CN117715847A

CN117715847A - 片材加工机

Info

Publication number: CN117715847A
Application number: CN202280047763.4A
Authority: CN
Inventors: D·塔皮斯; C·罗马尼奥利
Original assignee: Bobst Mex SA
Current assignee: Bobst Mex SA
Priority date: 2021-07-05
Filing date: 2022-06-28
Publication date: 2024-03-15
Also published as: WO2023280629A1; TW202313435A; KR20240019823A; EP4367048A1

Abstract

片材加工机(10)具有用于监测片材(12)的装置(44)和用于在片材加工机(10)内沿处理方向移动片材(12)的传送机构(26)。该装置(44)包括发光元件，该发光元件在发光元件和光接收元件之间的片材通道中形成光屏障。控制单元(46)连接至光接收元件，并适于记录通过片材通道的每个片材(12)。

Description

片材加工机

技术领域

本发明涉及一种具有用于监测片材的装置的片材加工机。

背景技术

片材加工机(也称为转换机)在包装行业中用于将例如硬纸板、纸或箔的原材料加工成通常呈片材形式的中间产品或成品。转换操作可以例如包括印刷、切割、压痕、落料、冲压和/或折叠胶合。通常，各个操作在片材加工机的后续加工站中完成，其中片材通过传送机构从一个加工站传送到后续加工站。片材在片材加工机的指定堆放区域进行转换后，可以垂直堆叠地收集。

现代片材加工机可实现高片材生产量。然而，包装行业的相关参数不仅包括加工速度，还有加工操作的质量。例如，落料操作涉及通过落料工具在片材中打断刻痕，其中刻痕已经在先前的加工步骤中形成。如果落料工具的对准不够好和/或刻痕没有以足够精确的方式形成，则从片材中推出的坯料可能会呈现扭曲的形状。另外，坯料有可能根本没有被推出片材。因此，需要一种用于检查片材加工机的操作状态的装置。

WO 2018/175644公开了一种通过多个片材传感器来测量片材的特性(例如其尺寸、位置或朝向)的方法。

EP 2886498A2示出了一种片材加工装置，其包括用于检查片材的检查部分和用于根据检查部分中片材的检查结果来切割片材的切割部分。该装置可以包括多个光学传感器和阵列形光学传感器。如果检测部分中检测到的片材数量与切割片材的数量不一致，则认为任何所获得的计数值是“异常的”并且将停止加工。

US2019/0144224 A1，一种用于加工片材的转换机，其被配置为测量印刷在片材上的套准标记的前部位置，套准标记用于检测前横向边缘的对准。此外，还使用附加的“预校正传感器”来检测前横向边缘的通过。然后使用对准信息来控制致动器模块，用于移动夹持器杆的夹持元件以找到优化的夹持位置，从而补偿放置误差。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于监测片材加工机中的片材的装置。

本发明的目的是通过一种片材加工机来解决的，其具有用于监测片材的装置和用于在片材加工机内沿着处理方向移动片材的传送机构。该装置包括发光元件，该发光元件在发光元件和光接收元件之间的片材通道中形成光屏障。控制单元连接至光接收元件，并适于记录通过片材通道的每个片材。

本发明基于这样的思想：通过片材通道的片材将阻挡或至少减弱由发光元件发射的光，即，片材中断或减弱光屏障。这种中断或减弱可以由光接收元件检测到，使得控制单元可以记录通过片材通道的每个片材，从而允许得出关于片材加工机的操作的结论。

优选地，发光元件和光接收元件在片材通道内形成的光屏障为光幕。例如，发光元件可以包括多个单独的发光源，光接收元件可以包括多个光接收传感器，其中每个光接收传感器与发光源之一相关联。

