包装装置以及用于操作包装装置的方法与流程
本主题涉及包装装置以及用于操作包装装置的方法。
特别地，在本主题的上下文中的包装装置在包装件的填充(以下也简称为包装)后进行操作。填充的包装件(特别是食品包装件)在包装装置中进行处理，例如，填充的包装件施加有吸管并且以较大的捆的形式包装(例如，每捆有四个包装件、六个包装件或八个包装件等等)。
背景技术：
在这种情况下，填充的包装件进一步在各种各样的处理单元(也称为包装设备)中被处理。在这种情况下，每个单独的包装设备具有标称输出和设定输出。标称输出确定了每单位时间可由包装设备输出的包装件的数量，并且也可称为标称容量。设定输出确定每单位时间输出的包装件的实际数量，并且也可以称为当前容量。包装设备每单位时间可接收的包装件的数量也可以称为容纳量。容纳量通常与设定输出相同(特别是在包装设备中时)，这构成如下规则：引入的包装件的数量等于输出的包装件的数量。
在包装装置中，依次(向下游方向)设置各种各样的包装设备，特别地，所述包装设备具有不同的标称输出和不同的设定输出。因此，不同的包装设备的容纳量通常也是不同的。在每个单独的包装设备之前和之后，提供特别是作为相应的包装设备的一部分的带。在包装设备的输入端处设置有输入带，以及在包装设备的输出端处设置有输出带。
由于包装设备按顺序依次布置，因此需要不间断的操作，以防止包装件在带上后退。
常规地，通过在输入带的区域中设置夹持设备或止动器来防止包装设备的输入端处的堵塞，所述夹持设备或止动器还阻止包装件输送到包装设备的输入端。随后的包装件遇到已经被止动器阻止的包装件并且形成堵塞。
在常规的装置中，包装件相对于彼此以不确定的间隔运行，特别是在堵塞的情况下，特别地，包装件可以在带上彼此接触。对于软包装件来说，这可能是特别有问题的，因为这些包装件在相互接触的情况下可能被损坏。特别是在传送带的弯曲部，包装件的边缘可能压在相邻的包装件的边缘上，这可能损坏相邻的包装件。为此，本主题的目的是提供一种包装设备，其能够实现填充的包装件的保护性包装。
技术实现要素：
鉴于该主题，该目的通过根据权利要求1所述的包装装置和根据权利要求16所述的方法实现。
形成本主题的包装装置特别具有在背景技术中提及的包装设备。这些包装设备中的每一者优选具有输入带和输出带。
此外，客观地提出，在输出带和输入带之间设置有可独立于输入带和输出带操作的传送带。当下文提到带时，在每个情况下，其可以用于指的是输入带、输出带或传送带中的至少一者。
形成本主题的包装装置具有至少两个包装设备。这些包装设备可能特别是所谓的“吸管施加器”和所谓的“托盘包装器”。这些包装设备和其它的包装设备可以沿着包装装置按顺序依次设置。包装件依次(向下游方向)通过相应的包装设备。
在形成本主题的包装装置内，可以首先在填充机的输出带上提供至少一个所谓的“缓冲台”，填充的包装件从该填充机的输出带上释放出。填充的包装件从填充机引入缓冲台中，并且可以以可能不同于填充机的输出的设定输出从缓冲台输出。
当达到最大包装件密度时，每条带可以设置有最大数量的包装件。可以针对包装装置单独地定义最大包装件密度。包装件密度优选由包装件的长度加上两个包装件之间的限定间隔来确定。例如，基于米，产生包装件密度的测量值。就目的而言，可以规定在两个包装件之间设置的最小间隔。因此，针对每个包装件，至少可以假设单个长度加上最小间隔。带的长度除以包装件长度的这个测量值提供了带上包装件的最大数量。
包装件密度应理解为指的是每单位长度的包装件的数量。这是由带上的包装件的数量除以带的长度而产生的。
包装件密度也是由每单位时间引入的包装件除以带的速度而产生的。带的输出和包装设备的输出可以由每单位时间接收的包装件的数量来产生。可以根据带的最大速度和带的实际速度的差值乘以最大包装件密度和实际包装件密度的差值来产生带的容纳量。这个测量值可以表示带每单位时间能接收的包装件的数量。可以根据每单位长度的包装件的实际包装件密度以及带的速度来确定带的输出容量。
