专利名称：包装机械中的包装薄膜推进控制装置及相应的控制方法
技术领域：
本发明涉及的是对包装机械中的包装薄膜的推进加以控制的方法，具体地说，该包装机械是″流水包装″式的或″成型-盛装-密封″类的包装机械。
通常，这些公知的机械包括如下机件(设备)逐步把一个由预先印有装饰图案的带材或薄膜转变成纵向接缝筒的机件，把包装物装入筒的机件，横向焊接筒的机件，可以使包装件重新加工，例如加工成扁平状物件的机件以及将包装件切割成若干单个包件的机件，这些包件由接收设备有规律地推放起来。
一般地说，薄膜都是由很薄的柔软塑料制成的并将其预先卷到一个装在机械上游方的筒上。已经设计好适当装饰图案的薄膜在那种情况下以基本恒定的速率连续地通过一个可形成连体筒的台位；液态糊状甚至是分散固态物品的盛装台位，然后在下游方通过一个封装台位，在该封装台内有一对反向转动的夹板把包装物横向封闭成若干个单个的单元包件。
为了保证产品质量，根本的问题是要让预先印好的装饰图案一直保持与最终的包装件对准，所允许的误差很小，一般为百分之一的量级。即使在刚开始运转时，由于薄膜无意间伸长，这些图案也会逐渐偏离材料和其它不可避免的误差源的允许误差。因此，就要求使薄膜的推进精确地与封闭若干独立包件的夹板的动作同步。
在常规的包装机械中，这个问题靠一种包括一个或若干个装在薄膜轨道上的光电管的装置来解决，光电管最好处于最靠近加工或切割机件的地方，这些光电管获取按规定间隔印在包装薄膜上的记号。此外，这种装置读出了机械的循环位置，例如在薄膜的驱动没有停止时滚轮的瞬间位置或带子的瞬间位置所表示的机械循环位置或者由密封夹板或其它所表示的位置。如果由记号″读到″的位置与机械循环某一时刻所″期望″的位置有差别时，就要对机械的某一机件进行反馈，以便补偿记号的记录误差。
例如在EP-18041文件内所述的控制装置中，通过在下游调节驱动薄膜的水平式连续传送带的速率来进行反馈。与此类似，在EP-142461文件内所述的装置中，通过调节驱动薄膜的辅助马达的速率来进行反馈。
在EP-296290文件内所述的控制装置中，通过同时控制滚轮的驱动速率和包装物品的速率来进行反馈，而在没有非常重要的标记情况下，则通过使夹板保持打开状态来进行反馈。与此类似，在US-4909108文件所述的装置中，同时对包装物品的进速和对控制夹板位置的辅助马达进行反馈。
在FR2656595文件所述的装置中简要地描述了另一种可行的反馈，它在于对将薄膜从储存筒中退绕的控制马达起作用。
但是，在上述的这些装置中，特别是在最后一种装置中，反馈是对机械的某些机件以及与它们相连的驱动机件进行的，而这些驱动机件都有明显限制它们的反应时间的某些固有惯性。所以，当生产速度很快时，例如700-800包/分，具有很大的危险性，控制装置在这种速度下无法进行控制，除非不可能实现地加大它们的驱动设备。
此外，如果机械对糊状产品进行包装时，就要求在成型，盛装和剪切台位中采用恒定的走带速率VO作为参考值。本发明的目的是一种可以控制包装机械中包装薄膜推进的装置，该装置可以确保薄膜上的印刷部位相对于所完成的各包装产品组来讲有良好的定位，即使高速生产时也是如此。如有可能，该装置的设计应足够简单，以便保证安全，使生产成本降低。本发明的另一个目的在于通过简单而完整的逻辑方式能够跟上高速运转的控制方法。
这些目的由可以控制包装机械中的包装薄膜推进的装置完成，该装置有一个或多个置于薄膜轨道上的光电管，这种光电管读出包装薄膜上按规定间隔印制的记号，该装置还有机械循环时识别瞬间位置的识别设备，由于该装置直接对控制至少一个平移移动辊轮位置的牵引设备进行反馈，所谓移动辊轮的平移是指它相对于至少一个固定辊轮的移动，这两个辊轮都属于控制薄膜张力的控制滑轮组，该滑轮组位于卷绕滚筒和薄膜驱动设备之间，以便在这两个构件之间控制总的薄膜伸长。
