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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausrichtung eines
auf einer Unterstützungsfläche aufliegenden Stapels
flacher Gegenstände, insbesondere eines Papierstapels oder
eines Stapels unausgerichtet übereinander liegender Druckereierzeugnisse
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung
eines derartigen Verfahrens.
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Die
Ausrichtung von Stapeln flacher Gegenstände, insbesondere
von Papierstapeln oder von Druckereierzeugnisstapeln (z. B. Zeitschriften,
Broschüren etc.) ist beispielsweise zur Vorbereitung einer
automatisierten Verpackung der entsprechenden Stapel in Kartons
(z. B. in Stülpdeckelkartons) erforderlich. Ein nicht hinreichend
ausgerichteter Stapel würde bei dem anschließenden
Verpackungsvorgang zu Störungen führen. Bei üblichen
Vorrichtungen zur Bildung entsprechender Stapel (z. B. sog. Zählstaplern)
ist eine hinreichend genaue Ausrichtung der Stapel in der Regel
nicht gewährleistet, zumal sich die den Stapel bildenden
Gegenstände auch bei einem Transport auf Transportbändern
zwischen einzelnen Bearbeitungsstationen – bedingt durch
Beschleunigungs- und Abbremsvorgänge – gegeneinander
verschieben können.
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Es
ist grundsätzlich bekannt, Stapel mit flachen Gegenständen – wie
z. B. zu beschneidende Papierstapel – mittels eines Rüttlers
auszurichten. Hierzu wird der Stapel in einer Kassette in eine weder horizontale
noch vertikale Lage gebracht – typischerweise handelt es
sich um eine 45°-Position –, so dass der Stapel
mit zwei seiner Seitenflächen gleichzeitig aufliegt und
eine Ausrichtung des Stapels durch Stollen dieser Seiten möglich
wird. Die eigentliche Ausrichtung wird dann letztlich durch eine
Rüttel- oder Vibrationsbewegung bewirkt.
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Der
Nachteil eines derartigen Rüttlers besteht darin, dass
der Stapel vor dem Rütteln in eine 45°-Position
und danach wieder aus dieser Position heraus gebracht werden muss,
was im Falle einer vollautomatischen Bearbeitung der Stapel konstruktiv
recht aufwendig ist, insbesondere dann, wenn außerdem noch
eine flexible Anpassung an verschiedene Formate möglich
sein soll.
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Ferner
kann abhängig von den verarbeiteten Druckereierzeugnissen
der Rüttelvorgang längere Zeit (typischerweise
einige Sekunden) in Anspruch nehmen, so dass bei einer vollständig
automatisierten Verarbeitungsstraße für Papierstapel
mit vorgegebenen Taktzeiten möglicherweise Timing-Probleme
auftreten können.
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Bei
zu starkem Rütteln können die häufig frisch
bedruckten und sehr empfindlichen Stoßseiten der Druckereierzeugnisse
beschädigt werden.
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Schließlich
sind Rüttlerkonzepte kaum zur Ausrichtung von Stapeln geeignet,
die aus mehreren Druckereierzeugnis-Einzelstapeln bestehen, z. B.
zur Ausrichtung von zwei Stapeln DIN-A5-Broschüren, die
nebeneinander liegend einen zu verpackenden Stapel mit einer DIN-A4-Grundfläche
bilden.
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Aus
der
WO 2008/104476 ist
es bekannt, auf einer im Wesentlichen horizontalen Unterstützungsfläche
aufliegende Druckereierzeugnis-Stapel durch Wirkung mehrerer Anschläge
auszurichten, wobei die Anschläge gegen die Seitenflächen
der Stapel gefahren und dabei unausgerichtete überstehende Einzel-Druckereierzeugnisse
in den Stapel hinein verschoben werden. Je nach Art und Ausgestaltung der
Druckereierzeugnisse sowie abhängig von der Höhe
und dem Gewicht des Stapels können jedoch die Reibungskräfte
zwischen den gestapelten Druckereierzeugnissen so stark sein, dass
das Ausrichten mittels Anschlägen nicht gelingt. In diesem
Falle knicken die überstehenden Kanten der Druckereier zeugnisse
unter der Krafteinwirkung der Anschläge um, anstatt in
den Stapel zurückgestoßen zu werden, wodurch die
Druckereizeugnisse letztlich beschädigt werden und die
Weiterverarbeitung des Stapels möglicherweise nicht mehr
möglich ist.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt vor diesem Hintergrund die Aufgabe
zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Ausrichtung von
Stapeln der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem bzw. bei
der eine zuverlässige, schonende, schnelle sowie flexible,
an unterschiedliche Papierformate leicht anpassbare Ausrichtung
auch ohne die bei einem Rüttler erforderliche 45°-Positionierung
erzielt wird.
