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Die
Erfindung betrifft eine Verpackungsanlage für im Wesentlichen flache Gegenstände, insbesondere
gefaltete, nicht aufgerichtete Kartonagen-Halbfabrikate. Die Erfindung
betrifft auch ein Verfahren zum Verpacken von im Wesentlichen flache
Gegenständen,
insbesondere gefalteten, nicht aufgerichteten Kartonagen-Halbfabrikaten.
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Bei
den Herstellern von Verpackungen aus Faltmaterial, wie Wellpappe,
Vollpappe, Karton, Kunststoff, Verbundmaterialien oder dergleichen, werden
Halbfabrikate mit einer Klebe- oder Schweißmaschine hergestellt, an deren
Ausgang die Halbfabrikate dann manuell in Umverpackungen verpackt, zu
Bündeln
oder lose aufeinander manuell gestapelt werden.
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Dabei
kann es notwendig sein, Halbfabrikate, die über ihre Gesamtfläche gesehen
Dickenunterschiede aufweisen, gedreht zueinander zu verpacken oder
zu stapeln, so dass der Gesamtstapel wenigstens annähernd eine
Quaderform erhält.
Weiterhin werden Halbfabrikate sowohl längs als auch quer zur Längsachse
der Umverpackungen verpackt, um die Anzahl der verschiedenen Umverpackungen
für unterschiedlich
große
Halbfabrikate gering zu halten. Bündel können aus mehreren einzelnen
Bündeln
bestehen.
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Die
Qualität
der Halbfabrikate am Ausgang der Klebemaschinen wird üblicherweise
durch visuelle Prüfungen
durch das Bedienpersonal für
das Verpacken überwacht.
Die Leistungen solcher Klebemaschinen liegen zwischen 100 und 1000
Halbfabrikaten pro Minute, je nach Größe und Ausführung der Halbfabrikate. Die
Größen der
Halbfabrikate variieren zwischen 100 mm und 1100 mm Länge, zwischen 100
mm und 1100 mm Breite und zwischen 3 mm und 10 mm Dicke. Dies hängt unter
anderem von der jeweils gewählten
Klebe- oder Schweißkonstruktion, beispielsweise
Längsnahtklebung,
2- bis 6-Punkt-Klebekonstruktionen, und vom verwendeten Material
ab, wobei alle Längen-,
Breiten- und Dickenmaße
beliebig zueinander kombiniert vorkommen können.
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Bisherige
Ansätze
für eine
automatische Verpackungsanlage für
solche Halbfabrikate sind im Wesentlichen an der Komplexität der Aufgabe
gescheitert. Nicht nur, dass verschiedene Verpackungsarten, beispielsweise
in Umverpackungen, in Bündeln,
oder lose gestapelt, auf Paletten vorgesehen werden müssen, sondern
es gilt auch die große
Vielfalt an Halbfabrikaten und den hohen Ausstoß der Klebemaschinen zu bewältigen.
Darüber
hinaus soll das Verpacken solcher Halbfabrikate auch bezüglich der
aufzubringenden Kapitalkosten für
die Verpackungsanlage kostengünstig
erfolgen. Bisher werden solche Halbfabrikate daher manuell verpackt
und lediglich Teilschritte des Verpackungsvorganges werden maschinell
durchgeführt.
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Aus
dem US-Patent 3,619,976 ist eine Verpackungsanlage bekannt, die
speziell für
Papiertüten und
Umschläge
vorgesehen ist. Diese Verpackungsanlage weist Einrichtungen zum
Stapeln der Papiertüten
auf und Einrichtungen zum Wenden aufeinanderfolgender Stapel in
gegenüberliegende
Richtungen, um den Boden der Papiertüten abwechselnd an ders auszurichten.
Die Stapel werden dann weitergegeben und gedreht, so dass der Boden
und eventuell eine bedruckte Seite der Tüte leicht überprüft werden kann. Die Stapel
werden dann zu einem Gesamtstapel zusammengesetzt, komprimiert und
umreift. Die beschriebene Verpackungsanlage ist als kompakte Anlage
aufgebaut.
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Aus
dem US-Patent 5,155,967 A ist eine weitere Verpackungsanlage zum
Verpacken von flexiblen Tüten
bekannt. Die Verpackungsanlage ist stromabwärts einer Tütenherstellungsmaschine vorgesehen.
Die Verpackungsanlage weist Einrichtungen zum Stapeln auf und, nachdem
eine vorgegebene Stapelhöhe
erreicht wird, wird der Stapel in eine offene Verpackung abgelegt.
Die offene Verpackung ist auf einem Drehtisch angeordnet und wird
mittels dieses Drehtischs abtransportiert. Auf dem Drehtisch können Wendeplatten
angeordnet sein, um die Ausrichtung der Tüten in der Verpackung ändern zu
können.
Beispielsweise werden Tüten
mit einem Reißverschlußprofil
am offenen Ende mit wechselnden Ausrichtungen in den Container gelegt,
um einen insgesamt quaderförmigen
Stapel zu erhalten.
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Aus
der europäischen
Offenlegungsschrift
EP
1 114 776 A2 ist eine Verpackungsanlage für flache
Gegenstände
bekannt, bei der Stapel von flachen Gegenständen und Umverpackungen aus
zwei unterschiedlichen Richtungen aufeinander zu bewegt werden.
Die Umverpackungen werden als flacher Zuschnitt angeliefert, dann
werden zunächst
nur die Seitenwände
der Umverpackung aufgestellt, so dass sich eine insgesamt rinnenförmige Form
ergibt. In diese dann rinnenförmige
Verpackung wird ein Stapel an flachen Gegenständen seitlich eingeschoben. Erst
dann werden die übrigen
Seiten der Umverpackung geschlossen und die gefüllte Verpackung wird abtransportiert.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verpackungsanlage und
ein Verpackungsverfahren bereitzustellen, mit der bzw. mit dem eine
Vielzahl unterschiedlicher Gegenstände auf unterschiedliche Weise
kostengünstig
verpackt werden kann.
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Erfindungsgemäß ist hierzu
eine Verpackungsanlage für
im Wesentlichen flache Gegenstände,
insbesondere gefaltete, nicht aufgerichtete Kartonagen-Halbfabrikate
vorgesehen, bei der mehrere separate Verarbeitungsstationen, nämlich eine Stapelstation
zum Stapeln der Gegenstände,
eine Weitergabestation zum stapelweisen Entnehmen und Übergeben
der Gegenstände,
wenigstens eine Wendestation mit einem Umreifer zum wahlweisen Drehen
und/oder Umreifen von Stapeln der Gegenstände sowie wenigstens eine Abpackstation
zum Verpacken der Gegenstände
in Umverpackungen vorgesehen sind.
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Indem
die einzelnen Stationen aufeinander folgen, können die einzelnen, erforderlichen
Arbeitsgänge
voneinander getrennt werden, so dass einfache und schnelle Vorrichtungen
verwendet werden können,
die in der Lage sind, auch einen großen Ausstoß an Halbfabrikaten zu bewältigen.
Darüber
hinaus können
die einzelnen Stationen jeweils auf unterschiedlichste Maße von Halbfabrikaten
eingestellt werden. Durch Vorsehen getrennter Stationen ist die Komplexität solcher
Einstellvorgänge
wesentlich reduziert. Das Vorsehen einer Wendestation ermöglicht es,
unterschiedliche Ausrichtungen von Stapeln zu realisieren, was insbesondere
bei Halbfabrikaten mit sich verändernder
Dicke wesentlich ist, um durch zueinander verdrehtes Aufeinandersetzen
von Halbfabrikaten oder Teilstapeln einen insgesamt quaderförmigen Gesamtstapel
zu erhalten. Anstatt die Halbfabrikate an eine Abpackstation weiterzugeben,
können
diese auch an eine konventionelle Palettierstraße übergeben werden.
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Vorteilhafterweise
weist die Verpackungsanlage einen modularen Aufbau auf, wobei alle
Verarbeitungsstationen als separate Vorrichtungen ausgebildet sind,
die entlang einer Materialflussrichtung aufeinander folgen.
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Da
jede Verarbeitungsstation im Wesentlichen nur einen Verarbeitungsschritt
ausführen
muss, können
die einzelnen Vorrichtungen im Aufbau sehr einfach und dadurch leistungsfähig und
wenig störanfällig ausgebildet
werden. Der modulare Aufbau erlaubt es dabei, bestehende Anlagen
zu erweitern oder auch zu verkleinern beispielsweise auch durch einfaches
Abschalten von Modulen, wenn spezielle Verpackungen oder kleine
Stückzahlen
verpackt werden sollen. Das Zwischenschalten einer separaten Weitergabestation
erlaubt es dabei beispielsweise auch, den Ausstoß einer Klebemaschine auf zwei
parallel laufende Weiterverarbeitungslinien zu übergeben, um auch einen sehr
großen
Ausstoß bewältigen zu
können.