根据发光源的数量和光接收传感器的数量、片材通道的尺寸以及关联对的发光源和光接收传感器之间的间距，光幕可以是基本上连续的光幕。

为了提高用于监测片材的装置的可靠性，光幕可以在片材通道的宽度的至少80％上延伸，尤其是在片材通道的宽度的至少90％上延伸。优选地，光幕基本上在片材通道的整个宽度上延伸，以确保没有片材可以在没有被控制单元记录的情况下通过片材通道。此外，这些变型允许对于更宽尺寸范围的待加工片材使用相同的用于监测片材的装置。

在一种变型中，光接收元件可以被配置为测量光强度。

换句话说，光接收元件可以检测由发光元件发射的光的任何减弱，即，光接收元件可以提供比仅仅“是/否”检测更细致的信息。

在片材至少部分透明(例如，根据片材的厚度和/或材料种类)使得光可以穿过片材但基于片材的透明度而被减弱的情况下，该变型是特别有用的。

在一个变型中，光接收元件和发光元件分别安装在第一轨道和第二轨道上。第一轨道和第二轨道可以限制片材通道。此外，第一轨道和第二轨道可以具有至少一个安装点，用于改进现有片材加工机中的用于监测片材的装置。

为了提供用于对准发光元件和光接收元件的简单布置，第一轨道和第二轨道可以彼此平行。这种布置在必须仔细对准多个发光源和光接收传感器的情况下是特别有利的。

控制单元尤其包括用于存储关于片材和/或片材加工机的信息的存储模块。

例如，片材的预期数量可以存储在控制单元的存储模块中，该预期数量是基于在片材加工机的装载站中提供的片材数量和/或从装载站中取出的片材数量来确定的。在该变型中，控制单元适于将已经通过片材通道的片材的当前数量与片材的预期数量进行比较。

换言之，控制单元可以适于验证在装载站中提供的以及已经从装载站取出的所有片材分别已经通过了用于监测片材的装置。

片材的预期数量可以是片材的绝对数量和/或每时间单位(例如，每秒)的片材数量。因此，可以选择片材的预期数量的值，使其成为对于由片材加工机当前完成的片材加工作业的类型来说最适合的值。

另外，片材的透明度可以作为关于片材的信息存储在控制单元的存储模块中。

如果光接收元件能够测量光强度，则片材的透明度可以被用于基于阈值来确定光屏障是否被阻挡。换句话说，如果光接收元件检测到的光强度低于阈值但不为零，则控制单元仍然可以将此测量算作被阻挡的光传输。

该阈值还可以存储在控制单元的存储模块中。

进一步地，片材的目标形状可以存储在控制单元的存储模块中。

目标形状可以基于通过片材通道的参考片材来确定。在加工实际片材之前，片材加工机的操作员可以使参考片材通过片材通道。因此，控制单元接收到的信号序列对应于参考片材的形状，控制单元可以根据参考片材的形状计算出目标形状并将其保存在存储模块中。

此外，在启动相应的加工作业之前，在片材加工机的设置期间可以将参考片材自动确定为扫描的最后片材。因此，在该版本中，操作员不必将参考片材手动地通过片材通道。

在另一变型中，参考片材上的信息可以以要存储在控制装置的存储模块中的文件(例如PDF文件)的形式提供。文件可以通过连接到机器的远程计算机(例如通过云计算机)发送到机器。为了根据包含在所述文件中的形状执行分析，控制单元可以针对光接收元件的每个读数来确定光是否被具有预期形状的片材完全阻挡、部分阻挡或未被阻挡。所谓阻挡，是指在执行读数时片材完全覆盖传感器，与片材的透明度无关。

换言之，只要控制单元可获得用于将片材与目标形状进行比较的必要信息，则不必使参考片材实际通过片材通道并进行另一次测量来确定目标形状。该版本还允许预先虚拟地设计目标形状，而无需实际生产参考片材。

目标形状尤其包括片材的目标尺寸和/或片材的目标轮廓。目标尺寸尤其包括片材的总长度、宽度和高度，而目标轮廓尤其描述片材的边缘走向。此外，轮廓可以包括关于片材表面的信息，例如切口、刻痕、穿孔和/或折痕。

