabten Produkten kollidieren könnten. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Vorrichtung zur Herstellung solcher Packungen.

Bei Verpackungsmaschinen wurde in den letzten Jahren mehr und mehr die mechanische (Bewegungs-)Kopplung von einzelnen, sich bewegenden Maschinenorganen, wie etwa Schiebern, Förderern, Revolvern etc., an eine drehende Königs- oder Masterwelle aufgegeben zu Gunsten von einzelnen, elektronisch an einen Maschinentakt gekoppelten Servoantrieben für diese Maschinenorgane. Mit dem Einsatz separater Servoantriebe für die einzelnen sich bewegenden Maschinenorgane steigt allerdings naturgemäß die Gefahr von Kollisionen zwischen einem Maschinenorgan oder einem von einem solchen gehandhabten Produkt und anderen festen oder sich bewegenden Teilen der Anlage, insbesondere einem weiteren sich bewegenden Maschinenorgan. Wenn sich im Betrieb der Maschine beispielsweise die Bewegungsbahnen von mehreren sich bewegenden Maschinenorganen in einem insofern gemeinsamen Arbeitsraum überschneiden oder sehr nahe kommen, ist diese Gefahr besonders groß. Fehlerhafte Ansteuerungen, Materialbrüche oder sonstige Fehler können dann schnell zu Kollisionen führen. Analoge Probleme können auch bei der Inbetriebnahme oder der Wartung einer solchen Verpackungsmaschine auftreten. Es ist ausgehend hiervon Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verpackungsmaschine der eingangs beschriebenen Art sowie ein Verfahren zur Steuerung einer solchen anzugeben, bei der bzw. mit dem Maschinenorgane insbesondere während des Betriebs der Maschine, während der Inbetriebnahme der Maschine und/oder während der Wartung in möglichst zuverlässiger und einfacher Weise kollisionsfrei bewegt werden können.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Verpackungsmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 15.

Danach zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren durch folgende Schritte bzw. Maßnahmen aus: a) ein (zumindest) die Antriebe und die Maschinenorgane abbildendes, digitales Simulationsmodell der Verpackungsmaschine wird erstellt, insbesondere mittels eines Simulationsprogramms, b) mithilfe des Simulationsmodells werden unterschiedliche Relativstellungen der Antriebe und die sich bei diesen Relativstellungen einstellenden Zustände der Verpackungsmaschine simuliert, insbesondere der Maschinenorgane, c) im Rahmen dieser Simulationen werden kollisionsfreie Verfahrwege für die Maschinenorgane ermittelt, insbesondere mittels eines oder des vorgenannten Simulationsprogramms, d) die Maschinenorgane der Verpackungsmaschine werden durch entsprechende Steuerung der Antriebe jeweils entlang der ermittelten kollisionsfreien Verfahrwege bewegt.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden demnach mehrere der vorgenannten Antriebe und die von ihnen jeweils angetriebenen Maschinenorgane betrachtet (mindestens ein Maschinenorgan pro Antrieb). Es wird ein digitales Simulationsmodell der Verpackungsmaschine erstellt, das die gesamte Verpackungsmaschine oder Teile derselben zusammen mit den betrachteten Antrieben und Maschinenorganen umfasst. Mithilfe des Simulationsmodells werden dann insbesondere unterschiedliche Relativstellungen der Antriebe und die sich bei diesen Relativstellungen einstellenden Zustände der Verpackungsmaschine simuliert, insbesondere die Zustände bzw. die entsprechenden Stellungen der Maschinenorgane sowie ggf. zusätzlich mögliche Bewegungen der Antriebe und/oder Maschinenorgane, und im Rahmen dieser Simulationen werden (auf Basis der simulierten Informationen bzw. Daten) für die Maschinenorgane Verfahrwege berechnet, die kollisionsfrei sind, also Verfahrwege, bei denen es nicht zu einer Kollision mit jeweils einem anderen Maschinenorgan, einem sonstigen Bauteil der Maschine oder einem in der Maschine gehandhabten Produkt kommt.

Was die Simulationen und die Bestimmung der kollisionsfreien Verfahrwege betrifft, so können diese während des Betriebs der Verpackungsmaschine durchgeführt werden, insbesondere taktweise oder kontinuierlich, oder vor oder während einer Inbetriebnahme oder einer Wartung der Verpackungsmaschine.