Eine solche separate Weitergabestation kann aber auch dazu verwendet
werden, je nach Art der erforderlichen Verpackung, nämlich in
Umverpackungen oder lediglich auf Paletten gestapelt, die geeignete
Weiterverarbeitungslinie auszuwählen
und den Ausstoß der
Klebemaschine entsprechend umzuleiten.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist als weitere Verarbeitungsstation
eine Vereinzelungsvorrichtung zum Vereinzeln von insbesondere schuppenartig
zugeführten
flachen Gegenständen
stromaufwärts
der Stapelvorrichtung vorgesehen.
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Mittels
einer Vereinzelungsstation wird es beispielsweise möglich, eine
hundertprozentige Qualitätskontrolle
der Halbfabrikate durchzuführen.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist als weitere Verarbeitungsstation
eine Qualitätskontrollstation
mit einer Kamera und einer Auswerteeinheit zur optischen Qualitätskontrolle
der insbesondere vereinzelten Gegenstände vorgesehen.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist stromabwärts der Vereinzelungsstation
eine Ausschleuseinheit vorgesehen.
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Eine
solche Ausschleuseinheit kann beispielsweise während des laufenden Betriebs
zum problemlosen Entnehmen von Stichproben und auch zum Entnehmen
von als fehlerhaft erkannten Halbfabrikaten verwendet werden.
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Gerade
bei geklebten Halbfabrikaten bietet sich eine optische Qualitätskontrolle
an, wobei beispielsweise die Winkligkeit von Kanten der Halbfabrikate
geprüft
wird. Eine solche Qualitätskontrolle
findet vorteilhafterweise an jeweils einem einzelnen Halbfabrikat
statt.
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In
Weiterbildung der Erfindung weist die Stapelstation einen Anschlag
für ankommende
Gegenstände
und wenigstens zwei unter den Anschlag einschwenkbare Stapelböden auf.
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Durch
Vorsehen von zwei unter den Anschlag einschwenkbaren Stapelböden kann
die Stapelstation kontinuierlich ankommende Gegenstände aufnehmen
und stapeln und gleichzeitig die ankommenden Gegenstände in einzelne
Stapel trennen und diese dann separat weitergeben.
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In
Weiterbildung der Erfindung sind die Stapelböden relativ zum Anschlag in
vertikaler Richtung verschiebbar angeordnet.
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Auf
diese Weise können
die durch den Anschlag ausgerichteten ankommenden Gegenstände auf
dem ersten Stapelboden abgelegt werden und dann, wenn die vordefinierte
Stapelhöhe
erreicht ist, wird der zweite Stapelboden eingeschwenkt, um die danach
ankommenden Gegenstände
zu halten. Während
der zweite Stapel auf dem zweiten Stapelboden aufgebaut wird, kann
dann der auf dem ersten Stapelboden befindliche Stapel entnommen
werden.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist der Anschlag umlaufend ausgebildet
und definiert eine Einlauföffnung.
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Mittels
eines umlaufenden Anschlags können
ankommende Gegenstände
zuverlässig
ausgerichtet werden. Die ankommenden Gegenstände müssen zwar hauptsächlich in
ihrer Bewegung abgestoppt werden, bei sehr leichten Gegenständen oder hohen
Ausgabegeschwindigkeiten kann aber ein Rückprallen auftreten, das dann
mittels des umlaufenden Anschlags abgefangen werden kann.
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In
Weiterbildung der Erfindung weist die Weitergabestation wenigstens
einen Greifer mit wenigstens einem oberen Greifarm und einem unteren Greifarm
auf, wobei der Greifer in vertikaler und horizontaler Richtung verschiebbar
und um eine vertikale Hochachse drehbar angeordnet ist.
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Auf
diese Weise kann der Aufbau der Weitergabestation vergleichsweise
einfach gehalten werden, da insbesondere kein mehrachsiger Roboterarm
erforderlich ist, sondern einfache Verschiebe- und Dreheinrichtungen
verwendet werden können. Dennoch
können
durch die Weitergabestation Halbfabrikate unterschiedlichster Abmessungen
verarbeitet werden.
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In
Weiterbildung der Erfindung weist die Weitergabestation einen Ausstoßer auf,
zum Bewegen eines Stapels relativ zum Greifer, wobei beim Ausstoßen der
Ausstoßer
den Stapel relativ zu einer Maschinenbasis in Ruhe hält und die
Greifarme relativ zur Maschinenbasis bewegt werden.
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Auf
diese Weise kann ein Stapel beispielsweise an einem vorgesehenen
Ort abgelegt werden und nach dem Lösen des Greifers wird der Stapel
unbeweglich auf dem vorgesehenen Ort gehalten und die Greifarme
werden zurückgezogen.
Auf diese Weise können
auch Verpackungen mit empfindlicher Oberfläche, beispielsweise kaschierte
Kartonagen, ohne Beschädigungsgefahr
weitergegeben werden. Vorteilhafterweise werden beim Ausstoßen die
Greifarme erst vom Stapel abgehoben und dann relativ zum Stapel
zurückgezogen.
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Gemäß der Erfindung
weist die Wendestation einen Umreifer auf.
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Mittels
eines solchen Umreifers kann ein Stapel gesichert werden, indem
ein Band um den Stapel geschlungen und befestigt wird. Ein solchen
Umreifen bietet sich bei Gegenständen
mit sich verändernder
Dicke an. Beispielsweise werden mehrere für sich gesehen keilartige Halbfabrikate
zu einem Teilstapel zusammengefügt
und mittels eines umlaufenden Bandes gesichert. Jeder zweite Teilstapel
wird dann mittels der Wendestation gewendet, so dass ein Gesamtstapel
aus um jeweils 180° verdrehten
keilförmigen
Teilstapeln aufgebaut wird. Insgesamt erhält der Gesamtstapel dadurch
eine quaderförmige, aufrechte
Form.
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In
Weiterbildung der Erfindung weist die Wendestation Mittel zum Positionieren
eines abgelegten Stapels mit seiner geometrischen Mitte auf einer
Drehachse der Wendestation auf.
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Auf
diese Weise erfolgt durch Drehen des Stapels auf der Wendestation
keine Verschiebung des Stapels, so dass eine nachgelagerte Weitergabestation
unabhängig
von der Drehposition des Stapels immer die gleiche Aufnahmeposition
anfahren kann.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist die Wendestation mit mitdrehbaren
Transportmitteln versehen, so dass beispielsweise ein Stapel durch
die Wendestation hindurch transportiert und beispielsweise an eine
Palettierstraße übergeben
werden kann.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist eine zentrale Steuereinheit zum
Ansteuern der einzelnen Verarbeitungsstationen vorgesehen.
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Die
einzelnen Stationen der erfindungsgemäßen Verpackungsanlage sind über eine
zentrale Steuereinheit miteinander gekoppelt und mittels dieser
zentralen Steuereinheit werden die Arbeitsvorgänge getaktet und aufeinander
abgestimmt ausgeführt.
Die zentrale Steuereinheit kann darüber hinaus auch die Einrichtung
der einzelnen Stationen auf das gerade verarbeitete Format vornehmen.
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In
Weiterbildung der Erfindung weisen wenigstens zwei in Materialflussrichtung
hintereinanderliegende Verarbeitungsstationen eine gemeinsame, horizontal
angeordnete Referenzachse auf, insbesondere eine gemeinsame Mittenachse.
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Auf
diese Weise können
die einzelnen Stationen in besonders einfacher Weise mittels der
zentralen Steuereinheit eingestellt werden und die Einstellung einer
Arbeitsstation genügt,
um die erforderliche Verstellung der zweiten Arbeitsstation berechnen
zu können.
Weiterhin können
die erforderlichen Verfahrwege der einzelnen Arbeitsstationen von
der zentralen Steuereinheit berechnet werden. Durch die gemeinsame
Referenzachse, speziell Mittenachse, werden unterschiedlich große Halbfabrikate
immer mittig zur Achse positioniert, so dass auch die nachfolgende
Station das Halbfabrikat immer mittig ausgerichtet übernimmt.
Idealerweise haben alle Verarbeitungsstationen eine Referenzachse,
die jeweils horizontal angeordnet ist, und die Referenzachsen zweier
in Materialflussrichtung aufeinander folgender Stationen schneiden
sich. Auf diese Weise kann die mittige Ausrichtung der Halbfabrikate
auch bei in beliebigem Winkel zueinander angeordneten Stationen beibehalten
werden. Durch das Vorsehen gemeinsamer oder sich schneidender Referenzachsen
kann bei diesen auf eine horizontale Verschiebeachse senkrecht zur
Referenzachse verzichtet werden.
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In
Weiterbildung der Erfindung weist die Abpackstation eine Kippvorrichtung
für Umverpackungen
auf.
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Auf
diese Weise kann eine Umverpackung, in die dann Gegenstände verpackt
werden sollen, für das
Befüllen
so gekippt werden, dass die Gegenstände in einfacher Weise eingeschoben
werden können. Zum
Weitertransport wird die Umverpackung dann erneut gekippt, um die
Weiterverarbeitung, z.B. das Verschließen, zu erleichtern und um
beispielsweise zu vermeiden, dass eingeschobene Gegenstände wieder
aus der Umverpackung herausrutschen können.
