香烟包装机的安全操作方法与流程

本发明涉及一种用于生产发烟产品、例如香烟的包装件的包装机的安全操作方法，其中该包装机包括用于驱动至少一个可移动构件的至少一个伺服驱动器。本发明还涉及一种适于执行该方法的包装机。

背景技术：

可移动构件通过香烟包装机中的伺服马达来逐渐增加地驱动。无需越来越频繁地借助于合适的传动装置等将可移动构件与包装机的主轴机械地联接。由于使用伺服马达，必须解决相关的安全问题。特别是，在发生故障的情况下必须能够使伺服马达关闭和/或安全地停下来。另外，例如为了能够移除被错误地卡在该构件中的或者被所述构件错误地卡住的包装件，操作者必须能够以手动模式能够(安全地)移动可移动构件。

技术实现要素：

从此处开始，本发明的目的是进一步展开在引言中所命名的方法。另外，本发明的目的是提供一种可使用上述方法操作的包装机。

根据本发明的目的通过具有权利要求1的特征的方法以及通过具有权利要求11的特征的包装机来实现。

因此，在包装机的初始试运行的情况下或者在机器停机之后，伺服马达能够以至少两种操作模式中的一种来操作。即第一操作模式，其中，随着以相应的方式停止包装机，将伺服马达(或者它的轴/转子)的实际转动位置与所要求的转动位置相比较，并且在实际转动位置和所要求的转动位置之间存在偏差的情况下，将实际转动位置变到所要求的转动位置。换句话说，在所述操作模式中，在现有技术中已知的伺服驱动器的位置控制由包装机的控制装置、通常是由伺服驱动器的控制单元来实施。

根据所要求的转动位置、例如伺服马达轴的停止转动位置来预先确定的位置控制在伺服马达的目标停止状态之后或者在伺服马达轴的目标停止状态之后能够防止伺服马达或者可操作地连接其上的可移动构件的不期望的移动、防止超过停止转动位置或者能够在任何情况下抵消该不期望的移动。由于位置控制，可能导致转动超过所要求的转动位置的轴上的任何可能的外部扭矩作用(即不是由伺服马达所带来的)能够被伺服马达的反向扭矩抵消，该伺服马达的反向扭矩使轴在所要求的转动位置的方向上再次移动。因此，这在所述情况下在其它方面确保了：即使在包装机再启动时，可移动构件仍然位于初始停止位置并且相应地将以与机器时钟同步的方式(连续)移动。另外，位置控制将以不期望的方式抵消伺服马达启动。

在伺服驱动器的第二操作模式中，控制装置释放伺服马达轴，以使操作者能够特别在未激活位置控制的情况下移动伺服马达轴。未以目标方式激活或者设定其它的操作模式(或者单独的制动等)、例如所谓的固定保持或者制动或者类似方式，所述操作模式将防止轴自由运动。在特别是不执行位置控制的第二操作模式中，伺服马达轴无论如何至少在转动角度的在适用时预先确定的部分范围内(小于360°)或者优选地在转动角的整个范围内(整个360度)因此能够自由移动。

根据本发明提出了，当伺服驱动器处于第一操作模式、同时由操作者将(外部)扭矩、特别是预先确定大小的最小扭矩施加至伺服驱动器的伺服马达轴上时，伺服驱动器从前述的第一操作模式自动转换到第二操作模式中。因此，在被要求时、例如为了维护的目的，操作者例如能够以目标方式能够关闭位置控制，从而能够(直接地或者间接地手动，此处适于借助于可操作地连接至轴的机械的或者电子的手轮)移动伺服马达轴或者可操作地连接至所述伺服马达轴的可移动构件。

作为它的替代或者补充，根据本发明提出了通过由操作者将伺服马达轴设定为转动直到轴到达预先确定的转动位置，能够使伺服驱动器从第二操作模式转换到第一操作模式中。

在上述方案中，由于将所描述的扭矩作用在轴上，操作者将例如首先关闭位置控制(所述位置控制将停止转动位置作为所要求的值)。随着关闭位置控制，操作者可接着对构件进行维护或者修理工作，该构件接着可被手动地或者自由地移动。最后，为了再次开启位置控制，操作者可再次转动伺服马达轴使其进入停止转动位置，该停止转动位置接着作为第二操作模式的所要求的转动位置。操作者将认识到：由于重新激活的位置控制会抵消进一步的转动，因此伺服马达轴返回位于原始停止转动位置。