Bevorzugt werden naturgemäß in das Simulationsmodell sämtliche Antriebe der Verpackungsmaschine einbezogen, die Maschinenorgane bewegen, die potentiell in der beschriebenen Weise in eine Kollision verwickelt sein können. Dies ist aber nicht zwingend. Es kann auch nur eine Teilmenge dieser Antriebe bzw. Maschinenorgane betrachtet werden.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, die Ist-Stellungen der Antriebe abzufragen und auf Basis dieser Ist- Stellungen die Simulationen durchzuführen und die kollisionsfreien Verfahrwege zu bestimmen.

In diesem Fall können beispielsweise im Betrieb der Maschine oder während der Inbetriebnahme oder während der Wartungen derselben die aktuellen Ist-Stellungen der realen Antriebe zunächst mittels geeigneter Sensoren bestimmt bzw. ausgelesen werden; beispielsweise können unmittelbar die Ist-Drehwinkel der Antriebsmotoren dieser Antriebe mittels geeigneten, zugeordneten Drehwinkelgebern gemessen werden.

Die Ist-Stellungen der realen Antriebe können theoretisch auch mittelbar bestimmt werden über entsprechende Positionssensoren, die den von ihnen bewegten Maschinenorganen zugeordnet sind. Diese Ist-Stellungen bzw. Ist-Drehwinkel können dann an bzw. auf das Simulationsprogramm übertragen und entsprechend als Simulations-Input-Parameter verwendet werden. Dabei können die Stellungen der simulierten bzw. virtuellen Antriebe in dem Simulationsmodell an die Ist-Stellungen der realen Antriebe der Verpackungsmaschine angepasst und beispielsweise als Ausgangsstellungen der simulierten Antriebe definiert werden, sodass jeder Antrieb in dem Simulationsmodell eine Ausgangsstellung aufweist, die der Ist-Stellung eines ihm zugeordneten realen Antriebs entspricht.

Auf Basis dieses an die Zustände der realen Maschine angepassten Simulationsmodells können dann (von dem Simulationsprogramm) ausgehend von den an die Ist-Stellungen der realen Antriebe angepassten Ausgangsstellungen der Antriebe des Simulationsmodells diverse Relativstellungen der Antriebe und die sich daraus ergebenden Zustände der Verpackungsmaschine simuliert werden, insbesondere der Maschinenorgane, und im Rahmen der Simulationen insbesondere auf Basis von Ergebnissen dieser Simulationen dann die kollisionsfreien Verfahrwege der Maschinenorgane ermittelt bzw. berechnet werden.

Die errechneten Verfahrwege können dann oder dabei in entsprechende Steuerungsbefehle für die jeweilige Steuerung des jeweiligen Antriebs des jeweiligen Maschinenorgans umgesetzt werden; beispielsweise in entsprechende Drehwinkelvorgaben für den jeweiligen Antrieb, sodass die Steuerung dann den jeweiligen Antrieb derart steuert, dass das von dem Antrieb bewegte Maschinenorgan entlang des kollisionsfreien Verfahrwegs bewegt wird.

Alternativ zu dem oben genannten Vorgehen kann auch vorgesehen werden, nach Abfragen der Ist-Stellungen der Antriebe anhand dieser Ist-Stellungen bereits zuvor durch die Simulationen ermittelte kollisionsfreie Verfahrwege aus einer Datenbank auszuwählen, in der zu verschiedenen Ist-Stellungen jeweils zugeordnete kollisionsfreie Verfahrwege gespeichert sind. Entsprechend werden bei dieser Variante die Simulationen in der Regel nicht "online" während des laufenden Betriebs oder einer Inbetriebnahme oder einer Wartung der Verpackungsmaschine durchgeführt, sondern zeitlich (ggf. weit) vorgelagert. Beispielsweise einmalig bereits im Rahmen der Konstruktion der Verpackungsmaschine. Im Rahmen der Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Simulationen inklusive der Bestimmung der kollisionsfreien Verfahrwege vorzugsweise von einer oder mehreren, insbesondere der Verpackungsmaschine zugeordneten, beispielsweise als Computer oder SPS ausgebildeten Recheneinrichtung(en) vorgenommen, vorzugsweise von der zentralen Hauptsteuerungseinheit der Verpackungsmaschine oder von einer oder mehreren dezentralen, insbesondere den jeweiligen Antrieb steuernden Steuerungseinheit(en).

