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Dokumentenidentifikation DE69828186T2 15.12.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0001019245
Titel SYSTEM UND VERFAHREN ZUR ÜBERWACHUNG VON MASCHINEN ZUR HERSTELLUNG VON VERPACKUNGSMATERIAL
Anmelder Ranpak Corp., Concord Township, Ohio, US
Erfinder HARDING, J., Joseph, Mentor, US;
RATZEL, O., Richard, Westlake, US
Vertreter Patent- und Rechtsanwälte Bardehle, Pagenberg, Dost, Altenburg, Geissler, 81679 München
DE-Aktenzeichen 69828186
Vertragsstaaten CH, DE, DK, FR, GB, IT, LI, NL
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 02.10.1998
EP-Aktenzeichen 989496955
WO-Anmeldetag 02.10.1998
PCT-Aktenzeichen PCT/US98/20640
WO-Veröffentlichungsnummer 0099017923
WO-Veröffentlichungsdatum 15.04.1999
EP-Offenlegungsdatum 19.07.2000
EP date of grant 15.12.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.12.2005
IPC-Hauptklasse B31D 5/00

Beschreibung[de]
GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System und ein Verfahren zur Überwachung von Verpackungsmaterialumwandlungsmaschinen.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Styroporpellets oder -chips werden gewöhnlich verwendet in den Großhandels- und Einzelhandelsindustrien als Massenverpackungsmaterial. Die Chips werden verwendet, um ein Produkt fernzuhalten von den inneren Seiten eines Behälters und füllen den leeren Raum dazwischen aus. Die Chips sollen das verpackte Produkt gegen die Einwirkungen eines Schlages oder anderen Misshandlungen schützen.

Die Ausgabe von Styroporchips erfordert kein großes Ausmaß an Geschicklichkeit. Die Chips werden einfach aufgrund der Schwerkraft von großen Lagerbehältern in die leeren Räume innerhalb eines Verpackungsbehälters eingebracht. Die Verwendung von Styroporchips hat jedoch viele Nachteile. Werden beispielsweise Styroporchips verwendet, um ein schweres Objekt zu schützen, welches innerhalb eines Behälters platziert ist und wird eine solche Verpackung angerempelt oder geschüttelt, sinkt das Objekt üblicherweise in Richtung des Bodens des Behälters und die Chips treiben nach oben. Letztlich kommt das Objekt zur Anlage am Boden oder der Seite des Behälters und eine Beschädigung des Objektes kann auftreten. Das leichte Gewicht der Styroporchips gestattet es ihnen auch, leicht vom Wind verweht und verstreut zu werden. Die Styroporchips erzeugen auch statische Elektrizität, was die Chips veranlasst, an den geschützten Artikeln anzuhaften, nachdem die Artikel aus ihren Behältern entfernt wurden. Des Weiteren können die Chips eine elektrostatische Entladung (ESD) erzeugen, welche eine Beschädigung für sensible elektronische Komponenten verursachen kann.

Insbesondere sind Styroporchips sehr schwierig zu beseitigen und zu zerstören nach der Verwendung. Tatsächlich stellen, wegen der umfassenden Verwendung dieses biologisch nicht abbaubaren Produktes, welches toxische Gase emittiert, wenn es verbrannt wird, die Styroporchips eine wesentliche Bedrohung für die Umwelt dar und werden von einer wachsenden Anzahl von Gemeinden verboten. Styroporchips sind auch gefährlich für Kinder und wild lebende Tiere, welche sie fälschlicherweise oft als Futter betrachten und sie deshalb zu sich nehmen. Styroporchips sind nicht verdaulich und sind eine Hauptquelle für Trachialverstopfung bei Kindern.

Andere Verpackungsfüllmaterialien wie beispielsweise zerkleinertes Papier wurden auch verwendet. Zerkleinertes Papier liegt jedoch üblicherweise flach innerhalb des Behälters und eine große Menge von Papier wird benötigt, um die Masse bereitzustellen, welche notwendig ist, um die Lücken auszufüllen und die enthaltenen Objekte zu schützen. Eine solche große Menge an zerkleinertem Papier bereitzustellen, ist oft sehr kostenaufwendig und, nach der Benutzung, müssen solch voluminöse Mengen an Papier beseitigt werden. Des Weiteren ist die Schlagabsorbtionsfähigkeit von flachem zerkleinertem Papier minimal. Das US-Patent 5,403,259, welches hiermit unter Bezugnahme aufgenommen wird, ist gerichtet auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur schnellen Herstellung von großen Mengen an Massenverpackungsmaterial aufweisend gefaltete und gequetschte, ineinander greifende Streifen von Bahnmaterial, welches verwendet werden kann als federndes Füllmaterial zum Polstern und um zu verhindern, dass schwere Objekte nach unten in Richtung des Bodens oder den Seiten eines Behälters sinken. Die Vorrichtung und das Verfahren sorgt für die Produktion von auswählbaren Längen, die kleineren Längen, welche in der Lage sind, aufgrund von Schwerkraft in die Container gegeben zu werden, um Lücken zu füllen und größere Längen, welche in der Lage sind, herumgewickelt zu werden, um ein Produkt, um eine sichere, schützende Polsterung bereitzustellen. Das Verfahren und die Vorrichtung können auch betrieben werden, um solche gefalteten und geknüllten ineinander greifende Streifen von Bahnmaterial in auswählbaren Farben und/oder kontrollierten Farbkombinationen für dekorative und ästhetische Zwecke herzustellen. Des Weiteren gestatten die Vorrichtung und das Verfahren, die Herstellung von solchen Streifen aus biologisch abbaubarem Material wie beispielsweise Abfallmaterial (d. h. Papier, Karton oder Ähnliches).

Aufgrund der gestiegenen Popularität von schützendem Verpackungsmaterial aus Papier, wären zusätzliche automatisierte Steuerungsmechanismen zum Betrieb und/oder zur Überwachung solcher Verpackungsmaterialkonstruktionen wünschenswert. Folglich wäre es wünschenswert, eine einzige Steuerung bereitzustellen, welche eine Vielzahl von Maschinentypen überwachen könnte ohne wesentliche Anpassungen oder Modifikationen an der Steuerung. Es wäre auch wünschenswert, dass die Steuerung diagnostische Informationen sammelt und speichert und verbesserte und automatisierte Verpackungsfunktionen ausführt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Überwachungssystem bereitgestellt zur Überwachung von einer oder mehrerer Verpackungsmaterialumwandlungsmaschinen, wobei das System aufweist:

zumindest einen Sensor, wobei der zumindest eine Sensor ein Betriebsmerkmal der einen oder mehreren Verpackungsmaterialumformungsmaschinen überwacht und eines oder mehrere Signale bereitstellt, das/die auf das Betriebsmerkmal hinweisend sind;

eine Steuerung in Kommunikation mit dem zumindest einen Sensor, wobei die Steuerung das eine oder die mehreren Signale der einen oder mehreren Verpackungsmaterialumformungsmaschinen auswertet;

einen Speicher, der der Steuerung zugeordnet ist, um einen Wert zu speichern, welcher auf das Betriebsmerkmal der einen oder mehreren Verpackungsmaterialumformungsmaschinen hinweisend ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Speicher Maschineninformationen gespeichert sind, umfassend eine oder mehrere aus einer Seriennummer, Softwarerevisionsnummer, Softwarerevisionsdatum, physikalischen Ortsangabe und Kundendaten; und

ein Kommunikationsgerät, um die Kommunikation zwischen der Steuerung und einem entfernten Prozessor (remote processor) zu ermöglichen, wodurch zumindest die Maschineninformation an den entfernten Prozessor kommuniziert werden kann.

In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Überwachung von einer oder mehreren Verpackungsmaterialumformungsmaschinen bereitgestellt, welches die Schritte aufweist:

Detektieren eines Betriebsmerkmals von der einen oder den mehreren Verpackungsmaterialumformungsmaschinen;

Auswerten des Betriebsmerkmals der einen oder der mehreren Verpackungsmaterialumformungsmaschinen;

Speichern eines Wertes, der auf das Betriebsmerkmal hinweisend ist, in einem Speicher; gekennzeichnet durch Speichern von Maschineninformation in dem Speicher, aufweisend einen oder mehrere aus einer Seriennummer, Softwarerevisionsnummer, Softwarerevisionsdatum, physische Ortsangabe und Kundendaten; und

Übertragen von zumindest der Maschineninformation zu einem entfernten Ort.

Das Überwachungssystem ist, über die Steuerung, vorzugsweise bedienbar, um sowohl jedes der oben diskutierten Merkmale von einer oder mehreren Umformungsmaschinen als auch anderen Betriebsmerkmalen von Umformungsmaschinen zu überwachen. Beispielsweise ist die Steuerung bedienbar, um den Druck, welcher durch den angehäuften Körper von Streifen ausgeübt wird, zu überwachen, um sicherzustellen, dass die Zerkleinerungsvorrichtung nicht stecken bleibt. Zusätzlich kann die Steuerung den Status der Zerkleinerungsklingen überwachen, um sicherzustellen, dass die Klingen ordentlich ausgerichtet und gewartet sind. Des Weiteren kann die Steuerung die Scherkräfte überwachen, welche ausgeübt werden von einer Schervorrichtung, welche verwendet wird, um die länglichen Streifen in Streifensegmente zu schneiden (wenn verwendet). Des Weiteren ist die Steuerung geeignet, um die Gesamtmenge an Papier und/oder die verschiedenen Mengen von verschiedenem farbigem Papier zu überwachen, welche für die Bestandskontrolle und/oder Marketingzwecke verwendet werden. Schließlich ist die Steuerung geeignet, um das Timing des Maschinenbetriebs und die Stabilität oder Vibrationsmoden der Umwandlungsmaschine zu überwachen, um sicherzustellen, dass jeder Verschleiß oder Fehlermechanismen pro-aktiv erkannt werden, bevor ein Maschinenfehler auftritt. Die Steuerung ist geeignet, um eine oder mehrere der o. g. Umformungsmaschinenmerkmale zu überwachen und visuelle und/oder akustische Anzeigen von solchen Merkmalen über eine Anzeige bereitzustellen.

Die Steuerung kann verwendet werden bei einer oder mehreren Umformungsmaschinen durch einen Anwender oder alternativ können sie aus der Ferne überwacht werden über einen Datenkommunikationsanschluss und eine Kommunikationsvorrichtung wie beispielsweise einem Modem. Mittels Fernüberwachung können mehrere Umformungsmaschinen an verschiedenen Orten leicht und effizient überwacht werden.

Für die Ausführung der vorgenannten und ähnlichen Ziele, weist die Erfindung die Merkmale auf, welche hierin vollständig beschrieben werden und insbesondere in den Ansprüchen dargelegt werden. Die folgende Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen erläutern detailliert bestimmte veranschaulichende Ausführungsformen der Erfindung. Diese Ausführungsformen sind jedoch nur indikativ für einige wenige von den verschiedenen Wegen, in denen die Prinzipien der Erfindung angewandt werden können. Andere Ziele, Vorteile und neue Merkmale der Erfindung werden offensichtlich durch die folgende detaillierte Beschreibung der Erfindung, wenn sie in Zusammenhang mit den Zeichnungen betrachtet wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

In den beigefügten Zeichnungen ist:

1 eine Darstellung einer Polsterumformungsmaschine;

2 ist ein Blockdiagramm einer universellen Steuerung für eine Polsterumformungsmaschine;

3 bis 8 sind elektrische schematische Diagramme einer Ausführungsform der universellen Steuerung;

9 ist ein Blockdiagramm einer Steuerung für eine Polsterumformungsmaschine mit verstärkten diagnostischen Fähigkeiten;

10 ist eine Vorderansicht einer Längenmessvorrichtung und anderer relevanter Teile der Polsterumformungsmaschine,

11 ist eine Seitenansicht der Längenmessvorrichtung;

12 ist ein Blockdiagramm einer Steuerung, welche einen Codeleser zum Lesen von Information von Ausgangspapier umfasst, und eine Behältersonde zur Bestimmung von Verpackungsinformation von einem Behälter, in den Verpackungen eingebracht werden sollen;

13 ist ein Blockdiagramm eines fehlertoleranten Polster produzierenden Netzwerks;

14 ist eine Darstellung von zwei Polsterumformungsmaschinen, welche an beiden Enden eines Förderers angeordnet sind und über ein Netzwerk kommunizieren;

15 ist eine vereinfachte isometrische Ansicht von Streifen von zerkleinertem Papier, wie es im Stand der Technik gefunden wird;

16 ist eine vereinfachte isometrische Ansicht einer Mehrzahl von gefalteten, geknüllten, ineinander greifenden Streifen von zerkleinertem Bahnmaterial;

17 ist eine vereinfachte isometrische Ansicht einer Mehrzahl von gefalteten, geknüllten, ineinander greifenden Streifensegmenten aus zerkleinertem Bahnmaterial;

18 ist eine teilweise querschnittsförmige Seitenaufrissansicht von einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei eine Umformungsmaschine durch eine universelle Steuerung und eine Mehrzahl von Sensoren überwacht wird;

19 ist eine teilweise querschnittsförmige Seitenaufrissansicht der in 18 gezeigten Vorrichtung, wobei das Tor der Umformungsmaschine aus ihrer geschlossenen Position herausgedrängt wird;

20 ist eine fragmentarische Seitenschnittaufrissansicht einer steuerbaren Zuführvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

21 ist eine seitenfragmentarische Seitenschnittansicht einer steuerbaren Zuführvorrichtung, welche mit der Umformungsmaschine integriert ist;

22 ist ein Blockdiagramm der Steuerung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und

23 ist ein Blockdiagramm der Steuerung, welche gekoppelt ist mit einem entfernten Prozessor gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verpackungsprodukt und ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung desselben bereit, mit einem Überwachungssystem, welches eine Steuerung umfasst, welche geeignet ist, zur Verwendung bei der Überwachung und Bereitstellung von Diagnosen von einer oder mehrerer Umwandlungsmaschinen mit kleinen oder gar keinen erforderlichen Änderungen der Steuerung. Die Steuerung, welche zugehörig ist zu der einen oder mehreren Umwandlungsmaschinen kommuniziert auch mit verschiedenen Sensoren und Messvorrichtungen, um die Information, welche erhältlich ist, für einen Anwender oder Techniker stark zu erhöhen, entweder lokal und entfernt von der einen oder mehreren Umformungsmaschinen zur Aufnahme von Maschinen und Ausgangsmaterialverbrauch und zum Unterstützen bei der diagnostischen Auswertung und anderen Funktionen.

Die Steuerung überwacht eine oder mehrere Betriebsmerkmale von der einen oder mehreren Umformungsmaschinen. Beispielhafte Betriebsmerkmale umfassen Bestandsdaten, welche sich beziehen auf eine Rolle von Bahnmaterial, welche verwendet wird, Daten, die sich beziehen auf eine Behandlung des Bahnmaterials, eine Farbe des Bahnmaterials, welches verwendet wird, und eine Menge von Bahnmaterial, welche umgewandelt wurde. Zusätzlich umfassen beispielhafte Betriebsmerkmale, welche überwacht werden können durch das Überwachungssystem eine Leistungsqualität einer Zerkleinerungsvorrichtung, einen Status der Zerkleinerungsvorrichtung, eine Temperatur von einem oder mehreren Bereichen der Umformungsmaschine, einen Druck, welcher ausgeübt wird innerhalb einer beschränkenden Region, eine Scherkraft, welche ausgeübt wird durch ein quer verlaufendes Schneideelement und Behälterdaten zur Ausgabe eines umgeformten Produktes von der Umformungsmaschine in einen Behälter. Des Weiteren kann die Steuerung Maschineninformationen speichern, wie beispielsweise eine Seriennummer, Softwarerevisionsnummer und -datum, physikalische Ortsangaben, Kundendaten und eine Umformungsmaschinennummer oder -identifizierungsnummer. Andere, zusätzliche Informationen wie benötigt oder gewünscht können auch ausgewertet, überwacht und/oder gespeichert werden.

Die vorliegende Erfindung ist anwendbar auf verschiedene Typen von Verpackungsmaterialumformungsmaschinen. Beispielsweise, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und insbesondere auf 1, wird eine Polsterumformungsmaschine 10 gezeigt, welche einen Rahmen 12 umfasst, auf dem verschiedene Komponenten einer Umwandlungsanordnung 14 befestigt sind, und eine Steuerung 16 (schematisch dargestellt) zum Steuern der Maschine, welche die Komponenten der Polsteranordnung umfasst. Der Rahmen 12 umfasst eine Ausgangsmaterialzuführanordnung 18, welche eine Rolle von Ausgangsmaterial hält zur Umformung durch die Umformungsanordnung 14 zu einem Polstermaterial. Die Umformungsanordnung 14 umfasst vorzugsweise eine Zuführanordnung 19, welche eine Formanordnung 20 und eine Zahnradanordnung 22 aufweist, welche angetrieben wird von einem Zuführmotor 24, eine Schneideanordnung 26, welche angetrieben wird durch, beispielsweise einen Schneidemotor 28, welcher selektiv in Eingriff steht mit der Schneideanordnung mittels einer Kupplung 30, welche angetrieben wird von einer Wechselstrommagnetspule, und eine Nachschneidebeschränkungsanordnung 32.

Während des Umformungsvorganges veranlasst die Formungsanordnung 20 die seitlichen Kanten des Ausgangsmaterials sich nach innen zu rollen, um einen fortlaufenden Streifen zu bilden, mit zwei seitlichen kissenartigen Bereichen und einem zentralen Band dazwischen. Die Zahnradanordnung 22 führt eine „Ziehfunktion" aus, durch Ziehen des fortlaufenden Streifens durch den Spalt von zwei kooperierenden und gegenüber liegenden Zahnräder der Zahnradanordnung, wobei Ausgangsmaterial gezogen wird durch die Formungsanordnung 20 für eine Zeitdauer, welche bestimmt wird durch die Länge der Zeit, in der der Zuführmotor 24 die entgegen gesetzten Zahnräder dreht. Die Zahnradanordnung 22 führt zusätzlich eine „Präge-„ oder „Verbindungsfunktion" aus, da die zwei entgegen gesetzten Zahnräder das zentrale Band des fortlaufenden Streifens prägen, wenn es durch sie hindurch verläuft, um einen geprägten Streifen zu bilden. Während der geprägte Streifen stromabwärts wandert von der Zahnradanordnung 22, schneidet die Schneideanordnung 26 den Streifen in Abschnitte mit einer gewünschten Länge. Diese geschnittenen Abschnitte wandern dann durch die Nachschneidebeschränkungsanordnung 32.