在优选的方式中，通过在该情况下在伺服驱动器的操作电流中产生的电流增量来识别上述最小扭矩的施加。

根据本发明的另外的实施例或者根据本发明进一步的具体方式提出了：将预先确定大小的最小扭矩作为数值在存储单元中存档，确定由操作者施加至轴上的扭矩，将该扭矩与在存储单元中所存档的最小扭矩值相比较，以及在所施加的扭矩与在存储单元中所存挡的最小扭矩值相对应的情况下，使伺服驱动器从第一操作模式转换到第二操作模式。

在该情况下，最小扭矩值适于为大于零的数值。

根据本发明的进一步的具体方式提出了：将预先确定的所要求的转动位置作为数值在存储单元中存档，确定由操作者转动所设定的转动位置，将该转动位置与所存档的所要求的转动位置相比较，以及在设定的转动位置与在存储单元中所存档的所要求的转动位置相对应的情况下，使伺服驱动器从第二操作模式自动转换到第一操作模式。

前面提及的比较等也通过包装机的控制装置或者伺服驱动器的控制单元以优选的方式来完成。

附图说明

通过所附的专利的权利要求、本发明的优选的示范性实施例的描述以及通过附图来产生本发明的进一步的特征和效果，其中：

图1示出了根据本发明的能够以一定方式操作的香烟包装机的示意性斜视图；

图2示出了图1中的装置的简化侧视图；

图3例如示出了由伺服驱动器移动的包装机的构件、即输送机被包装件阻塞的情况；

图4示出了描述了图3中的情况并与伺服驱动器相关的扭矩/转动角度图；

图5示出了根据图3的在驱动输送机的伺服驱动器的伺服马达轴已被手动移动之后的输送机；

图6示出了与图5相关的伺服驱动器的扭矩/转动角度图；

图7示出了根据图3的在进一步手动转动伺服马达轴之后的视图；以及

图8示出了与图7相关的伺服驱动器的扭矩/转动角度图；

具体实施方式

本发明通过图1和2中所示的香烟包装机10来说明。本发明基本上不涉及包装机的类型。除此以外，本发明也可用于包装袋装烟草的包装机(袋包装器)或者其它包装发烟产品的包装机。

所示的装置10用作处理由相对刚性的包装件材料、特别是由(薄)纸板生产的特别是长方体形的包装件11。该装置10是用于完成(香烟)包装件11的相应系统的一部分。

该装置10的基本操作方法以下通过附图来简单说明。进一步的技术细节在DE102011122327中描述，此处将其内容结合至本申请中。

具体的示例涉及通过绞转盖包装件来实现的(香烟)包装件11。该包装件的所有侧都被由膜形成的外包装12包围，该外包装12在折叠接片区域中是可热密封的并由于加热而可收缩(收缩膜)。

外包装12的坯料围绕包装件11或者绞转盖包装件折叠，从而形成(大表面)前壁、相应的后壁、窄的直立侧壁以及端壁和底壁。外包装12被折叠成，使得(部分地)相互重叠的折叠接片、即柔性管状接片形成在侧壁上。所述端壁和底壁上具有复杂的折痕(包装折叠)且形成(梯形的)封闭接片。折叠接片通过热密封连接在一起。

来自包装器且除了外包装12以外都完成的包装件11借助于中间输送机以周期性的方式且彼此隔开地供应到折叠装置13、即折叠转架。所述折叠转架优选地以与EP1103465A1中的折叠转架类似的方式来实现。特别地，上述柔性管状接片在折叠转架13的区域中形成且由称之为定位件的定位构件14(借助于小密封表面连接折叠接片)来固定。折叠转架13具有连续的(不同的)定位构件14.

经过折叠转架13之后，包装件11传到位于第一(水平)输送机平面中的水平输送机区段15。借助于(环形)输送机16(带式输送机)实现输送。在所述输送机部分中或者沿着所述输送机区段16，包装件11被输送穿过适当的折叠区段以产生封闭接片。为此，在输送期间形成折叠接片的已知设计的折叠点布置在靠近输送机16的一侧处。

随着外包装12被(完全地)折叠，包装件11传到进一步的工作站、即包括定位和收缩构件的定位和收缩站17的区域中。此处通过定位构件来辅助或者完成包装件11的折叠接片的定位。

包装件11的指向上方的前壁的(第一)收缩处理与该定位叠加在一起。

经过定位和收缩站17之后，具有关于折叠接片充分固定的外包装的包装件11被输送至进一步的处理站18、即单元站的区域中。

一方面，该单元站18用作将若干个(在本示例中精确的讲为四个)原本连续运输的包装件11形成处理组或者处理单元。另外，包装件11在单元站18的区域中在垂直的输送机平面中输送或者沿着垂直的输送机区段相对于输送机的到来方向垂直地、在目前情况下是竖直地输送或者在向上的方向上输送。为此，包装件11还通过多个立式输送机19来输送。所述立式输送机19的数量与包含在一个处理单元中的包装件11的数量(四个)相对应。