此外，目标形状可以包括参考片材的透明度。这允许基于参考片材的透明度设置阈值。

为了向片材加工机的操作员提供关于片材加工机的当前状态的信息，片材加工机可以包括连接到控制单元的人机界面，例如触敏显示器。

如果片材的当前数量低于片材的预期数量，则控制单元适于向片材加工机的人机界面发送警告消息。如果片材被困在片材加工机的任意加工站中和/或如果片材加工机没有以预期的加工速度运行，则可能发生这样的情况。因此，可以通过在人机界面上显示警告信息来通知操作员，以便操作员可以在必要时进行干预。

特别地，如果片材加工机的装载站中没有更多片材，则将警告消息发送至人机界面。在这种情况下，警告消息也可以是错误消息，其中错误消息比警告消息更突出地显示在人机界面上。例如，错误消息可以阻止片材加工机的进一步操作，直到被片材加工机的操作员明确确认(例如，通过操作员的确认)。

类似地，如果至少一个片材的目标形状与目标形状不匹配，则控制单元可以适于向人机界面发送警告消息。因此，可以由人机界面上显示的警告消息告知操作员尚未以目标形状获得至少一个片材。例如，该片材可能被损坏，和/或至少一个坯料没有被从该片材中正确地推出。

此外，控制单元可以保存与目标形状不匹配的至少一个片材的计数数量，并且可以将该数量发送至人机界面，以允许操作员识别可能错误的至少一个片材。

进一步地，如果发现预定数量的片材与目标形状不匹配，则可以向人机界面发送错误消息。该预定数量可以进行设置，使得其指示片材加工机的有故障的加工站。因此，接收相应错误消息的操作员可以决定停止片材加工机的运行，以最小化由于长期使用未正确运行的片材加工机而造成的浪费。

如果控制单元检测到停止标准，则片材加工机的运行也可以自动停止。

停止标准可以是与目标形状的预定义强偏差，例如表明在用于监测片材的装置的位置处不应移除的坯料不再存在的偏差。

在这种情况下，不见的部分很可能被困在片材加工机内，从而增加了损坏片材加工机的风险，从而导致不期望的停机时间。通过基于停止标准停止机器，对片材加工机造成损坏的风险至少被减轻了。

换句话说，用于监测片材的装置可以用作安全装置，而不仅仅是用作质量控制装置。

用于监测片材的装置可以布置在加工机的废料移除站和坯料分离站之间。这允许检查片材中预成型的坯料是否已正确制备，以在坯料分离站中获得坯料，即，是否已正确去除任何废料部分并且坯料处于正确的形状和/或位于片材中的正确的位置处。

片材优选地由纸、硬纸板、箔或其复合材料制成。

附图说明

进一步的优点和特征将从本发明的以下描述和附图中变得显而易见，附图示出了本发明的非限制性示例性实施方式，并且其中：

-图1示意性地示出了根据本发明的片材加工机；

-图2示意性地示出了由图1的片材加工机加工的片材的俯视图；和

-图3示出了图1的片材加工机的用于监测片材的装置的透视图。

具体实施方式

图1示意性地示出了片材加工机10，其能够从一系列片材12切割出坯料11(参见图2)。这些坯料通常旨在随后被折叠和粘合以形成包装盒。然而，片材12通常可以由例如纸、硬纸板、箔、其复合材料或包装工业中常规使用的任何其他材料制成。

片材加工机10包括并置但彼此相互依赖以便形成整体组件的一系列加工站。加工机10包括：装载站14；随后的切割站16(通常也称为冲压站)，切割站16包括例如模压机或平压印刷机18，其中片材12通过切割而进行转换；废料移除站20，其中大部分废料部分被剥离；用于通过落料工具23分离坯料11(或进行落料操作)的坯料分离站22(通常也称为接收站)和用于移除冲压的片材12的剩余的废料片材25(参见图2)的排出站24。