Die Steuerung 16 ist vorzugsweise „universell" oder in der Lage, in einer Anzahl von verschieden konfigurierten Polsterumformungsmaschinen verwendet zu werden, ohne dass wesentliche Änderungen der Steuerung erforderlich sind. Demgemäß kann eine Konfiguration einer universellen Steuerung 16 deshalb hergestellt werden für eine Vielzahl von verschiedenen Polsterumformungsmaschinen. Der Monteur muss dann nicht die Steuerung anpassen auf eine spezifische Konfiguration der Polstermaschine, wie beispielsweise wenn eine der besonderen Polstermaschinen angepasst wird, für die Verwendung einer luftgetriebenen Schneideanordnung, einer gleichstromgetriebenen Spulenschneideanordnung, oder eine motorgetriebenen Schneideanordnung. Die Fähigkeit der universellen Steuerung, verschieden konfigurierte Maschinen zu steuern, verringert die Montagezeit, verringert die Montagekosten, da die Arbeitskosten beim speziellen Konfigurieren einer Steuerung oftmals die Kosten des Zusammenbaus ungenutzter elektrischer Komponenten der Steuerung aufwiegen und die Wahrscheinlichkeit für einen Montagefehler verringern. Darüber hinaus wird die Reparatur der Maschine erleichtert und da die Einweisung des Reparaturtechnikers minimiert wird und da ein Bestand an universellen Steuerungen zur Verwendung in einer Vielzahl von Polstermaschinen beibehalten werden kann.

Eine beispielhafte universelle Steuerung 16 wird in 2 dargestellt und umfasst eine Anzahl von verschiedenen Ausgangsanschlüssen 36, 38, 40, 42, 44 und 46, die vorgesehen sind, um ein Steuerungssignal von einem Mikroprozessor 48 zu einer Gleichstrommagnetscherspule, einer Wechselstrommagnetsteuerungsspule, einem Schneidemotor, einem Zuführmotor, einem Zähler und einem freien Anschluss, jeweils bereitzustellen, in Übereinstimmung mit einer Anzahl von Eingängen 50. Während der Mikroprozessor 48 hier illustriert und beschrieben wird als eine einzige Vorrichtung, wird festgehalten, dass der Mikroprozessor 48 ausgestaltet sein kann als eine Anzahl von Mikroprozessoren oder Steuerungseinheiten desselben Typs oder als verschiedene Mikroprozessoren, welche angepasst sind zum Ausführen bestimmter Funktionen. Die Gleichstromschermagnetspule, welche gesteuert wird durch den Mikroprozessor 48 durch den Gleichstromschermagnetspulenanschluss 36, treibt eine Schneideklinge an, welche positioniert ist an dem Ausgang einer Polsterumformungsmaschine. Wenn die Gleichstromschermagnetspule mit Energie versorgt wird durch ein Steuerungssignal, welches durch den Anschluss 36 gesandt wird, betätigt die Spule eine Schneideklinge, um die Klinge durch das Packmaterial zu zwingen, um einen Schnitt zu machen. Eine Maschine, welche eine Schneideanordnung verwendet, welche durch eine Gleichstromspule angetrieben wird, wird vertrieben von Ranpak Corp. unter dem Namen PatPack® und wird offenbart in US-Patent Nr. 4,968,291, welches hierin unter Bezugnahme aufgenommen wird.

Der wechselstromgesteuerte Magnetanschluss 38 steuert einen externen Wechselstrommagneten, welcher typischerweise verwendet wird in Verbindung mit entweder einer luftgetriebenen Schneideanordnung oder einer motorgetriebenen Schneideanordnung. Wenn eine Polsterumformungsmaschine, welche die universelle Steuerung 16 umfasst, eine luftgetriebene Schneideanordnung verwendet, verwendet die Schneideanordnung den Wechselstrommagneten, um die Zufuhr von Druckluft zu einem Luftzylinder zu steuern, welcher eine Schneideklinge antreibt, um einen Abschnitt des Verpackungsmaterials abzuschneiden, welche zugeführt wird durch die Maschine. Eine Polsterumformungsmaschine, welche eine luftgetriebene Schneideanordnung verwendet, wird vermarktet unter dem Namen PatPack® von Ranpak Corp. und wird offenbart in US-Patent Nr. 4,968,291, welches hierin unter Bezugnahme aufgenommen wurde. Der Wechselstromsteuerungsmagnetanschluss 38 kann auch verwendet werden, um einen Wechselstrommagneten zu steuern, welcher dazu da ist, den direkt getriebenen Schneidemotor 28 zu koppeln an die Schneideanordnung 26 über die Kupplung 30, um eine Schneideklinge mittels eines Schneidehubs anzutreiben einen Teil des Verpackungsmaterials abzuschneiden, welches durch die Maschine zugeführt wurde. Eine solche Maschine wird vermarktet von Ranpak Corp. unter dem Namen Autopat® und wird offenbart in dem US-Patent Nr. 5,123,889, welches ebenfalls hierin unter Bezugnahme aufgenommen wird. In dieser Ausführungsform einer Polsterumformungsmaschine wird der Schneidemotoranschluss 40 verwendet, um ein Signal an den Schneidemotor 28 zu liefern, um sicherzustellen, dass der Schneidemotor läuft, wenn ein Schnitt gewünscht ist.

In jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen einer Polsterumformungsmaschine werden einige Mittel verwendet zum Bewegen des Papiermaterials durch die Maschine, um das Verpackungsmaterial zu erzeugen. Die PatPack®- und Autopat®-Maschinen, welche oben bezeichnet wurden, verwenden den Zuführmotor 24, welcher die in Eingriff stehenden Zahnräder 22 dreht, welche das Ausgangspapier greifen und es durch die Maschine fördern, wo die geeignete Umformung des bahnförmigen Ausgangsmaterials zu einem Verpackungsprodukt und das Schneiden des Verpackungsproduktes in geeignete Längen stattfindet. Die universelle Steuerung 16 steuert den Zuführmotor 24 durch den Zuführmotoranschluss 42. Wenn es gewünscht wird, dass eine geeignete Länge von Papier durch die Polsterumformungsmaschine gefördert wird durch den Zuführmotor 24, sendet der Mikroprozessor 48 ein Signal durch den Zuführmotoranschluss 42, welcher veranlasst, dass Energie geliefert wird an den Zuführmotor, so lange wie das Signal präsent ist. Wenn der Mikroprozessor 48 bestimmt hat, dass die gewünschte Länge an Ausgangspapier durch die Maschine 10 gefördert wurde, wird das Signal deaktiviert, woraufhin der Zuführmotor 24 stoppt und die Zufuhr vom Papier durch die Maschine stoppt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Mikroprozessor 48 bestimmen, basierend auf der Position des Modenauswahlschalters 52 und dem Zustand des Eingangssignals 50, ob ein Schneiden des Verpackungsmaterials, welches durch die Maschine 10 gefördert wird, ausgelöst wird, wie es nachstehend ausführlicher beschrieben wird.

Abhängig von der Ausführungsform der Polsterumformungsmaschine 10 kann die universelle Steuerung 16 auch den Zähleranschluss 44 verwenden, um einen Zähler zu steuern, welcher die Maschinennutzung beobachtet, oder einen freien Anschluss 46, welcher verwendet werden kann, um Fehlsignale an einige andere Vorrichtungen bereitzustellen.

Während die universelle Steuerung 16 die Ausgangsanschlüsse 36 bis 46 umfasst zur Steuerung des Zuführmotors 24 und eine Mehrzahl von Schneideanordnungen, werden in den meisten Anwendungen weniger als alle der Anschlüsse benutzt werden. Beispielsweise wird, wenn die universelle Steuerung 16 verwendet wird, um eine Polsterumformungsmaschine zu steuern, mit einer Schneideanordnung, welche von einem Gleichstromschermagneten angetrieben wird, wie beispielsweise die PatPack®-Maschine, welche oben erwähnt wurde, der Gleichstromschermagnetanschluss 36 verwendet während der Wechselstromsteuermagnetanschluss 40 und der Schneidemotoranschluss 16 nicht verwendet werden. Wenn die universelle Steuerung 16 verwendet wird, um eine Maschine 10 zu steuern, welche eine luftgetriebene Schneideanordnung aufweist, wird der Wechselstromsteuerungsanschluss 38 verwendet, um den Wechselstromsteuermagneten zu steuern, und der Gleichstromschermagnetanschluss 36 und der Schneidemotoranschluss 40 können ungenutzt bleiben. Auf ähnliche Weise werden, wenn die universelle Steuerung 16 verwendet wird, in Zusammenhang mit einer Polsterumformungsmaschine, welche den Schneidemotor 28 verwendet, um die Schneideanordnung 26 zu betätigen, wie beispielsweise die AutoPat®-Maschine, welche oben erwähnt wurde, der Wechselstromsteuerungsmagnetanschluss 38 und der Schneidemotoranschluss 40 verwendet, um die Schneideanordnung 26 zu steuern, und anzutreiben, während der Gleichstromschermagnetanschluss 36 unbenutzt bleiben wird. Vorzugsweise wird der Mikroprozessor 48 mehr oder weniger zeitgleich geeignete Signale erzeugen, welche gesandt werden, zu jedem der jeweiligen Ausgangsanschlüsse 36, 38, 40 unabhängig von der tatsächlich mit der Maschine verwendeten Schneideanordnung. Auf diese Weise muss der Mikroprozessor 48 nicht informiert werden über diesen Aspekt der Konfiguration der Maschine und die Schneideanordnung 26, welche mit einem Anschluss verbunden ist, wird deshalb diejenige sein, welche auf das Signal antwortet, welches von dem Mikroprozessor gesandt wurde, ohne dass der Mikroprozessor unterscheiden müsste, welcher Typ von Schneideanordnung verwendet wird.

Die Steuerung der verschiedenen Vorrichtungen, wie beispielsweise des Gleichstromschermagneten und der Schneide- und Zuführmotoren, wird ausgeführt von dem Mikroprozessor 48 in Übereinstimmung mit bestimmten Eingaben 50, welche hinweisend sind für die betriebliche Verfassung der Polsterumformungsmaschine 10 und bestimmten Ereignissen, welche eventuell aufgenommen wurden. Die Eingaben 50 umfassen auch einen Hinweis auf den Betriebsmodus für die Polsterumformungsmaschine, welche ausgewählt wurde durch den Modenauswahlschalter 52, wie beispielsweise ein Drehschalter. Der Modenauswahlschalter 52 umfasst eine Anzahl von Einstellungen, welche korrespondieren mit verschiedenen Betriebsmoden, beispielsweise Tastaturmodus, elektronischer Ausgabesystemmodus, automatischer Schneidemodus, Förderschneidefußschaltermodus, und automatischer Fördermodus. Die Moduseinstellung der Steuerung 16 wie auch eine Anzahl von Fehlersignalen können angezeigt werden als alpha-numerische Codes auf der Anzeige 54. Beispielsweise kann ein Anzeigecode von „1" einen Operator darauf hinweisen, dass die Maschine 10 betrieben wird, in dem automatischen Zuführmodus, während eine Anzeige von „A" darauf hinweisen kann, dass ein Fehler aufgetreten ist in den Knöpfen, welche verwendet werden, um manuell einen Schneidevorgang zu befehlen. Der Tastaturmodus ist für Polsterumformungsmaschinen, welche ausgestattet sind mit einer Tastatur, durch die ein Operator die Länge von jedem Kissen eingeben kann, welches von der Maschine produziert werden soll, durch Drücken der geeigneten Taste auf der Tastatur. In diesem Modus stellt, unabhängig von der verwendeten Schneideanordnung, der Mikroprozessor 48 ein Signal bereit für den Zuführmotor durch den Zuführmotoranschluss 42, um Material durch die Maschine zu fördern für die geeignete Zeitspanne, um Packmaterial der Länge bereitzustellen, welche der Operator über die Tastatur ausgewählt hat. Die Tastaturknöpfe sind vorzugsweise vorprogrammiert, so dass jeder Knopf einer bestimmten Schneidelänge entspricht. Beispielsweise wird, wenn ein Operator den Knopf 12 auf der Tastatur drückt und dieser Knopf vorprogrammiert wurde, dass er korrespondiert mit einer Länge von 12 Inches (30 cm), der Mikroprozessor 48 dem Zuführmotor 24 Signal geben und den Zuführmotor anstellen für eine Zeitspanne, welche 12 Inch (30 cm) herausbefördertem Packmaterial entspricht, und anschließend wird der Mikroprozessor den Zuführmotor ausschalten. Nachdem das Packmaterial der ausgewählten Länge durch die Maschine befördert wurde, befiehlt der Mikroprozessor 48 der verwendeten Schneideanordnung 26, durch die Ausgangsanschlüsse 36, 38 und 40, einen Schneidevorgang auszuführen. Der Mikroprozessor 48 wartet dann darauf, dass die nächste Taste der Tastatur gedrückt wird und wiederholt den Vorgang, um eine Länge von Packmaterial zu produzieren, welche mit der gedrückten Taste korrespondiert.

Wenn die Moduseinstellung des elektronischen Ausgabesystems (EDS) ausgewählt wird auf dem Modusauswahlschalter 52, wird ein externer elektronischer Ausgabesensor verwendet, um die Anwesenheit oder Abwesenheit von einer ausgegebenen Länge von Packmaterial zu erkennen. Die Information hinsichtlich der Anwesenheit oder Abwesenheit von Packmaterial wird bereitgestellt für den Mikroprozessor 48 durch einen der Eingänge 50. Falls der Sensor erkennt, dass kein Packmaterial mehr übrig ist in dem Schneidebereich der Maschine, wird diese Information weitergegeben an den Mikroprozessor 48, welcher ein Signal senden wird an den Zuführmotor 24 durch den Zuführmotoranschluss 42 um eine bestimmte Länge von Material herauszufördern. Die Länge des durch die Maschine 10 zu fördernden Materials wird bestimmt durch die Einstellung eines Einstellrades, welches nachstehend beschrieben wird, wie sie an den Mikroprozessor 48 berichtet wird über einen der Eingänge 50. Wenn Material durch die Maschine 10 gefördert wird und an dem Schneideausgang austritt, wird der elektronische Ausgabesensor den Mikroprozessor 48 die Anwesenheit von Packmaterial an dem Schneideausgang der Maschine berichten. Nachdem die vollständige Länge von Material durch die Maschine 10 gefördert wurde, durch den Zuführmotor 24, wird der Mikroprozessor 48 eine kleine Zeitspanne abwarten, um es dem Zuführmotor zu gestatten, zu stoppen, und wird anschließend ein Signal senden über die notwendigen Ausgangsanschlüsse, um einen Schneidevorgang zu befehlen, welcher ausgeführt werden soll, durch die angeschlossene Schneideanordnung 26. Die elektronische Ausgabeanordnung wird damit fortfahren, dem Mikroprozessor 48 die Anwesenheit des Packmaterials an dem Ausgang der Maschine anzuzeigen bis das Material entfernt wird. Nach der Entfernung des Materials wird der Sensor die Entfernung an den Mikroprozessor 48 berichten durch die Eingänge 50, woraufhin der Mikroprozessor ein Signal senden wird an den Zuführmotor, um wiederum eine andere Länge von Packmaterial durch die Maschinen zu fördern und wenn einmal die Förderung abgeschlossen ist, wird der Mikroprozessor ein Signal senden über die benötigten Ausgangsanschlüsse, um die Schneideanordnung 26 dazu zu veranlassen, das Material zu schneiden. Dieser Vorgang wird so lange fortdauern, wie der Operator damit fortfährt, dass geschnittene Packmaterial aus dem Ausgangsbereich der Maschine zu entfernen.

Die automatische Schneidemodusauswahl auf dem Auswahlschalter 52 veranlasst den Mikroprozessor 48 im Wesentlich den gleichen Vorgang auszuführen, welcher oben für den EDS-Modus beschrieben wurde, mit der Ausnahme, dass ein Operator nicht eine Länge von Packmaterial von der Maschine entfernen muss für die nächste Länge, welche durch die Maschine gefördert werden soll und geschnitten werden soll. In diesem Modus befiehlt der Mikroprozessor 48 dem Zuführmotor 24 durch den Zuführmotoranschluss 42, Material durch eine Maschine zu fördern für eine Zeitspanne, welche bestimmt wird durch die Einstellung des Einstellrades. Wurde einmal die gewünschte Länge von Material durch die Maschine gefördert, wird der Mikroprozessor 48 das Signal an den Zuführmotor 24 ausschalten, eine kurze Zeitspanne abwarten, um es dem Zuführmotor zu gestatten, zu stoppen und wird dann die geeigneten Signale senden an die Ausgangsanschlüsse 36, 38, 40, welche die jeweiligen Schneideanordnungen 26 steuern. Der Mikroprozessor 48 wird veranlassen, dass vorbestimmte Längen von Material kontinuierlich gefördert und geschnitten werden von der Maschine in diesem Modus, außer wenn eine vorbestimmte Anzahl von Längen durch den Operator ausgewählt wurde.