通过移动滑轮的薄膜可以形成的角度为5°至120°之间。但是，为了使薄膜的张力正好为作用在滑轮上的牵引力的一半，最好对薄膜进行导向，以便让薄膜绕移动辊轮转半圈。在连接移动辊轮和对应的固定辊轮的路线的延伸部分上起作用的牵引设备可以在瞬时精确地增加或减少薄膜的起始张力，这样就可以拉长或收缩薄膜一定的长度，便其正好消除薄膜在成型第一台位下游所有位置上的标记的调整误差，所述的路线同时也是薄膜绕移动辊轮半圈来回移动的方向。
对于一个或多个移动辊轮来讲，由于采用的小尺寸辊轮正好足以保持所希望的最大拉力，所以可以使反馈进行得更快，所述辊轮装在一个滑架上，该滑架在轨道中作无摩擦滑动，这种组合件移动惯性很小。
根据本发明的一个较佳实施方案，由于机械下游的成型，填装和剪切台位中的由驱动设备驱动的走带速度VO保持常数，所以卷绕辊筒速度，薄膜出口速度乃至该薄膜的张力受到移动辊轮位置的控制，以便将其带到参照的正中位置。
这样，移动辊轮又逐步返回到中间初始位置，准备新的最大补偿，首先在滑轮组处进行拉伸，然后在辊筒出口重新进行拉伸。
牵引设备最好是一个起重器(起动器)，考虑到速度，成本和清洁，特别是从食品工业的角度来讲，起重器最好为气动的。
此外，牵引设备可以由一块滑架构成，该滑架由一个蜗杆驱动进行平移运动，该蜗杆插入滑架的螺孔中，它由电机特别是由一种步进电机进行转向。
在宽为200-400mm，厚度为15-90μm的聚乙烯包装薄膜的情况下，滑轮组最好有一对固定滚筒，这一对固定滚筒与一对移动滚筒相对应。
最好滑轮组能够同时成为薄膜的储备器，该储备器是由一个自动连接装置所利用的，该装置将空的卷绕滚筒与一个新的装满的卷绕滚筒自动连接。
根据一个较佳的实施方案，机械循环的瞬间位置识别设备包括两个探测器一个读出″延迟″循环的间隔时间，另一个读出″提前″循环的间隔时间，这两个间隔时间由一个更小的″同步地″间隔时间分开。
因此，当每次识别到印在薄膜上的记号时，对薄膜的推进进行控制的方法在于-当存在来自读″延迟″循环间隔时间的探测器的信号时，给滑轮组的牵引设备发出一个降低牵引的命令，使其减少一个预定的修正值；-当存在来自读″提前″循环间隔时间的探测器的信号时，给滑轮组的牵引设备发出一个牵引的命令，使其增加一个预定的修正值；有效地是修正值为标称张力的百分之五至百分之十五之间，最好为百分之十。
本发明将通过结合下列附图对非限定性的实施例的描述而得到更好的理解
图1为本发明控制装置的原理示意图；图2为根据印在薄膜上的记号识别情况和机械循环时瞬间位置的识别情况在控制过程中的曲线图解。
在图1中示出的驱动设备1位于″连续(流水)包装″式或″成型-装填-密封″式的包装机械内，该设备拉紧来自卷绕滚筒4的薄膜10。如图所示，该设备可以是一对处于包装机械成型台位中的连续式传送带(无极带)，或是若干个分布在成型，充填，密封，剪切各台位中的连续式传送带。此外，该驱动设备1也可以由若干对同样是分布在上述各相台位中的滚轮构成。在所考虑的机械中，该驱动设备以恒定速率VO驱动带10，速率VO作为机械工作循环的参照速率。
为了使薄膜沿其由导向滚轮8系列所限定的整个路径上保持其位置，就希望使该薄膜中保持住其初始张力。方法在于将薄膜从滚筒4中绕出，使薄膜的出口速度固定在一个比标称速率VO稍低的值上，差值EO相当于能产生所需基本张力的约1％至2％的拉伸。