加工站的数量和性质可以根据要在片材12上执行的转换操作的性质和复杂度而变化。

片材加工机10还具有传送机构26(其在所示实施方式中是传送带)，以使得能够单独地将每个片材12从装载站14的出口移动到排出站24。

传送带使用一系列夹持器杆28，这些夹持器杆28被安装成可通过两个链环30移动，一个链环30侧向地放置在片材加工机10的一侧上。每个链环30绕着一个环行进，这允许夹持器杆28沿着连续经过切割站16、废料移除站20、坯料分离站22和排出站24的轨迹。

每个夹持器杆28在从动轮32和惰轮34之间的通道的基本上水平的平面中的向外路径上行进，然后在片材加工机10的顶部部分中的返回路径上行进。一旦返回到从动轮32，然后每个夹持器杆28能够在片材12的前缘处夹持新的片材12。

在图1中，每个加工站以两个矩形的形式示出，分别象征位于片材12移动平面的每一侧上的其顶部部分和其底部部分。

在图1中，横向(或侧向)、纵向和竖直方向由正交空间系统(T、L、V)表示。

术语“上游”和“下游”是参考片材12的移动方向在如图1中箭头D所示的处理方向上来定义的。

在图2中，示出了正在被片材加工机10(见图1)加工的片材12的当前状态和形状，其中按照图1的片材加工机的站的顺序来布置片材12的俯视图。

在装载站14中，片材12被提供为具有矩形表面或二次表面的平坦片材。

在切割站16中，通过在片材12中形成削弱的边缘38(例如，通过一系列刻痕和/或穿孔)来制备坯料11的轮廓。

在废料移除站20中，片材12的选定部分被切掉并从片材12中排出，如图2中的阴影区域40所示。

最后，在坯料分离站22中将坯料11与片材12分离，使得从所示实施方式中的片材12获得具有中心开口42的两个十字形坯料11。

片材12的其余部分，即剩余的废料片材25，在排出站24中被移除。

当然，图2中所示的顺序本质上仅是说明性的。片材12和/或坯料11的不同形状和尺寸可以分别由片材加工机10使用和形成，这取决于所使用的片材12的类型和由片材加工机10提供的加工站。

返回到图1，片材加工机10还包括装置44，用于监测通过传送机构26从废料移除站20向下游移动到坯料分离站22的片材12。

原则上，装置44可以放置在片材加工机10的任意两个加工站之间，这取决于片材12的哪一个当前状态对于监测片材加工机10的正确运行是最重要的和/或最合适的。

装置44(例如通过以太网连接)连接到控制单元46。然而，装置44还可以通过在装置44和控制单元46之间提供足够快的信号交换的任何装置连接到控制单元46。例如，还可以(例如，通过Wi-Fi)无线地建立连接。

控制单元46包括存储模块48，其中存储有装载站14中提供的片材12的数量和加工速度(即，每秒待由片材加工机10加工的片材12的数量)。

控制单元46还连接到人机界面50，人机界面50在所示实施方式中是触敏显示器。片材加工机10的(未示出的)操作员通过人机界面50可以获知片材加工机10的当前状态，并且也可以控制片材加工机10的运行。

在图3中，以透视图示出了用于监测片材12的装置44。

装置44包括第一轨道52和第二轨道54，其中第一轨道52包括集成的(即，未明确示出的)发光元件，第二轨道54包括集成的(即，未明确示出的)光接收元件。发光元件具有多个发光源，尤其是多个激光发射点，而光接收元件具有多个光接收传感器，其中每个光接收传感器与一个发光源相关联。这种布置在第一轨道52和第二轨道54之间产生基本上连续的光幕56。

第一轨道52通过多个安装点60(图3中仅示出了一个)附接至坯料分离站22的框架58，使得光幕56位于片材通道62中。

从图3中可以看出，光幕56沿横向方向T在片材通道62的大部分宽度上延伸。光幕56特别地在片材通道62的宽度的至少80％或至少90％上延伸。原则上，光幕56还可以在片材通道62的整个宽度上延伸。