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung können für den Fall, dass sich die Bewegungsbahnen von mindestens zwei Maschinenorganen in einem Überschneidungsbereich schneiden, im Rahmen der Simulationen für unterschiedliche Relativstellungen der Antriebe der beiden Maschinenorgane Abstände zwischen den beiden Maschinenorganen und/oder zwischen einem dieser Maschinenorgane und einem von dem anderen Maschinenorgan bewegten Produkt und/oder zwischen von den beiden Maschinenorganen bewegten Produkten bestimmt (insbesondere errechnet) werden, die sich einstellen, wenn sich die beiden Maschinenorgane in dem Überschneidungsbereich befinden; insbesondere Abstände zwischen den Konturen der Maschinenorgane und/oder zwischen den Konturen des Maschinenorgans und des Produkts und/oder zwischen den Konturen der Produkte.

Alternativ oder zusätzlich können im Rahmen der Simulationen für unterschiedliche Relativstellungen (mindestens) eines Antriebs Abstände zwischen dem von diesem bewegten Maschinenorgan und/oder einem von diesem Maschinenorgan bewegten Produkt einerseits und einem ortsfesten Bauteil der Vorrichtung andererseits bestimmt (insbesondere errechnet) werden, die sich einstellen, wenn das Maschinenorgan in dem oder entlang des Bereichs des ortsfesten Bauteils bewegt wird, insbesondere Abstände zwischen der Kontur des Maschinenorgans und/oder des von ihm bewegten Produkts einerseits und der Kontur des ortsfesten Bauteils andererseits.

In beiden vorgenannten Fällen können dann die Abstände im Rahmen der Ermittlung der kollisionsfreien Verfahrwege beispielsweise mittels Optimierungsalgorithmen optimiert werden, insbesondere derart, dass die Abstände zumindest größer Null oder bevorzugt möglichst groß sind. Weiter kann vorgesehen sein, dass im Rahmen der Simulationen für unterschiedliche Relativstellungen (mindestens) eines Antriebs Abstände zwischen einer vorgegebenen, insbesondere gespeicherten Synchron- oder Sollposition für das von dem Antrieb bewegte Maschinenorgan und der sich bei der jeweiligen Relativstellung des Antriebs einstellenden Position dieses Maschinenorgans bestimmt werden.

Diese Abstände können in die Ermittlung eines kollisionsfreien Verfahrwegs für dieses oder weitere Maschinenorgane einfließen.

Was das Simulationsmodell betrifft, so kann dieses vorzugsweise sämtliche Antriebe und die von diesen bewegten Maschinenorgane umfassen sowie zumindest sämtliche weiteren Bauteile der Verpackungsmaschine, mit denen die Maschinenorgane und/oder die von ihnen bewegten Produkte auf ihren Bewegungsbahnen kollidieren könnten.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass im Rahmen der Ermittlung der kollisionsfreien Verfahrwege für ein erstes Maschinenorgan ein erster kollisionsfreier Verfahrweg ermittelt wird und für ein zweites Maschinenorgan ein zweiter kollisionsfreier Verfahrweg, und dass die Steuerung der Antriebe derart erfolgt, dass das zweite Maschinenorgan erst entlang des zweiten kollisionsfreien Verfahrwegs bewegt wird wenn das erste Maschinenorgan bereits entlang des ersten kollisionsfreien Verfahrwegs bewegt wurde, sodass ein sequentielles Verfahren der Maschinenorgane erfolgt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von Verpackungen gemäß Anspruch 15 zeichnet sich durch mehrere der unabhängig voneinander ansteuerbaren Antriebe aus, die jeweils mindestens ein Maschinenorgan der Vorrichtung auf einer Bewegungsbahn bewegen, auf der die Maschinenorgane miteinander oder mit einem anderen Bauteil der Vorrichtung oder mit in der Vorrichtung gehandhabten Produkten kollidieren könnten, wobei der Vorrichtung eine Recheneinrichtung zugeordnet ist, insbesondere diese aufweist, die derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass mit ihr ein (zumindest) die Antriebe und die Maschinenorgane abbildendes, digitales Simulationsmodell der Verpackungsmaschine erstellbar ist. Dies insbesondere mittels eines auf der Recheneinrichtung installierten Simulationsprogramms, mithilfe dessen unterschiedliche Relativstellungen der Antriebe und die sich bei diesen Relativstellungen einstellenden Zustände der Verpackungsmaschine simulierbar sind, insbesondere der Maschinenorgane, wobei im Rahmen dieser Simulationen die kollisionsfreien Verfahrwege für die Maschinenorgane ermittelbar sind und wobei jedem Antrieb eine Antriebssteuerung zugeordnet ist (wobei jeder Antrieb insbesondere eine solche aufweist), die den Antrieb derart steuert, dass das bewegbare Maschinenorgan entlang der ermittelten kollisionsfreien Verfahrwege bewegt wird oder bewegbar ist.

Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie aus den beigefügten Zeichnungen. Darin zeigt:

Fig. 1 einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Packungen für Tabakprodukte mit mehreren unabhängigen Antrieben, die Maschinenorgane bewegen, wobei sich in einem ersten Überschneidungsbereich die Bewegungsbahnen von zwei Maschinenorganen überschneiden und in einem zweiten Überschneidungsbereich die Bewegungsbahn eines Maschinenorgans mit der Bewegungsbahn von Produkten, die von einem Maschinenorgan bewegt werden,

Fig. 2 eine Seitenansicht auf die Vorrichtung entlang der Blickrichtung II,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Schnittlinie lll-lll in Fig. 2,

Fig. 4a, 4b die Einzelheit IVa aus Fig. 3, nämlich einen einzelnen Mitnehmer eines Förderers, dessen oberes Mitnahmeteil sich in Bezug auf eine X- Koordinate außermittig innerhalb einer Tasche eines Taschenförderers befindet (Seitenansicht (4a)), sodass eine Positionskorrektur in X- Richtung erforderlich ist, sowie dessen oberes Mitnahmeteil in Bezug auf eine Z-Koordinate von einer vorbestimmten Synchronposition innerhalb der Tasche abweicht (Querschnitt (4b)), sodass eine Positionskorrektur in Z-Richtung erforderlich ist, Fig. 5a, 5b Darstellungen der Einzelheit IVa aus Fig. 3 analog zu den Fig. 4a, 4b, allerdings nach einer Positionskorrektur in X-Richtung durch Verfahren der Tasche in Richtung des Pfeils in Fig. 5a,

Fig. 6a, 6b Darstellungen der Einzelheit IVa aus Fig. 3 analog zu den Fig. 4a, 4b, allerdings nach einer nachfolgenden (zusätzlichen) Positionskorrektur in Z-Richtung durch Verfahren des Mitnehmers in Richtung des Pfeils in Fig. 6b.

Die vorstehend dargestellten erfindungsgemäßen Zusammenhänge werden nachfolgend noch anhand einer speziellen Vorrichtung zur Verpackung von Produkten erläutert, nämlich einer Verpackungsmaschine 10 zur Verpackung von Zigaretten 11 bzw. zur Herstellung von Zigarettenpackungen mit Zigaretten 11 als Packungsinhalt, die zu diesem Zweck nur ausschnittsweise dargestellt ist. Verpackungsmaschinen für Zigaretten oder andere Produkte sind dem Fachmann bekannt und werden daher vorliegend nicht näher beschrieben. Es versteht sich, dass das erfindungsgemäße Verfahren auch bei anderen Arten von Verpackungsvorrichtungen bzw. Verpackungsmaschinen anwendbar ist.

Weiter versteht es sich, dass das erfindungsgemäße Verfahren in jeglichen Bereichen einer Verpackungsmaschine angewandt werden kann, in denen sich zwei oder noch mehr von Antrieben angetriebene Maschinenorgane der Verpackungsmaschine auf Bewegungsbahnen in einem Arbeitsraum bewegen, in dem es zu Kollisionen eines sich bewegenden Maschinenorgans mit einem anderen sich bewegenden Maschinenorgan, einem sonstigen (auch statischen) Bauteil der Verpackungsmaschine oder mit in der Maschine gehandhabten Produkten kommen kann.

