1034/06

Verfahren zum lagegenauen Aufbringen von Etiketten sowie Etikettiermaschine

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufbringen von Etiketten auf Flaschen oder dergleichen Behälter gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 sowie auf eine Etikettiermaschine zum Durchführen dieses Verfahrens gemäß Oberbegriff Patentanspruch 16.

Bekannt sind u.a. Flaschen oder dergleichen Behälter, die behältertypische Gestaltungsmerkmale aufweisen, beispielsweise typische- geometrische Merkmale an ihrer Außenfläche, wie z. B. Siegelflächen, Ornamente, Prägungen, erhabene Schriftzüge usw. Beim Etikettieren solcher Behälter ist es erforderlich, die betreffenden Etiketten mit hoher Applikationsgenauigkeit in Bezug zu derartigen behältertypischen Gestaltungsmerkmalen aufzubringen, und zwar mit möglichst geringen Toleranzen beispielsweise im Bereich von +/- 0,5 mm auch bei den heute üblichen hohen Leistungen von Etikettiermaschinen, die (Leistungen) beispielsweise bis 60.000 etikettierte Behälter je Stunde betragen können.

Bekannt sind bereits Verfahren, bei denen die Behälter, die den Behälterträgern eines um eine vertikale Maschinenachse umlaufend angetriebenen Rotors einer Etikettiermaschine in willkürlicher Orientierung hinsichtlich ihrer typischen Gestaltungsmerkmale zugeführt werden, vor dem Etikettieren durch gesteuertes Drehen der Behälterträger ausgerichtet werden, so dass dann beim Passieren einer Etiketten Station das Aufbringen der Etiketten auf die ausgerichteten Behälter erfolgen kann. Das Ausrichten der Behälter durch Drehen der Behälterträger erfolgt beispielsweise unter Verwendung von Steuersignalen eines Bilderkennungs- und Verarbeitungssystems, welches u.a. ein Kamerasystem mit wenigstens einer elektronischen Kamera und einer geeigneten Beleuchtung, einen Rechner sowie eine Bildverarbeitungs- und Bilderkennungssoftware umfasst.

Mit dem Kamerasystem werden markante Bereiche bzw. Referenzbereiche oder - kanten des jeweiligen behältertypischen Gestaltungsmerkmals erfasst und durch einen Bildvergleich, d.h. Ist- und Sollwertvergleich der für das Ausrichten notwendige Drehwinkel des Behälterträgers ermittelt und dieser um diesen Drehwinkel gedreht. Die behältertypischen Gestaltungsmerkmale sind dabei z. B. Form des jeweiligen Behälters und/oder geometrische, behältertypische Merkmale an der Behälteraußenfläche, wie z. B. Siegelfläche, Ornament, Prägung, erhabene Schriftzüge usw.

Die Anzahl der für das Kamerasystem benötigten Kameras ist u. a. abhängig von der Beschaffenheit der verarbeiteten Behälter (z. B. Material, Transparent oder Opazität, Farbe, Oberfläche oder Oberflächenbeschaffenheit, Befüllung usw.).

Mit dieser bekannten Vorgehensweise ist zwar ein Ausrichten der Behälter nach ihren Gestaltungsmerkmalen vor der nachfolgenden Etikettierung möglich, doch sind der auf diese Weise erzielbaren Genauigkeit der Positionierung der Etiketten in bezug auf die behältertypischen Gestaltungsmerkmale enge Grenzen gesetzt, so dass die erzielbare Genauigkeit vielfach heutigen Anforderungen nicht mehr genügt. Insbesondere bei einer konzentrischen Anbringung von Etiketten, z. B. innerhalb einer Siegelmarke oder -fläche fallen auch kleinste Abweichungen optisch stark auf und werden als äußerst nachteilig empfunden.

Gründe für derartige Abweichungen sind vielfältig, nämlich u.a.:

Toleranzen innerhalb der Behälter, welche beispielsweise im Herstellungsprozess der Behälter begründet sind; der zu etikettierende Behälter folgt der Drehbewegung des Behälterträgers beim

Ausrichten nur unvollständig, und zwar bedingt durch Schlupf zwischen dem

Behälterträger und dem Behälter, insbesondere verursacht durch Verschmutzung und/oder Feuchtigkeit am Behälter und/oder Behälterträger, so dass sich

Abweichungen von der Soll-Lage beim Ausrichten ergeben.