下面，将更详细地描述片材加工机10关于装置44的作用方式。

如前所述，片材加工机10用于转换片材12的堆。更具体地，片材加工机10用于从片材12切出坯料11。

用于监测片材12的装置44用于提供反馈，以确定片材加工机10是否正确运行，即，是否装载站14中提供的所有片材12都被加工了以及是否所有生产的坯料11具有正确的形状。

为此目的，装载站14连接到控制单元46，使得装载站14将装载站14中提供的片材12的总数量发送到控制单元46。片材12的总数量还可以由片材加工机10的操作员经由人机界面50来提供。控制单元46将片材12的总数量存储在存储模块48中。

此外，在加工片材12之前，操作员提供通过片材通道62传送的参考片材。参考片材对应于离开废料移除站20之后且进入坯料分离站22之前的片材12的期望形式(见图3)。为了提供参考片材，片材加工机10可以在用于监测片材的装置44上游的加工站中(即，在所示实施方式中的废料移除站20中)具有附加的(未示出的)操作员入口。

当参考片材通过片材通道62传送时，控制单元46记录从装置44的光接收元件接收到的信号序列，并将所述信号序列存储在存储模块48中以供参考。基于该信号序列，控制单元46计算片材12的目标尺寸和/或目标轮廓。

另外，控制单元46可以将关于片材加工机10的机器信息存储在存储模块48中，机器信息例如为片材加工机10的目标加工速度，单位为片材每秒。机器信息也可以由操作员通过人机界面50设置。

一旦用于转换片材12的加工作业开始，控制单元46就记录通过装置44、更具体地通过片材通道62的每个片材12。记录包括对通过装置44的片材12进行计数以获得片材12的当前数量，以及将由每个经过的片材12的光接收元件提供的对应于每个片材12的形状的信号序列与存储在存储模块48中的信号序列(即目标形状)进行比较。

作为替代方案，控制单元46可以使用参考文件来计算当片材12通过片材通道62传送时从装置44的光接收元件接收到的参考信号序列。这样做，控制单元基于片材12的目标形状为光接收元件的每次读数确定光是否被具有正确形状的片材12完全阻挡、部分阻挡或者根本未阻挡。可以根据来自加工作业的第一片材或前几个片材的完全阻挡的读数组的平均值、中值或任何合适的统计数据来计算透明度级别，即，当光被片材完全阻挡时由光接收元件检测到的光强度。

优选地，在使用参考文件进行分析期间，控制单元可以忽略可能被片材部分地阻挡的读数，并且仅使用完全被阻挡或根本未被阻挡的读数。作为替代方案，控制单元可以决定为每个单独的光接收元件读数分配目标值，该目标值取决于在该位置和时间被片材阻挡的光的比例。然后，它可以在评估期间将该目标值与真实读数进行比较。当光接收元件的视场大于废料(即，要由机器弹出的片材的部分)时，可以优选地使用最后的替代方案，从而即使是光接收元件的粗糙阵列，也允许控制质量。

控制单元46适于基于装载站14中最初提供的片材12的数量和已经从装载站14取出的片材12的数量来计算片材12的预期数量。为此目的，装载站14将已经从装载站14取出的片材12的数量发送至控制单元46。

控制单元46基本上连续地比较片材12的预期数量与片材12的当前数量。如果片材12的当前数量低于片材12的预期数量，则控制单元46向人机界面50发送警告消息，以通知片材加工机10的操作员片材加工机10的运行可能存在问题。例如，片材12中的一个片材可能被困在废料移除站20内，而不能被递送至坯料分离站22。

如果装载站14中不再存在片材12并且片材12的当前数量仍然低于片材12的预期数量，则控制单元46可以向人机界面50发送错误消息。

错误消息可以在视觉上比警告消息更加突出，以确保操作员不能忽视片材12的数量存在差异。

此外，如果控制单元46断言至少一个片材12的形状与存储模块48中存储的目标形状不匹配，则控制单元46向人机界面50发送警告消息，以通知操作员来自该片材12的坯料11可能不具有期望的形状或者根本没有被成功地从片材12推出。