在单元站18的区域中，一方面包装件11的侧壁收缩，在每种情况下，单元的若干或所有包装件11同时收缩。另外，折叠接片通过在侧壁区域中进行密封连接在一起。

最后，在柔性管状接片区域中完成第二密封步骤。

为此，单元站18具有三个工作站，若干个(在目前情况下是四个)包装件10在停止阶段在每个所述站中同时被处理。

经过单元站18之后，包装件11沿着水平延伸且相对输送机区段15偏移的进一步的输送机区段20移动。包装件11沿着输送机区段20借助于输送机26供应至进一步的处理站，接着立即供应至组合的密封和收缩站21。在目前的情况下，在每个工作循环或输送机循环的情况下，一个处理单元的包装件11因此卸在所述站21的区域中。此处，在(更长的)停止阶段期间在不同的包装件侧上处理包装件11。

在密封和收缩站21中，对底部大表面包装件侧部和另外的包装件表面、即指向旁侧区域的端壁和底壁进行处理。这是对复杂的折叠接片进行的密封。

随后的传输站22用作将包装件11从输送机26输送至端部输送机24。传输站22由于该原因以特别的方式来实现。包装件11在停止阶段期间在传输站22的区域中也被处理。侧密封构件完成了指向旁侧包装件壁的折叠接片的密封。

包装件11接着传到最后的处理站23的区域中。此处，包装件11的顶表面(在这种情况下是前壁)受到收缩处理。

已完成的包装件11接着放置在供应包装件的移除输送机25上进行进一步处理、特别是生产捆包装件。

所述密封构件还是活动的，所述密封构件再次被移动至端壁和底壁以完成折叠接片的密封。

所述装置10的所有从动构件通过伺服驱动器(未示出)来驱动。在该情况下，每个伺服驱动器随后在每一种情况下与一个构件相关联。因此，例如与折叠转架13和输送机16、24-26相关联。伺服驱动器彼此同步且参考包装机10的机械时钟来同步。在相应的方式中，由所述伺服驱动器移动的构件13、16、24-26的移动也在速度和相位上彼此同步或者彼此匹配。

当包装机10发生期望或不期望的机器停机时，例如由于包装件11在输送机25中或者在其它输送机中的一个中卡住时，伺服驱动器必须转换至安全状态。在本发明的框架内，以有利的方式使用伺服驱动器的不同的安全功能。

因此，如果由于出现故障而发生停机或者如果发生期望的机器停机，驱动器能够在限定的制动操作的框架内经过一段限定的时间安全地转换至停止状态中。

在一旦保护机盖已被打开第三方或者操作者可自由接近可移动构件的伺服驱动器并且可移动构件的伺服驱动器具有相应危险的情况下，除此之外重要的是通过适当的措施来确保在机器停机的持续期间伺服驱动器不会在不经意间从停止起动。

这种类型的安全功能可例如包括由停止监控来实现的位置控制。在所述伺服驱动器停止期间或者在机器停机长度期间，采用所述位置控制来监控伺服驱动器的伺服马达或者其轴的实际转动位置。停止转动位置形成位置控制的位置所要求的转动位置。

借助于合适的位置传感器(在一定时间间隔内连续地或者反复地)检测各个伺服马达的转动位置的实际位置，并将所述实际位置与所要求的转动位置或者停止转动位置进行比较。在实际转动位置和所要求的转动位置之间存在偏差的情况下，相应的伺服驱动器通过将抵消该偏差的扭矩作用在轴上的方式作出反应。换言之，通过由伺服驱动器所产生的反扭矩来抵消不是由伺服驱动器引起但作用在轴上的外部扭矩。

以停止转动位置为所要求的转动位置的所述停止监控或者所述位置控制以有利的方式导致在位置控制将抵制启动时马达不能被不经意地启动。另外，想要维修可移动构件的操作者在包装机处于停止状态时不能轻易地不经意地更改伺服马达的停止转动位置或者可移动构件的停止转动位置，所述停止转动位置可能解除可移动构件与机械时钟之间的同步性，并且在再启动包装机10时可能导致出现故障。

然而，所描述的位置控制在伺服驱动器处于停止状态时在不同情况下也是不利的。因此，事实上，例如在只能够通过移动可移动构件来消除的故障发生的情况下，会出现在机器停机之后非常有必要可通过手动移动可移动构件的情况。包装机或者所述包装机的单个可移动构件的单独手动模式将受到这个的限制，该单个手动模式特别有必要，从而能够消除该故障。