此外，预先对薄膜10印上最终成为每个包的装饰图案。重要的是这些图案要一直与包装机械各构件对准，主要是与各单个包薄膜的切割台构件对准。为此，薄膜10的装饰由均匀分布的记号标志11补全，这些标志可以被光电管6读出。起初，被绕在卷绕滚筒4上的薄膜上所印的记号线间距离要比机械上所用的节距少1％至2％，以便计算出由于基本张力所造成的伸长。把来自光电管6的信号通过线a加给电子信息处理设备100。
另外，驱动设备1的瞬间位置，即机械的各构件相对于其工作循环的位置读出由读盘上标志的探测器7a和7b认出，或由另一个直接转接到该驱动设备的转动机构定位，由探测器7a和7b发出的信号也通过线b送到处理设备100。
根据本发明，如图1左侧所示，薄膜11通过由左侧一系列固定辊轮21组成的滚轮组2，在此情况下，该组有3个辊轮，薄膜在右侧通过一系列移动辊轮(此时有两个)22，这两个辊轮装在一个横向移动的滑架24上，以便使这些辊轮22相对于固定辊轮21可以靠近或离远。该滑架24的后面由起动器3的拉杆31拉动。当薄膜10绕每个移动辊轮22转半圈时，在滑架24的平衡作用下，由拉杆31对滑架24上的牵引力F大体等于薄膜10中存在的张力T的四倍。气动起动器3的压力由水平调节电动阀门5控制，该阀门本身又与压缩空气源相连通。根据本发明，该电动阀门5的控制滑阀由线c连到处理设备100。
下面参照图2对运转方式进行描述。
如图所示，当机械循环确定为″延迟″周期时，探测器7a发出一个基本为矩形的信号；在机械循环被确定为″超前″的第二周期以后，探测器7b马上就发出一个相同信号，此两个周期之间的间隔时间看成″同步″时间。
因此，如果两个信号7a和7b之间出现光电管6的信号时，记号标志就看成与机械循环配准而不作任何反馈。反之，如果光电管6的信号与来自探测器7a的信号同时出现时，这就很容易由门电路ET(与)进行电子验证，宣布薄膜是延迟状态，而且延迟很多。通过线c的反馈在于将起动器3的压力减少一个预定的数量U。止动力F减少，滑架24向左移动，同时使薄膜10的向回收缩的张力T减少。这些记号也就可以重新调整到配准状态。
反之，如果光电管6的信号与探测器7b的信号同时出现时，则薄膜处于超前状态。而且超前得很少。由线C对电动阀门5所作的反馈在于使起重器3中的压力增加一个单位U，从而使牵引力F增大，让滑架24向右移动。这样薄膜10的张力立即增加，使该薄膜拉长。如图所示，如果该第一次校正不够的话，当信号7b很大时，探测器6重新对该记号进行识别，这样就开始相同的第二次校正。除了两个观察孔7a和7b之外，对记号11也要进行同样次数的识别。
校正值U可以为初始压力的5％至15％左右，最好为10％。
此外，信号7a或7b的上升波前可以启动脉冲计数器，该脉冲来自编码器的读数，编码器读出旋转数和机械的总循环数，该编码器根据光电管6的信号而停止运行。除了″延迟″和″超前″外，还可以使偏移值量子化，从而使用成比例的负反馈U。由于经过预先印刷的薄膜10被绕在辊筒4上时的初始张力为0或为随机值，而且由于留在该卷绕辊筒上的薄膜直径只能由相对误差读出，因此由起重器3的连续校正就有可能使滑架24产生的移动大于起重器拉杆31的行程。为此，由探测器33读出拉杆31的瞬间位置，并将相应的信号由线d加给第二电子信息设备200，该设备通过给线e一个反馈而使卷绕辊筒4的速度调整一个+/-el(弹性系数)量，从而使拉杆31回到中间位置。换言之，当拉力使薄膜10的张力T增加时，让卷绕辊筒重新稍许减速，薄膜在出来时的张力为所需的新的张力，该张力甚至可以稍大一些，这样正好把滑架24和起重器拉杆31恢复到它们的初始中间位置。根据卷绕辊筒4和其驱动设备的惯性，该第二反馈可以更慢。由于直接对滑轮组2的作用，鉴于记号11从此时起已经过调整，所以此反馈也较小。
最好滑轮组2同时也构成薄膜的存储器，在空的卷绕辊筒4和新的满卷绕辊筒快速连接时，它用于继续给机械供应薄膜。