就目的而言，该装置优选通过中央控制单元操作，使得每单位时间的包装件的通流量优选地在所有的包装设备和带上是恒定的。
形成本主题的包装装置优选具有至少两个包装设备。输入带和输出带优选与这些包装设备中的每一者相关联。因此，输入带和输出带可以是相应的包装设备的一体部件。因此，输入带和输出带可以各自由相关联的包装设备来操作。
在两个包装设备之间有针对地提供了优选独立操作的传送带。传送带优选地接收来自第一包装设备的输出带的包装件并且将这些包装件运输到第二包装设备的输入带。
现在，为了防止包装件在包装装置内发生堵塞，就目的而言，设置了中央控制单元。已经客观地认识到，在包装装置的路径中(也就是说，在包装件的路径的下游)，可能发生故障或者下游的各个部件的输出可能低于上游的部件的输出，这将不可避免地导致堵塞。发生故障或输出差异(例如，由于暂时降低的输出水平)可能导致其上游发生堵塞。为了防止这种堵塞并同时确保包装件最大程度地不会下降到相对于彼此的最小间隔以下，中央控制单元至少监控输入带的实际速度、输出带的实际速度和传送带的实际速度。
为此，控制单元可以通过通信网络、特别是并行和/或串行通信总线连接到相应的带。特别地，可以在带上设置速度传感器。也可以在带的驱动马达处直接检测带的速度。检测到的带的速度可以传送到中央控制单元，以便在控制单元中确定包装装置的带的实际速度。
还认识到的是，应该具有关于各个带的包装件密度的状态的重要信息。该信息是有意义的，以便知道特定的包装设备的下游是否仍然具有容纳量，从而可以在适用的情况下通过增加的下游部件的输出来同样地增加包装设备的设定输出。
中央控制单元可以通过布置在带上的传感器来检测实际的包装件密度。使用传感器，可以检测每单位时间通过传感器的包装件的数量。在知道带速度的情况下，可以根据带速度计算每单位长度的包装件的数量，并且可以在控制单元中根据每单位长度的包装件的数量导出实际的包装件密度。
为了确保包装件沿下游的包装装置的均匀通流量，提出中央控制单元根据实际的包装件密度和实际的速度至少确定包装设备的输入带和输出带以及传送带的期望速度。利用这些期望值，带的电动机被供电并且带也相应地运行。由于中央控制单元，可以以集中的方式检测并控制包装装置中的包装件的整体通流量。如果在下游出现接近最大包装件密度的增加的包装件密度，那么在适用的情况下可以在上游减小带的速度，以便减小下游的压力。
在这种情况下，如以下将进一步描述地，对于每个包装设备，也可以改变设定输出(在这种情况下，减小设定输出)，使得除了包装件的运输之外，也可以改变设定输出，这导致通过包装设备的通流量的变化。
特别是在包装装置的启动期间(也就是说，当包装装置的包装设备启动时)，应当确保的是，当包装设备启动时，不必在启动之后立刻关闭或者节流。这通过中央控制单元针对每个包装设备监控由相应的包装设备输出的包装件是否也可以在下游被处理来确保。只有当中央控制单元确定包装设备可以在没有任何堆积的情况下(也就是说，在不超过最大包装件密度或者不低于最小包装件间隔的情况下)在下游处理包装件，才可以启动包装设备。自然地，这同样也适用于位于下游并且也必须具有所需容量的带。
为了能够在控制单元中控制通过整个包装装置的通流量，提出在控制单元中对相应的带的至少一个最大速度进行参数化。由此在控制单元中已知各个带的速度可能有多高。然后，所需速度不应调整为高于最大速度。也可以在中央控制单元中根据带的最大速度和最大包装件密度来计算带的最大容量。
此外，在控制单元中，至少可以对带的长度进行参数化。根据带的长度，可以确定每个带的容纳量有多大。在知道限定的包装件长度(也就是说，实际包装件长度加上两个包装件之间的限定的间隔、优选为包装件长度的一半)的情况下，可以计算装配到相应的带上的包装件的数量。