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In
Weiterbildung der Erfindung weist die Haltevorrichtung eine räumliche
Ecke zum Anlegen der Gegenstände
auf, wobei jeweils eine Innenkante der räumlichen Ecke parallel zu der
ersten bzw. der zweiten Kippachse verläuft und insbesondere wenigstens eine
Innenkante mit einer Kippachse zusammenfällt.
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Mittels
einer räumlichen
Ecke können
quaderförmige
Umverpackungen sicher positioniert werden und in den Seitenflächen der
räumlichen
Ecke können
unter anderem Saugnäpfe
vorgesehen sein, um eine Umverpackung sicher zu fixieren. Das Vorsehen
einer räumlichen
Ecke hat den Vorteil, dass eine Umverpackung in unterschiedlichen
Kipppositionen zuverlässig
positioniert ist.
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In
Weiterbildung der Erfindung weist die Kippvorrichtung einen Rahmen
auf, der relativ zu einer Maschinenbasis um eine erste Kippachse
verkippt werden kann, und auf dem Rahmen ist eine Haltevorrichtung
für Umverpackungen
angeordnet, die relativ zum Rahmen um eine zweite, zur ersten Kippachse
senkrechte Kippachse verkippt werden kann.
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Auf
diese Weise können
zwei aufeinander senkrecht stehende und vorteilhafterweise beide
horizontal ausgerichtete Kippachsen der Kippvor richtung realisiert
werden. Die beiden Kippachsen sind vorteilhafterweise so angeordnet,
dass sie sich schneiden, so dass auch durch zweifaches Verkippen
einer Umverpackung keine Verschiebung der Umverpackung erfolgt.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist der Rahmen relativ zu einer Maschinenbasis
entlang einer ersten, zur ersten Kippachse senkrechten Verschieberichtung
verschiebbar, und die Haltevorrichtung ist relativ zum Rahmen entlang
einer zweiten, zur zweiten Kippachse senkrechten Verschieberichtung
verschiebbar.
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Auf
diese Weise kann die Kippvorrichtung schnell auf unterschiedliche
Abmessungen der zu verarbeitenden Gegenstände und der handzuhabenden
Umverpackungen eingestellt werden.
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In
Weiterbildung der Erfindung weist die Kippvorrichtung wenigstens
ein Transportband und die räumliche
Ecke in wenigstens einer Seitenfläche eine Fensteröffnung auf,
wobei das Transportband in einer Kippstellung wenigstens abschnittsweise
durch die Fensteröffnung
hindurchtritt.
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Auf
diese Weise kann ein Weitertransport aus der Kippvorrichtung zuverlässig erfolgen.
Beispielsweise weist die räumliche
Ecke in einer ersten Seitenfläche
eine Fensteröffnung
auf, durch die in einer ersten Stellung ein erstes Transportband
hindurchtritt. Mittels dieses ersten Transportbands können dann
Umverpackungen in einer ersten Kippstellung aus der räumlichen
Ecke heraustransportiert werden. Alternativ und in einer zweiten
Kippstellung tritt ein zweites Transportband durch die erste Fensteröffnung oder
durch eine zweite Fensteröffnung
in einer zweiten Seitenfläche
der räumliche
Ecke, um die gefüllte
Umverpackung in einer anderen Richtung von der Kippvorrichtung weg
zu transportieren. Das Vorsehen von Fensteröffnungen und stationär angeordneten
Transportbändern
vereinfacht den Aufbau der Kippvorrichtung erheblich. Zum ei nen
ist der Antrieb der Transportbänder
leichter zu realisieren und darüber
hinaus muss das Gewicht der Transportbänder beim Verkippen nicht mitbewegt
werden.
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Das
der Erfindung zugrundeliegende Problem wird auch durch ein Verfahren
zum Verpacken von im Wesentlichen flachen Gegenständen, insbesondere
gefalteten, nicht aufgerichteten Kartonagen-Halbfabrikaten, gelöst, wobei die einzelnen Schritte
in voneinander getrennten, modular aufgebauten Verarbeitungsstationen
durchgeführt
werden und wenigstens eine Wendestation mit einem Umreifer zum wahlweisen
Drehen und/oder Umreifen von Stapeln der Gegenstände sowie eine Abpackstation zum
Verpacken der Gegenstände
in Umverpackungen vorgesehen sind, bei dem folgende Schritte vorgesehen
sind: Stapeln der Gegenstände
bis zu einer definierten Stapelhöhe,
Entnehmen und Weitergeben der Stapel und entweder variables Drehen
bzw. Wenden und Umreifen der Stapel oder variables Drehen bzw. Wenden
der Stapel und Abpacken der Stapel in Umverpackungen. Die Stapel
werden in einer getrennten Verarbeitungstation in Umverpackungen abgepackt.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist ein Schritt des Vereinzelns der
insbesondere schuppenartig zugeführten
Gegenstände
vor dem Stapeln vorgesehen.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist ein Qualitätskontrollschritt der Gegenstände nach
dem Vereinzeln vorgesehen.
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In
Weiterbildung der Erfindung werden beim Abpacken der Stapel in Umverpackungen
die Stapel in horizontaler Richtung in eine geöffnete Umverpackung eingeschoben.
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Auf
diese Weise wird die Handhabung der Stapel erleichtert und speziell
können
beim horizontalen Einschieben von Stapeln die Stapel auf einem Greifarm
mit ihrem Eigengewicht aufliegen und sind bereits dadurch sicher
gehalten. Die erforderlichen Klemmkräfte der Greifarme können dadurch
gering gehalten werden und auch Verpackungen mit empfindlicher Oberfläche können beschädigungsfrei
gehandhabt werden.
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In
Weiterbildung der Erfindung wird eine Umverpackung nach dem Einschieben
von Gegenständen
automatisch gekippt, so dass eine Öffnung der dann gefüllten Umverpackung
oben liegt.
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Auf
diese Weise kann nach dem Befüllen
das Herausrutschen von Gegenständen
aus der Umverpackung verhindert werden und das Verschließen der
Umverpackung wird vereinfacht.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung im
Zusammenhang mit den Zeichnungen. In der Beschreibung werden eine
Verpackungsanlage, ein Verpackungsverfahren und eine Verarbeitungsstationen der
Verpackungsanlage beschrieben. Es ist diesbezüglich festzustellen, dass auch
die Verpackungsstationen für
sich gesehen Teil der Erfindung bilden und dass auch Einzelmerkmale
der einzelnen Verpackungsstationen in beliebiger Weise miteinander kombiniert
werden können.
In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
schematische Blockdarstellung einer erfindungsgemäßen Verpackungsanlage
zum Durchführen
des erfindungsgemäßen Verpackungsverfahrens,
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2 eine
weitere schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Verpackungsanlage gemäß einer
ersten Ausführungsform,
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3 eine
schematische Darstellung einer Vereinzelungsstation sowie eine teilweise
Ansicht einer Stapelstation der Verpackungsanlage der 2,
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4 eine
schematische Darstellung der Stapelstation der Verpackungsanlage
der 2,
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5 eine
schematische Darstellung einer Weitergabestation der Verpackungsanlage
der 2,
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6 eine
Darstellung einer Einzelheit der Weitergabestation der 5,
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7 eine
perspektivische Ansicht einer Wendestation der Verpackungsanlage
der 2,
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8 die
Wendestation der 7 mit einem aufliegenden Stapel
von Halbfabrikaten,
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9 eine
perspektivische Ansicht einer Kippvorrichtung einer Abpackstation
der Verpackungsanlage der 2 in einem
ersten Kippzustand,
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10 die
Kippvorrichtung der 9 in einem zweiten Kippzustand,
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11 eine
Teilansicht der Kippvorrichtung der 9,
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12 eine
perspektivische Ansicht einer Wendestation gemäß einer zweiten Ausführungsform
der Verpackungsanlage der 2 und
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13 die
Wendestation der 12 mit einem darauf angeordneten
Stapel.
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Bei
der in 1 schematisch dargestellten Verpackungsanlage
werden an einer durch einen Pfeil 10 bezeichneten Stelle
nicht aufgerichtete Kartonagen-Halbfabrikate von einer Klebemaschine übergeben.
Die Halbfabrikate werden in einer Vereinzelungsstation 12 vereinzelt
und an eine Qualitätskontrollstation 14 weitergegeben.
In der Qualitätskontrollstation 14 wird
jedes einzelne Halbfabrikat auf Winkligkeit der Kanten überprüft. Stromabwärts der Qualitätskontrollstation
ist eine Anschlussstation 15 vorgesehen, an der als fehlerhaft
erkannte Halbfabrikate ausgeschleust und Stichproben entnommen werden
können.
Von der Qualitätskontrollstation 14 werden
die einzelnen Halbfabrikate zu einer Stapelstation 16 weitergegeben,
in der die einzeln ankommenden Halbfabrikate zu Stapeln zusammengefasst werden.
Aus der Stapelstation 16 werden die einzelnen Stapel mittels
einer ersten Weitergabestation 18 entnommen und wahlweise
zu einer ersten Verarbeitungslinie, gekennzeichnet durch den Pfeil 20,
oder zu einer zweiten Weiterverarbeitungslinie, gekennzeichnet durch
den Pfeil 22, weitergegeben.