Wenn der Förderschneidefußschaltermodus ausgewählt wird auf dem Modusauswahlschalter 52, wird die Steuerung der Maschine durch den Mikroprozessor 48 so sein, als wie durch einen vom Operator betätigten Fußschalter instruiert. Wenn ein Operator den Fußschalter herunterdrückt, wird ein Eingang, welcher diese Tatsache anzeigt, gesandt an den Mikroprozessor 48 durch einen der Eingänge 50. Im Gegenzug wird der Mikroprozessor 48 ein Signal senden an den Zuführmotor 24 durch den Zuführmotoranschluss 42, um Material durch die Maschine zu fördern. Das Signal, welches von dem Mikroprozessor 48 an den Zuführmotor 24 gesandt wird, wird fortdauern, bis der Operator den Druck herunter nimmt von dem Fußschalter, wobei zu diesem Zeitpunkt der Mikroprozessor das Signal an den Zuführmotor ausschalten wird, um eine kurze Zeitspanne zu warten, um es dem Zuführmotor zu gestatten, zu stoppen und anschließend das Signal an die Ausgangsanschlüsse 36, 38, 40 senden wird, welche die Schneideanordnungen 26 betreiben, um das Material zu schneiden, welches durch die Maschine gefördert wurde.

Der fünfte Modus des Modusauswahlschalters 52 ist der Autofördermodus. In dem Autofördermodus signalisiert der Mikroprozessor 48 dem Zuführmotor 24 durch den Zuführmotoranschluss 42, eine Länge von Papier durch die Maschine zu fördern, wie sie bestimmt wurde, durch die Position des Einstellrades. Nachdem die geeignete Länge von Packmaterial durch die Maschine gefördert wurde, wird der Mikroprozessor pausieren bis ein Schneidevorgang manuell angefordert wird. In diesem Modus muss der Operator dann den Mikroprozessor instruieren, der Schneideanordnung zu signalisieren, einen Schneidevorgang auszuführen. Der Operator veranlasst vorzugsweise, dass ein Schneidevorgang stattfindet, indem er manuell zwei Schneideknöpfe gleichzeitig herunterdrückt. Wenn die Knöpfe heruntergedrückt wurden, werden beide Eingaben gesandt an den Mikroprozessor 48 über die Eingangsleitungen 50 und vorausgesetzt, dass die Knöpfe ungefähr gleichzeitig gedrückt wurden, wird der Mikroprozessor ein Signal senden durch die geeigneten Ausgänge zu der Schneideanordnung 26, welche auf der Maschine verwendet wird, um das Material zu schneiden. Nachdem ein Schneidevorgang ausgeführt wurde, wird der Mikroprozessor 48 wieder ein Signal senden an den Zuführmotor 24, um zu veranlassen, dass die ausgewählte Länge von Material durch die Maschine gefördert wird und wird anschließend warten, darauf, dass der Operator befiehlt, dass ein Schneidevorgang gemacht wird.

Eine Ausführungsform der universellen Steuerung 16, welche oben beschrieben wurde, wird in dem schematischen Schaltkreisdiagramm der 3 bis 8 gezeigt. Im Hinblick zunächst auf die 3 bis 5, wird das Zusammenwirken zwischen dem Mikroprozessor 48 und den Ausgangsanschlüssen 36 bis 46 gezeigt. Der Mikroprozessor 48 kann ein beliebiger sein von einer Anzahl von kommerziell erhältlichen Bearbeitungschips mit allgemeinem Zweck und vorzugsweise einer, welcher geeignet ist für eine passende Schnittstelle mit den Ausgangsanschlüssen 36 bis 46 und den Eingängen 50 durch einen Speicher 60, wie beispielsweise eine programmierbare periphere Vorrichtung, welche ROM, RAM und I/O-Anschlüsse umfassen kann. Der Mikroprozessor 48 ist auch versehen mit Tastatureingängen 62, an welche eine Tastatur angeschlossen werden kann, wenn gewünscht wird, dass der universelle Prozessor 16 in dem Tastaturmodus arbeiten soll. Um die verschiedenen Ausgangsanschlüsse zu kontrollieren, speichert der Mikroprozessor den geeigneten Signalwert in einer Position in dem Speicher 60, welche zugänglich ist für den geeigneten Ausgangsanschluss. Beispielsweise wird, um ein Signal an den Zuführmotor 24 durch den Zuführmotoranschluss 42 zu senden, der Mikroprozessor 48 den gewünschten Signalwert in einer Position in dem Speicher 60 platzieren, welche zugänglich ist, für die Leitung 62, um ein Signal an den Schneidemotor 28 zu senden, durch den Schneidemotoranschluss 40, der Signalwert wird platziert in einer Position, welche zugänglich ist für die Leitung 66 und um ein Signal an den Gleichstromschermagneten durch den Gleichstromschermagnetenanschluss 36 zu senden, oder an den Wechselstromsteuermagneten durch den Wechselstromsteuerungsmagnetenanschluss 38 wird der Signalwert platziert in einer Speicherposition, welche zugänglich ist für die Leitung 64. Wenn ein Steuersignal gesandt wird an den Zuführmotoranschluss 42, um den Zuführmotor 24 zu veranlassen, zu laufen, kann ein Betriebsstundenzähler 68 auch aktiviert werden, welcher die Laufzeit der Polsterumformungsmaschine verfolgt. Um den freien Ausgangsanschluss 46 oder den Zählausgang 44 (siehe 5) zu steuern, platziert der Mikroprozessor 48 einen Signalwert in einer Position in dem Speicher 60, welche zugänglich ist für diese Anschlüsse oder Vorrichtungen.

Es wird festgehalten, dass, da die Polsterumformungsmaschine 10, in der die universelle Steuerung 16 eingesetzt wird, mit nur einer Schneideanordnung 26 verwendet werden wird, die Ausgangsanschlüsse, welche eine Schneideanordnung steuern, von verschiedenen Typen von Schneideanordnungen gemeinsam benutzt werden. Beispielsweise kann der Wechselstromsteuerungsmagnetanschluss 38 eine luftgetriebene Schneideanordnung steuern oder die Eingriffskupplung 30 der durch den Schneidemotor 28 angetriebenen Schneideanordnung 26, oder eine einzelne Steuerungsleitung kann mehr als einen Ausgangsanschluss steuern, da die Steuerungsleitung 64 so dargestellt wird, dass sie sowohl den Gleichstromschermagnetanschluss 38 als auch den Wechselsteuerungsmagnetanschluss 14 steuert. Des Weiteren kann, während nur eine einzige Schneideanordnung 26 eingesetzt wird von einer Maschine 10 zu einer Zeit, mehr als eine Steuerungsleitung verwendet werden, um eine einzelne Schneideanordnung zu steuern, oder eine andere Steuerung für die Maschine bereitzustellen. In dem Fall, in dem die Polsterumformungsmaschine 10 eingesetzt wird mit einem Schneidemotor 28, werden beide Steuerungsleitungen 64 und 66 verwendet, um einen Schneidevorgang auszulösen. Die Steuerungsleitung 66 instruiert den Schneidemotor 28 durch den Schneidemotoranschluss 40 zu laufen, während die Steuerungsleitung 64 den Wechselstromsteuerungsmagneten durch den Wechselstromsteuerungsmagnetenanschluss 38 instruiert, in die Kupplung einzugreifen, welche den Schneidemotor 28 und die Schneidklingenanordnung 26 koppelt. Die Steuerungsleitungen 62 und 64 werden auch kooperativ verwendet, um sicherzustellen, dass der Zuführmotor 24 nicht läuft, wenn ein Schneidevorgang ausgelöst wurde, da dies zur Folge haben kann, dass das Verpackungsmaterial in der Maschine eingeklemmt wird. Ein Paar von Transistoren 70 und 72 werden verbunden mit den Steuerungsleitung 62 und 64, so dass der Zuführmotor 24 und eine Schneideanordnung 26 nicht beide gleichzeitig ausgelöst werden können, da die Präsenz eines Signals auf einer Steuerungsleitung die andere Steuerungsleitungen deaktiviert.

Die Eingänge 50 zu dem Mikroprozessor 48 werden erzeugt durch eine Mehrzahl von Schaltungen, wie sie in den 6 bis 8 gezeigt werden. 6 veranschaulicht die Einstellradschaltung 76, welche oben diskutiert wurde. Ein zweistelliges (two digit) Einstellrad 78 wird gekoppelt an den Eingangsbus 50 über die Busschnittstelle 80 und die Steuerungsleitung 82 und gestattet dem Operator die Zeit auszuwählen, während der der Mikroprozessor 48 den Zuführmotor 24 befehligt, über die Steuerungsleitung 62 und den Zuführmotoranschluss 42 zu laufen, und somit die Länge des Verpackungsmaterials, welches durch die Maschine gefördert wird, während die EDS-Modus, des automatischen Schneidemodus und des automatischen Zuführmodus. Die ausgewählte Förderlänge wird gesandt an den Mikroprozessor 24 über den Eingangsbus 50. In den 6 bis 8 werden eine Reihe von stromfühlenden Schaltungen gezeigt, welche zusätzliche Eingaben über den Eingangsbus 50 bereitstellen, welche den Mikroprozessor 48 informieren durch den Speicher 60 von verschiedenen Betriebsereignisse der Polsterumformungsmaschine, z. B. ob ein Schneidevorgang vollendet wurde, ob der Fußschalter heruntergedrückt ist oder ob ein Schneideknopf heruntergedrückt wurde, etc. sowie der ausgewählte Betriebsmodus für die universelle Steuerung 16.

Die stromfühlenden Schaltungen weisen jeweils eine ähnliche Konstruktion auf, fühlen aber einzelne Vorfälle. Eine beispielhafte stromfühlende Schaltung umfasst im Allgemeinen einen Kontakt 84, welcher Strom empfängt, wenn ein besonderes Ereignis, welches spezifisch ist, für diese fühlende Schaltung auftritt. Wenn ein solches Ereignis auftritt, läuft Strom durch den Kontakt 84 zu einem Kondensator 86, welcher elektrisch parallel verbunden ist mit einem Paar von Dioden 88 eines Optokopplers 90, welche umgekehrt parallel angeordnet sind. Wenn Strom durch die Dioden 88 erkannt wird, wodurch angezeigt wird, dass das Ereignis, welches die spezielle fühlende Schaltung bestimmungsgemäß fühlen soll, schaltet das Licht der Dioden den Phototransistor 92 an, was zur Folge hat, dass der Transistor eine konstante Spannungsquelle 94 koppelt, welche gefiltert wird durch einen Widerstandskondensatorfilter 96 mit einem Eingang 98 zu der Busschnittstelle 100. Die Busschnittstelle 100 stellt den geeigneten Eingang zu dem Speicher 60 über den Eingangsbus 50 bereit wie gesteuert durch die Steuerungsleitung 102.

Im Hinblick nun auf die speziellen fühlenden Schaltungen, zeigt die fühlende Schaltung 104 (RELAYS ON), ob die Polsterumformungsmaschine zurückgestellt wurde und ob alle Sicherheitsschalter geschlossen sind, welche anzeigen, dass die Abdeckung etc. der Maschine geschlossen ist. Der Status der Erkennung wird anschließend gesandt an den Mikroprozessor 48 über den Speicher 60 als ein Eingang auf dem Eingangsbus 50.

Die Schaltung 106 (FEAD REF) fühlt, wenn ein Operator einen Zurück-Druckknopf gedrückt hat, welcher es dem Operator gestattet, die Drehrichtung des Zuführmotors 24 umzukehren. Der Zweck der Zuführumkehrungsfunktion ist es, Mittel bereitzustellen, zur Beseitigung einer Verpackungsmaterialverstopfung. Oftmals kann das eingeklemmte Verpackungsmaterial einfach entfernt werden durch Umkehren des Zuführmotors und Wegziehen des Verpackungsmaterials von der Schneideanordnung, wo Verstopfungen am häufigsten auftreten. Der Status dieser fühlenden Schaltung 106 wird auch an den Mikroprozessor 48 mitgeteilt über den Eingangsbus 50 durch den Speicher 60.

Die Schaltung 108 (CUT COM) detektiert den Status eines Schneidevorgang-beendet-Schalters. Schneideanordnungen, welche einen Gleichstrommagneten verwenden, um eine Schneideklinge zu bewegen, haben die Eigenschaft, sich schnell aufzuheizen, da ständig Strom auf dem Magneten aufgebracht wird. Wenn sich ein solcher Magnet sich zu sehr aufheizt, verliert er an Leistung und kann nicht so effektiv schneiden wie er es in einem kühleren Zustand könnte. Der Schneidevorgang-beendet-Schalter fühlt, ob ein Schneidevorgang durch das Verpackungsmaterial beendet wurde. Die fühlende Schaltung 108 fühlt den Status des Schneidevorgang-beendet-Schalters und berichtet den Status an den Mikroprozessor 48, so dass der Mikroprozessor augenblicklich die Leistungsversorgung für den Gleichstromschermagneten unterbrechen kann durch Senden eines geeigneten Signals an den Gleichstromschermagnetanschluss 36 über die Steuerungsleitung 64.

Die Position des Fußschalters, welcher verwendet wird, wenn die universelle Steuerung 16 in den Zuführschneidefußschaltermodus gesetzt wurde, wird gefühlt durch die fühlende Schaltung 110 (FEED FS). Die fühlende Schaltung 110 fühlt die Position des Fußschalters und teilt die Position dem Mikroprozessor 48 mit. Wie bereits oben diskutiert, wird, falls im Fußschaltermodus, falls der Fußschalter gedrückt wird, der Mikroprozessor 48 den Zuführmotor 24 durch den Zuführmotoranschluss 42 und die Steuerungsleitung 62 ansteuern, um kontinuierlich Papier durch die Maschine 10 zu fördern, während der Fußschalter gedrückt ist. Wird der Druck auf den Fußschalter weggenommen, wird die fühlende Schaltung dem Mikroprozessor 48 berichten, dass der Fußschalter gelöst wurde, und der Mikroprozessor wird das Signal an den Zuführmotor unterbrechen, wodurch der Zuführmotor gestoppt wird und anschließend wird der Mikroprozessor ein Signal aussenden an die Ausgangsanschlüsse 36, 38 und 40 über die Steuerungsleitung 64 und 66, welches die zugehörige Schneideanordnung 26 auffordert, ein Schneidevorgang auszuführen.

Die Schaltung 112 (BLADE) detektiert den Status eines Klingenschalters. Der Klingenschalter detektiert, ob die Messerklinge in ihrer normalen Ruheposition ist oder ob die Messerklinge sich an einem anderen Punkt befindet, wie beispielsweise mitten in einem Schneidevorgang. Wenn die Messerklinge in ihrer Ruheposition ist, kann sicher Papier durch die Maschine 10 gefördert werden, andernfalls könnte, wenn die Messerklinge sich mitten in einem Schneidevorgang befindet, und Papier zugeführt würde, das Papier in die Klinge gefördert werden, und die Maschine verstopfen. Die Position der Messerklinge, wie sie durch die Schaltung 112 detektiert wurde, wird berichtet an den Mikroprozessor 48, welcher Signale an den Zuführmotor 24 deaktiviert bis die Schaltung 112 detektiert, dass die Messerklinge in ihre Ruheposition zurückgekehrt ist.

Die Schaltung 114 (EDS SEN) detektiert die Anwesenheit oder Abwesenheit von Verpackungsmaterial in dem Bereich der Schneideanordnung 26 der Polsterumformungsmaschine 10 und berichtet die Information an den Mikroprozessor 48. Wenn die universelle Steuerung 16 sich in dem EDS-Modus befindet, wird der Mikroprozessor 48 automatisch den Zuführmotor 24 ansteuern, eine Länge von Verpackungsmaterial zu fördern, welche bestimmt wurde durch die Einstellradschaltung 76 (6) durch die Maschine 10 und die zugehörige Schneideanordnung 26 ansteuern, um Material zu schneiden, nachdem die geeignete Länge zugeführt wurde, wann immer die Schaltung 114 detektiert, dass die letzte Länge von Verpackungsmaterial, welche gefördert wurde, entfernt wurde aus dem Ausgangsbereich.

Die Beschreibung der Detektierschaltungen wird unter Bezugnahme auf 8 fortgeführt. Die Detektierschaltungen 116 (L-CUT), 118 (R-CUT) und 120 (COM-CUT) korrespondieren mit drei Druckknöpfen, welche auf der Polsterumformungsmaschine 10 angeordnet sind, welche es dem Operator gestatten, manuell die Schneideanordnung 26 zu veranlassen, das Verpackungsmaterial, welches durch die Maschine 10 gefördert wurde, zu schneiden. Diese Schaltungen werden erkannt durch den Mikroprozessor 48, wenn die universelle Steuerung 16 in dem automatischen Zuführbetriebsmodus ist. Als Vorsichtsmaßnahme wird es bevorzugt, dass der Mikroprozessor 48 einen nahezu gleichzeitigen Eingang von einer der Schaltungen 116, 118 detektiert, zusammen mit der Detektion eines Eingangs von der Schaltung 120, welche anzeigt, dass der COM-CUT-Knopf und einer der L-CUT oder R-CUT-Knöpfe beinahe gleichzeitig gedrückt wurden, bevor der Mikroprozessor die Schneideanordnung 26 ansteuert, welche verbunden ist mit einem der Ausgangsanschlüsse 36, 38 oder 40, um einen Schneidevorgang auszuführen. Das Drücken von einem dieser Druckknöpfe durch den Operator veranlasst die entsprechende Schaltung 116, 118, 120, einen Eingang über den Eingangsbus für den Speicher 60 bereitzustellen über die Busschnittstelle 122, die Eingangsleitung 124 und die Steuerungsleitung 126.

Die Detektierschaltungen 128, 130, 132 und 134 detektieren die Position des Modusauswahlschalters 52 und zeigen an, ob der Modusauswahlschalter jeweils gesetzt ist in den Tastaturmodus (KEY PAD), den EDS-Modus (EDS SEL), den automatischen Schneidemodus (A/M CUT) oder den Zuführschneidefußschaltermodus (F/C COM), und berichten solche Informationen an den Mikroprozessor 48 über den Eingangsbus 50 an den Speicher 60. Für den Fall, dass der Modusausfallschalter 52 nicht gesetzt ist, entweder in den Tastaturmodus, den EDS-Modus, den automatischen Schneidemodus, oder den Zuführschneidefußschaltermodus, wird der Mikroprozessor 48 als Defaultwert in Betrieb gehen, in Übereinstimmung mit dem automatischen Zuführmodus, welche oben beschrieben wurde.