Letzteres ist insbesondere auch deswegen problematisch, weil für das Ausrichten in der Regel nur ein verhältnismäßig kleiner Winkel der Drehbewegung des Rotors zur Verfügung steht und somit insbesondere bei hohen Leistungen nur eine sehr kurze Zeitspanne, so dass das Ausrichten mit relativ hohen Dreh- oder Winkelbeschleunigungen erfolgen muss.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren aufzuzeigen, mit welchem die vorgenannten Nachteile vermieden werden und welches ein hochgenaues Aufbringen von Etiketten auf Flaschen, Dosen oder dergleichen Behälter in bezug auf behältertypische Gestaltungsmerkmale ermöglicht, insbesondere in bezug auf typische geometrische Behältermerkmale an der Behälteraußenfläche.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Eine Vorrichtung bzw. Etikettiermaschine zum Durchführen des Verfahrens ist Gegenstand des Patentanspruches 16.

Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass der Startoder übergabezeitpunkt, an der die übergabe des jeweiligen Etiketts an die sich an

der Etikettierstation vorbei bewegenden Behälter erfolgt, in Abhängigkeit von der Orientierung und/oder der tatsächlichen Gestalt, d. h. z. B. von der Größe und/oder Formgebung des jeweiligen behältertypischen Gestaltungsmerkmals gesteuert wird, und zwar durch entsprechende Ansteuerung der Etikettierstation und ohne Ausrichtoder Drehbewegung der Behälter.

Die Steuerung des Start- oder übergabezeitpunkts erfolgt unter Verwendung eines Bilderkennungs- und Verarbeitungssystems, welches das behältertypische Gestaltungsmerkmal jedes Behälters erfasst und durch Analyse bzw. Verarbeitung des entsprechenden Bildes die Steuerung des Start- oder übergabezeitpunktes bzw. der Etikettierstation so veranlasst, dass das Etikett dann an den jeweiligen Behälter hoch präzise in Bezug auf sein behältertypisches Gestaltungsmerkmal übergeben und auf diesen Behälter aufgebracht wird.

Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in vereinfachter Darstellung und in Seitenansicht ein Behälter in Form einer Flasche mit einem typischen geometrischen Merkmal an der Außenfläche, nämlich mit einer Siegelfläche;

Fig. 2 in vereinfachter Darstellung und in Draufsicht eine Etikettiermaschine umlaufender Bauart zum Etikettieren der Flaschen im Bereich ihrer mit dem typischen geometrischen Merkmal versehenen Außenfläche.

Die in der Figur 2 allgemein mit 1 bezeichnete Etikettiermaschine umlaufender Bauart dient zum Etikettieren von Flaschen 2, d. h. zum Aufbringen von Etiketten 3 auf die Umfangsfläche der Flaschen 2 in möglichst genauer Ausrichtung zu einem typischen oder markanten geometrischen Merkmal 4, welches an der Außenfläche der Flasche 2 vorgesehen ist. Diese geometrische Merkmal 4 ist bei der dargestellten Ausführungsform eine Siegelfläche, auf der sich das jeweiligen Etikett 3 exakt in der Mitte befinden soll.

Das geometrische Merkmal 4, auf welches bezogen das Aufbringen der Etiketten 3 mit höchster Genauigkeit erfolgen soll, kann auch eine andere Ausbildung, beispielsweise in Form eines Ornamentes, einer Prägung, eines erhabenen Schriftzuges an der Außenfläche usw. aufweisen.

Die zu etikettierenden Flaschen 2 werden der Etikettiermaschine 1 aufrecht stehend,

d. h. mit ihrer Flaschen- oder Behälterachse in vertikaler Richtung orientiert über einen Transporteur 5 als einspuriger Flaschenstrom zugeführt und gelangen dann über einen als Flaschen- oder Behältereinlauf dienenden Transportstern 6 jeweils auf einen Flaschen- oder Behälterträger 7, der zusammen mit einer Vielzahl gleichartiger Behälterträger am Umfang eines um eine vertikale Maschinenachse umlaufend angetriebenen Rotors 8 (Pfeil A) vorgesehen ist.