还提出，根据包装件的尺寸，在控制单元中至少将带的最大包装件密度参数化。特别地，包装件密度可能取决于一捆的尺寸。单个包装件或多个包装件可以组合在一捆中。可以用最小间隔来参数化两个包装件之间的间隔或两捆之间的间隔，该最小间隔优选是包装件或捆的一半。例如，如果一捆中具有6个包装件，并且如果捆长度例如是30cm，考虑到15cm的最小间隔，则最大包装件密度为每45cm有6个包装件，也就是说，可以实现每米有
为了确保由控制单元确定的实际速度彼此对应，提出应当以对所有带来说都相同的基准频率来确定实际速度。也就是说，例如，同时以例如50hz的基准频率操作所有的带，并且在该基准频率下，通过控制单元确定带的实际速度。作为频率变化的结果，实际的速度可以改变并且可以适应于期望速度(特别是以频率和速度之间的线性关系)。
如以上已经解释的，通过包装装置的吞吐量也取决于各个包装设备的设定输出。为了能够调整包装设备，提出控制单元在每种情况下确定包装设备的设定输出。该设定输出的确定优选地根据布置在该包装设备下游的带和/或在该包装设备下游的包装设备进行调整。特别地，设定输出的最大值与调整后的包装设备下游的包装设备的最小容纳量一样大。此外，可以通过最大包装件密度乘以带的最大速度来确定每个带的容量，并且因此可以确定每单位时间带可以接收的包装件的数量。具有最低容量的带可以限制布置在上游的包装设备的设定输出。因此，控制单元监控相应的容量并调整相应的包装设备的设定输出。
如已经提及的，在控制单元中，可以根据带的最大包装件密度和最大速度来确定带的容纳量。在上面提到的示例中，最大包装件密度是每米
根据一个实施方式，提出了控制单元确定带的容纳量。容纳量可以理解为相比以前的情况下每单位时间可以接收的包装件的数值。为此，例如可以将最大速度与实际速度之间的差值乘以最大包装件密度和实际包装件密度的差值。如果知道带每秒可以接收包装件的数量，并且如果对所有下游的带计算可以接收的包装件的数量，则可以在适用的情况下增加包装设备的设定输出。这要求下游的包装设备在每种情况下也具有比其设定输出更高的标称输出，以便也增加其容量。
一个包装设备下游的所有带和下游的所有包装设备的吞吐量的可能增加的确定防止以增加的设定输出作用于该包装设备，增加的设定输出导致下游堵塞。当包装设备启动时，由此确保，在包装设备启动时，由包装设备输出的包装件可以在下游进行处理。此外，在包装设备启动之后，防止了包装设备的设定输出由于在下游发生堵塞而不得不被节流。这仅在发生故障时是必要的，由于下游的包装设备的标称输出和下游的带的最大容量在中央控制站是已知的，所以通常事先已知各个包装设备的最大设定输出能够有多高。因此，由于中央控制单元，确保了具有多个包装设备的包装装置的无暇操作。
根据一个实施方式，提出了控制单元针对布置在上游的包装设备根据至少一个、优选地所有的下游的带的容纳量以及至少一个、优选地所有的下游的包装设备的容纳量来确定设定输出。特别地，确定了所有下游的带的最小容纳量和所有下游的包装设备的最小容纳量。该容纳量的最小值决定了所设定的包装设备的设定输出的值。由此确保，由包装设备输出的包装件也总是可以在不产生堵塞的情况下在下游被取出和处理，其中，同时确保了两个捆或两个包装件之间的最小间隔。
如在背景技术中已经提及的，在包装装置中、优选在填充机的下游设置缓冲台。该缓冲台能够从填充机接收大量的包装件，而不必立即将其再次排出到缓冲台的输出带上。因此，缓冲台可以作为首先接收过多的包装件的缓冲部。缓冲台优选为沿着包装装置的在下游依次布置的多个包装设备的第一包装设备。相应的包装设备和带的控制单元优选地在缓冲台的下游执行，特别地，在缓冲台的下游确定期望速度和/或设定输出。控制单元优选地监控分别在两个缓冲台之间(存在两个缓冲台的情况下)的包装设备，或者在缓冲台和包装装置的端部之间的包装设备。