Der Detektierschalter 136 (COUNTER) detektiert, wenn eine vorbestimmte Anzahl von Längen von Verpackungsmaterial erzeugt wurde. Wenn die Maschine in ihrem automatischen Zuführmodus ist, setzt der Operator den Zähler auf die gewünschte Anzahl von Kissen. Wenn diese Anzahl erreicht ist, wird ein Kontakt, der sich in dem Zähler schließt, detektiert und die Schaltung 136 informiert den Mikroprozessor 48, dass die Anzahl von Verpackungsmateriallängen erreicht wurde, und der Mikroprozessor deaktiviert den automatischen Zuführvorgang.

Eine Anzahl von freien Detektierschaltungen 138 (SPARE 1), 140 (SPARE 2), wie sie in 7 zu sehen sind, werden ebenfalls bereitgestellt, um den Mikroprozessor 48 in die Lage zu versetzen, ausgedehnte Steuerungsfunktionen auszuführen, basierend auf zusätzlichen Eingängen.

Wie oben festgehalten, kann der betriebliche Status der Maschine angezeigt werden für den Operator durch eine alpha-numerische Anzeige 54 (siehe 2 und 5). Die alpha-numerische Anzeige kann eine aus einer Mehrzahl von kommerziell erhältlichen Anzeigen sein, welche in der Lage ist, eine Schnittstelle zu bilden mit dem Mikroprozessor 48. Der Mikroprozessor 48 versorgt die Anzeige 54 mit Informationen für die Anzeige in Übereinstimmung mit der Information, welche über den Eingangsbus 50 oder durch andere Eingänge empfangen wird, welche dem Mikroprozessor 48 den Betriebsmodus der Maschine anzeigen, sowie ob irgendwelche Fehler im Betrieb detektiert wurden. Vorzugsweise leuchten oder blinken Fehlercodes, welche auf der Anzeige 54 angezeigt werden, um die Wahrnehmbarkeit des detektierten Fehlers zu erhöhen.

Beispiele für Fehler, welche erkannt werden können durch den Mikroprozessor 48 sind Verstopfungen in den Zuführ- oder Schneideanordnungen 19, 26. Um die Detektion von solchen Fehlern zu erleichtern, wird es bevorzugt, dass ein Codiergerät 144, wie beispielsweise ein induktiver Näherungsschalter, positioniert wird, nahe an den Prägegetrieben der Zahnradanordnung 22, um die Drehung und die Drehgeschwindigkeit der Zahnräder und des Zuführmotors 24 (siehe 1) zu detektieren, obwohl andere Formen von Detektiermitteln eingesetzt werden könnten, um die Drehgeschwindigkeit der verschiedenen Komponenten der Zuführanordnung 19 zu detektieren. Wenn der Mikroprozessor 48 bestimmt, dass die Drehgeschwindigkeit des Zuführmotors 24 unterhalb eines bestimmten Schwellenwertes gefallen ist, welcher hinweisend ist auf einen Papierstau in der Zuführanordnung 19, wie auch in der Zahnradanordnung 22 oder der Formationsanordnung 20, stoppt der Mikroprozessor 48 den Zuführmotor 24 und zeigt einen geeigneten Fehlercode auf der Anzeige 54 an, so dass der Operator die Behebung des Fehlers ausführen kann.

Um eine Verstopfung in der Schneideanordnung 26 zu detektieren, kann der Mikroprozessor 48 auf ähnliche Weise die Position der Schneideklinge überwachen, wie sie bestimmt wird durch die Klingenpositionsdetektierschaltung 112 (siehe 7). Wenn die Klinge sich nicht in ihrer Ruheposition befindet nach einem Schneidevorgang oder nicht zurückkehrt in ihre Ruheposition nach einer Zeitdauer von der Auslösung eines Schneidezyklus, wird der Mikroprozessor 48 die Schneideoperation der Maschine deaktivieren und einen geeigneten Fehlercode an die Anzeige 54 senden, um den Operator zu informieren, von der Verstopfung in der Schneideanordnung 26.

Unter Bezugnahme auf 9 wird eine Steuerung 216 gezeigt für die Kommunikation mit einem entfernten Prozessor 218 wie beispielsweise einem entfernten Terminal oder PC, durch ein Paar von entsprechenden Modems 220, 222, jeweils, über eine Übertragungsleitung 224. (Der entfernte Prozessor 218 und das korrespondierende Modem 222 sind bezeichnet als separat von der Steuerung 216 durch das gestrichelte Kästchen 226, welches eine entfernte Position anzeigt, wie beispielsweise ein Servicecenter.) Die Steuerung 216 ist im Allgemeinen äquivalent zu der Steuerung 16, welche oben bezüglich der 1 bis 8 beschrieben wurde. Wie oben diskutiert, empfängt der Mikroprozessor 48 eine Anzahl von Eingaben 50, welche beispielsweise korrespondieren mit Ereignissen, welche detektiert werden durch die Stromdetektierschaltungen, welche in den 6 bis 8 gezeigt werden. Die Information, welche detektiert wird durch die Stromdetektierschaltungen umfasst den betrieblichen Status der Maschine, wie beispielsweise, ob die Maschine sich in dem Tastaturmodus befindet, dem elektrischen Ausgabemodus, dem automatischen Schneidemodus, etc. und umfasst weiterhin die Detektion von Maschinenfehlern in den Zuführ- oder Schneideanordnungen 19, 26 sowie die Anzahl von Schneidevorgängen, welche vollendet wurden durch die Maschine, die Anzahl von Kissen, welche von der Maschine produziert wurden, und verschiedene andere Informationen.

Die Steuerung 216 kann ausgestattet sein mit einer Echtzeit-Uhr 228, um es dem Mikroprozessor 48 zu erlauben, eine Anzahl von zeitlichen festgelegten Ereignissen aufzuzeichnen, beispielsweise die gesamte Zeit, in der die Maschine an ist, die gesamte Zeit, in der die Maschine aktiv ist im Gegensatz zu der Zeit, welche für Wartung aufgewendet wird, die Zeit, welche in jedem der Betriebsmoden verbraucht wird, die gesamte Zeit, in der der Zuführmotor oder der Schneidemotor läuft und die gesamte Zeit, in der der Zuführmotor sich im Umkehrbetrieb befindet. Die Echtzeit-Uhr 228 kann auch verwendet werden, um Ereignisse von Fehlern, welche durch den Mikroprozessor 48 detektiert wurden, nach der Zeit und dem Datum zu kennzeichnen.

Alle Informationen, welche von dem Mikroprozessor 48 empfangen werden, können gespeichert werden, in einem nicht flüchtigen Speicher 230 zur späteren Abfrage. Falls gewünscht, kann auf die Information, welche in dem nicht flüchtigen Speicher 230 gespeichert ist, zugegriffen werden, von einer entfernten Position 226 durch Kommunikation zwischen dem entfernten Prozessor 218 und dem Mikroprozessor 48 über die Modems 220 und 222. Die Modems 220 und 222 können konventionelle kommerziell erhältliche Modems sein, welche über eine Telefonverbindung 224 durch konventionelle Kommunikationsprotokolle kommunizieren, wie es von Fachleuten gewürdigt würde.

Die Information, welche in dem nicht flüchtigen Speicher 230 der Steuerung 216 gespeichert ist, kann automatisch herunter geladen werden auf den entfernten Prozessor 218 zu vorgeplanten zeitlich festgelegten Intervallen, beispielsweise am Ende des Tages oder am Ende einer Woche. Alternativ kann eine Serviceperson an der entfernten Position 226 den Mikroprozessor 48 instruieren durch die Verbindung mit dem entfernten Prozessor 218 über die Modems 220 und 222, die Information herunter zu laden, welche in dem flüchtigen Speicher 230 gespeichert ist, auf den entfernten Prozessor 218 wie gewünscht. Des Weiteren gestattet die Verbindung zwischen dem entfernten Prozessor 218 und dem Mikroprozessor 48 einer Serviceperson, fast in Echtzeit den Status von allen Maschineneingängen 50 zu betrachten, welche mit den Sensoren und anderen Eingängen, die oben beschrieben wurden, korrespondieren, während die Maschine läuft. Dies ermöglicht es der Serviceperson, Fehler in der Maschine 10 effektiv zu diagnostizieren, da die Serviceperson in der Lage ist, an den Eingängen 50 nachzusehen, wenn ein Fehler auftritt. Die Information, welche auf den entfernten Prozessor 218 von dem flüchtigen Speicher 230 herunter geladen wird, kann auch verwendet werden, um die Wartung für die Maschine festzulegen und Abrechnungsfunktionen auszuführen in Fällen, wo ein Kunde zahlen muss für die Verwendung der Maschine 10, basierend auf ihrer Betriebszeit, der Menge von Papier, welche durch die Maschine gefördert wurde, oder Länge oder der Anzahl von Kissen, welche von der Maschine hergestellt wurden.

In Fällen, in denen sich eine Serviceperson bei der Polsterumformungsmaschine 10 befindet, ist es auch möglich, auf den nicht-flüchtigen Speicher 230 zuzugreifen, durch denselben Anschluss, welcher bereitgestellt wurde für die Kommunikation mit dem entfernten Prozessor 218. In solch einem Fall kann ein PC oder ein anderes Terminal verbunden werden mit dem Mikroprozessor 48 zum Zugreifen auf die Information, welche gespeichert ist in dem nicht-flüchtigen Speicher 230, anstatt dass das Modem 220 verbunden wird mit dem Mikroprozessor 48. Dies gestattet einer Serviceperson mehr Zugriff auf die Informationseingänge 50 an dem Mikroprozessor 48 während des Bedienens der Maschine.

Der Mikroprozessor 48, welcher in der Polsterumformungsmaschine angesiedelt ist und der entfernte Prozessor 218 können ebenfalls fungieren als ein Echtzeit-Diagnosesystem für die Polsterumformungsmaschine durch Verwendung der Modems 220 und 222 und der Übertragungsleitung 224, um Echtzeit- oder nahezu Echtzeit-Kommunikation herzustellen zwischen dem Mikroprozessor und dem entfernten Prozessor. Fast Echtzeit-Kommunikation gestattet es einem Operator, an einer zentralen Position, wie beispielsweise einem Service- oder Herstellort 226, Betriebsinformationen über die Leistung einer Polsterumformungsmaschine zu erhalten, während die Maschine läuft. Die Maschineninformation kann verwendet werden als eine präventive Maßnahme, um zu bestimmen, ob die Maschine richtig läuft, oder ob der Bedarf für präventive Wartung besteht. Beispielsweise kann, wenn der entfernte Prozessor 218 bestimmt, basierend auf Informationen, welche er in Echtzeit erhalten hat von dem Mikroprozessor 48, dass ein Motor übermäßig lange läuft oder übermäßig Strom bezieht in Folge eines bestimmten Befehls des Mikroprozessors, der entfernte Prozessor folgern, dass der Motor einen hohen Verschleiß aufweist und eine Ersetzung bestimmen, bevor der Motor versagt. Die Maschineninformation kann auch verwendet werden, um Maschinenprobleme zu diagnostizieren oder zu korrigieren, sowie um zu bestimmen, ob die Maschine richtig bedient wird durch einen Operator.

Manche Typen von Information, welche der entfernte Prozessor 218 empfangen kann von dem Maschinenmikroprozessor 48 umfassen den Status von allen Maschineneingängen, wie beispielsweise dem Betriebsmodus der Maschine, allen Tastatureingängen, Schneidevorgang-beendet-Signalen, Betrieb der Fußschalter oder Schneideknöpfe, sowie anderen Eingängen, welche empfangen werden von dem Mikroprozessor, welche den Maschinenbetrieb anzeigen. Der Mikroprozessor 48 kann auch Informationen für den entfernten Prozessor 218 bereitstellen, welche sich beziehen auf Steuerungsbefehle oder Instruktionen, welche von dem Mikroprozessor erzeugt wurden, inklusive Ausgänge für alle Anschlüsse, wie beispielsweise dem Zuführmotoranschluss 42, dem Schneidemotoranschluss 40, oder der Magnetanschlüsse 38, 40. Der entfernte Prozessor 218 kann auch zugreifen, durch den Mikroprozessor 48, auf alle Maschinen RAM-Positionen oder den nicht-flüchtigen Speicher 230, um detaillierten Einblick in die Funktionsweise der Maschine bereitzustellen und um zu analysieren, ob der Mikroprozessor die Daten korrekt empfängt und verarbeitet.

Abgesehen von der Abfrage von Information von dem Mikroprozessor 48 kann der entfernte Prozessor 218 auch Eingänge für den Mikroprozessor bereitstellen, um den Mikroprozessor zu instruieren, einen vorbestimmten Test auszuführen oder der entfernte Prozessor kann Werte in dem RAM verändern, welcher für den Mikroprozessor zugänglich ist, um die Funktionsweise der Polsterumformungsmaschine in Übereinstimmung mit den gewünschten Eingaben zu überwachen.

Konsequenterweise kann ein gelernter Servicetechniker an einem zentralen Ort den Betrieb einer entfernten Polsterumformungsmaschine in Echtzeit oder fast Echtzeit verfolgen, während die Maschine läuft, um es dem Servicetechniker zu gestatten, rechtzeitig die Funktionsweise der Maschine zu überprüfen und Fehler aus der Ferne zu korrigieren, verschiedene Betriebsrichtleitungen an den Operator zu empfehlen oder einem Techniker zu helfen, welcher tatsächlich mit der Maschine arbeitet bei der Diagnose und Korrektur von Problemen in der Maschine.

In Fällen, in denen der Kunden bezahlen muss für die Benutzung der Maschine basierend auf der Menge von verwendetem Papier kann es wünschenswert sein, einen Papierverbrauchszähler 232 in Kommunikation mit dem Mikroprozessor 48 bereitzustellen. Während es möglich ist für den Mikroprozessor 48, eine laufende Gesamtsumme von durch die Maschine verwendetem Papier in dem nicht-flüchtigen Speicher 230 zu behalten durch indirekte Messung der Zeit, in der der Zuführmotor läuft, wie bestimmt durch die Echtzeit-Uhr 228 und durch Multiplizieren dieser Zeit mit der Papiergeschwindigkeit, vorausgesetzt, dass die Geschwindigkeit des Zuführmotors bekannt und konstant ist, kann in manchen Fällen der Papierverbrauch genauer bestimmt werden durch die Verwendung eines Papierverbrauchszählers 232. Solch ein Zähler kann umfassen eine Kontaktrolle, welche entlang des Papiers läuft, welches in die Maschine gefördert wird, um direkt die Länge des Papiers zu messen, welches verwendet wird, oder kann ausgeführt werden durch andere herkömmliche Mittel zur Längenmessung.

Der Papierverbrauch sowie andere Informationen, welche in dem nicht-flüchtigen Speicher 230 gespeichert sind, können zugänglich gemacht werden für die Anzeige, wenn sie auf der Anzeige 54 gewünscht werden, sowie durch den entfernten Prozessor 218, wie oben beschrieben.

Wo es gewünscht wird, die Menge von Verpackungsprodukten oder Kissen, welche von der Maschine produziert wurden, genau zu bestimmen, wie z. B. für Rechnungszwecke oder wenn die Länge des Kissens, welches produziert werden soll, genau in einen Container passen muss, kann die Maschine 10 ausgestattet werden mit einem Längenmessgerät 234. Eine Ausführungsform eines Längenmessgerätes wird gezeigt in den 10 und 11 und vollständiger beschrieben in der parallel im Besitz befindlichen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 08/155116, welche hiermit unter Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen wird. Die veranschaulichte Längenmessvorrichtung 234 wird positioniert, um die winkelmäßige Bewegung der Zahnradanordnung 22 zu überwachen. Die Längenmessvorrichtung 234 umfasst ein Drehmittel 280, welches befestigt ist an dem Zahnradwelle 281 und einen Überwacher 282, welcher die winkelmäßige Bewegung des Mittels 280 überwacht und somit den Zahnradwelle 281. Vorzugsweise ist das Drehmittel 280 eine Scheibe mit einer Reihe von Öffnungen 284, welche angeordnet sind in gleichen umfänglichen Abständen. Mehr bevorzugt ist das Drehmittel 280 eine schwarze, nicht reflektierende Aluminiumscheibe mit 12 Öffnungen. Auf diese Weise wird jede Öffnung 284 korrespondieren mit einer 30°-Winkelbewegung und in der bevorzugten Ausführungsform einer Kissenlänge von 2,54 cm.

Der Überwacher 282 weist, einen photo-optischen Überträger/Empfänger 286 auf, welcher Lichtstrahlen überträgt und empfängt, und einen Reflektor 288, welcher die übertragenen Lichtstrahlen reflektiert. Der Überträger/Empfänger 286 ist befestigt auf dem Maschinenrahmen und wird so positioniert, dass, wenn sich das Drehmittel 280 dreht, die übertragenen Lichtstrahlen durch die Öffnung 284 wandern. Der photo-optische Überträger/Empfänger 286 umfasst vorzugsweise elektrische Schalttechnik, welche in der Lage ist, Unterbrechungen bei dem Empfang von Lichtstrahlen weiterzugeben. Der Reflektor 288 ist befestigt auf dem Maschinenrahmen und so positioniert, dass er übertragene Lichtstrahlen empfängt, welche durch die Öffnungen 284 wandern.