Es ist ein Bereich der Verpackungsmaschine 10 gezeigt, in dem Zigaretten 11 durch von einem Antrieb C im Maschinentakt hin und her bewegte, vorliegend als Einstößer 12 ausgebildete Maschinenorgane gruppen- und taktweise aus einem Zigarettenmagazin 13 in positionsgenau bereitgehaltene, von einem Antrieb A taktweise (weiter-)bewegte, vorliegend als Taschen 14 eines umlaufenden Taschenförderers 15 ausgebildete Maschinenorgane gestoßen oder geschoben werden. Die Bewegungsbahn der Zigarettengruppen und die Bewegungsbahn der Taschen 14 schneiden sich dabei in einem Überschneidungs- und Übernahmebereich 22, in dem es beispielsweise bei fehlerhafterweise nicht positionsgenauer, beispielsweise seitlich versetzter Ausrichtung der Taschen 14 zu einer Kollision der jeweiligen Zigarettengruppe mit einer der Taschenwände der Taschen 14 kommen kann.

Der Taschenförderer 15 fördert die Zigarettengruppen im Weiteren taktweise in Richtung eines umlaufenden Mitnehmerförderers 16, der über einzelne, von einem Antrieb B bewegte, vorliegend als Mitnehmer 17 ausgebildete Maschinenorgane verfügt, die sich auf einer quer zu der Förderebene der Taschen 14 verlaufenden Förderbahn bewegen.

In einem Überschneidungs- und Übernahmebereich 18, in dem sich die Förder- bzw. Bewegungsbahn der Taschen 14 und die Förder- bzw. Bewegungsbahn der Mitnehmer 17 schneiden, wird jeweils ein oberes, an die Innenkontur der jeweiligen Tasche 14 angepasstes Mitnehmerteil 21 eines der Mitnehmer 17 durch eine jeweils bereitgehaltene Tasche 14 längs hindurchbewegt und fördert dabei die in der Tasche 14 befindliche Zigarettengruppe (unter Mitnahme derselben) quer zur Förderebene der Taschen 14 aus der Tasche 14 in Richtung einer nachfolgenden Wickelstation 19, in der dann ein Innenzuschnitt 20 auf die Zigarettengruppe gelegt und um diese gefaltet wird.

Auch in dem Überschneidungs- und Übernahmebereich 18 kann es zu Kollisionen kommen, beispielsweise zu einer Kollision eines Mitnehmers 17 mit einer bereitgehaltenen Tasche 14 bzw. einer Taschenwand derselben bei fehlerhafterweise, nicht positionsgenauer Ausrichtung der Taschen 14 relativ zu den Mitnehmern 17 bzw. den oberen Mitnehmerteilen 21.

Die Antriebe A, B, C sind individuell ansteuerbar und vorliegend jeweils als Servoantriebe mit Servomotor und entsprechender Lageregelung ausgelegt.

Die Einstößer 12, die Taschen 14 und die Mitnehmer 17 bilden im vorliegenden Fall die von den Antrieben C, A bzw. B bewegten Maschinenorgane, die erfindungsgemäß kollisionsfrei bewegt werden sollen. Naturgemäß ist die Erfindung nicht auf diese speziellen Maschinenorgane beschränkt. Vielmehr können sämtliche denkbaren, von Antrieben jeweils bewegte Maschinenorgane von der Erfindung umfasst sein.

Um beispielsweise bei der Inbetriebnahme der Verpackungsmaschine 10, aber auch im Rahmen einer Wartung oder während des regulären, laufenden Produktionsbetriebs zuverlässige, kollisionsfreie Bewegungen der Maschinenorgane 12, 14, 17 auch in den Überschneidungsbereichen 18 und 22 zu ermöglichen, wird im vorliegenden Fall mithilfe einer Recheneinrichtung 23 (PC) ein Simulationsmodell 24, nämlich ein digitales Abbild 24 bzw. ein digitaler Zwilling des in Fig. 1 gezeigten Maschinenbereichs als kinematisches Ersatzmodell erstellt, das insbesondere die einzelnen Maschinenorgane 12, 14, 17 zusammen mit ihren Antrieben abbildet. Bevorzugt umfasst das Simulationsmodell 24 sämtliche Mechaniken der Verpackungsmaschine, also bewegte und unbewegte Maschinenorgane oder Maschinenbauteile sowie auch die in der Maschine gehandhabten Produkte. Dabei sind bevorzugt alle mechanischen Beziehungen der Mechaniken zueinander hinterlegt.

Der Fachmann des Standes der Technik weiß, wie ein solches Simulationsmodell 24 bzw. ein solcher digitaler Zwilling zu erstellen ist.