而且，在这种情况下，控制单元46可以传输片材12的当前数量，使得操作员可以在由片材加工机10生产并在坯料分离站22中收集的所得到的坯料11的堆中容易地识别所述坯料11。

因此，根据本发明的片材加工机10提供了用于监测片材加工机10中的片材12的正确加工的简单且可靠的装置。以这种方式，在坯料11的生产过程中的任何意外情况(例如，损坏的坯料11或者缺失的片材12)可以被识别，以确保坯料11的高质量并最小化由片材加工机10产生的废料以及片材加工机10的停机时间。

Claims

1.片材加工机，其具有用于监测片材(12)的装置(44)和用于在所述片材加工机(10)内沿处理方向移动片材(12)的传送机构(26)，

所述装置(44)包括发光元件和分配给所述发光元件的光接收元件，在发光元件和光接收元件之间的片材通道(62)中形成光屏障，和

控制单元(46)，连接到光接收元件并适于记录通过所述片材通道(62)的每个片材(12)，

其中控制单元(46)包括存储模块(48)，用于存储关于所述片材(12)和/或所述片材加工机(10)的信息，

其中片材(12)的目标形状存储在所述控制单元(46)的所述存储模块(48)中。

2.根据权利要求1所述的片材加工机，其中由所述发光元件和所述光接收元件形成在所述片材通道(62)中的光屏障是光幕(56)。

3.根据权利要求1或2所述的片材加工机，其中所述光幕(56)在片材通道(62)的宽度的至少80％上延伸，尤其是在片材通道(62)的宽度的至少90％上延伸。

4.根据前述权利要求中任一项所述的片材加工机，其中所述光接收元件和所述发光元件分别安装在第一轨道(52)和第二轨道(54)上。

5.根据权利要求4所述的片材加工机，其中所述第一轨道(52)和所述第二轨道(54)彼此平行。

6.根据前述权利要求中任一项所述的片材加工机，其中片材(12)的预期数量存储在所述控制单元(46)的存储模块(48)中，基于在片材加工机(10)的装载站(14)中提供的片材(12)的数量和/或从装载站(14)取出的片材(12)的数量来确定所述预期数量，控制单元(46)适于将已经通过所述片材通道(62)的片材(12)的当前数量与片材(12)的预期数量进行比较。

7.根据前述权利要求中任一项所述的片材加工机，其中基于通过所述片材通道(62)传送的参考片材来确定所述片材(12)的目标形状。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的片材加工机，其中由所述控制单元(46)根据从远程计算机转移到片材加工机的参考文件来确定所述片材(12)的目标形状。

9.根据权利要求7或8所述的片材加工机，其中所述目标形状包括所述片材(12)的目标尺寸和/或所述片材(12)的目标轮廓。

10.根据前述权利要求中任一项所述的片材加工机，其中所述片材加工机(10)包括连接到所述控制单元(46)的人机界面(50)。

11.根据权利要求10所述的片材加工机，其中如果片材(12)的当前数量低于片材(12)的预期数量、尤其是如果在装载站(14)中没有更多片材(12)，则所述控制单元(46)适于向片材加工机(10)的人机界面(50)发送警告消息。

12.根据权利要求10或11所述的片材加工机，其中如果至少一个片材(12)的目标形状不匹配目标形状，则所述控制单元(46)适于向人机界面(50)发送警告消息。

13.根据前述权利要求中任一项所述的片材加工机，其中用于监测片材(12)的所述装置布置在所述片材加工机(10)的废料移除站(20)和坯料分离站(22)之间。

14.根据前述权利要求中任一项所述的片材加工机，其中所述片材(12)由纸、硬纸板、箔或其复合材料制成。