Wenn sich das Drehmittel 280 dreht, werden die Lichtstrahlen, welche durch den Überträger/Empfänger 286 übertragen werden, durch eine erste Öffnung 284 hindurchgeleitet, auf den Reflektor 288 auftreffen und zurück reflektiert zu dem Überträger/Empfänger 286. Dreht sich diese Öffnung 284 einmal heraus aus der Ausrichtung mit dem Überträger/Empfänger 286 (und dem Reflektor 288), wird der Empfang von reflektierten Lichtstrahlen durch den Überträger/Empfänger 286 unterbrochen werden bis die nächste Öffnung 284 sich in die Ausrichtung hinein bewegt. Somit würden mit dem bevorzugten Drehmittel 280 12 Unterbrechungen auftreten für jede Umdrehung des Mittels 280 und somit für jede Umdrehung der Zahnradantriebswelle 281.

Der Überträger/Empfänger 286 gibt das Auftreten einer Unterbrechung weiter an den Prozessor 48 (9) in Form eines Pulses. Der Prozessor 48 verwendet diese Information, um die Zahnradanordnung 22 zu steuern (d. h. Aktivierungs-/Deaktivierungssignale an den Zuführmotor zu senden über den Zuführmotoranschluss 42) und verwendet somit diese Information, um die Kissenlängen zu steuern sowie um die Gesamtlänge der produzierten Kissen zu bestimmen und in dem nicht-flüchtigen Speicher 230 zu speichern.

Bezugnehmend auf 12 wird eine Steuerung 216' gezeigt, welche im Wesentlichen gleich mit der Steuerung 216 ist, welche oben beschrieben wurde und einen Papiercodeleser 300 umfasst und eine Behältersonde 302. Während die Steuerung 216' dargestellt wird mit nur dem Codeleser 300 und der Containersonde 302 und dem nicht-flüchtigen Speicher 230, kann die Steuerung auch umfassen, dass Modem 220 zur Kommunikation mit einem entfernten Prozessor 218, die Echtzeit-Uhr 228, den Papierverbrauchsmesser 232 und die Längenmessvorrichtung 234, welche in Zusammenhang mit 9 beschrieben wurde. Der Papiercodeleser 300 und die Containersonde 302 können auch separat oder zusammen verwendet werden.

Der Papiercodeleser 300 liest Information, welche codiert ist auf dem Ausgangsspapier 304, wenn das Papier durch die Maschine gefördert wird, bevor das Papier in die Umwandlungsanordnung 20 eintritt, um den Ausgangspapiertyp, -quelle oder -charge zu identifizieren oder zu verifizieren. Solche Information kann der Serviceperson helfen, Maschinenprobleme zu diagnostizieren, wie beispielsweise Probleme, welche aufgetreten sind bei Maschinen, welche ein bestimmte Papiercharge verwenden oder können verwendet werden, um Information zu bestimmen, welche die Polsterungseigenschaften eines Kissens betreffen, welches aus einem solchen Papier gebildet wurde, wie sie variieren können zwischen beispielsweise einem einzelnen oder einem mehrlagigen Ausgangspapier. Der letztere Typ von Information kann von besonderem Wert sein, wo die Maschine 10 automatisch die Menge an Kissen bestimmt und produziert, um einen gegebenen Behälter passend zu polstern. Die Steuerung 216' kann in manchen Fällen angepasst werden, dass sie Kissen nur produziert, aufgrund der Verifikation von bestimmten Typen von Ausgangspapier durch den Papiercodeleser 300, wie beispielsweise um Schaden von der Maschine 10 abzuwenden durch die Verwendung von ungeeignetem Ausgangspapiermaterial.

Der Papiercodeleser 300 ist vorzugsweise ein herkömmlicher Barcodeleser, wobei das Ausgangspapier einen geeigneten Barcode trägt, der mit den gewünschten Informationen codiert ist. Der Papiercodeleser 300 kann auch verwendet werden, um Papierlängeninformation an den Prozessor 48 zu geben, wenn die Barcodes auf dem Papierbestand 302 gedruckt sind in bekannten räumlichen Intervallen oder codiert sind mit Längeninformation. Der Papiercodeleser 300 kann auch ein anderer Typ von Informationsabfragesystem sein, umfassend beispielsweise einen optischen Codeleser anders als ein Barcodeleser oder einen Leser, welcher angepasst ist, zum Lesen oder zum Detektieren der Anwesenheit von codierter Information unter Verwendung von ultra-violettem Licht.

Information, welche detektiert wurde von dem Ausgangspapier 304 durch den Papiercodeleser 300 wird übertragen an den Prozessor 48, wo daraufhin gehandelt wird und/oder wie gewünscht die Information gespeichert wird für deren Wiedergabe von dem nicht-flüchtigen Speicher 230. Die Anzahl von Rollen oder die Menge von Ausgangspapier, welcher verwendet wird von einer bestimmten Quelle oder die Anzahl der Rollen oder die Menge von Papierbestand, welcher verwendet wurde von einer bestimmten Güteklasse, Dicke oder Lage sind Beispiele für nützliche Information zur Speicherung in dem nicht-flüchtigen Speicher 230.

Die Containersonde 302 kann ausgestaltet sein als ein Codeleser wie beispielsweise ein Barcodeleser, welcher Informationen von einem Behälter 306 liest zur Bestimmung der Menge von Kissen und der Länge der Kissen, welche produziert werden sollen, um den Behälter angemessen zu polstern. In einem solchen Fall würde ein Barcode gedruckt auf oder andernfalls befestigt an dem Behälter 306 oder auf einer Verpackungsrechnung, welche geliefert wird, mit dem Behälter und der Barcodeleser würde positioniert, um den Barcode zu lesen wenn der Container befördert wird zu oder der Barcode platziert wird an einer bekannten Position relativ zu der Maschine 10. Nach dem Lesen der Information von dem Barcode wird die Containersonde 302 die Information zu dem Prozessor 48 übertragen, welcher die Information benutzen kann, um die Maschine 10 zu instruieren, die erforderliche Anzahl der Länge von Kissen zu produzieren, wie sie bestimmt wurde durch eine Nachschlagetabelle oder wie sie direkt codiert wurde in dem Barcode. Der Operator würde anschließend die automatisch von der Maschine 10 produzierten Kissen nehmen und sie in den Behälter 306 platzieren, ohne eine weitere Interaktion zwischen Operator und der Maschine.

Die Containersonde 302 kann auch in der Form einer Sonde sein, welche tatsächlich das Leervolumen des Behälters misst. Solch eine Sonde kann eine mechanische Sonde umfassen, wie beispielsweise einen Stößel, einen Luftzylinder oder andere Niederdrucksonden, welche den Container 306 sondieren, um das Kissenvolumen zu bestimmen, welches notwendig ist, um den Behälter zu füllen. Eine mechanische Sonde kann den Container 306 sondieren in einer oder in mehreren Positionen, um die benötigte Kissenmenge zu bestimmen. Die mechanische Sonde kann auch verwendet werden in Zusammenhang mit einem Barcodeleser oder verwendet werden in Zusammenhang mit oder anstatt von Sensoren, welche die Dimensionen oder den Grad von Füllung des Behälters 306 detektieren inklusive optischer und Ultraschallsensoren und Sensoren, welche andere Formen von Maschinensehen oder Mustererkennung verwenden.

Ein fehlertolerantes Polster produzierendes Netzwerk 400 wird schematisch dargestellt in 13. Solch ein Netzwerk 400 würde typischerweise umfassen, eine Anzahl von Polsterumformungsmaschinen 10, wobei jede vorzugsweise eine Steuerung 402 aufweist, wie die Steuerungen 16, 216 und 216', welche oben beschrieben wurden zum Steuern der Kissen-produzierenden und diagnostischen Funktionen der Maschine. Die einzelnen Maschinen 10 würden auch gesteuert durch eine überwachende Steuerung 404, welche eine bestimmte überwachende Steuerung sein kann, welche in einem PC implementiert ist oder einem ähnlichen Prozessor oder sie kann angeordnet sein in einer Polsterumformungsmaschine, in diesem Falle würde sie deren Hauptmaschine steuern, sowie überwachende Kontrollfunktionen für deren Hauptmaschine bereitstellen und für die anderen Maschinen in dem Netzwerk 400. Die überwachende Steuerung 404 kann kommunizieren mit den Steuerungen 402 von jeder Maschine 10 in einem herkömmlichen „Master-Slave"-Modus oder die Steuerungen können miteinander kommunizieren, in einem herkömmlichen „peer-to-peer"-Modus in Abhängigkeit von dem Grad der wechselseitigen Kommunikation zwischen den Maschinen 10, welche gewünscht ist und ob es gewünscht ist, eine Master-Überwachungssteuerung einzusetzen.

Wenn das Netzwerk 400 in dem „Master-Slave"-Modus betrieben wird, werden einzelne oder mehrere Maschinen 10 instruiert durch die Überwachungssteuerung 404, Kissen der gewünschten Anzahl und Länge zu produzieren. Die Überwachungssteuerung 404 kann die Arbeitsbelastung zwischen den verschiedenen Maschinen aufteilen in Übereinstimmung mit den Arbeitsplänen und Wartungsplänen der Maschinen und kann Arbeit von einer Maschine, welche die Überwachungssteuerung von einem Fehlerzustand informiert hat, umgehen oder neu zuteilen, wie beispielsweise bei einem Papierstau, oder dass der Maschine der Ausgangspapier ausgegangen ist. Die Maschinen können auch Informationen und Fehlerzustände miteinander kommunizieren. Während es bevorzugt wird, dass jede Maschine 10 ausgestattet ist mit einer separaten Steuerung 402, kann eine Maschine gesteuert werden durch die Überwachungssteuerung 404 ohne die Notwendigkeit einer einzelnen Steuerung für jede Maschine.

Wenn das Netzwerk 400 in dem „peer-to-peer"-Modus betrieben wird, ist eine primäre oder erste Maschine aktiv beim Produzieren von Kissen während die übrige Maschine oder Maschinen inaktiv sind. Wenn die erste Maschine ausfällt, kann die übrige Maschine oder Maschinen automatisch einspringen für die erste Maschine. Solch ein Netzwerk könnte implementiert werden zwischen zwei Maschinen 10a und 10b an jedem Ende eines reversiblen Beförderungssystems 410 wie es in 14 gezeigt wird. In diesem Fall ist im Normalbetrieb eine Maschine aktiv, während die andere Maschine nicht in Betrieb ist. Die aktive Maschine, und z. B. Maschine 10a produziert Kissen der gewünschten Länge und legt die Kissen auf dem Fördersystem 410 ab, welches die Kissen wegbefördert von der aktiven Maschine 10a und zu einem Operator. Wenn die Maschine 10a unbedienbar wird, wie beispielsweise durch einen Stau oder einen Mangel an Papier oder wenn ein Wechsel gewünscht wird bei geplanten Intervallen, wird die Maschine 10a inaktiv und die Maschine 10b übernimmt die Kissen produzierenden Funktionen. Zu diesem Zeitpunkt würde die Richtung des Fördersystems 410 auch die Richtung ändern, um Kissen, welche von der Maschine 10b produziert worden sind, weg zu befördern von der Maschine und zu einem Operator.

Während eine Anzahl von Steuerungen oben beschrieben wurde, bezüglich zu einer Anzahl von spezifischen Polsterumformungsmaschinen, wird es leicht verständlich, dass die Steuerungen der vorliegenden Erfindung ein weites Feld von Anwendungen haben, beim Steuern des Betriebs von vielen Typen oder Konfigurationen von Polsterumformungsmaschinen. Die Vielseitigkeit und Struktur der Steuerungen sowie die Bereitstellung der freien Steuerungsanschlüsse erlaubt auch die Anpassung von Steuerungsfunktionen für verschiedene Maschinenanwendungen und die Steuerung von zusätzlichen Vorrichtungen.

Beispielsweise wird nun unter Bezugnahme auf die 15 bis 23 ein verschiedener Typ von Verpackungsmaterialumwandlungsmaschine offenbart, eine Umwandlungsmaschine zum Umwandeln von Bahnmaterial in eine Vielzahl von länglichen, geknüllten Streifen. Bezugnehmend auf die Zeichnungen und insbesondere auf 15, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Teile durchgehend bezeichnen, lehrt der Stand der Technik im Allgemeinen, dass Papierbahnen in längliche Streifen 520 geschnitten werden können. Die Streifen 520 weisen jedoch kein beträchtliches Ausmaß an Flexibilität oder Nachgiebigkeit aus, wenn sie einer Kraft oder einer anderen Misshandlung ausgesetzt werden. Daher ist unerwünschter Weise eine große Anzahl von Streifen 520 nötig, um einen gegebenen leeren Raum auszufüllen.

Unter Bezugnahme nun auf die 16 wird eine Mehrzahl von zerkleinerten, länglichen verbundenen Streifen 522 gezeigt, welche gefaltet und geknüllt wurden, unter Verwendung der Vorrichtung und des Verfahrens, welche hierin gelehrt werden. Die Falten innerhalb der geknüllten Streifen 522 wirken zusammen miteinander, um eine flexible Masse von verflochtenen und zusammenwirkenden Streifen von dekorativem oder Massenverpackungsmaterial zu bilden. Die Falten bilden auch eine Mehrzahl von unterschiedlich gewinkelten Flanschen und/oder Gewebe, welches, wenn es als Verpackungsmaterial verwendet wird, einen empfangenen Stoß oder Schlag, den es in einer verteilten Weise über jede zusammenwirkende Falte der zusammenwirkenden und geknüllten Streifen 522 verteilt, um eine Beschädigung des verpackten Gegenstands zu vermeiden. Die Falten bewirken auch, dass die geknüllten Streifen 522 ein größeres Raumvolumen einnehmen, wobei eine kleinere Menge an Bahnmaterial verwendet wird als andernfalls notwendig wäre.

Bezugnehmend nun auf 17 wird eine Mehrzahl von zerkleinerten, länglichen zusammenwirkenden Streifen 522 gezeigt, welche gefaltet, geknüllt und zu Streifensegmenten 523 geschnitten wurden. Die Streifen 522 können auch zusammengeklebt worden sein an einem vorderen terminalen Ende 524 und einem hinteren terminalen Ende 526 davon, um das Streifensegment 523 zu bilden. Die Bildung der zusammenwirkenden geknüllten Streifen 522 aus 16 und die geschnittenen Streifensegmente 523 aus 17 werden nun beschrieben in Zusammenhang mit den 18 bis 23.

18 illustriert eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, d. h., eine Umwandlungsmaschine 530, welche eine Zerkleinerungsvorrichtung 532 aufweist. Obwohl verschiedene Zerkleinerungsvorrichtungen 532 gut bekannt sind im Stand der Technik und jede von der vorliegenden Erfindung berücksichtigt wird, empfängt die Zerkleinerungsvorrichtung 532 Bahnmaterial 534 und fördert das Bahnmaterial 534 zu einer Mehrzahl von parallelen Schneideklingen 536 und 538, welche sich drehen, um das Bahnmaterial 534 der Länge nach in eine Mehrzahl von Streifen 520 (15) zu schneiden. Ein Förderband 540 kann verwendet werden, um das Bahnmaterial zu unterstützen und es in die Schneideklingen 536 und 538 hineinzudrängen. Das Förderband 540 kann frei drehbar sein, vorzugsweise wird es jedoch angetrieben durch einen Motor oder eine Bandanordnung, wie sie genauer diskutiert wird im Hinblick auf 20. Die Schneideklingen 536 und 538 können glatte oder gezackte Schneideklingen sein, um das längliche Schneiden des Bahnmaterials 534 zu vereinfachen.

Wenn das Bahnmaterial 534 zwischen die Schneideklingen 536 und 538 gebracht wurde, wird es zu den länglichen Streifen 520 (15) geschnitten, welche anschließend gerichtet werden in Richtung, und ausgeworfen durch eine Ausgangsöffnung 542 der Zerkleinerungsvorrichtung 532. Die länglichen Streifen 520 werden im Allgemeinen ausgeworfen durch die Ausgangsöffnung 542 bei einer sehr hohen Geschwindigkeit, beispielsweise einer Geschwindigkeit von ungefähr 0,64 bis 2,29 m/s.

Die Umformungsmaschine 530 kann einen dauerhaften und kostengünstigen Abführrutschenanschluss 543 aufweisen, welcher entweder örtlich oder körperlich angeschlossen ist an die Zerkleinerungsvorrichtung 532. Wenn das Bahnmaterial 534 umgewandelt wird in die länglichen Streifen 520, wenn es aus den parallelen Schneideklingen 536 und 538 herauskommt, werden die länglichen Streifen 520 (15) zunächst gepresst oder getrieben gegen eine Barriere 560. Die Barriere 560 veranlasst die zerkleinerten Streifen 520 (15) einen teilweise gestauchten Zustand einzunehmen innerhalb einer Kompressionskammer oder begrenzten Bereich 562, welcher angeordnet ist zwischen der Barriere 560 und den Schneideklingen 536 und 538.

Die kontinuierliche Zerkleinerung von zusätzlichem Bahnmaterial 534 durch die Zerkleinerungsvorrichtung 532 zwingt zusätzliche längliche Streifen 520 (15) in den begrenzten Bereich 562, welche einen Damm von zeitweilig gestauchten Streifen 520 (15) bilden. Ist einmal ein Damm von zerkleinerten Streifen 520 gebildet, dient die Vorderseite des Damms, welche am nächsten angeordnet ist zu den Schneideklingen 536 und 538 als ein zusätzlicher Barrieremechanismus. Wenn zusätzliche Mengen von dem Bahnmaterial 534 gefördert werden oder gezogen werden in die Zerkleinerungsvorrichtung 532, zwingt die Treibkraft, welche ausgeübt wird durch die Schneideklingen 536 und 538 die Streifen 520 (15) in den begrenzten Bereich 562. Wenn die Streifen 520 (15) gegen die Barriere 560 gedrückt werden, werden die Streifen 520 (15) begrenzt innerhalb des begrenzten Bereichs 562 und werden gezwungen, sich gegeneinander zu falten in einer relativ gesteuerten Weise. Solches Falten und weiteres Eindringen von Streifen 520 (15) in den begrenzten Bereich 562 hat zur Folge, dass die gefalteten Streifen gegeneinander gedrängt werden in relativ einheitlich erzeugten Falten, wobei die akkordeonartig geformte Masse von geknüllten Streifen 522 entsteht, wie in 16 illustriert. Die Funktion des Abführrutschenanschlusses 543 ist es, zu dienen als eine druckempfindliche Barriere 560 zum temporären Begrenzen eines Durchgangs der Streifen 520 (15), welche ausgeworfen werden von der Zerkleinerungsvorrichtung 532. Konsequenterweise hat die Umwandlungsmaschine 530 ein Mittel zum Drängen der Barriere 560 in Richtung einer geschlossenen Position. Vorzugsweise ist die Barriere 560 eine Kompressionstür oder ein Kompressionstor 570, welche eine geschlossene Position aufweist, welche angeordnet ist innerhalb einer im Allgemeinen vertikalen Ebene und eine offene Position, welche angeordnet ist innerhalb einer im Allgemeinen horizontalen Ebene. 18 illustriert das Tor 570 in einer geschlossenen Position, während 19 das Tor 570 in einer offenen Position mit den geknüllten Streifen 522, die durch einen Führungsabschnitt 604 wandern, zeigt.