为了优化通过包装装置的包装件的吞吐量，提出了控制单元不断地监控带的设定输出和速度，并且调整带的设定输出和速度，使得在最大可能的程度上以带的最高速度达到最大的包装件密度。当包装设备已经启动时，这通常是不可能的，因为在启动期间由包装设备输出的包装件的数量随时间增加。然而，输出的包装件的数量的这种增加必然导致下游的带和包装设备不得不在达到最大包装件密度之前(但最迟在达到最大包装件密度时)增加其容量。为了提高吞吐量，提出了控制单元在每种情况下基于针对布置在下游的带和/或处理设备的缓冲台以迭代的方式确定设定输出和/或期望速度。
在这种情况下，可以基于布置在其下游的带和/或处理设备在每种情况下确定所述调节。可以从当从下游观察时的最后的带或最后的处理设备直到当从下游观察时的第一处理设备或第一带连续地进行迭代。在最后的处理设备或最后的带的上游检测到相应的容量有多高和/或是否仍有容纳量。根据检测到的最小容量，在第一包装设备或第一带的下游相应地调整设定输出或速度。在每种情况下，在所有的包装设备和所有的带上以迭代方式进行这种监控，并且只要下游的带或下游的包装设备具有容纳量，则下游的带或下游的包装设备的容纳量可以增加，这导致包装设备或带在其各自的容量方面也能够在上游增加。
在布置于下游的带或布置于下游的处理设备发生故障的情况下，为了防止包装件在上游的包装设备中累积，提出输出带具有至少这样的长度，使得考虑到最大包装件密度，输出带在包装过程中可以接收位于包装设备内部的所有包装件。因此，确保了每个包装设备在发生故障的情况下都可以被清空，也就是说，所有当前处理的包装件可以从包装设备运行到输出带上。
为了最小化传感器的数量，提出了将检测包装件的正好一个传感器布置在带上。特别地，传感器设置在上游带的传输到相邻的下游带的传送位置的区域中。
根据一个实施方式，提出了中央控制单元接收来自处理设备的对于包装件的请求、特别是包含容纳量的指示的请求。因此，当包装设备仍然具有容纳量、特别是当设定输出低于标称输出时，包装设备可以通知中央控制单元。根据包装设备是否具有容纳量，中央控制单元可以调整布置在该包装设备的上游的带和/或包装设备，使得引入到包装设备的包装件接近于规定的容纳量。因此，可以分别单独地增加所有上游的包装设备和/或带的容量，以便以最大容量操作下游的包装设备。
根据一个实施方式，提出了中央控制单元检测位于缓冲台下游的所有带和/或所有包装设备的容纳量。据此，中央控制单元可以使缓冲台的设定输出接近检测到的最小容纳量，并且优选不超过该检测到的最小容纳量。因此，缓冲台的输出适应于处理设备和带的下游链中最薄弱的环节。
根据一个实施方式，提出了中央控制单元调节带的期望速度和处理设备的设定输出，使得沿着装置的吞吐量是恒定的。由此确保每单位时间通过包装装置的包装件的数量在所有的包装设备上是恒定的。
另一方面是用于操作这种包装装置的方法。在这种情况下，提出了至少确定包装设备的输入带和输出带的实际速度以及传送带的实际速度。此外，至少确定包装设备的输入带和输出带的实际包装件密度以及传送带的实际包装件密度。根据实际包装件密度和实际速度，至少确定包装设备的输入带和输出带的期望速度以及传送带的期望速度。该检测和确定优选地在中央控制单元中执行，该中央控制单元连接到包装装置的包装设备以及带或带上的电动机和传感器。
附图说明
以下参照示出实施方式的附图更详细地解释本主题，其中：
图1示出了包装设备；
图2a至图2c是带上的包装件的示意性视图；
图3是具有弯曲部的带的示意性视图；
图4是传送带上的传感器的示意性视图；
图5是包装装置的示意性视图。
具体实施方式
图1示出了包装设备2。包装设备2可以呈现各种各样的包装功能。特别地，包装设备2是在填充机的下游设置的。包装设备2例如可以是“吸管施加器”、“托盘包装器”、缓冲台等等。包装设备2具有输入带4和输出带6。输入带4和输出带6两者在每种情况下通过至少一个电动机4a、电动机6a(特别是交流电动机)驱动。包装设备2可以以与标称输出(例如每单位时间的包装件数量)一致的最大功率来操作。包装设备2的实际容量可以通过设定输出来确定，设定输出优选对应于最大标称输出并且表示包装设备2每单位时间实际处理的包装件的数量。