鉴于所述原因，本发明为操作者提供了能够以简单的方式关闭所述位置控制的可能性。鉴于所述目的，伺服驱动器从上述第一操作模式(位置控制)自动转换至第二操作模式，在第二操作模式中当操作者将扭矩施加到伺服驱动器的伺服马达轴上时伺服驱动器不再起作用。

能够提供例如在控制机构中设置：为了关闭位置控制或者从第一操作模式变化到第二操作模式中，必须施加某一最小值或某一数量扭矩。

操作者可例如通过直接操作连接至伺服马达轴的可移动手轮或者与轴电气联接或者电子联接的单独的手轮来施加扭矩。如果有必要，以相应的方式移动与轴联接的可移动构件也就足够了。

通过伺服驱动器或者所述伺服驱动器的控制机构来检测所述扭矩的施加。伺服驱动器的操作电流中的在这种情况下产生的测量的电流增量例如可在利用相应的反扭矩来响应外部扭矩(基于位置控制)的施加时作为指标。

上述方案涉及在机器停机和参考停止转动位置进行的位置控制的情况下包装机的伺服马达以目标方式已经制动至停止状态中的情况，该机器停机和位置控制接着由控制机构以目标方式激活。

另一种方案通过图3至8中的以下图示来解释：

图3示出了包装件11卡在输送机25和邻近的元件27之间的情况。这导致了不期望的机器停机。参见图4，在包装机停止之前已经以具有“标准”位置控制的系统的正常或者生产模式来驱动伺服驱动器时，其中，通过所要求的转动位置默认设定为各自的伺服马达预先限定在每种情况下各个的可移动构件(与机械时钟同步)期望的移动轮廓，以及在所述位置控制即使在图3中所示的不期望的机器停机的情况下保持激活(可将伺服驱动器的位置控制在这样的情况下自动关闭提供作为替代方式)时，这导致要施加至伺服马达的扭矩M。伺服驱动器逆着包装件11的锁定扭矩“工作”。因此，操作者不能或者几乎不能通过在与输送方向相反的方向上转动输送机25来释放根据图3的被卡住的香烟包装件11。

即使在这样一种情况下，为了能够由于没有反扭矩而移动伺服马达轴并且为了容易地移除包装件11，操作者可期望能够以简单的方式关闭驱动器的位置控制。为了这个目的，参见图6，操作者必须在伺服马达上或者它的轴上施加外部的额外扭矩。例如，这可以通过使用与伺服马达轴联接的手轮28来产生。

一旦位置控制已经被关闭，在图3至8中的示例中，参见图5，输送机能够在与输送方向相反的方向上移动，以使包装件11释放。

然而，由操作者引起的输送机25的转动也导致输送机25的伺服马达的转动位置不再与包装机10的其它伺服马达的转动位置同步。为了抵消这个提出了操作者能够将伺服马达向后转动至由包装机时钟所预先确定的同步转动位置中或者为操作者可以示出获得同步转动位置的转动角度。

在图3至8中的示例中，同步转动位置对应于135°的转动角度。根据本发明提出了在伺服驱动器的第二操作模式中或者在位置控制被关闭时，将同步转动位置表示为所要求的转动位置。伺服驱动器的控制机构监控各自的实际转动位置，并且接着在操作者转动伺服马达轴直到达到同步转动位置时，再次启动位置控制。伺服驱动器从没有位置控制的第二操作模式变化为有位置控制的第一操作模式中。

换句话讲，控制机构监控由操作者设定的伺服马达或者伺服马达轴(或者伺服马达转子)的转动的电流角度。伺服马达的实际转动角度一与对应的所要求的转动角度或者对应的所要求的同步转动位置对应时，马达的位置控制就被再次激活。

类似的方式也能够明显有利于机器的初始试运行或者维修。能够为每个伺服驱动器存档相应的所要求的同步转动位置，所述相应的所要求的同步转动位置必须被设定，以能够操作与包装机时钟或者其它驱动同步的各自的驱动器。首先将驱动器在初始试运行/维修的框架内关闭，并且首先特别是可能未激活位置控制。

操作者接着能够手动更改伺服驱动器的转动位置，直到达到所提出的所要求的同步转动位置。伺服驱动器接着自动转换至位置控制。由于位置控制，接着将不可能进行进一步的转动。

附图标记列表：

10 包装机

11 包装件

12 外包装

13 折叠装置

14 定位构件

15 输送机区段

16 输送机

17 定位和收缩站

18 处理站

19 立式输送机

20 输送机区段

21 密封和收缩站

22 传输站

23 处理站

24 端部输送机

25 移除输送机

26 输送机

27 元件

28 手轮