Zunächst wird das Tor 570 gedrängt in Richtung seiner geschlossenen Position durch ein Drängmittel 572. Das Drängmittel 572 kann umfassen eine Feder, ein Gewicht, oder einen pneumatisch oder hydraulisch gesteuerten Kolben 574, welcher verbunden ist mit dem Tor 570 durch eine Gelenkanordnung 576. Die Kraft, welche ausgeübt wird durch das Drängmittel 572 auf das Tor 570 kann gesteuert werden entweder durch den Typ der Charakteristika der verwendeten Feder oder durch einen Ventilmechanismus, welcher an dem Kolben 574 angeordnet ist, abhängig von dem verwendeten Drängmittel. Wenn, beispielsweise eine Kolbenanordnung verwendet wird, kann ein Fluid- oder Luftdruckreservoir 580 bereitgestellt werden, und auf geeignete Weise verbunden werden mit dem Kolben 574 über eine Schlauchanordnung 532, wie sie in 18 dargestellt wird. Elektronische Drucksensoren können auch verwendet werden, um die Menge von Druck zu bestimmen, welche ausgeübt wird auf das Tor 570 und um die Drängmittel 572 zu aktivieren und/oder zu lösen, wenn notwendig.

In der bevorzugten Ausführungsform wird der begrenzte Bereich 562 definiert durch das Tor 570, seine Seitenwände (nicht gezeigt), den Führungsabschnitt 604 und durch die Schneideklingen 536 und 538. Ist jedoch einmal ein Damm von teilweise gestauchten und geknüllten Streifen 522 innerhalb des begrenzten Bereiches 562 entstanden, stellt der Reibungswiderstand zwischen den geknüllten Streifen 522 und der inneren Oberfläche des Führungsabschnitts 604 eine genügende Rückhaltekraft bereit, um die Notwendigkeit für das Tor 570 zu eliminieren. An diesem Punkt kann das Tor 570 automatisch oder inkremental angehoben werden in seine offene Position wie in 19 gezeigt. Auf diese Weise dient der Rückhaltedamm der geknüllten Streifen 522 der gleichen Funktion wie das Tor 570 durch Bereitstellung einer Barriere, mittels derer sich die Streifen gegeneinander falten in einer relativ gesteuerten Weise, wobei die geknüllten Streifen 522 gebildet werden. In einer alternativen Ausführungsform kann ein barriereloser Papiereinengungsmechanismus angewendet werden, wie beispielsweise ein sich verengender Durchgang, in dem die Streifen 522 eine verstärkte Einengung erfahren, wenn sie entlang des Durchgangs wandern. Konsequenterweise können die gefalteten und geknüllten Streifen 522 erzeugt werden ohne die Verwendung des Tors 570 oder anderer Mechanismen, wie der Barriere 560.

Die Länge der geknüllten Streifen 522 kann auch angepasst werden. Eine Schneide-, Hack- oder Schervorrichtung 620 kann eingreifen zu vorbestimmten Intervallen, um die komprimierten Streifen 522 zu schneiden in Streifensegmente 523 wie in 17 gezeigt. Die Schervorrichtung 620 kann eine Schneideklinge 622 sein zum Schneiden von komprimierten geknüllten Streifen. Die Länge der geknüllten Streifen 522 kann gesteuert werden durch Regulieren der Durchlaufrate der Streifen 522 durch die Umformungsmaschine 530 und/oder durch Regulieren der Rate oder des Zeitintervalls, zwischen denen die Klinge 622 die Streifen 522 schneidet. Deshalb kann die Umformungsmaschine 530 verschiedene Längen von geknüllten Streifen 522 produzieren. Nachdem die geknüllten Streifen 522 gebildet wurden, verlassen sie den begrenzten Bereich 562 und den Führungsabschnitt 604 und werden deponiert in einer Aufnahmetonne 616 über eine Rutsche oder Rampe 618, wie in 19 veranschaulicht.

Die 18 und 19 illustrieren eine Ausführungsform, in der das Bahnmaterial 534 gefördert wird durch die Zerkleinerungsvorrichtung 532 und bei der die Länge der verschiedenen geknüllten Streifen 522 dann bestimmt wird durch die Schervorrichtung 620. Wenn es jedoch gewünscht wird, vorgeschnittene Bahnen des Bahnmaterials 34 bereitzustellen, anstatt dem Querschneiden des Verpackungsmaterials, nachdem es gebildet wurde, kann ein Zuführabschnitt 702, welcher eine Querschneidekomponente 722 aufweist, bereitgestellt werden stromaufwärts von der Zerkleinerungsvorrichtung 532 wie in 20 gezeigt.

Der Zuführabschnitt 702 aus 20 enthält eine Querschneidekomponente 722, welche vier sich drehende Schneideklingen 724 umfasst, welche für die Drehung auf einer Welle 725 befestigt werden. Eine zylindrische Walze 726 ist ausgerichtet mit der Welle 725 und umfasst vorzugsweise elastomere Materialabschnitte 728 zur spezifischen Ausrichtung in Kooperation mit den Klingen 724. Jede der Klingen 724 umfasst vorzugsweise eine im Allgemeinen gezackte Kante, umfasst aber auch verschiedene Lücken entlang ihrer querlaufenden Länge, um nur einen teilweisen Schnitt des Bahnmaterials 534 bereitzustellen, wenn es darunter in Richtung „A" transferiert wird. Das quergeschnittene Bahnmaterial 534 wird befördert zu einem zweiten Paar von Antriebsrollen 730 und 731 zur weiteren Beförderung zu der Zerkleinerungsvorrichtung 532, um das Bahnmaterial 534 in einer Position für die Beförderung zu der Schneidekomponente 722 zu halten. Ein erstes vorgespanntes Walzmittel 721 wird vorgespannt in Richtung und in Ausrichtung mit der ersten Antriebswalze 720, wobei ein zweites vorgespanntes Walzenmittel 731 vorgespannt wird in Richtung und in Ausrichtung mit der zweiten Antriebswalze 730. Auf diese Weise wird das Bahnmaterial 534 befördert zu der Zerkleinerungsvorrichtung 532, wobei das Bahnmaterial 534 in vorbestimmte Längen geschnitten ist.

Das erste Paar von Antriebswalzen 720 und 721, der Stützzylinder 726 und das zweite Paar von Antriebswalzen 730 und 731 drehen sich alle mit ungefähr der gleichen umfänglichen Geschwindigkeit. Jede der Komponenten in dem Zuführabschnitt 702 ist vorzugsweise mehr als 38 cm breit, um das Bahnmaterial 534 bereitzustellen für die Zerkleinerungsvorrichtung 532, wobei die Umformungsmaschine 530 in die Lage versetzt wird, ein Bahnmaterial 534 aufzunehmen, welches 38 cm breit ist. Das erste Paar von Antriebswalzen 720 und 721 ist vorzugsweise gerändelt oder aufgeraut, um ausreichend Reibung zum Befördern des Bahnmaterials 534 durch sie hindurch bereitzustellen, während das zweite Paar von Antriebswalzen 730 und 731 vorzugsweise einen niedrigeren Reibungskoeffizienten aufweist, als das erste Paar von Antriebswalzen 720 und 721. Zusätzlich hat das zweite Paar von Antriebswalzen 730 und 731 einen etwas größeren Durchmesser oder rotiert schneller, was eine schnellere Umfangsgeschwindigkeit ergibt als bei dem ersten Paar von Antriebswalzen 720 und 721, um das Material 534 gespannt zu halten für ein sauberes teilweises Schneiden durch die Querschneidekomponente 722. Wegen der geringeren Reibung der Oberfläche der Walzen 730 und 731, ist die zusätzliche Spannung, welche erzeugt wird durch die etwas schnellere Umfangsgeschwindigkeit des zweiten Paares von Antriebsrollen nicht ausreichend, um die resultierenden Bahnen 738 des Bahnmaterials 534 zu zerreißen oder zu trennen, lediglich durch den Betrieb der Antriebswalzen 720 und 730. Das getrennte Bahnmaterial 534 wird dann gefördert in die Zerkleinerungsvorrichtung 532 zum Zerkleinern und zur Bildung der geknüllten Streifen 522, wie in Zusammenhang mit den 18 und 19 diskutiert wurde. Obwohl die 18 bis 20 die Umformungsmaschine 530 als separate Komponenten illustrieren, können die Förderanordnung, die Zerkleinerungsvorrichtung und der Einengungsmechanismus integriert sein in eine einzelne Einheit, wie in 21 veranschaulicht. Der Betrieb der integrierten Umformungsmaschine aus 20 wird erfolgt im Wesentlichen auf die gleiche Weise wie bei der Maschine aus den 18 bis 20, konsequenterweise wird auf eine detaillierte Beschreibung der 21 verzichtet.

Bezugnehmend auf 22 umfasst die Umwandlungsmaschine 530 der 18 bis 21 weiterhin ein Überwachungssystem 650, welches eine Steuerung 652 umfasst zur Überwachung des Betriebs und des Status der Umformungsmaschine 530 durch eine Mehrzahl von Sensoren 654a bis 654i und eine Anzeige 656 zur Bereitstellung von sichtbaren Hinweisen des Maschinenbetriebs für einen Anwender und/oder einen Servicetechniker. Das Überwachungssystem 650 kann betrieben werden, um den Maschinenbetrieb in Echtzeit zu überwachen und anzuzeigen oder alternativ kann es Probedaten zu vorgeschriebenen Zeitintervallen nehmen und die Daten in einem internen oder externen Speicher für nachfolgende Analysezwecke speichern. In noch einer anderen alternativen Ausführungsform kann das Überwachungssystem 650 den Maschinenbetrieb in Echtzeit überwachen (oder in Probeintervallen) und die Daten kommunizieren an einen entfernten Prozessor über eine Datenübertragungsleitung oder eine Kommunikationsverbindung, um eine Überwachung und diagnostische Auswertung von mehreren Umformungsmaschinen an verschiedenen Orten bereitzustellen, wie es detaillierter diskutiert werden wird in Zusammenhang mit 23.

Die Mehrzahl der Sensoren 654a bis 654i überwacht verschiedene diverse betriebliche Hinweise der Umformungsmaschine 530. Jeder der Sensoren 654a bis 654i überwacht ein bestimmtes Betriebsmerkmal oder einen Maschinenparameter und berichtet das Merkmal oder den Parameter an die Steuerung 652 über eine Draht- oder Kabelverbindung. Alternativ kann jedoch jeder Sensor 654a bis 654i drahtlose Technologie verwenden, wie beispielsweise Radiofrequenz (RF-Kommunikation) oder eine Infrarotverbindung (IR) oder andere Kommunikationsmethoden wie beispielsweise die Verwendung von faseroptischen Kabeln oder Coaxialkabeln, um ihre Daten an die Steuerung 652 zu übermitteln. Verschiedene Typen von Sensoren können verwendet werden. Beispielsweise kann ein Barcodeleser 654a positioniert werden stromaufwärts der Zerkleinerungsvorrichtung 532 nahe der Zuführanordnung 702 aus 20, um jegliche Barcodedaten zu lesen, welche existieren könnten auf einem Barcodeaufkleber auf der Rolle von Bahnmaterial 534. Solche Daten können umfassen eine Inventurkontrollnummer, Farbdaten und vielleicht sogar Steuerungsdaten, welche verwendet werden sollen für die spezielle Rolle von Bahnmaterial 534. Zusätzlich können solche Daten weiterhin umfassen, die Papiermerkmale zur Verwendung in Maschinensteuerungsoperationen wie der Förderrate, Feuchtigkeit oder chemische Anwendung oder Tordruck sowie andere Typen von Steuerungsoperationen. Konsequenterweise kann eine Inventurkontrolle bewirkt werden durch Identifizieren, welche Farben und spezielle Rollen von Bahnmaterial 534 verwendet werden. Die Wiederauffüllinventur kann leicht und effizient ausgeführt werden als Antwort auf solche Daten.

Andere Sensoren können auch verwendet werden in Zusammenhang mit der Umformungsmaschine 530. Ein Farbsensor 654b kann alternativ verwendet werden an Stelle von oder zusätzlich zu dem Barcodeleser 654a. Der Farbsensor 654b, welcher allgemein bekannt ist im Stand der Technik, wird vorzugsweise angeordnet stromaufwärts der Zerkleinerungsvorrichtung 532 nahe der Zuführanordnung 702 aus 20 und detektiert die Farbe des Bahnmaterial 534, um sicherzustellen, dass die gewünschte Farbe des Bahnmaterials 534 tatsächlich benutzt wird, um die geknüllten Streifen 522 zu bilden.

Ein Papiermengensensor 654c wird auch vorzugsweise angeordnet stromaufwärts der Zerkleinerungsvorrichtung 532, um die angehäufte Menge von Papier (Bahnmaterial 534) zu überwachen, welches umgeformt wurde durch die Umformungsmaschine 530. Der Papiermengensensor 654c kann beispielsweise ein Zuführmonitor sein, welcher die Anzahl der Drehungen der Antriebsrolle 720 zählt, wobei die Steuerung dann vorzugsweise die Drehzahldaten umwandelt in eine Papiermenge. Alternativ kann, wenn die Umformungsmaschine 530 bei nur einer einzigen Geschwindigkeit arbeitet, der Papiermengensensor 654c einen Timer darstellen, welcher die Laufzeit der Umformungsmaschine 530 überwacht und die Steuerung schätzt die Menge von Papier, welches verwendet wurde basierend auf der Maschinenlaufzeit. Jede Detektiermethode, bei der die Menge des Bahnmaterials 534, welches von der Umwandlungsmaschine 530 verwendet wird, überwacht wird, wird durch die vorliegende Erfindung berücksichtigt. Die Information hinsichtlich der Menge des Papiers, welches verwendet wurde, kann dann verwendet werden, um leicht und effizient Chargen zu kalkulieren etc., wenn die Umformungsmaschine 530 geleast ist oder berechnet wird, basierend auf der verwendeten Papiermenge. Des Weiteren kann die Information auch verwendet werden, um präventive Wartung für die Umformungsmaschine 530 zu planen.

Die Zerkleinerungsvorrichtungssensoren 654d und 654e können auch eingesetzt werden innerhalb der Umformungsmaschine 530, wie in den 18 und 19 veranschaulicht. Der Zerkleinerungsmotorsensor 654d überwacht einen oder mehrere Motoren, welche die Querschneidekomponente 722 antreiben und die Schneideklingen 536 und 538, um den Status der Motoren (nicht gezeigt) auszuwerten und somit den Status der Querschneidekomponente 722 und der Schneideklingen 536 und 538. Beispielsweise kann der Zerkleinerungsmotor 654d ein oder mehrere Stromsensoren sein, die den Belastungsstrom der Zerkleinerungsmotoren der Schneideklingen 536 und 538 überwachen. Jeder Belastungsstrom, welcher über einen vorbestimmten Stromschwellenwert (ITH) hinausgeht, kann hinweisend sein auf eine Abstumpfung oder Fehlausrichtung der Schneideklingen 536 und 538, weil ein extrem großer Betrag an Leistung verbraucht wird durch die Motoren.

Ein Temperatursensor 654e kann auch verwendet werden an Stelle von, oder zusätzlich zu dem Zerkleinerungsmotor 654d, um die verschiedenen Aspekte der Zerkleinerungsvorrichtung 532 zu überwachen. Der Temperatursensor 654e kann ein einzelner Sensor (wie beispielsweise ein Thermoelement oder ein A/D-Umwandler) sein, oder kann verschiedene Sensoren umfassen, welche strategisch positioniert sind, über die Zerkleinerungsvorrichtung 532 (oder sogar über die gesamte Umformungsmaschine 530). Wärmedaten können dann verwendet werden von der Steuerung 652, um den Motorverschleiß (von entweder den Zerkleinerungsmotoren oder den Fördermotoren) zu überwachen, die Abstumpfung oder Fehlausrichtung der Schneideklingen, oder Änderung der Geschwindigkeit, etc. zu überwachen. Konsequenterweise können der Status und die Betriebsmerkmale der Zerkleinerungsvorrichtung 532 leicht und effizient überwacht werden durch einen Benutzer und/oder Servicetechniker, wodurch es für alle potentiellen Probleme ermöglicht wird, dass diese detektiert werden, bevor ein Maschinenfehler auftritt. Obwohl ein Zerkleinerungsmotorsensor 654d und ein Temperatursensor 654e verwendet werden, um die Zerkleinerungsvorrichtung 532 zu überwachen, können auch andere Typen von Detektiermechanismen verwendet werden und werden berücksichtigt von der vorliegenden Erfindung.