Mittels dieses digitalen Simulationsmodells 24 können dann im Weiteren mittels eines auf der Recheneinrichtung 23 ablaufenden Simulationsprogramms viele oder alle möglichen Relativstellungen der Antriebe sowie Bewegungen derselben und die sich bei diesen Relativstellungen bzw. Bewegungen einstellenden Zustände bzw. Stellungen und Bewegungen der Maschinenorgane 12, 14, 17 simuliert werden.

Zu diesem Zweck können in einem ersten Schritt (mittels Drehgebern) die aktuellen Ist- Positionen der Antriebe A, B und C erfasst werden, also beispielsweise die tatsächlichen, aktuellen Ist-Drehwinkel. Diese Ist-Stellungen bzw. Ist-Drehwinkel werden dann an bzw. auf das Simulationsprogramm übertragen und entsprechend als Simulations-Input-Parameter verwendet. Mit anderen Worten werden die in dem Simulationsmodell 24 vorhandenen bzw. abgebildeten Mechaniken gemäß der jeweiligen Stellung in der realen Verpackungsmaschine 10 ausgerichtet.

Entsprechend werden die Stellungen der virtuellen/simulierten Antriebe A, B, C in dem

Simulationsmodell 24 an die Ist-Stellungen der realen Antriebe A, B, C der Verpackungsmaschine 10 angepasst und beispielsweise als Ausgangsstellungen der virtuellen/simulierten Antriebe A, B, C definiert, sodass jeder Antrieb A, B, C in dem Simulationsmodell 24 eine Ausgangsstellung aufweist, die der Ist-Stellung des ihm zugeordneten realen Antriebs A, B, C entspricht.

In einem nachfolgenden Schritt werden im vorliegenden Ausführungsbeispiel auf Basis der übertragenen Ist-Stellungen der Antriebe mithilfe des bzw. auf Basis des Simulationsmodells 24 Abstandsmessungen bzw. Abstandsermittlungen vorgenommen. Dabei können unter anderem Abstände zwischen den Konturen oder bestimmten Punkten der Maschinenorgane 12, 14, 17 betrachtet werden und auch Abstände zwischen einer Ist-Position eines Maschinenorgans 12, 14, 17 und einer vorbestimmten Synchronposition. Dies wird anhand der Fig. 4a- 6b beispielhaft näher erläutert.

In Fig. 4a ist erkennbar, dass das obere Mitnehmerteil 21 mit Bezug auf die X- Koordinate, nicht aber mit Bezug auf die Y-Koordinate in der Tasche 14 außermittig angeordnet ist. Die außermittige Positionierung mit Bezug auf die X-Koordinate könnte zu Kollisionen führen.

Dies wird im Rahmen der Simulationen anhand des Simulationsmodells festgestellt, indem auf Basis der Ist-Stellungen der Antriebe A, B, C sowie sämtlicher weiterer in dem Simulationsmodell abgebildeter bzw. hinterlegter Zusammenhänge die Abstände X1 und X2 zu der linken bzw. rechten Taschenwand und die Abstände Y1 und Y2 zu der unteren bzw. der oberen Taschenwand ermittelt werden.

Durch Vergleich der Fig. 4b und Fig. 6b ist erkennbar, dass sich das obere Mitnehmerteil 21 mit Blick auf die Z-Koordinate innerhalb der Tasche 14 in einer Position befindet, die nicht einer vorbestimmten, in Fig. 6b gezeigten Soll- oder Synchronposition entspricht (in Fig. 2 ist diese Soll- oder Synchronposition durch strichpunktierte Linien dargestellt). Um dies festzustellen könnten im Rahmen der Abstandsermittlungen dann beispielsweise die Abstände Z1 bzw. Z2 relativ zu einer vorderen bzw. hinteren Taschenkante ermittelt werden.

In einem weiteren Schritt können dann im Rahmen der Simulationen (mittels des Simulationsprogramms) anhand des Simulationsmodells und auf Basis der durchgeführten Abstandsermittlungen kollisionsfreie Verfahrwege für die Antriebe A, B, C bzw. die Maschinenorgane 12, 14, 17 ermittelt bzw. errechnet werden.