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Bei
Weitergabe entlang des Pfeiles 20 übergibt die Weitergabestation 18 die
einzelnen Stapel an eine erste Wendestation 24 mit Umreifer,
in der die einzelnen Stapel mit einem umlaufenden Band gesichert
werden. Die Weitergabestation 18 kann aber auch mehrere
Teilstapel auf der Wendestation 24 ablegen und diese mehreren
Teilstapel werden dann, mit gegebenenfalls unterschiedlicher Orientierung, mittels
eines umlaufenden Bandes gesichert. Eine zweite Weitergabestation 26 übernimmt
die Stapel dann von der ersten Wendestation 24 und übergibt diese
dann an eine weitere Wendestation 28 mit Transportvorrichtungen,
von der ausgehend die Stapel dann an eine konventionelle Palettierstraße weitergegeben
werden können.
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Alternativ
gibt die erste Weitergabestation 18 die Stapel entlang
dem Pfeil 22 zu einer zweiten Wendestation 30.
Die zweite Wendestation 30 dient beispielsweise dazu, jeden
zweiten Teilstapel um 180° zu
drehen, um bei keilförmigen
Halbfabrikaten einen insgesamt quaderförmigen, vertikal ausgerichteten
Gesamtstapel zu bilden. Eine dritte Weitergabe station 32 übernimmt
die gestapelten Gegenstände
von der zweiten Wendestation 30 und übergibt diese an eine Abpackstation 34,
in der die gestapelten Gegenstände
in Umverpackungen abgepackt werden. Das Zuführen geöffneter Umverpackungen ist
in 1 mittels eines Pfeiles 36 dargestellt.
Ausgehend von der Abpackstation 34 werden die dann gefüllten Umverpackungen
beispielsweise an eine in 1 nicht
dargestellte Verschließstation übergeben.
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Anhand
der Darstellung der 1 sind die Grundzüge des erfindungsgemäßen Verpackungsverfahrens
bereits gut zu erkennen. Die einzelnen Schritte des Verpackungsverfahrens
werden in einzelnen Stationen oder Modulen einer insgesamt modular
aufgebauten Verpackungsanlage durchgeführt. Durch das Aufteilen des
insgesamt durchaus komplexen Verpackungsverfahrens in einzelne Schritte wird
die Komplexität
der Einzelschritte deutlich reduziert und es können für die einzelnen Verarbeitungsstationen
vergleichsweise einfach und kostengünstig aufgebaute Vorrichtungen
verwendet werden.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verpackungsverfahren
werden somit gefaltete, nicht aufgerichtete Kartonagenhalbfabrikate
entlang dem Pfeil 10 von einer Klebemaschine angeliefert,
in der Vereinzelungsstation 12 vereinzelt und dann einzeln
in der Qualitätskontrollstation 14 überprüft. Die
Qualitätskontrolle
besteht zweckmäßigerweise
lediglich in einer optischen Kontrolle der Winkligkeit der Kanten, die
mittels einer Kamera und zugehöriger
Bildverarbeitung ausgeführt
wird. Nach der Qualitätskontrolle ist
die Ausschleusstation 15 angeordnet, in der als fehlerhaft
erkannte Halbfabrikate ausgeschleust werden können, die aber auch zur Entnahme
von regelmäßigen Stichproben
dienen kann. Die vereinzelten Halbfabrikate werden dann in der Stapelstation 16 bis zu
einer definierten Stapelhöhe
gestapelt und die Stapel werden dann aus der Stapelvorrichtung entnommen
und weitergegeben. Die hierfür
zuständige Weitergabestation 18 kann
den Strom an ankommenden Halbfabrikaten bei spielsweise in zwei parallele
Verarbeitungslinien aufteilen, um auch einen sehr hohen Ausstoß der Klebemaschinen
bewältigen zu
können
oder um alternativ zwischen unterschiedlichen Weiterverarbeitungen
auswählen
zu können. Die
Weitergabestation 18 übergibt
die Stapel dann an jeweils eine von zwei Wendestationen, mit denen eine
variable Ausrichtung der Stapel vorgenommen werden kann. Eine solche
variable Ausrichtung kann entsprechend dem Format der Halbfabrikate
gewählt werden,
um die Halbfabrikate beispielsweise für einen nachfolgenden Verpackungsschritt
möglichst vorteilhaft
auszurichten. Die variable Ausrichtung kann auch dazu benutzt werden,
keilförmige
Halbfabrikate so aufeinander zu stapeln, dass sich insgesamt ein
lotrechter, quaderförmiger
Stapel ergibt. Anschließend
an die variable Ausrichtung werden die Stapel wieder entnommen und
weitergegeben, entweder an eine weitere Wendestation, um eine weitere
Ausrichtung vorzunehmen oder an eine Abpackstation, um die Halbfabrikate
in Umverpackungen zu verpacken. Die Umverpackungen werden nachfolgend
dann verschlossen und beispielsweise noch beschriftet oder mit codierten
Etiketten versehen. Alternativ zum Verpacken der Halbfabrikate in
Umverpackungen können
die gestapelten Halbfabrikate auch einer konventionellen Palettierstraße übergeben
werden. Selbstverständlich
ist auch das Palettieren von gefüllten
Umverpackungen möglich.
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In
der Abpackstation wird eine Umverpackung, in die die Halbfabrikate
verpackt werden sollen, so angeliefert, dass die Halbfabrikate in
horizontaler Richtung in die Umverpackung eingeschoben werden können. Dies
ermöglicht
es, die Halbfabrikatestapel mit nur geringer Klemmkraft zu greifen,
da sie durch ihre eigene Schwerkraft ohnehin auf einem unteren Greiferarm
aufliegen. Die auf diese Weise geringen Klemmkräfte schonen die Oberfläche der Halbfabrikate,
was insbesondere bei gestalteten Verpackungen, beispielsweise bedruckt
oder beschichtet, von großer
Bedeutung ist. Die mit horizontal liegender Öffnung angelieferten Umverpackungen
können
noch vor dem Einschieben der Halbfabrikate ge kippt werden, um eine
besonders geeignete Lage der Umverpackung, abgestimmt auf die Größe der Halbfabrikate,
einzustellen.
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Die
ebenfalls schematische Darstellung der 2 zeigt
die einzelnen Verarbeitungsstationen der Verpackungsanlage der 1 etwas
detaillierter. Von einer Klebemaschine angelieferte Halbfabrikate werden
in der Vereinzelungsstation 12 vereinzelt und in der Qualitätskontrollstation 14 mit
der Kamera 38 auf Winkligkeit der Kanten untersucht. Mittels
zweier voneinander beabstandeten Rollensätzen 40, 60 aus je
zwei übereinander
angeordneten Rollen werden die Halbfabrikate dann in ein Magazin 42 der
Stapelstation 16 gefördert.
Zwischen den beiden Rollensätzen 40, 60 findet
eine optische Qualitätskontrolle statt.
Mittels einer Ausschleusstation 15 können fehlerhafte Halbfabrikate
und Stichproben entnommen werden. Aus dem Magazin 42 werden
mittels der lediglich schematisch dargestellten Weitergabestation 18 die
Stapel wahlweise in eine von zwei Weiterverarbeitungslinien verteilt.
Die Weitergabestation 18 ist daher lediglich schematisch
als Wippe in drei unterschiedlichen Stellungen dargestellt. Ausgehend
von der Weitergabestation 18 gelangen die Stapel dann auf
die erste Wendestation mit Umreifer 24, wobei die Wendestation 24 einen
Rahmen aufweist, entlang dem ein Band zum Umreifen geführt wird.
Die zweite Weitergabestation 26 ist lediglich schematisch
als Wippe in zwei unterschiedlichen Stellungen dargestellt. Auf
die zweite Weitergabestation 26 kann eine weitere Wendestation 28 mit
Umreifer folgen, auf der dann mehrere Teilstapel zu größeren Stapeln
zusammengesetzt werden können.
Die weitere Wendestation 28 weist Transportvorrichtungen
auf, um die Stapel beispielsweise an eine Palettierstraße weiterzugeben.
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Ausgehend
von der ersten Weitergabestation 18 können die Stapel auch auf die
zweite Wendestation 30 übergeben
werden und von dort mittels der dritten Weitergabestation 32 an
die Abpackstation 34 übergeben
werden. Der Abpackstation 34 wird eine Umverpackung 46 zugeführt und
diese kann dann nacheinander um zwei zueinander senkrechte Kippachsen
gekippt werden, abhängig
von der gewünschten
Ausrichtung der Umverpackung. Dies ist in 2 durch
zwei senkrecht zueinander stehende Scheiben symbolisiert. In der
Darstellung der 2 wird die Umverpackung 46 geöffnet entlang
dem Pfeil 36 in die Kippstation eingebracht und dann hochkant gestellt,
beispielsweise weil die zu verpackenden Gegenstände genauso breit sind wie
die Umverpackung 46 hoch ist. Die dann hochkant stehende
Umverpackung 46 kann dann in einfacher Weise mit Stapeln der
Gegenstände
gefüllt
werden. Nach dem Füllen der
Umverpackung 46 wird diese dann um ihre Schmalseite gekippt,
so dass die Öffnung
oben liegt. In diesem Zustand können
in der Umverpackung 46 enthaltene Gegenstände dann
nicht aus dieser herausfallen, wie in 2 ebenfalls
angedeutet ist.