Jede Flasche 2 wird auf ihrem Behälterträger 7 durch Drehen dieses Behälterträgers um eine vertikale Behälterträgerachse (Doppelpfeile B der Figur 2) exakt in bezug auf das geometrische Merkmal 4 ausgerichtet und so mit dem umlaufenden Rotor 8 an einer Etikettierstation 9 vorbei bewegt, an der das jeweilige Etikett 3 mit der Etikettenvorderkante 3.1 auf die sich an der Etikettierstation 9 vorbei bewegende Flasche übergeben wird, und zwar derart, dass das jeweilige Etikett 3 nach dem vollständigen Andrücken an die Flasche 2 die angestrebte Positionierung in bezug auf das geometrische Merkmal 4 mit hoher Präzision aufweist, d. h. das jeweilige Etikett 3 beispielsweise mittig in der das geometrische Merkmal 4 bildenden erhabenen oder von einem wulstartigen Rand umschlossenen Siegelfläche angeordnet ist. Die Etikettierstation 9 ist bei der dargestellten Ausführungsform für die Verarbeitung von selbstklebenden Etiketten 3 ausgebildet. Auch die Verwendung anderer Etikettierstationen oder -aggregate, beispielsweise zum Aufbringen von Etiketten 3 unter Verwendung von Leim sind bei der Erfindung verwendbar.

Die etikettierten Flaschen 2 gelangen mit dem Rotor 8 und über einen den Flaschenoder Behälterauslauf bildenden Transportstern 10 auf einen Transporteur 11 und werden über diesen einer weiteren Verwendung, beispielsweise einer Packmaschine zugeführt. Die Behälterträger 7 sind beispielsweise Flaschenteller, auf denen die Flaschen 2 mit ihrem Flaschenboden aufstehen. Auch andere Ausbildungen der Behälterträger 7 sind denkbar, beispielsweise in der Form, dass die Flaschen 2 an diesen Behälterträgern 7 jeweils hängend gehalten sind.

Zum Ausrichten der Flaschen 2, die hinsichtlich ihrer geometrischen Merkmale 4 in einer willkürlichen Orientierung über den Transporteur 5 zugeführt werden, sind die einzelnen Behälterträger 7 jeweils mit einem eigenen, steuerbaren Stell- bzw. Drehantrieb versehen, mit dem die gesteuerte Drehbewegung um die vertikale Transportträgerachse entsprechend dem Doppelpfeil B erfolgt. Gesteuert werden die einzelnen Antriebe der Behälterträger 7 von einer zentralen Steuereinrichtung 12 (zentralen Rechner), und zwar in Abhängigkeit von Signalen dreier Kamerasysteme, die jeweils schematisch durch die Video-Kameras 13, 14 und 15 angedeutet sind.

Die Kameras 13 - 15 sind jeweils an der Bewegungsbahn der auf den Behälterträgern 7 angeordneten Flaschen 2 in der Nähe des Umfangs des Rotors 8, aber mit diesem nicht mitbewegt zwischen dem Transportstern 5 und der Etikettierstation 9 vorgesehen. Die Kameras 13 - 15 sind weiterhin so orientiert, dass mit ihnen auf jeden Fall der das typische geometrische Merkmal 4 aufweisende Bereich jeder vorbei bewegten Flasche 2 erfasst wird. Weiterhin sind die Kameras 13 - 15 Bestandteil eines Bildverarbeitungs- und Erkennungssystems, welches u.a. aus der jeweiligen Kamera 13 - 15, einer entsprechenden Beleuchtung, aus einem Rechner, der beispielsweise die zentrale Steuereinrichtung bzw. der zentrale Rechner 12 ist, sowie aus einer auf diesem Rechner installierten Bildverarbeitungsbzw. Bilderkennungssoftware besteht.