Ein Vibrationssensor 654f wird vorzugsweise verwendet, um die Vibrationsmerkmale oder Moden von der Umformungsmaschine 530 zu überwachen. Der Vibrationssensor 654f überwacht die Zerkleinerungsvorrichtung 532, um sicherzustellen, dass die Vibrationen aufgrund des Maschinenbetriebs nicht einen vorbestimmten Vibrationsschwellenwert oder andere Kriterien übersteigen. Wie es den Fachleuten wohl bekannt ist, können die Vibrationscharakteristika von verschiedenen Komponenten innerhalb eines Betriebssystems funktionelle oder diagnostische Informationen für einen Techniker bereitstellen. Beispielsweise kann eine extreme Vibration der Zerkleinerungsvorrichtung 532 hinweisend sein für einen Stau in der Zerkleinerungsvorrichtung 532 oder ein betriebliches Problem mit den Schneideklingen 536 und 538. Des Weiteren können extreme Vibrationen hinweisend sein für ein betriebliches Problem mit der Barriere 560, welche die geknüllten Streifen 522 formt. Der Vibrationssensor 654f kann beispielsweise einer oder mehrere Beschleunigungssensoren sein und kann strategisch angeordnet sein über die Zerkleinerungsvorrichtung 532 oder an anderen Bereichen der Umformungsmaschine 530, um den Betrieb der Umformungsmaschine 30 zu überwachen.

Ein Drucksensor 654g kann auch verwendet werden innerhalb der Umformungsmaschine 530. In einer bevorzugten Ausführungsform überwacht der Drucksensor 654g den Status des Tors 570, welches die Barriere 560 darstellt, durch die die geknüllten Streifen 522 anfänglich gebildet werden. Ist einmal ein bestimmter Druckschwellenwert erreicht, wird das Tor 570 in eine teilweise oder vollständig offene Position gezwungen, um es dadurch den geknüllten Streifen 522 zu gestatten, in Richtung der Aufnahmetonne 616 zu wandern. Ein Versagen des Tors 570 beim Öffnen bei dem vorgeschriebenen Druckniveau kann dazu führen, dass die geknüllten Streifen 522 innerhalb des begrenzten Bereiches 562 eine Stauung in der Zerkleinerungsvorrichtung 532 erzeugen. Konsequenterweise kann der Sensor 654g die Kraft überwachen, welche ausgeübt wird gegenüber dem Tor 570. Wenn der Druck, welcher benötigt wird, um das Tor 570 anzuheben, einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt, kann der Drucksensor 654g einen solchen Status an die Steuerung 652 übermitteln. Der Drucksensor 654g kann die Kraft messen, welche ausgeübt wird gegenüber dem Tor 570, indem er beispielsweise die Kraft misst, welche ausgeübt wird bei dem Gelenk des Tors 570, eine solche Messung ist beispielsweise eine Drehmomentmessung. Andere Verfahren, mit denen der Drucksensor 654g den Status des Tors oder den Druck an den Schneideklingen 536 und 538 überwachen kann, werden ebenfalls durch die vorliegende Erfindung berücksichtigt. Beispielsweise kann ein Positionssensor in Zusammenhang mit einem Potentiometer oder einem linearen variablen Differentialumwandler (LVDT) verwendet werden.

Ein weiterer Sensor, welcher eingesetzt werden kann in dem Überwachungssystem 650 ist ein Scherkraftsensor 654h, welcher die Scherkraft detektiert oder misst, welche ausgeübt wird durch die Querschneideklinge 622 bevor die geknüllten Streifen 522 die Umwandlungsmaschine 530 verlassen und in die Aufnahmetonne 616 gelangen. Wie bereits dargelegt, kann die Querschneideklinge 622 betrieben werden, um die geknüllten Streifen 522 in auswählbare Längen zu schneiden, wobei sie zu gescherten Fragmenten oder Segmenten werden, wie in 17 veranschaulicht. Es ist daher wünschenswert, dass die Querschneideklinge 622 die geknüllten Streifen 522 mit einem Minimum an Kraft schneidet, um das Schneiden des Frontabschnitts 524 und des Rückabschnitts 526 der geknüllten Streifen 522 zu gewährleisten, um dabei die Segmente 523 zu bilden. Konsequenterweise kann der Scherkraftsensor 654h betrieben werden, um die Scherkraft zu überwachen, welche ausgeübt wird durch die Querschneideklinge 622 gegenüber den geknüllten Streifen 522. Wenn die Scherkraft, welche durch die Querschneideklinge 622 ausgeübt wird, einen vorbestimmten Kraftschwellenwert nicht erreicht oder überschreitet, stellt der Scherkraftsensor 654h einen Hinweis auf ein solches Betriebsmerkmal für die Steuerung 652 bereit. Alternativ kann der Sensor 654h zusätzlich die Scherkraftdaten an die Steuerung 652 für eine kontinuierliche Überwachung übermitteln.

Schließlich kann das Überwachungssystem 650 einen Behältersensor 654i umfassen. Der Behältersensor 654i kann einen Barcodeleser erfordern, um dadurch ein Barcodeaufkleber auf dem Container 616 zu lesen. Der Barcodeaufkleber kann Informationen enthalten, welche die Kundenidentität und/oder das Behältervolumen enthalten. Konsequenterweise kann der Behältersensor 654i solche Informationen weiterleiten an die Steuerung 652 zur Verwendung bei der Aufzeichnung des Verbrauchs von verschiedenen Kunden für Marketing und/oder Überwachungszwecke. Zusätzlich können die Containervolumendaten verwendet werden, um auszuwerten, ob ausreichende Mengen der geknüllten Streifen 522 verwendet werden, um die Behältertonne 616 zu füllen, welche ein bekanntes Volumen hat für Qualitätssteuerungszwecke. Der Behältersensor 654i kann auch einen Gewichtssensor umfassen, um das Volumen der Streifen 522, welche in der Tonne 616 platziert sind, mit anderen Daten zu korrelieren, welche gesammelt wurden von anderen Sensoren 654a bis 654h, um zu gewährleisten, dass die Sensoren ihre jeweiligen Operationsmerkmale oder Parameter genau messen.

Vorzugsweise ist die Steuerung 652, welche in den 18, 19, 22 und 23 illustriert wird, eine programmierbare Steuerung universellen Typs, wie beispielsweise eine programmierbare Logiksteuerung (PLC), deren Konfiguration und Programmierbarkeit den Fachleuten wohl bekannt ist. Die Steuerung universellen Typs wird bevorzugt, weil sie einem einzelnen Typ von Steuerungskonfiguration gestattet, anpassbar zu sein für verschiedene Maschinenvariationen. Des Weiteren gestattet eine universelle Steuerung eine verminderte Einrichtzeit, vermindert die Montagekosten und erleichtert und verbilligt die Wartung. Schließlich sind universelle Steuerungen nützlich, da das Training der Reparaturtechniker minimiert wird und weil ein Bestand von universellen Steuerungen leichter gewartet werden kann. Obwohl eine universelle Steuerung bevorzugt wird, kann jede kundenangepasste Steuerung ebenfalls verwendet werden und wird als in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fallend betrachtet. Beispielsweise kann jede spezielle 8-Bit, 16-Bit oder 32-Bit programmierbare I/O-Steuerung (I/O Controller) verwendet werden im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung.

Eine beispielhafte universelle Steuerung 652 wird dargestellt in 22 und umfasst eine Mehrzahl von Eingangsanschlüssen 658a bis 658i, welche dazu da sind, Daten von den verschiedenen Sensoren 654a bis 654i zu empfangen. Vorzugsweise sind die Daten, welche empfangen werden von jedem der Sensoren 654a bis 654i digitale, Einzel- oder Multi-Bit-Digitaldaten. Alternativ kann jedoch die Steuerung 652 einen A/D-Wandler einschließen intern oder extern zu den Eingangsanschlüssen 658a bis 658i, um empfangene Analogsignale umzuwandeln in Einzel- oder Multi-Bit-Digitaldaten. Zusätzlich wird festgehalten, obwohl die Steuerung 652 als eine einzelne integrierte Vorrichtung dargestellt wird, dass die Steuerung 652 auch ausgeführt sein kann als eine Mehrzahl von Steuerungen, welche angepasst werden können für eine bestimmte Funktion.

Die Steuerung 652 umfasst auch eine Mehrzahl von Ausgangsanschlüssen 659a bis 659j (wobei j = 1, 2 ... n), um Steuerungsfunktionen für die Umformungsmaschine 530 bereitzustellen. Beispielsweise kann die Steuerung 652 über die Ausgangsanschlüsse 659a bis 659j betrieben werden, um zu steuern die Hauptleistung, die Verriegelungen, die Bedienpaneelschalter und Indikatoren, etc. Konsequenterweise ist die Steuerung 652 betreibbar, um die Reihenfolge des Anfahrens zu beschränken (beispielsweise durch Sicherstellen, dass die Zerkleinerungsvorrichtung läuft, bevor die Bahnwalzen aktiviert werden). Da die Steuerung 652 Maschinensteuerungsfunktionen bereitstellt, hat die Steuerung eine wesentliche Menge von Überwachungstypinformation ohne Daten von den Sensoren 654a bis 654i. Beispielsweise hat die Steuerung 652 Statusinformationen, welche ausgewertet werden können für diagnostische Zwecke, wie beispielsweise den An-/Aus-/Ruhestatus der Bahnmotoren und Zerkleinerungsmotoren, die kumulierte Laufzeit von jeder Komponente, die elektrischen Sicherheitsverriegelungen auf den Bedienzugriffspaneelen und den Status der Sicherheitsschaltungen, wie beispielsweise die Notausschaltung.

Die Steuerung 652 stellt solche Steuerungsfunktionen über ihre interne Programmierung bereit. Beispielsweise kann, da viele der Steuerungsfunktionen Steuerungsfunktionen des Typs An/Aus sind, ein Ein-Bit-Digitalsignal das Steuerungsausgangssignal aufweisen. Für Ausgangssteuerungsfunktionalität variablen Typs, können ein oder mehrere Multi-Bit-Steuerungssignale verwendet werden (z. B. um variable Förderwalzenumfangssteuerungsgeschwindigkeit bereitzustellen) wie es von den Fachleuten gewürdigt werden wird.

Die universelle Steuerung 652 empfängt die Daten von den Sensoren 654a bis 654i an den Sensoreingangsanschlüssen 658a bis 658i und speichert, verarbeitet und/oder zeigt die Daten und ihre internen Kontrollsteuerungsdaten auf der Anzeige 656 an, welche vorzugsweise nahe der überwachten Umformungsmaschine 530 ist. Die Steuerung 652 erzeugt als Antwort auf die Daten an den Eingangsanschlüssen 658a bis 658i und ihrer inneren Programmierung einen Anzeigeausgang über einen Anzeigetreiber (nicht gezeigt), um visuelle Hinweise auf den Maschinenstatus auf dem Display 656 bereitzustellen. Alternativ oder zusätzlich zu dem Display speichert die Steuerung 656 die Eingangsdaten in einem internen Speicher 660 und/oder in einem externen Speicher 662. Beispielsweise empfängt die Steuerung 652, wenn der Barcodeleser 654a einen Barcode auf einer Rolle von Bahnmaterial 534 liest und bestimmt, dass eine Rolle Nr. 10 von grauem Papier verwendet wird, diese Daten als ein Multi-Bit-Stück von digitalen Daten, wobei, beispielsweise die ersten drei Bits ein Farbcode sind und die nächsten drei Bits eine bestimmte Rollennummer darstellen für diese bestimmte Farbe. Die Steuerung 652 empfängt die Multi-Bit-Daten, bestimmt die Farbe und die Rollennummer (über ihre interne Programmierung, wie den Fachleuten wohl bekannt ist) und zeigt die Daten auf dem Display 656 an und/oder speichert die Daten in dem Speicher 660 oder 662 für eine spätere Bestandsanalyse.

Der Papiermengensensor 654c überwacht die Gesamtmenge von Papier, welche verwendet wird von der Maschine 530 oder alternativ die Menge von Papier, welche verwendet wird auf der gegenwärtigen Rolle von Bahnmaterial 534, oder beides. Alternativ kann der Sensor 654c beide Stücke von Daten überwachen oder separate Sensoren können verwendet werden für eine solche Funktion. Vorzugsweise überwacht der Sensor 654c die Anzahl von Drehungen einer Zuführwalze und berechnet die Menge von Papier durch Multiplizieren der Drehzahl mit dem bekannten Umfang der Antriebswalze. Diese Daten werden dann an die Steuerung 652 übermittelt (oder alternativ wird lediglich die Drehzahl gesandt an die Steuerung 652 und die Steuerung führt die Berechnung über ihre interne Programmierung durch) und die Menge von verwendetem Papier wird dann angezeigt auf der Anzeige 656 und/oder herunter geladen in den Speicher 660 oder 662, vorzugsweise zu vorbestimmten Zeitintervallen. Diese Zeitintervalle können beispielsweise sein alle fünf Minuten, alle 30 Minuten, jede Stunde oder jeder Tag. Die Steuerung 656 kann auch bereitstellen einen Bahnmaterialrollenstatushinweis für den Anwender über das Display 656 durch Erzeugung eines Warnhinweises oder eines Papierniedrigstandhinweises auf der Anzeige 656, wenn die Steuerung bestimmt, dass die Menge des Bahnmaterials 534 auf der Rolle fast verbraucht ist.

Verschiedene andere diagnostische Funktionen werden ausgeführt durch die Steuerung 652 in Zusammenhang mit den Sensoren 654a bis 654i. In jeder dieser Überwachungsfunktionen wandeln die Sensoren 654a bis 654i entweder den detektierten Zustand in digitale Daten intern um oder senden die Rohdaten an die Steuerung 652 zur nachfolgenden Verarbeitung. Vorzugsweise wandelt jeder Sensor 654a bis 654i seine Daten in digitale Daten um, um Fehler zu verhindern aufgrund von Leitungsverlusten (über beispielsweise Analog-Digital-Umwandler), und die Steuerung 652 führt eine nachfolgende Verarbeitung aus, um die Komplexität und die Kosten eines jeden Sensors 654a bis 654i zu minimieren. Alternativ kann jedoch die Steuerung 652 eine A/D-Umwandlungsfähigkeit umfassen, wie vorstehend diskutiert, um jeden der Sensoren 654a bis 654i weiter zu vereinfachen.

Mit mehreren Überwachungsfunktionen wie denen, welche bereitgestellt werden beispielsweise durch den Vibrationssensor 654f und den Scherkraftsensor 654h wird eine Warnung vorzugsweise sichtbar für den Anwender bereitgestellt über die Anzeige und/oder hörbar gemacht über einen Alarm, wenn die überwachten Merkmale vorbestimmte Parameterschwellenwerte übersteigen oder darunter fallen. Beispielsweise detektiert der Vibrationssensor 654f den Vibrationsmodus der Umformungsmaschine 530 an einer oder mehreren Positionen. Wenn die Umwandlungsmaschine 530 ein vorbestimmtes Vibrationsniveau überschreitet an einer oder mehreren Positionen nimmt die Steuerung 652 die Vibrationsniveaudaten in ihren Speicher 660 auf (oder in den externen Speicher 662) und vergleicht auch die Vibrationsdaten mit einem vorbestimmten programmierten Schwellwert. Wenn die Vibrationsdaten den Schwellenwert übersteigen, erzeugt die Steuerung 652 einen Fehler oder ein Warnsignal für den Anwender, so dass eine Wartung der Maschine 530 ausgeführt werden kann, bevor ein Maschinenfehler auftritt. Vorzugsweise erzeugt die Steuerung 652 ein sichtbares Warnsignal über die Anzeige 656 gekoppelt mit einem hörbaren Warnsignal, um die Aufmerksamkeit des Anwenders auf den Systemzustand zu lenken.

Die Steuerung 652 stellt vorzugsweise eine solche Funktionalität in der folgenden Art und Weise bereit. Die Steuerung 652 empfängt die Vibrationsdaten (oder alternativ Scherkraftdaten, Wärmedaten, etc.) und vergleicht sie mit dem vorbestimmten Schwellenwert. Vorzugsweise wird der Schwellenwert einfach subtrahiert von den Vibrationsdaten und wenn das Ergebnis positiv ist, wird ein Warnsignal erzeugt (welches anzeigt, dass die Vibrationsdaten den Schwellwert übersteigen). Alternativ können die Vibrationsdaten umgewandelt werden in eine entsprechende Spannung über eine Nachschlagtabelle und verglichen werden mit einer Spannung, welche einem Schwellenwert entspricht über eine Komparatorschaltung wie sie den Fachleuten wohl bekannt ist. Die Steuerung 652 behält vorzugsweise ihren Status, falls keine Warnung nötig ist und kann, falls gewünscht, die gegenwärtigen Vibrationsdaten auf dem Display 656 anzeigen. Alternativ können die Vibrationsdaten gespeichert werden in dem Speicher 660 und nur angezeigt werden auf der Anzeige 656, wenn sie abgefragt werden durch einen Anwender über ein I/O-Peripheriegerät (wie beispielsweise eine Tastatur 664).

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt das Überwachungssystem 650 der Umformungsmaschine 530 lediglich den Status von verschiedenen Systemmerkmalen an, wie sie gemessen werden durch die Sensoren 654a bis 654i. Alternativ kann jedoch die Steuerung 652 auch den Betrieb der Umformungsmaschine 530 steuern über einen Maschinendeaktivierungsausgang 666, welcher gekoppelt ist mit einer Maschinenleistungssteuerung 668. Wenn beispielsweise die Steuerung Daten erhalten hat von einem der Sensoren 654a bis 654i, die die Steuerung 652 bestimmt hat (über ihre interne Programmierung), welche einen gefährlichen Zustand darstellen, welcher einen Maschinenschaden verursachen könnte, etc., könnte die Steuerung 652 den Maschinendeaktivierungsausgang 666 auslösen, um die Umformungsmaschine 530 auszuschalten über die Maschinenleistungssteuerung 668 und den Zustand an den Anwender über die Anzeige 656 weiterleiten. Auf diese Weise stellt das Überwachungssystem 650 kollektiv eine Maschinenumwandlungssteuerung bereit, um Maschinenschaden oder -versagen zu verhindern.