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Weisen
die zu verpackenden Gegenstände andere
Abmessungen auf und sind beispielsweise so breit wie die Umverpackung 46 lang
ist, so würde
die Umverpackung 46 wieder entlang dem Pfeil 36 in
die Kippstation eingebracht werden, dann aber nicht hochkant gestellt,
sondern in dem dargestellten, flachliegenden Zustand befüllt werden.
Nach dem Befüllen
würde lediglich
ein einziger Kippvorgang erfolgen, um die Öffnung der Umverpackung 46 nach oben
auszurichten.
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Anhand
der Darstellung der 2 ist auch gut zu erkennen,
dass wenigstens zwei aufeinander folgende Verarbeitungsstationen
eine gemeinsame Referenzachse aufweisen. So liegen beispielsweise die
vertikal ausgerichtete Drehachse der ersten Weitergabestation 18,
die vertikal ausgerichteten Drehachsen der Wendestationen 24, 30 und
die ebenfalls vertikal ausgerichteten Drehachsen der zweiten bzw. dritten
Weitergabestationen 26, 32 auf einer gemeinsamen,
durchgehenden Achse. Wenn somit Halbfabrikate mit der Weitergabestation 18 mittig
zu ihrer Drehachse aus dem Magazin 42 entnommen werden,
so können
diese dann an die Wendestationen 24, 30 übergeben
werden und auch bei unterschiedlichen Größen der Halbfabrikate ist kein
Seitenversatz zu befürchten,
da die mittige Anordnung bei der Übergabe der Halbfabrikate erhalten
bleibt. Auf diese Weise kann auf eine seitliche Verschiebbarkeit
und Justierbarkeit senkrecht zu dieser gemeinsamen Referenzachse
verzichtet werden. So kann die Weitergabestation 18 in
der Darstellung der 2 nur um ihre Hochachse gedreht
werden und insgesamt parallel zu der in 2 angedeuteten
Wippe verschoben werden. Am Beispiel der in 2 durchgezogenen Darstellung
der Wippe kann die Weitergabestation 18 in dieser Stellung,
in der Stapel aus dem Magazin 42 entnommen werden, aber
nicht entlang der gemeinsamen Referenzachse durch die Drehachsen
der Stationen 18, 24, 26, 30 und 32 verschoben
werden. Dies ist auch nicht erforderlich, da die Halbfabrikate stets
mittig zu der jeweiligen Drehachse der Stationen angeordnet bleiben.
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Weisen
zwei aufeinander folgende Stationen nicht dieselbe Referenzachse
auf, beispielsweise die zweite Weitergabestation 26 und
die dritte Wendestation 28, so ist die Anordnung dennoch
so gewählt,
dass die Referenzachsen dieser Stationen horizontal angeordnet sind
und sich schneiden. Auf diese Weise können die einzelnen Verarbeitungsstationen
in beliebigem Winkel zueinander angeordnet werden, dennoch bleibt
die mittige Ausrichtung der Halbfabrikate bei der Weitergabe erhalten
und es kann auf eine seitliche Verschiebemöglichkeit oder Justiermöglichkeit
verzichtet werden.
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Die
schematische Darstellung der 3 zeigt
die Vereinzelungsstation 12, die Qualitätskontrollstation 14 und
einen Teil der Stapelstation 16 detaillierter. Von einer
Klebemaschine werden auf einem ersten Transportband 48 gefaltete
und geklebte aber noch nicht aufgerichtete Kartonagen-Halbfabrikate 50 schuppenartig
aneinander anliegend gefördert
und auf ein erstes Beschleunigungsband 52 übergeben.
Das erste Beschleunigungsband 52 läuft schneller als das erste
Transportband 48, so dass der Abstand der Halbfabrikate
zueinander vergrößert wird.
Von dem ersten Beschleunigungsband 52 werden die Halbfabrikate
auf ein zweites Beschleunigungsband 54 übergeben, das mit gegenüber dem ersten
Beschleunigungsband 52 erhöhter Geschwindigkeit läuft. Dadurch
werden die Halbfabrikate nun vollständig voneinander getrennt und
laufen am Ende des Beschleunigungsbandes 54 unter einer Blende 56 durch,
die auf die Höhe
eines Halbfabrikats abgestimmt ist. Im Bereich der Blende 56 ist
ein federbelasteter Niederhalter 58 befestigt, der dafür sorgt,
dass eventuell hochstehende Halbfabrikate auf das Beschleunigungsband 54 gedrückt werden
und somit unter der Blende 56 durchlaufen können. Sollten
zwei Halbfabrikate aufeinanderliegen, können diese die Blende 56 nicht
passieren.
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Ausgehend
vom zweiten Beschleunigungsband 54 werden die Halbfabrikate
zwischen zwei Transportrollen 60 aufgenommen und an die
zwei weiteren Transportrollen 40 übergeben. Zwischen den Transportrollen 60 und
den Transportrollen 40, deren Abstand auf die Länge der
Halbfabrikate abgestimmt ist, sind die Halbfabrikate damit von allen
Seiten her einsehbar. Die Kamera 38 kann dadurch die Lage
der Kanten der Halbfabrikate erfassen, auswerten und mit Sollwerten
vergleichen. In der Darstellung der 3 ist lediglich
eine Kamera 38 dargestellt, es ist aber ersichtlich, dass
oberhalb der Halbfabrikate und gegebenenfalls seitlich weitere Kameras
angeordnet sein könnten.
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Stromabwärts der
Transportrollen 40 ist eine wippenartige Ausschleuseinheit 62 angeordnet,
die in Abhängigkeit
der Auswertung der Qualitätskontrollstation 14 fehlerhafte
Halbfabrikate aussortiert oder für
gut befundene Halbfabrikate in der Darstellung der 3 nach
unten in das Magazin 42 der Stapelstation 16 ableitet.
Mittels der wippenartigen Ausschleuseinheit 62 können beispielsweise
auch in regelmäßigen Abständen Halbfabrikate
als Stichproben entnommen werden.
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Die
nach unten zur Stapelstation 16 abgeleiteten Halbfabrikate
werden in dem Magazin 42 auf einem ersten Stapelboden 64 bzw.
einem zweiten Stapelboden 66 gehalten. Nach Erreichen einer
vordefinierten Stapelhöhe
auf den ersten Stapelboden 64 wird dieser nach unten wegbewegt
und der zweite Stapelboden 66 wird eingeschwenkt, um die
weiterhin ankommenden Halbfabrikate aufzunehmen. Während die
Halbfabrikate dann auf dem zweiten Stapelboden 66 gestapelt
werden, kann der Stapel auf dem ersten Stapelboden 64 weiter
transportiert werden.
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Die
Darstellung der 4 zeigt die Stapelstation 16 mit
dem Magazin 42. Gut zu erkennen ist ein an der Oberkante
des Magazins 42 umlaufender Anschlag 68, der eine
Einlauföffnung
für Halbfabrikate
in das Magazin 42 definiert und mittels dem die Halbfabrikate
zueinander ausgerichtet werden. In dem in 4 dargestellten
Zustand ist das Magazin 42 leer und der ersten Stapelboden 64 ist
unter den Anschlag 68 geschwenkt, um eventuell ankommende
Halbfabrikate aufzunehmen. Der zweite Stapelboden 66 ist
in der Darstellung der 4 nach außen geschwenkt. Werden Halbfabrikate
auf dem ersten Stapelboden 64 gestapelt, wird dieser synchronisiert mit
der Geschwindigkeit der Vereinzelungsstation mittels eines Motors 70 entlang
einer Stange 72 schrittweise nach unten gefahren, so dass
das obere Ende des Stapels immer auf etwa gleicher Höhe bleibt.
Der Motor 70 treibt hierzu ein Zahnrad an, das mit einer
Zahnstange an der Stange 72 kämmt. Wenn die definierte Stapelhöhe, beispielsweise
750 mm, auf dem ersten Stapelboden 64 erreicht ist, wird
dieser nach unten verfahren und gleichzeitig wird der zweite Stapelboden 66 unter
den Anschlag 68 geschwenkt. Der Stapelboden 66 ist
in gleicher Weise wie der erste Stapelboden 64 mittels
eines Motors 74 an einer Stange 76 in vertikaler
Richtung verfahrbar. Die beiden Stangen 72, 76 sind
darüber
hinaus um ihre Längsachse
schwenkbar, wofür
Schubzylinder 78 bzw. 80 vorgesehen sind, die
Zahnstangen bewegen, die wiederum mit Zahnrädern am jeweils unteren Ende
der Stangen 72, 76 kämmen. Nachdem der zweite Stapelbo den 66 unter
den Anschlag 68 geschwenkt ist, werden ankommende Halbfabrikate
auf diesem gestapelt. Gleichzeitig kann der Stapel vom ersten Stapelboden 64 abgenommen
und zur Weiterverarbeitung abtransportiert werden. Daraufhin wird der
erste Stapelboden 64 aus dem Magazin 42 herausgeschwenkt,
nach oben gefahren und kann dann, wenn die Stapelhöhe auf dem
zweiten Stapelboden 66 den vorgeschriebenen Wert erreicht
hat, wieder unter den Anschlag 68 geschwenkt werden. Das
Magazin kann allseitig geschlossen sein und muss lediglich eine
oder mehrere Entnahmeöffnungen
aufweisen.