Mit Blick auf das Beispiel der Fig. 4a - 6b kann dabei im Rahmen der Simulationen für den Mitnehmer 17 bzw. das Mitnehmerteil 21 sowie für die Tasche 14 jeweils ein kollisionsfreier Verfahrweg berechnet werden, auf dem der Mitnehmer 17 bzw. die Tasche 14 ausgehend von der jeweiligen Ist-Position verfahren werden könnte, ohne dass der Mitnehmer 17 und die Tasche 14 miteinander kollidieren würden.

Dabei kann ein Optimieralgorithmus zum Tragen kommen, der die ermittelten Abstände korrigiert. Beispielsweise derart, dass die Abstände X1 und X2 im Anschluss gleich groß sind, sodass das Mitnehmerteil 21 nach der Korrektur zu beiden Seiten jeweils einen maximal möglichen Abstand zu der jeweils benachbarten Taschenwand aufweist und entsprechend mittig in der Tasche 14 positioniert wäre.

Ein erster ermittelter (Teil-)Verfahrweg eines kollisionsfreien Verfahrwegs für die Tasche 14 könnte/würde somit umfassen, im Rahmen der Simulation durch entsprechende Steuerung des Antriebs A den Taschenförderer 15 in die in Fig. 5a gezeigte Pfeilrichtung zu bewegen, um die Abstände X1 und X2 jeweils auf einen identischen Wert zu bringen. Dabei kann der Mitnehmer 17 beispielsweise noch unbeachtet bzw. unbewegt bleiben.

Ein erster (Teil-)Verfahrweg eines kollisionsfreien Verfahrwegs für den Mitnehmer 17 könnte dagegen umfassen, dessen Position mit Bezug auf die Z-Koordinate mit der oben bereits erwähnten, vorbestimmten Soll- oder Synchronposition in Deckung zu bringen. Zu diesem Zweck könnte der Mitnehmer 17 im Rahmen der Simulation durch entsprechende Steuerung des Antriebs B des Mitnehmerförderers 16 entlang eines in Fig. 2 dargestellten Verfahrwegs S in die in Fig. 6b gezeigte Soll- oder Synchronposition verfahren werden (im Anschluss an die vorstehend beschriebenen Ausrichtung der Tasche 14).

Insgesamt können im Rahmen der Simulationen kollisionsfreie Verfahrwege für sämtliche Maschinenorgane 12, 14, 17 (und/oder weitere Maschinenorgane) bestimmt werden. In einem weiteren, finalen Schritt können dann die berechneten Verfahrwege steuerungstechnisch in der realen Verpackungsmaschine 10 umgesetzt werden, beispielsweise im Rahmen eines "Master-Slave" Steuerungsprinzips mit Hilfe einer Steuereinheit 25, die entsprechende Steuerungsanweisungen an die Antriebe A, B, C sendet.

Beispielsweise bei einer Erstinbetriebnahme der Verpackungsmaschine 10, bei einer Inbetriebnahme nach einem Maschinenstopp oder nach/im Rahmen einer Wartung, wenn sich die Maschine 10 häufig noch in einem Undefinierten bzw. nicht synchronisierten Zustand befindet, kann die Maschine 10 bzw. können die Maschinenorgane 12, 14, 17 mithilfe der auf Basis der abgefragten Ist-Positionen in der beschriebenen Weise errechneten, kollisionsfreien Verfahrwege in einen definierten, synchronisierten Zustand bewegt werden.

Wenn das erfindungsgemäße Verfahren zur Überwachung bzw. Steuerung der laufenden bzw. sich im Betrieb befindlichen Maschine 10 genutzt werden soll, erfolgt die Bestimmung der Ist-Positionen der Antriebe A, B, C, die Bestimmung der vorgenannten Abstände sowie insgesamt die Simulation zur Berechnung kollisionsfreier Verfahrwege bevorzugt kontinuierlich während des laufenden Betriebs bzw. zumindest in bestimmten, kurzen Zeitabständen. Die Verfahrwege werden dabei entsprechend jeweils neu errechnet und dann als Steuerungsanweisungen an die Antriebe übermittelt.

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22. September 2022

Bezugszeichenliste

10 Verpackungsmaschine

11 Zigaretten

12 Einstößer

13 Zigarettenmagazin

14 Taschen

15 Taschenförderer

16 Mitnehmerförderer

17 Mitnehmer

18 Überschneidungsbereich

19 Wickelstation

20 Innenzuschnitt

21 Mitnehmerteil

22 Überschneidungsbereich

23 Recheneinrichtung

24 Simulationsmodell

25 Steuereinheit