In der vorangegangenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung überwachte das Überwachungssystem 650 den Status und die Betriebsmerkmale der Umformungsmaschine 530 und speicherte und zeigte die Resultate lokal in dem Speicher 660 oder 662 und der Anzeige 656 an. In Übereinstimmung mit anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist ein Überwachungssystem 716 betreibbar, um den Status und die Betriebsmerkmale der Umformungsmaschine 530 aus den 18 bis 22 zu überwachen und die Daten zu einem anderen Ort zu übertragen, für eine Fernüberwachung und diagnostische Analyse wie in 23 veranschaulicht.

Unter Bezugnahme auf 23 wird ein Überwachungssystem 816 gezeigt mit einer Steuerung 817, welche lokal ist für eine oder mehrere Umformungsmaschinen 530 zur Kommunikation mit einem entfernten Prozessor 818, wie beispielsweise ein entferntes Terminal oder ein PC, durch jeweils ein Paar von Modems 820, 822 über eine Übertragungsleitung oder eine Kommunikationsverbindung 824. (Der entfernte Prozessor 818 und das korrespondierende Modem 822 werden bezeichnet als separat von der Überwachung 817 durch die gestrichelte Box 826, welche eine entfernte Position anzeigt, wie beispielsweise ein Servicecenter.) Die Steuerung 817 ist im Allgemeinen äquivalent zu der Steuerung 652, welche oben beschrieben wurde im Hinblick auf die 18 bis 22. Wie oben diskutiert empfängt die Steuerung 817 eine Anzahl von Eingängen 827a bis 827i, welche korrespondieren mit Ereignissen, welche detektiert werden von den Sensoren 654a bis 654i, welche in den 18 bis 22 gezeigt werden. Die Merkmale und der Status, welche detektiert werden von den Sensoren 654a bis 654i umfassen den Typ und die Menge von Papier, welches verwendet wird, den Behälter, welcher gefüllt wird, etc. und umfasst des Weiteren die Detektion von Maschinenfehlern wie beispielsweise Stauungen in den Zuführ- oder Schneideanordnungen 702 und 532, übermäßige Vibrationsmoden aufgrund von Fehlausrichtungen, etc., die Scherkraft, welche ausgeübt wird durch den Schneidemechanismus 622 und verschiedene andere Typen von Informationen. Zusätzlich hat die Steuerung 817 einen oder mehrere Ausgangsanschlüsse 859a bis 859i, um Maschinensteuerungsfunktionalität bereitzustellen.

Die Steuerung 817 kann auch ausgestattet sein mit einer Echtzeit-Uhr 829, um eine Anzahl von Zeitereignissen zu berichten, beispielsweise die Gesamtzeit, in der die Maschine an ist, die Gesamtzeit, in der die Maschine aktiv ist gegenüber der Zeit, welche für Wartung aufgewendet wird und die Gesamtzeit, in der der Fördermotor oder der Schneidemotor läuft. Die Echtzeit-Uhr 829 kann auch verwendet werden, um das Auftreten von Fehlern oder Warnzuständen zeitlich und mit dem Datum zu markieren, welche detektiert werden von der Steuerung 817. Obwohl die Uhr 829 nur in Zusammenhang mit 23 illustriert wird, ist die Uhr 829 genauso anwendbar auf das Überwachungssystem 650 gemäß 22.

Alle Informationen, welche von der Steuerung 817 empfangen werden, können gespeichert werden in einem internen Speicher 829 oder einem externen, nichtflüchtigen Speicher 830 zur späteren Abfrage. Falls gewünscht, kann auf die Information, welche gespeichert ist in dem Speicher 829 oder 830 zugegriffen werden von der entfernten Position 826 durch Kommunikation zwischen dem entfernten Prozessor 818 und der Steuerung 817 über die Modems 820, 822. Die Modems 820 und 822 können konventionelle kommerziell erhältliche Modems sein, welche über eine Telefonverbindung 824 kommunizieren durch herkömmliche Kommunikationsprotokolle wie sie gewürdigt würden von den Fachleuten.

Die Information, welche gespeichert ist in dem Speicher 829 oder 830 der Steuerung 817 kann automatisch herunter geladen werden auf den entfernten Prozessor 818 in vorgeplanten Zeitintervallen, beispielsweise am Ende eines Tages oder am Ende einer Woche. Alternativ kann eine Serviceperson an einem entfernten Ort 826 die Steuerung 817 anweisen, über die Verbindung mit dem entfernten Prozessor über die Modems 820 und 822 die Informationen herunter zu laden, welche in dem Speicher 829 und 830 gespeichert sind, auf den entfernten Prozessor 818 wie gewünscht. Des Weiteren gestattet die Verbindung zwischen dem entfernten Prozessor 818 und der Steuerung 817 einer Serviceperson, den Status der Maschine 530 korrespondierend mit den Sensoren 654a bis 654i und anderen Eingängen in Echtzeit oder fast Echtzeit zu betrachten, wie oben beschrieben, während die Maschine 530 läuft. Dies versetzt die Serviceperson in die Lage, Fehler in der Umformungsmaschine 530 aus der Ferne zu diagnostizieren, da die Serviceperson aufgrund einer Sensorinformation von der Maschine 530 in Echtzeit sehen kann, wenn ein Fehler auftritt. Die Information, welche auf den entfernten Prozessor 818 herunter geladen wurde von dem Speicher 820 oder 830 kann auch verwendet werden, um die Wartung für die Maschine 530 zu planen und um Abrechnungsfunktionen auszuführen in Fällen, in denen ein Kunde bezahlen muss für die Benutzung der Maschine 530, basierend auf ihrer Betriebszeit, auf der Menge des Papiers, welches durch die Maschine 530 gefördert wurde oder auf der Anzahl von geschnittenen Streifen 523, welche von der Maschine 530 produziert wurden. Die Information, welche auf den entfernten Prozessor 818 herunter geladen wurde, kann des Weiteren verwendet werden, um eine Bestandskontrolle herbeizuführen durch die Identifizierung, welche Typen und Mengen von Papier verwendet werden, so dass die Papierbestände automatisch aufgefüllt werden können in einer rechtzeitigen Weise.

In Fällen, wo eine Serviceperson sich bei der Umformungsmaschine 530 befindet, ist es auch möglich, den Speicher 820 oder 830 durch den gleichen Anschluss abzurufen, welcher bereitgestellt wird für die Kommunikation mit dem entfernten Prozessor 818. In solch einem Fall kann, anstatt dass das Modem 820 verbunden wird mit der Steuerung 817, ein PC oder ein anderes Terminal verbunden werden mit der Steuerung 817 zum Abfragen und Herunterladen der Information, welche in dem Speicher 829 oder 830 gespeichert ist. Alternativ kann die Serviceperson den betrieblichen Status der Maschine 530 über die Anzeige 656 und die Tastatur 664 betrachten.

Die Steuerung 817, welche in der Umformungsmaschine 530 angeordnet ist oder lokal zu der Umformungsmaschine 530 und der entfernte Prozessor 818 können auch fungieren als ein Echtzeit-Diagnosesystem für die Umformungsmaschine 530 durch Verwendung der Modems 820 und 822 und der Übertragungsleitung 824, um eine Echtzeit- oder Fast-Echtzeit-Kommunikation bereitzustellen zwischen der Steuerung 817 und dem entfernten Prozessor 818. Fast-Echtzeit-Kommunikation gestattet einem Operator, an einer zentralen Stelle wie beispielsweise einer Service- oder Verteilungsstelle 826, betriebliche Informationen zu erhalten über die Leistung einer oder mehrer Umformungsmaschinen 530, während die Maschinen laufen. Die Maschineninformation kann verwendet werden als diagnostische Maßnahme, um zu bestimmen, ob die Maschine 530 richtig funktioniert oder ob sie einer präventiven Wartung bedarf. Beispielsweise kann, wenn der entfernte Prozessor 818 bestimmt, basierend auf Information, welche er in Echtzeit empfängt von der Steuerung 817, dass ein Motor übermäßig lang läuft oder übermäßig viel Strom zieht, der entfernte Prozessor 818 folgern, dass der Motor übermäßig abgenutzt ist und eine Ersetzung festlegen, bevor der Motor versagt. Die Maschineninformation kann auch verwendet werden, um Maschinenprobleme zu diagnostizieren oder zu korrigieren, sowie um zu bestimmen, dass die Maschine 530 korrekt durch einen Operator betrieben wird.

Manche Typen von Information, welche der entfernte Prozessor 818 empfangen kann von der Maschinensteuerung 817 umfassen den Status von jedem Maschinensensor 654a bis 654i. Die Steuerung 817 kann auch Informationen bereitstellen für den entfernten Prozessor 817, welcher sich bezieht auf die Steuerungsbefehle oder Instruktionen, welche von der Steuerung 817 produziert werden, inklusive des Maschinenausgangsdeaktivierungsanschlusses 660. Der entfernte Prozessor 818 kann auch, durch die Steuerung 817 jeden der internen oder externen Speicherplätze 829 oder 830 abfragen, um einen tiefgehenden Blick bereitzustellen über die Funktionsweise der Maschine 530 und um zu analysieren, ob die Steuerung 817 Verarbeitungsdaten korrekt empfängt.

Neben der Abfrage von Informationen von der Steuerung 817 kann der entfernte Prozessor 818 auch Eingaben für die Steuerung 817 bereitstellen, um die Steuerung 817 zu instruieren, einen vorbestimmten Test auszuführen, (wie bestimmt durch die interne Programmierung der Steuerung) oder der entfernte Prozessor 818 kann Schwellenwerte ändern in dem Speicher 829 oder 830 der Steuerung 817, um die Funktion der Umformungsmaschine 530 in Übereinstimmung mit gewünschten Eingaben zu überwachen. Des Weiteren können die internen Programmiersteuerungsroutinen modifiziert werden von der entfernten Stelle 826, wobei es einer Softwareüberwachung gestattet wird, Steuerungs- und Diagnoseverbesserungen leicht zu implementieren, global für mehrere Maschinen 530 von einer zentralen Stelle.

Konsequenterweise kann ein geübter Servicetechniker an einer zentralen Stelle den Betrieb einer entfernten Umformungsmaschine 530 in Echtzeit oder Fast-Echtzeit verfolgen, während die Maschine 530 läuft, um es dem Servicetechniker zu gestatten die Funktionsweise der Maschine 530 leicht sicher zu stellen und Fehler zu korrigieren. Zusätzlich kann der Servicetechniker verschiedene Betriebsrichtleitungen empfehlen an einen Operator oder einen Techniker, der mit der Maschine 530 arbeitet für die Diagnose und Korrektur von Problemen in der Maschine 530. Des Weiteren kann der Techniker an der zentralen Stelle den Inventurstatus an der entfernten Stelle überwachen, um sicher zu stellen, dass ausreichende Mengen der verschiedenen Farben von Papier erhältlich sind bevor sie tatsächlich benötigt werden.

Obwohl die Überwachungssysteme 650 und 816 der vorliegenden Erfindung offenbart wurden in Zusammenhang mit der Umformungsmaschine 530 der 18 bis 23 sollte es verstanden werden, dass die vorliegende Erfindung gleichermaßen anwendbar ist auf verschiedene diverse Typen von Verpackungsmaterialumformungsmaschinen und Verpackungsmaterialausgabemaschinen. Beispielsweise sind die Überwachungssysteme 650 und 816 gleichermaßen anwendbar auf Verpackungsmaterialumwandlungsmaschinen, welche verschiedene Typen von Packmaterial produzieren, wie beispielsweise Polsterungskissen, Styroporchips, Umhüllungsmaterial aus Plastik etc. Zusätzlich dazu, dass sie anwendbar ist auf Maschinen, welche solche Verpackungsmaterialien produzieren, wird die vorliegende Erfindung auch betrachtet, als anwendbar auf verschiedene Typen von Vorrichtungen, welche solches Packmaterial ausgeben in Behälter und/oder solches Packmaterial für verschiedene Objekte zur Verpackung verwenden.

Obwohl die Erfindung gezeigt wurde und beschrieben wurde unter Bezugnahme auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen, ist es offensichtlich, dass äquivalente Änderungen und Modifikationen ersichtlich werden für andere Fachleute beim Lesen und Verstehen dieser Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen. Insbesondere im Hinblick auf die verschiedenen Funktionen, welche ausgeführt werden durch die oben beschriebenen Komponenten (Anordnungen, Vorrichtungen, Sensoren, Schaltungen, etc.) beabsichtigen die Ausdrücke inklusive einer Bezugnahme auf ein „Mittel", welche verwendet werden, um solche Komponenten zu beschreiben, zu korrespondieren, falls nichts Anderes angezeigt ist, mit allen Komponenten, welche die spezifizierte Funktion der beschriebenen Komponente ausführen (d. h. welche funktionell äquivalent ist), obwohl sie nicht strukturell äquivalent ist mit der offenbarten Struktur, welche die Funktion ausführt in den hierin illustrierten beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung. Zusätzlich kann, während ein besonderes Merkmal der Erfindung ggf. offenbart wurde, im Hinblick auf nur eine von verschiedenen Ausführungsformen, solch ein Merkmal kombiniert werden mit einem oder mehreren von anderen Merkmalen der anderen Ausführungsformen, wie es gewünscht wird, und vorteilhaft ist für jede gegebene oder besondere Anwendung.


Anspruch[de]
  1. Ein Überwachungssystem zum Überwachen von einer oder mehreren Verpackungsmaterialumformungsmaschinen, wobei das System aufweist:

    zumindest einen Sensor, wobei der zumindest eine Sensor ein Betriebsmerkmal der einen oder mehreren Verpackungsmaterialumformungsmaschinen überwacht und ein oder mehrere Signale bereitstellt, das/die auf das Betriebsmerkmal hinweisend sind;

    eine Steuerung in Kommunikation mit dem zumindest einen Sensor, wobei die Steuerung das eine oder die mehreren Signale der einen oder mehreren Verpackungsmaterialumformungsmaschinen auswertet;

    einen Speicher der der Steuerung zugeordnet ist, um einen Wert zu speichern, welcher auf das Betriebsmerkmal der einen oder der mehreren Verpackungsmaterialumformungsmaschinen hinweisend ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Speicher Maschineninformationen gespeichert sind, umfassend eine oder mehrere aus einer Seriennummer, Softwarerevisionsnummer, Softwarerevisionsdatum, physikalischen Ortsangabe und Kundendaten; und

    ein Kommunikationsgerät, um die Kommunikation zwischen der Steuerung und einem entfernten Prozessor (remote processor) zu ermöglichen, wodurch zumindest die Maschineninformation an den entfernten Prozessor kommuniziert werden kann.
  2. Das System gemäß Anspruch 1, wobei eine der einen oder mehreren Verpackungsmaterialumformungsmaschinen eine Polsterkissenumformungsmaschine umfasst.
  3. Das System gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, weiterhin aufweisend eine mit der Steuerung gekoppelte Anzeige zur Bereitstellung von sichtbaren Hinweisen des Betriebsmerkmals der einen oder mehreren Verpackungsmaterialumformungsmaschinen.
  4. Das System gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der zumindest eine Sensor aus der Gruppe ausgewählt wird, aufweisend einen Barcodeleser, einen Farbsensor, einen Papiermengensensor, einen Temperatursensor, einen Zerkleinerungsmotorsensor, einen Vibrationssensor, einen Drucksensor, einen Timer, einen Scherkraftsensor und einen Behältersensor.
  5. Das System gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Betriebsmerkmal der Verpackungsmaterialumformungsmaschinen aus der Gruppe ausgewählt wird, aufweisend Inventurdaten, welche sich auf einer Rolle von verwendetem blattförmigem Material bezieht, eine Farbe oder Menge des verwendeten blattförmigen Materials, eine Menge des blattförmigen Materials, die umgeformt wurde, eine Umformungsqualität eines Zerkleinerungsgeräts, ein Status des Zerkleinerungsgeräts, eine Temperatur von einer oder mehreren Bereichen der Umformungsmaschine, ein Druck, der auf eine Barriere ausgeübt wird, eine Scherkraft, die von einem Querschneidelement aufgebracht wird, sowie Behälterdaten zur Ausgabe eines umgeformten Produktes von der Umformungsmaschine.
  6. Das System gemäß einem der vorherigen Ansprüche, weiterhin aufweisend einen entfernten Prozessor zum Überwachen des Betriebsmerkmals von einer oder mehreren Verpackungsmaterialumformungsmaschinen, basierend auf Informationen, welche von der einen oder den mehreren Verpackungsmaterialumformungsmaschinen abgerufen wurde.
  7. Das System gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Kommunikationsgerät zumindest zwei Modems umfasst, wobei ein Modem bei dem entfernten Prozessor angeordnet ist und das andere Modem an der Steuerung angeordnet ist.
  8. Verfahren zum Überwachen von einer oder mehreren Verpackungsmaterialumformungsmaschinen, aufweisende Schritte:

    Detektieren eines Betriebsmerkmals von der einen oder den mehreren Verpackungsmaterialumformungsmaschinen;

    Auswerten des Betriebsmerkmals der einen oder der mehreren Verpackungsmaterialumformungsmaschinen;

    Speichern eines Werts, der auf das Betriebsmerkmal hinweisend ist, in einem Speicher; gekennzeichnet durch

    Speicher von Maschineninformationen in dem Speicher, aufweisend einen oder mehrere aus einer Seriennummer, Softwarerevisionsnummer, Softwarerevisionsdatum, physische Ortsangabe und Kundendaten; und

    Übertragen zumindest der Maschineninformationen zu einem entfernten Ort.
  9. Das Verfahren gemäß Anspruch 8, weiterhin aufweisend das Herunterladen des Betriebsmerkmals und/oder der Maschineninformationen zu einem Speicher an dem entfernten Ort.
  10. Ein Verfahren gemäß Anspruch 8 oder Anspruch 9, wobei der Bereitstellungsschritt das Bereitstellen von Ausgangsmaterial umfasst, welches biologisch abbaubar, recyclingfähig und wiederverwertbar ist.
Es folgen 19 Blatt Zeichnungen






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