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Die
schematische Darstellung der 5 zeigt
die erste Weitergabestation 18. Die weiteren Weitergabestationen 26 und 32 sind
gleich zu der Weitergabestation 18 aufgebaut und werden
lediglich in unterschiedlicher Weise angesteuert. Die Weitergabestation 18 bildet
damit ein Modul der gesamten Verpackungsanlage und kann an verschiedenen Stellen
der Verpackungsanlage ohne bauliche Veränderungen eingesetzt werden.
Die Weitergabestation 18 weist eine Maschinenbasis 82 auf,
die relativ zu einem Hallenboden feststeht. Auf der Maschinenbasis 82 ist
eine Drehplatte 84 um eine Hochachse 86 drehbar
gelagert. Ein Drehantrieb der Drehplatte 84 ist der Übersichtlichkeit
halber in 5 nicht dargestellt. Auf der
Drehplatte 84 sind zwei Führungsstangen 88 befestigt,
an denen ein Horizontalschlitten 90 in horizontaler Richtung,
d.h. parallel zur Drehplatte 84 und parallel zur Maschinenbasis 82,
verfahren werden kann. Eine Verbindung der Führungsstangen 88 zur
Drehplatte 84 ist lediglich schematisch angedeutet. Der
Horizontalschlitten 90 trägt zwei in vertikaler Richtung
ausgerichtete Führungsstangen 92. An
den Führungsstangen 92 ist
ein Vertikalschlitten 94 verschiebbar angeordnet. Der Vertikalschlitten 94 kann
dadurch senkrecht zur Drehplatte 84 und senkrecht zur Maschinenplatte 82 nach
oben bzw. unten verfahren werden. Zum Verschieben des Vertikalschlittens 94 entlang
des Führungsstangen 92 ist
am Vertikalschlitten 94 eine Zahnstange und am Horizon talschlitten 90 ein
Antriebsmotor vorgesehen, dessen Zahnrad mit der Zahnstange am Vertikalschlitten
kämmt.
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Die
Weitergabestation 18 weist weiter einen Greifer mit zwei
oberen Greifarmen 96 und zwei unteren Greifarmen 98 auf.
Die oberen Greifarme 96 sind mittels eines Querträgers 100 an
zwei Führungsstangen 102 verschiebbar
angeordnet, wobei die Führungsstangen 102 wiederum
parallel zu den Führungsstangen 92 vertikal
ausgerichtet sind und starr mit dem Vertikalschlitten 94 verbunden
sind. Die unteren Greifarme 98 sind mittels eines Querträgers 104 ebenfalls
in vertikaler Richtung an den Führungsstangen 102 verschiebbar
gelagert. Zum Verschieben der oberen Greifarme 96 und der
unteren Greifarme 98 ist ein Motor 106 vorgesehen,
der starr am Vertikalschlitten 94 angeordnet ist und eine
Spindel 108 antreibt. Wenn der Motor 106 die Spindel 108 in Drehung
versetzt, läuft
somit, je nach Drehrichtung, der obere Querträger 100 auf den unteren
Querträger 104 zu
oder entfernt sich von diesen. Dadurch kann ein Stapel an Halbfabrikaten
zwischen den oberen Greifarmen 96 und den unteren Greifarmen 98 eingeklemmt
und wieder freigegeben werden.
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Die
oberen Greifarme 96 und die unteren Greifarme 98 sind
jeweils beabstandet zueinander angeordnet und zwischen den Greifarmen 96, 98 erstreckt
sich ein Ausstoßer 110.
Der Ausstoßer 110 weist
die Form einer vertikal angeordneten, länglichen Leiste auf und kann
mittels eines Schubzylinders 112 parallel zu den horizontalen
Führungsstangen 88 verschoben
werden. Zum Ausstoßen
eines Stapels, der zwischen den Greifarmen 96, 98 eingeklemmt
ist, wird dieser Stapel an einem vorgesehenen Ort, beispielsweise
auf einer Wendestation abgelegt. Daraufhin werden die Greifarme 96, 98 auseinandergefahren,
so dass der Stapel nicht mehr zwischen diesen eingeklemmt ist. Die
Greifarme 96, 98 werden nun dadurch vom Stapel
zurückgezogen, dass
der Horizontalschlitten 90 entlang der Führungsstangen 88 vom
Stapel weggefahren wird.
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Der
Stapel wird während
des Zurückziehens der
Greifarme 96, 98 mittels des Ausstoßers 110 an seinem
Platz gehalten, der, entsprechend der Verschiebung des Horizontalschlittens 90 mittels
des Schubzylinders 112 in der Gegenrichtung ausgeschoben
wird, so dass der Ausstosser 110 und somit auch der abgelegte
Stapel relativ zur Maschinenbasis 82 in Ruhe bleiben.
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Die
Darstellung der 6 zeigt den unteren Abschnitt
der Weitergabestation 18 der 5 detaillierter.
Auf der Maschinenbasis 82 ist die Drehplatte 84 um
die Drehachse 86 drehbar angeordnet, wobei auch in 6 ein
Drehantrieb der Drehplatte 84 der Übersichtlichkeit halber nicht
dargestellt ist. Der Horizontalschlitten 90 weist einen
Antriebsmotor 114 auf, dessen Zahnrad mit einer fest auf
der Drehplatte 84 angeordneten Zahnstange 116 kämmt. Wird
der Motor 114 in Drehung versetzt, kann der Horizontalschlitten 90 somit
entlang der Führungsstangen 88 verschoben
werden. Die Darstellung der 6 zeigt eine
rechte Extremposition des Horizontalschlittens 90 in durchgezogenen
Linien, eine linke Extremposition ist in 6 gestrichelt
dargestellt.
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Die
perspektivische Ansicht der 7 zeigt die
erste Wendestation 24 mit einer Bündeleinrichtung, im vorgesehenen
Fall ein Umreifer, detaillierter. Eine Grundplatte 120 ist
relativ zu einer Basisplatte 122 um eine Hochachse 124 drehbar
gelagert, wobei die Basisplatte 122 fest mit einem Hallenboden
verbunden ist und ein Drehantrieb für die Grundplatte 120 der Übersichtlichkeit
halber in 7 nicht dargestellt ist. Auf
der Grundplatte 120 sind voneinander beabstandet zwei Tragbügel 126a, 126b befestigt. Die
Tragbügel 126a, 126b weisen
eine O-artige Form auf, wobei diese O-Form aber nicht vollständig geschlossen
ist, so dass ein Zwischenraum 128a bzw. 128b gebildet
ist, durch den ein Band zum Umreifen eines auf den Trägern 126a, 126b liegenden
Stapels geführt
werden kann. Der Schlitten eines solchen Umreifers wird entlang
einem Rahmen 130 geführt und
ist der Übersichtlichkeit
halber in 7 nicht dargestellt. Der Umreifer
kann abgeschaltet sein und ist nur dann in Funktion, wenn eine Bündelung
eines Stapels erforderlich ist. Der Rahmen 130 ist entlang von
zwei Führungsstangen 132 verschiebbar,
die wiederum an den Trägern 126a, 126b und
somit starr an der Grundplatte 120 befestigt sind. Zum
Umreifen eines auf den Trägern 126a, 126b liegenden
Stapels wird somit der Rahmen 130 in etwa unterhalb die Zwischenräume 128a, 128b gefahren.
Ein Schlitten läuft
dann entlang dem Rahmen 130 um den Stapel um und nach dem
Spannen des Bandes und dem Verbinden seiner beiden Enden kann der
umreifte Stapel dann von der Wendestation 24 abgenommen werden.
Während
des Spannens des Bandes zum Umreifen tritt dieses durch die Zwischenräume 128a, 128b hindurch
und legt sich an die Außenflächen des Stapels
an.
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Um
eine exakte Ausrichtung eines Stapels auf der Wendestation 24 zu
erreichen sind an dem in 7 rechten Träger 126b zwei einstellbare
Anschläge 134a, 134b vorgesehen.
Während
des Umreifens kann ein Stapel mittels eines Niederhalters 136 zusammengedrückt werden.
Hierzu wird der Niederhalter 136 nach dem Auflegen eines
Stapels entlang einer Führungsstange 138 spindelgetrieben nach
unten verschoben und gegen die Oberseite des Stapels gedrückt. Dadurch
wird der gesamte Stapel gegen die Oberseiten der Träger 126a, 126b gepresst
und kann in diesem zusammengepressten Zustand umreift werden.