根据包装设备2的设定输出，可以经由输入带4进行包装件的供应。
可以在输入带4上布置多个包装件。在这种情况下，两个包装件之间旨在符合优选地对应于包装件的长度的至少一半的最小间隔。所谓的输入带4上的包装件密度(优选适用于所有其它带)可以指示输入带4上每单位长度布置或者可以布置多少个包装件。如果将带上的包装件密度乘以带速度，则产生带容量(特别是每单位时间在带端部输出的包装件的数量)。优选地，输入带4的容量和输出带6的容量对应于包装设备2的设定输出。
根据本主题，包装设备2具有通信模块8。通信模块8可以针对包装设备2一体地设置，或者可以划分成分别布置在包装设备2、输入带4以及输出带6上的单独的通信模块。
经由通信模块8，包装设备2的设定数据和操作数据可以被传送到中央控制单元。为此，例如可以输入和输出包装设备2、带4以及带6的状态。此外，可以传输例如包装设备2的当前设定输出和电动机4a的速度和电动机6a的速度，以及传送带4的带速和带6的带速。还可以接收特别是带4和带6的设定输出以及速度的期望值。因此，经由通信模块8，包装设备2以及输入带4和输出带6的中央控制单元是可能实现的。
传送带10可以设置在两个相邻的包装设备2的输入带4和输出带6之间。例如，在图2a至图2c中示出了这种传送带10。这些图示也自然相应地适用于带4和带6。图2a至图2c将具有不同包装件密度的传送带10示出为平面图。包装件12在传送带10上运输。包装件12具有包装件长度12a，该包装件长度12a是包装件12在运输方向上的长度。在包装件12之间具有间隔14。如以下将要描述的，通过传感器检测包装件12之间的该间隔14。
在带10被操作的同时，包装件12在带10上沿着运输方向向下游传送。根据每单位时间到达带10的包装件12的数量和带10的速度，调整间隔14。在图2a中，间隔14非常大以至于远大于长度12a的一半。特别地，包装件的长度12a对于最小间隔14可以是决定性的。可以限定两个包装件12之间必须保持的最小间隔14。该最小间隔14例如可以在包装件12的长度12a和一半的长度12a之间。根据间隔14，产生带10上的包装件密度。
图2b示出具有最大包装件密度的带10。在这种情况下，两个包装件12之间的间隔14与长度12a的一半相一致。特别是当间隔14对应于该最小间隔时，实现了带10上的最大包装件密度。如果还实现带10的最大速度，则带10不具有额外的容纳量并且以最大容量运输包装件12。带10每单位时间运输的包装件的数量是由带10的速度乘以包装件密度得到的。
图2c示出了另一示例，但在该示例中，包装件12彼此太靠近地被运输。可以看出，间隔14例如小于包装件长度12a的一半。在这种情况下，优选为软包装件的包装件12可能被损坏。在堵塞的情况下可能发生损坏，因为包装件在移动方向在其侧面上相互碰撞，并且因此，例如，印痕可能变得模糊。
如图3所示，当包装件12围绕沿着带10的弯曲部运输时，也可能发生损坏。如图3所示，如果间隔14太小，包装件12的侧边缘可能被压入前一包装件12的侧面中，这可能导致前一包装件12的损坏。旨在最大程度地避免包装件12的损坏。
现在，为了能够在带10上以及在适用的情况下在带4或带6中的一者上检测包装件12之间的间隔，优选地将传感器16设置在相应的带6、带10的端部处。传感器16例如是距离传感器或光敏传感器(例如光电屏障)。使用传感器16，可以确定在随后包装件12跟随前一包装件12之前经过的时间。如果带10的速度已知，则可以由此计算包装件12相对于彼此的间隔14。
传感器16可以将它们的测量值独立地或经由通信模块8传输到中央控制单元。也可以在传感器16内或在带10上设置计算单元，该计算单元连同带的速度计算包装件12的间隔并将该间隔信息传输到中央控制单元。根据测量的间隔，可以相对于处理设备2的输出调整处理设备2，并且可以相对于速度调整带4、带6和带10。