Jede von dem Transportstem 5 an einen der Behälterträger 7 übergebene Flasche 2 passiert zunächst die Kamera 13. Mit dieser Kamera bzw. mit dem diese Kamera 13 einschließenden Bilderkennungs- und Verarbeitungssystem wird die Ist-Lage des typischen geometrischen Merkmals 4 der sich vorbei bewegenden Flasche 2 ermittelt und dann ein Steuersignal zur Ansteuerung des betreffenden Behälterträgers von der Steuereinrichtung 12 veranlasst, und zwar in der Weise, dass die betreffende Flasche 2 vorzugsweise mit der kürzesten Drehung in die Soll-Lage bzw. Sollorientierung gebracht wird, und zwar mit einer möglichst hohen Genauigkeit. Die so bezüglich ihrer typisch geometrischen Merkmale 4 zumindest vororientierten, d.h. beispielsweise bezogen auf die vertikale Rotor- oder Maschinenachse radial nach außen orientierten Flaschen 2 passieren dann die Kamera 14, mit der die tatsächliche Orientierung des typischen geometrischen Merkmals 4 nochmals erfasst wird, so dass dann eine weitere Ausrichtung (Feinausrichtung) jeder Flasche 2 durch Drehen des betreffenden Behälterträgers 7, d. h. durch gesteuertes Aktivieren des betreffenden Stellantriebes erfolgen kann. Der öffnungswinkel der Optik der Kamera 14 ist dabei vorzugsweise so gewählt, dass mit dieser Kamera im Gegensatz zur Kamera 13 nicht jeweils die gesamte Flasche 2 oder ein Großteil der Außenfläche der Flasche 2, sondern im Wesentlichen nur noch das typische geometrische Merkmal 4 jeder Flasche 2 im Bereich eines für das Ausrichten verwendeten markanten Bestandteils erfasst wird, beispielsweise die bezogen auf die Drehrichtung A des Rotors 8 vorauseilenden Kante 4.1 des geometrischen Merkmals 4. Auch mit dem die Kamera 14 einschließenden Bilderkennungs- und Verarbeitungssystem wird lediglich die Lage des geometrischen Merkmals jeder Flasche 2 ermittelt, das Merkmal selbst bzw. eventuelle Toleranzen bezüglich der Ausbildung dieses Merkmals, beispielsweise Toleranzen hinsichtlich Form und/oder Größe werden von den die Kameras 13 und 14 beinhaltenden Bilderkennungs- und Verarbeitungssystemen nicht berücksichtigt.

Mit der Kamera 15 wird zusätzlich zur Orientierung des typischen geometrischen Merkmals 4 jeder vorbei bewegenden Flasche auch die tatsächliche Gestalt, d. h. beispielsweise Form und/oder Größe dieses Merkmals erfasst. Anhand des von dieser Kamera ermittelten Bildes wird in dem die Kamera 15 einschließenden Bilderkennungs- und Verarbeitungssystems diese tatsächliche Gestalt des jeweiligen Merkmals 4 analysiert oder vermessen, und z. B. durch Vergleich mit entsprechenden im System, d. h. in der Steuereinrichtung 12 abgelegter Werte (Ist- Werte) an der Etikettierstation 9 der Zeitpunkt der übergabe des jeweiligen Etiketts 3 an die jeweilige vorbei bewegte Flasche 2 derart gesteuert, dass das Etikett 3 nach dem Aufbringen trotz Toleranzen des jeweiligen geometrischen Merkmals 4, beispielsweise hinsichtlich Form und/oder Größe, trotz einer nicht optimalen Ausrichtung usw. optisch möglichst exakt in bezug auf das Merkmal 4 ausgerichtet ist, d. h. bei dem als Siegelfläche ausgebildeten geometrischen Merkmal 4 exakt mittig auf dieser Siegelfläche aufgebracht ist. Diese Steuerung des Zeitpunktes der übergabe des jeweiligen Etiketts 3 erfolgt ohne ein Drehen der Behälterträger 7. Es versteht sich aber, dass der übergabe- oder Startzeitpunkt zur übergabe des jeweiligen Etiketts 3 an eine Flasche 2 auch unter Berücksichtigung der aktuellen Drehgeschwindigkeit des Rotors 8 ermittelt wird.

Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, dass änderungen sowie Abwandlungen möglich sind. So ist es beispielsweise möglich, die Kamera 13 bereits im Bereich des Behälter- oder Flascheneinlaufs der Etikettiermaschine 1 vorzusehen, wie dies in der Figur 2 mit 13.1 bzw. 13.2 angedeutet ist, und zwar beispielsweise an einer Position des Transporteurs 5 in Transportrichtung vor dem Einlaufstern 6 (Kamera 13.1 ), wenn durch entsprechende Maßnahmen, beispielsweise Klemmeinrichtungen oder Klemmfinger gewährleistet ist, dass sich die Flaschen 2 nach dem Passieren der Kamera 13.1 nicht mehr willkürlich um ihre vertikale Flaschenachse drehen können. Sinngemäß kann die Kamera 13 auch im Bereich des Einlaufsternes 6 vorgesehen sein, wie dies mit 13.2 angedeutet ist, wenn zumindest am Einlaufstern 6 durch entsprechende Maßnahmen, beispielsweise Klemmfinger usw. ein willkürliches Drehen der Flaschen 2 um ihre vertikale Flaschenachse verhindert ist.

Weiterhin besteht insbesondere auch die Möglichkeit, beispielsweise bei der Verarbeitung von Flaschen mit einer besonders einfach zu erkennenden Geometrie, die Feinausrichtung, wie sie vorstehend im Zusammenhang mit der Kamera 14 und dem zugehörigen Bilderkennungs- und Verarbeitungssystem beschrieben wurde, und die Steuerung des übergabe- bzw. Startzeitpunktes bei der übergabe der Etiketten in Abhängigkeit von der erfassten tatsächlichen Orientierung und Gestalt des jeweiligen geometrischen Merkmals 4 unter Verwendung einer gemeinsamen

Kamera, beispielsweise der Kamera 14 durchzuführen. Bei dieser Vorgehensweise würde z.B. die Kamera 15 entfallen. Das von der Kamera 14 erfasste Bild wird dann zunächst für die Feinausrichtung verwendet und anschließend auch für die Steuerung übergabezeitpunkts des jeweiligen Etiketts 3. Diese Ausführung hat u.a. den Vorteil, dass durch den Wegfall einer Kamera der Drehwinkel zwischen der für die Feinausrichtung und für die Bestimmung des Etikettenübergabezeitpunktes verwendeten Kamera und der Etikettierstation 9 vergrößert wird, so dass u.a. die für das Feinausrichten zur Verfügung stehende Zeit vergrößert wird. Hierdurch können auch bei hoher Leistung der Etikettiermaschine 1 (Anzahl der je Zeiteinheit etikettierten Flaschen 2) und bei hoher Drehzahl des Rotors 8 die Beschleunigungen (Drehbeschleunigungen) beim Drehen bzw. Ausrichten der Behälterträger 7 soweit reduziert werden, dass bei der Feinausrichtung ein durch die Massenträgheit der Flaschen 2 bedingter Schlupf zwischen dem jeweiligen Behälterträger 7 und der an diesem vorgesehenen Flasche 2 vermieden ist.

Erläutert wurde die Erfindung vorstehend an einer Etikettiermaschine 1 zum Etikettieren von Flaschen 2. Selbstverständlich können auch andere Behälter, beispielsweise Dosen in der vorbeschriebenen Weise etikettiert werden.

Bezugszeichenliste

1 Etikettiermaschine

2 Flasche

3 Etikett

3.1 Etikettenende

4 typisches geometrisches Merkmal

5 Transporteur

6 Einlaufstern

7 Behälterträger

8 Rotor

9 Etikettierstation oder Etikettieraggregat

10 Transportstern

11 Transporteur

12 zentrale Steuereinrichtung oder zentraler Rechner 13, 13.1 , 13.2 Kamera

14, 15 Kamera

A Drehrichtung des Rotors 8

B Drehbewegung der Behälterträger 7 beim Ausrichten der

Flaschen 2