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Jeder
der Träger 126a, 126b weist
beidseitig des Zwischenraums 128a, 128b jeweils
einen nach oben, zum Stapel hin offenen U-förmigen Verlauf auf, so dass
zu beiden Seiten der Öffnungen 128a, 128b U-förmige Ausnehmungen 140, 142 gebildet
sind. Die Ausnehmungen 142 sind in ihrer Größe auf den Querschnitt
der unteren Greifarme 98 der Weitergabestation 18 abgestimmt.
Beim Auflegen eines Stapels mittels der Weitergabestation 18 auf
die Wendestation 24 kommen die unteren Greifarme 98 somit in
den Ausnehmungen 140, 142 zu liegen. Die Ausneh mungen 140, 142 sind
dabei so bemessen, dass nach dem Ablegen eines Stapels die unteren
Greifarme 98 von dem jeweils untersten Halbfabrikat entfernt
werden können
und dann beim Zurückziehen der
Weitergabestation 18 ohne Oberflächenkontakt zum Stapel aus
den Ausnehmungen 140, 142 herausgezogen werden
können.
Dadurch werden eventuell empfindliche Oberflächen der Halbfabrikate geschont.
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Der
gegebenenfalls gedrehte und umreifte Stapel kann dann beispielsweise
dadurch von der Wendestation 24 abgenommen werden, dass
die unteren Greifarme der zweiten Weitergabestation 26 in die
Ausnehmungen 140, 142 der Träger 126a, 126b eingreifen,
den Stapel anheben und dadurch von den Trägern 126a, 126b abheben.
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Die
Hochachse 124, um die die Grundplatte 120 gedreht
werden kann, ist dabei so im Bezug auf die Anschläge 134a, 134b und
gegebenenfalls weitere Anschläge
ausgerichtet, dass die Hochachse 124 in der geometrischen
Mitte der auf der Wendestation 24 abgelegten Halbfabrikate
angeordnet werden kann. Unabhängig
von der Drehstellung der Wendestation 24 tritt dadurch
keine Verschiebung und somit auch kein Seitenversatz der auf der
Wendestation 24 abgelegten Halbfabrikate auf. Auch bei
unterschiedlich großen
Halbfabrikaten tritt dadurch, dass diese stets mittig zur Drehachse 124 abgelegt
werden, kein Verschiebungseffekt auf und es sind keine Einstellungen
der Drehachse 124 erforderlich. Allenfalls die Anschläge 134a, 134b müssen justiert
werden. Dadurch ist sichergestellt, dass Greifarme in den Ausnehmungen 140, 142 einen
Stapel immer an den gleichen Positionen und beispielsweise mittig aufnehmen.
Mit der Wendestation können
Halbfabrikate um beliebige Winkel zueinander verdreht aufeinander
abgelegt werden.
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Alternativ
zum Einfahren der Greifarme in die Ausnehmungen 140, 142 können die
Greifarme auch senkrecht hierzu an die Wendestation 24 heranfahren,
wobei eine Einfahrrichtung dann parallel zur X-Achse und parallel
zu den Oberseiten bzw. Unterseiten der Träger 126A, 126B erfolgen
würde.
Wie in 7 zu erkennen ist, sind die Träger 126A, 126B in Y-Richtung
soweit voneinander beabstandet, dass zwischen ihnen Platz zum Einfahren
und Ausfahren der Greifarme eines Greifers vorhanden ist.
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Die
Darstellung der 8 zeigt die Wendestation 24 mit
einem Stapel 144 aus mehreren Halbfabrikaten 146a, 146b.
Der Stapel 144 ist bereits mittels eines Bandes 148 umreift
und fertig zum Weitertransport. Der Stapel 144 ist dabei
aus zwei Teilstapeln aufgebaut, wobei der erste Teilstapel durch die
Halbfabrikate 146a und der zweite Teilstapel durch die
Halbfabrikate 146b gebildet ist.
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Wie
in 8 zu erkennen ist, weist jedes der Halbfabrikate 146a, 146b eine
keilartige Form auf, so dass aufgrund der identischen Ausrichtung
der Halbfabrikate 146a der erste Teilstapel auf einer Seite deutlich
höher ist
als auf der gegenüberliegenden. Der
zweite Teilstapel aus den Halbfabrikaten 146b ist daher
um 180° gedreht
auf dem ersten Teilstapel abgelegt, so dass der Gesamtstapel 144 insgesamt wieder
eine quaderförmige
Form erhält.
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Das
um 180° verdrehte
Auflegen der Teilstapel wird dadurch erreicht, dass der erste Teilstapel aus
den Halbfabrikaten 146a auf der Wendestation 24 abgelegt
wird. Die Grundplatte 120 der Wendestation 24 wird
daraufhin um die Hochachse 124 um 180° gedreht und der zweite Teilstapel
aus den Halbfabrikaten 146b wird erst dann auf die Wendestation 24 aufgelegt.
Die ersten Halbfabrikate 146a werden somit beispielsweise
von der, den Anschlägen 134a, 134b gegenüberliegenden
Seite der Wendestation 24 auf diese aufgelegt. Nach Drehung
der Grundplatte 120 wird der zweite Teilstapel aus den
Halbfabrikaten 146b dann von der Seite der Anschläge 134a, 134b aus
auf die Wendestation 24 aufgelegt. Da die Hochachse 124 durch
die geometrische Mitte der auf der Wendestation 24 aufliegenden
Halbfabrikate verläuft,
entsteht durch die Drehung der Wendestation 24 kein Seitenversatz
zwischen den Halbfabrikaten 146a, 146b.
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Die
Darstellung der 9 zeigt eine Kippvorrichtung 150,
die Teil der Abpackstation 34 ist, wie sie in den 1 und 2 dargestellt
wurde. Die Kippvorrichtung 150 weist eine Maschinenbasis 152 auf, die
fest mit einem Hallenboden verbunden ist. Um eine erste Kippachse 154 drehbar
gelagert ist an der Maschinenbasis 152 ein Rahmen 156 befestigt.
Der Rahmen 156 ist starr mit einem Zahnrad 158 verbunden,
das konzentrisch zur ersten Kippachse 154 angeordnet ist.
Eine Zahnstange 160 kämmt
mit dem Zahnrad 158 und ist in ihrer Längsrichtung verschiebbar auf
der Maschinenbasis 152 angeordnet. Mittels eines Schubzylinders 162 wird
die Zahnstange 160 relativ zur Maschinenbasis 152 verschoben
und dreht dabei das Zahnrad 158, was wiederum zu einer Kippbewegung
des Rahmens 156 um die erste Kippachse 154 führt.
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Auf
dem Rahmen 156 sind zwei Führungsstangen 164 parallel
zueinander angeordnet, und ein Halterungsschlitten 166 kann
entlang der Führungsstangen 164 relativ
zum Rahmen 156 verschoben werden. Die Führungsstangen 164 sind
dabei parallel zur ersten Kippachse 154 ausgerichtet. Zum
Verschieben des Halterungsschlittens 166 dient ein am Halterungsschlitten 166 angeordneter
Motor 168, dessen Zahnrad mit einer fest am Rahmen 156 angeordneten
Zahnstange kämmt.
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Der
Halterungsschlitten 166 trägt eine Halterung 170 in
Form einer sogenannten räumlichen Ecke.
Die räumliche
Ecke weist drei jeweils senkrecht zueinander angeordnete Seitenflächen auf.
Die Halterung 170 ist für
die Aufnahme einer Umverpackung vorgesehen, in die dann gestapelte
Halbfabrikate eingeschoben werden sollen. Um eine solche Umverpackung
in der Halterung 170 zeitweise zu fixieren, ist in einer
der Seitenflächen
der Halterung 170 ein Saugnapf 172 vorgesehen.
In einer anderen Seitenfläche
der Halterung 170 ist eine Fensteröffnung 174 vorgesehen,
deren Zweck nachstehend noch erläutert
wird. Die Halterung 170 in Form einer räumlichen Ecke ist insgesamt
um eine zweite Kippachse 176 relativ zum Halterungsschlitten 166 und somit
relativ zum Rahmen 156 verkippbar. Die zweite Kippachse 176 ist
dabei unabhängig
von der Kippstellung des Rahmens 156 oder der Position
des Halterungsschlittens 166 entlang der Führungsstangen 164 stets
senkrecht zur ersten Kippachse 154 ausgerichtet. Um die
Halterung 170 um die zweite Kippachse 176 zu verdrehen,
ist die Halterung 170 mit einem konzentrisch zur zweiten
Kippachse 176 angeordneten Zahnrad versehen, das mit einem
Zahnrad eines Antriebsmotors 178 kämmt, der wiederum fest auf dem
Halterungsschlitten 166 angeordnet ist.