在本发明的范围内，可以对包装薄膜的推进控制装置作大量的改进。
权利要求
1.一种用以控制包装机械中的包装薄膜(10)推进的装置，该装置有一个或多个置于薄膜轨道上的光电管(6)，这种光电管读出包装薄膜上按规定间隔印制的记号(11)，该装置还有机械循环时识别瞬间位置的识别(读出)设备(7)，其特征在于该装置的反馈设备直接对控制至少一个平移移动辊轮(22)位置的牵引设备(3)进行反馈，所谓移动辊轮的平移是指它相对于至少一个固定辊轮(21)的移动，这两个辊轮都属于控制薄膜张力的控制滑轮组(2)，该滑轮组(2)位于卷绕滚筒(4)和薄膜驱动设备(1)之间，以便在这两个构件之间控制总的薄膜伸长。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于薄膜(10)基本上绕移动辊轮(22)转半圈。
3.根据权利要求1的装置，其特征在于滑轮组的一个或若干个移动辊轮被设置在一个滑板(架)上，该滑架无摩擦地在轨道中滑动。
4.根据权利要求1的装置，其特征在于由驱动设备(1)带动的输带(10)的传速VO为衡定的，卷绕辊筒(4)的速度通过设备(33，200)而受到移动辊轮(22)的位置的控制，从而使辊轮返回到参照中间位置。
5.根据权利要求1的装置，其特征在于牵引设备为起重(动)器(动力缸)，特别是气动工作缸。
6.根据权利要求1的装置，其特征在于牵引设备可以由一块滑架构成。该滑架由一个无头螺钉(蜗杆)驱动进行平移运动，该螺钉插入滑架的螺钉孔中，它由电机特别是由一种步进电机进行转向。
7.根据权利要求1的装置，其特征在于滑轮组能够同时成为薄膜的储备器，该储备器是由一个自动连接装置所利用的，该装置将空的卷绕滚筒与一个新的装满的卷绕滚筒自动连接。
8.根据权利要求1的装置，其特征在于机械循环的瞬间位置识别设备包括两个探测器，一个读出″延迟″循环的间隔时间的探测器(7a)，另一个读出″提前″循环的间隔时间的探测器(7b)，这两个间隔时间″同步地″由一个更小的间隔时间分开。
9.适用于权利要求8的装置的控制薄膜推进的方法，其特征在于当每次识别到印在薄膜(10)上的记号(11)时，实施该方法在于-当存在来自可读″延迟″循环间隔时间的探测器的信号时，给滑轮组(2)的牵引设备(7)一个降低牵引的命令，使其减少一个预定的修正值(U)；-当存在来自可读″提前″循环间隔时间的探测器的信号时，给滑轮组(2)的牵引设备(7)发出一个增大牵引的命令，使其增加一个预定的修正值(U′)。
10.根据权利要求9的控制薄膜推进的方法，其特征在于修正值(U，U′)为标称张力的5％至15％左右，最好为10％。
11.根据上述任一权利要求所述的控制装置在柔软或糊状产品的包装机械中的应用。
全文摘要
一种用以控制包装机械中的包装薄膜(10)推进的装置，该装置有一个或多个置于薄膜轨道上的光电管(6)，这种光电管可读出包装薄膜上按规定间隔印制的记号(11)，该装置还有机械循环时识别瞬间位置的识别(读出)设备(7)。该装置的反馈设备直接对控制至少一个平移移动辊轮(22)位置的牵引设备(3)进行反馈，所谓移动辊轮的平移是指它相对于至少一个辊轮(21)的移动，这两个辊轮都属于控制薄膜张力的控制滑轮组(2)。该滑轮组(2)位于卷绕滚筒(4)和薄膜驱动设备(1)之间，以便在这两个构件之间控制总的薄膜伸长，薄膜(10)基本上绕移动辊筒(22)转半圈。
文档编号B65B57/04GK1131634SQ9510408
公开日1996年9月25日 申请日期1995年3月22日 优先权日1995年3月22日
发明者加耶阿兰 申请人:科斯特纳工业股份有限公司