图5示出具有不同的包装设备2、包装设备2’和包装设备2”的包装装置20。可以看出，输入带4和输出带6与每个包装设备2相关联。传送带10、传送带10’布置在输入带4和输出带6之间。每个包装设备2-2”、填充机22和传送带10、传送带10’通过通信总线24连接到中央控制单元26。特别是关于带4、带6和带10上的相应的包装件密度的信息、关于带4、带6和带10的速度的信息以及关于包装设备2的设定输出的信息被输入到中央控制单元26中。
中央控制单元26集中管理所有包装设备2以及所有带4、带6和带10的控制，并且优选地以这样的方式控制它们，使得在下游方向上(也就是说，从填充机22(或缓冲台)开始直到最后一个包装设备2”)，确保了包装件的最恒定的可能通流量。特别地，旨在防止带4、带6和带10中的一者上的堵塞，并且旨在保持带4、带6和带10上的包装件12之间的最小间隔。在这种情况下，旨在省去止动器或其它夹持设备。
在图5中，包装设备2例如为缓冲台。优选地，在缓冲台2的下游，中央控制单元2控制带4、带6和带10以及包装设备2和包装设备2”的调整。填充机22供应被填充且封闭的包装件12。这些包装件12在输入带4上行进到缓冲台2中。起初，缓冲台2暂时储存包装件12。开始时(也就是说，在包装装置20起动时，)中央控制单元26首先监控是否可以在输出带6”上接收包装件12。
此外，中央控制单元26监控是否可以在传送带10上接收包装件12。随后，中央控制单元26验证包装设备2”的标称输出。随后，中央控制单元26验证包装设备2’的标称输出以及带4’或带6’是否能够接收包装件的可能性。
此外，中央控制单元26监控带10是否能够接收包装件以及带6是否能够接收包装件。如果确保这一点，则可以操作包装装置20或包装设备2、包装设备2’和包装设备2”。为此，中央控制单元26验证包装设备2’、包装设备2”中的哪一者或带4、带6、带10中的哪一者具有最低容量。也就是说，如果包装件12已经存在于带4、带6、带10上，则其容纳量被验证。此外，包装设备2’和包装设备2”的最低标称输出被确立。带的最低容量值或包装设备2’、包装设备2”的最低标称输出值用于指示缓冲台2以特定的输出容量将包装件输出到带6上。
随后，带以及包装设备2’和包装设备2”启动并处理由缓冲台2输出的包装件。在当前操作期间，不断地监控所有下游的包装设备2’和包装设备2”的设定输出是否达到标称输出。如果没有达到标称输出，则仍然具有容纳量，使得可以在适用的情况下增加这些包装设备2’和包装设备2”的设定输出。此外，连续地监控相应的带4、带6和带10上的包装件密度有多高以及带的速度有多高。如果尚未达到最大包装件密度和/或如果传送带尚未以最大速度运行，则带可以在适用的情况下接收更多的包装件并因此具有容纳量。
如果确定所有的下游设备具有容纳量或者确定所有的下游设备能够增加其设定输出，则指示缓冲台2以较高的速度输出包装件，使得所有带上的利用率和包装件密度均增加。该过程以迭代的方式连续地进行，使得针对每个包装设备2、包装设备2’和包装设备2”，监控下游的包装设备或带是否仍具有容纳量还是处于其容量的极限。在第一种情况下，可以通过增加带的设定输出和带的速度增加容纳量，并且因此可以增加通过包装装置20的吞吐量。
由于中央控制单元26，确保了在整个包装装置的下游始终确保包装件的通流量而不会出现堵塞，或者确保了不低于两个包装件之间的最小间隔的值。
附图标记列表
2包装设备
4输入带
6输出带
4a，6a电动机
8通信模块
10传送带
12包装件
12a长度
14间隔
16传感器
20包装装置
22填充机
24通信总线
26中央控制单元
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