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Eine
Umverpackung wird der Kippvorrichtung 150 entlang dem Pfeil 36 zugeführt und
in der Halterung 170 so platziert, dass die Umverpackung an
allen drei Seitenflächen
der räumlichen
Ecke der Halterung 170 anliegt. Die Umverpackungen werden zuvor
automatisch oder manuell aufgerichtet. Bei automatischer Aufrichtung
holt eine Aufrichtstation Umverpackungen aus einem Vorratsmagazin,
das von Zeit zu Zeit aufgefüllt
werden muss. Mittels des Saugnapfes 172 kann die Umverpackung
dann in der räumlichen
Ecke fixiert werden. Die Halterung 170 kann nun entweder
mittels des Halterungsschlittens 166 parallel zur ersten
Kippachse 154 verfahren werden, so dass entlang dem Pfeil 180 dann
Stapel von Halbfabrikaten in die Umverpackung eingeschoben werden
können.
Alternativ kann die Halterung 170 um die zweite Kippachse 176 gekippt
werden und durch Verfahren des Halterungsschlittens 166 ausgerichtet
werden. Nachfolgend kann die Umverpackung dann mit Stapeln von Halbfabrikaten
befüllt
werden, die mit einer Weitergabestation entlang dem Pfeil 180 angeliefert
werden. Das Kippen der Umverpackung ist dann sinnvoll, wenn die
Umverpackung keine quadratische Einführöffnung hat und die zu verpackenden
Halbfabrikate Abmessungen aufweisen, die günstiger entweder in eine flachliegende
oder eine senk recht stehende Umverpackung eingepackt werden können. Nach
dem Befüllen
mit Stapeln von Halbfabrikaten liegt die Umverpackung dann immer noch
in der Halterung 170, wobei eine Öffnung der Umverpackung dann
horizontal ausgerichtet ist.
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Um
ein Herausfallen der Stapel von Halbfabrikaten aus der Umverpackung
bei der Weiterverarbeitung zu vermeiden, wird der Rahmen gemäß der Darstellung
in 10 dann um die erste Kippachse 154 um
90° gekippt,
so dass die Öffnung
der dann gefüllten
Umverpackung nach oben zu liegen kommt, und die Umverpackung dann
einfach verschlossen werden kann.
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In
der in 10 dargestellten Lage der Halterung 170 tritt
ein erstes Transportband 182 abschnittsweise durch die
Fensteröffnung 174 der
Halterung 170 hindurch und kommt dadurch in Kontakt mit
der Bodenfläche
der gefüllten
Umverpackung. Mittels des Transportbands 182 kann die Umverpackung
dann entlang dem Pfeil 184 aus der Halterung 170 herausgeschoben
werden und beispielsweise an eine Schließstation und/oder an eine Kennzeichnungsstation
zum Kodieren der Umverpackungen übergeben
werden.
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Wurde
die Halterung 170 ausgehend von der in 9 dargestellten
Stellung vom dem Befüllen
der Umverpackung zunächst
um die zweite Kippachse 176 gekippt, führt ein Verkippen des Rahmens 156 um
die erste Kippachse 154 nach dem Befüllen der Umverpackung dazu,
dass ein zweites Transportband 186 unterhalb der Fensteröffnung 174 zu
liegen kommt und teilweise durch diese hindurchtritt. In diesem
Fall kommt demnach dann das zweite Transportband 186 in
Kontakt mit der Bodenfläche
der gefüllten
Umverpackung und diese kann entlang eines Pfeils 188 weiter
transportiert werden.
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Die
Darstellung der 11 zeigt die Kippvorrichtung 150 abschnittsweise
bei abgenommener Halterung 170. Es ist zu erkennen, dass
die räumliche
Ecke der Halterung 170 so an dem Halterungsschlitten 166 drehbar
gelagert ist, dass eine Innenkante der räumlichen Ecke mit der zweiten
Kippachse 176 zusammenfällt.
Dadurch kann eine Verschiebung der Umverpackung beim Kippen der
Halterung 170 vermieden werden, wodurch die exakte Ausrichtung
der Umverpackung für
das Einschieben der Halbfabrikatestapel erleichtert ist. Detailliert
dargestellt sind der am Halterungsschlitten 166 befestigte Motor 178,
der ein Zahnrad 190 antreibt, das wiederum mit einem konzentrisch
zur zweiten Kippachse 176 angeordneten Zahnrad 192 kämmt, das
wiederum starr mit der Halterung 170 verbunden ist. Die Halterung 170 weist
zwei parallel voneinander beabstandete rechtwinklige Ausleger 194 auf,
an denen die räumliche
Ecke der Halterung 170 dann befestigt werden kann. Der
Saugnapf 172 ist an einem Querträger 196 angeordnet,
der die beiden Ausleger 194 miteinander verbindet.
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In 11 gut
zu erkennen ist der Kippantrieb des Rahmens 156. Wie bereits
ausgeführt
wurde, kämmt
eine auf der Maschinenbasis 152 verschiebbar angeordnete
Zahnstange 160 mit einem starr mit dem Rahmen verbundenen
Zahnrad 158, das konzentrisch zur ersten Kippachse 154 angeordnet
ist. Die Zahnstange 160 wird mittels eines Schubzylinders 162 verschoben,
wodurch der Rahmen 156 dann um die erste Kippachse 154 geschwenkt
wird.
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Die
perspektivische Darstellung der 12 zeigt
die dritte Wendestation 28 detaillierter. Die Wendestation 28 ist
prinzipiell ähnlich
zur Wendestation 24 der 7 aufgebaut
und weist einen in 12 nicht dargestellten Drehtisch
auf, auf dem ein Rahmen 200 um eine vertikal angeordnete
Drehachse z drehbar angeordnet ist. An dem Rahmen 200 fährt ein
nicht dargestellter Schlitten eines Umreifers entlang, um einen
Stapel mit einem umlaufenden Band zu versehen.
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In
der Darstellung der 13 ist ein Stapel 202 auf
der Wendestation 28 abgelegt und bereits mit einem umlaufenden
Band versehen.
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Die
Wendestation 28 ist mit Transportvorrichtungen in Form
angetriebener Rollen 204 versehen. Die Rollen 204 sind
jeweils zwischen zwei seitlichen Trägern 206 bzw. 208 angeordnet
und werden jeweils mittels eines gemeinsamen Elektromotors 210, 212 angetrieben.
Die Träger 206, 208 sind
auf dem nicht dargestellten Drehtisch angeordnet und infolge dessen
um die Hochachse z drehbar. Mittels der angetriebenen Rollen 204 kann
somit ein zwischen den Trägern 206 abgelegter
Stapel in den Rahmen 200 eingefahren werden, dort umreift
werden und dann mittels der Rollen 204 zwischen den Trägern 208 von
der Wendestation 28 heruntertransportiert und beispielsweise
an eine konventionelle Palettierstraße übergeben werden.
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Während des
Umreifens kann der Stapel 202, wie in 13 zu
erkennen ist, mittels eines verfahrbaren Niederhalters 214 zusammengedrückt und gegen
die Rollen 204 gepresst werden. Der Niederhalter 214 ist
hierzu mittels einer Spindel 216 parallel zur Höhenrichtung
verfahrbar.
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Insgesamt
ist anhand der vorstehenden Beschreibung zu erkennen, dass die einzelnen
Verarbeitungsstationen, nämlich
die Vereinzelungsstation 12, die Qualitätskontrollstation 14,
die Stapelstation 16, eine oder mehrere Weitergabestationen 18, 26, 32,
eine oder mehrere Wendestationen 24, 30, 44,
jeweils mit oder ohne Umreifer, sowie die Abpackstation 34 und
die Palettierstation 28 im Wesentlichen beliebig und dem
modularen Konzept der Verpackungsanlage folgend miteinander kombiniert
werden können,
um den gestellten Verpackungsanforderungen und den räumlichen
Gegebenheiten gerecht zu werden.
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Die
in 1 dargestellte zentrale Steuerungseinheit 35 übernimmt
dabei die Ansteuerung der einzelnen Verarbeitungsstationen der gesamten Verpackungsanlage.
Mittels der zentralen Steuereinheit 35 können auch
alle Verarbeitungsstationen auf sich ändernde Abmessungen der zu
verarbeitenden Halbfabrikate eingestellt werden. Wenigstens zwei
in Materialflussrichtung aufeinanderfolgende Verarbeitungsstationen
weisen dabei eine gemeinsame Referenzachse auf oder wenigstens schneiden
sich die Referenzachsen zweier aufeinanderfolgender Verarbeitungsstationen,
so dass nach Einstellung einer Verarbeitungsstation, beispielsweise
der Stapelstation 16 und der Einstellung des Anschlags 68 auf
die Abmessungen der zu verarbeitenden Halbfabrikate, sämtliche
weitere Verarbeitungsstationen in einfacher Weise mittels der zentralen
Steuereinheit 35 eingestellt werden. Denn aufgrund der
gemeinsamen oder sich schneidenden Referenzachsen sind die Halbfabrikate
oder Stapel in allen Verarbeitungsstationen mittig ausgerichtet
und lediglich dann, wenn Seitenanschläge erforderlich sind, müssen diese
eingestellt werden. Auch die Verfahrwege der Kippstation 34 müssen auf
unterschiedlich große
Halbfabrikate angepasst werden. Das Verstellen von Anschlägen kann
mittels Stellmotoren erfolgen.