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Die
vorstehende Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des
Patentanspruches 1 bzw. eine entsprechend ausgebildete Vorrichtung
gemäß Patentanspruch 8 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen
Patentansprüchen.
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Im
Rahmen der Erfindung ist vorgesehen, dass während wenigstens
ein Anschlag an eine Seitenfläche des Stapels herangefahren
wird, der Stapel zumindest zeitweise einer Beschleunigung mit einer in
Schwerkraftrichtung nach unten weisenden Komponente ausgesetzt wird.
Je nach Ausmaß der Beschleunigung wird hierdurch die Schwerkraftwirkung zwischen
den einzelnen Elementen des Stapels temporär quasi aufgehoben,
insbesondere bei Beschleunigungen im Bereich der Erdbeschleunigung
g (= 9,81 m/s2), die im Rahmen der vorliegenden
Erfindung bevorzugt werden.
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Da
die Schwerkraftwirkung damit aufgehoben bzw. reduziert ist, reduzieren
sich auch die für das Ausrichten der gestapelten Erzeugnisse
erforderlichen Kräfte. Insbesondere sind die erforderlichen
Kräfte in diesem Falle nicht mehr von dem Gewicht des über
dem auszurichtenden Erzeugnis befindlichen Stapels abhängig, so
dass erfindungsgemäß auch relativ hohe und/oder
schwere Stapel ohne Beschädigungen der Einzelelemente ausgerichtet werden
können.
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Dabei
ist es – anders als bei bekannten Rüttlerkonzepten – nicht
erforderlich, den Stapel in eine 45°-Position od. dgl.
zu kippen, vielmehr kann der Stapel auf einer horizontalen Unterstützungsfläche verbleiben.
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Bei
Beschleunigungen, die erheblich höher sind als die Erdbeschleunigung,
würde der Stapel evtl. kurzzeitig von der Auflagefläche
abheben und wäre daher schwieriger zu kontrollieren. Daher
sind Beschleunigungswerte im Bereich der einfachen Erdbeschleunigung
bevorzugt, wobei auch schon bei geringeren Beschleunigungen ein
positiver Effekt erzielt wird. die Beschleunigung erfolgt vorzugsweise
linear nach unten.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielhaft näher
erläutert:
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Die
einzige Figur zeigt eine Ausführungsform einer Vorrichtung
zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens.
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Ein
unausgerichteter Stapel 10 aus Druckereierzeugnissen wird
der Vorrichtung übe ein Transportband 12 in x-Richtung
(vgl. Pfeil) zugeführt. Das Transportband 12 bringt
den Stapel 10 in die in der Figur dargestellte, mittels
(nicht dargestellter) Lichtschranken detektierte Position und hält
dort zunächst an.
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Der
Stapel 10 ist im Ausführungsbeispiel aus zwei
nebeneinander liegenden Einzelstapeln 10a, 10b von
Druckereierzeugnissen gebildet. Selbstverständlich können
auch aus einem einzigen Stapel gebildete Stapel oder auch aus mehreren
Einzelstapeln (z. B. vier Stapeln) gebildete Stapel verarbeitet
werden. Auch ist die Vorrichtung zur Ausrichtung von aus Einzelblättern
bestehenden Stapeln geeignet.
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Die
Vorrichtung ist dahingehend ausgebildet, die Seitenflächen 22a–d
des Stapels 10 allseitig auszurichten. Dies geschieht durch
vier Anschläge 18a, b und 20a, b, die
jeweils als sich vertikal erstreckende Winkelprofile ausgebildet
sind.
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Die
Anschläge 18a, b und 20a, b können
mittels zweier Servo-Antriebsmotoren 14a, b über
nicht im Einzelnen dargestellte Spindelantriebe in x- und y-Richtung
verfahren werden.
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Ein
erster Servo-Antriebsmotor 14a bewirkt eine Bewegung der
Anschläge 18a, b sowie 20a, b in x-Richtung
gegenläufig aufeinander zu bzw. voneinander weg. Entsprechend
bewirkt ein zweiter Servo-Antriebsmotor 14b eine gegenläufige
Bewegung der Anschläge 18a, b und 20a,
b in y-Richtung. Durch die separate Ansteuerung in x- und y-Richtung
kann die Vorrichtung lediglich durch die Programmierung der die
Vorrichtung ansteuernden speicherprogrammierbaren Steuerung an verschiedene
Stapelformate angepasst werden. Sofern nur Stapel mit einem vorgegebenen
Seitenverhältnis ausgerichtet werden sollen, so kann der
Antrieb in x- und y-Richtung alternativ durch einen gemeinsamen
Servomotor (nicht dargestellt) erfolgen.
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Die
Anschläge 18a, b und 20a, b sind in der Figur
in einer Ausgangsposition dargestellt, in der die Anschläge
den Transport des Stapels 10 mittels des Transportbandes 12 nicht
behindern. Zur Durchführung der Ausrichtung werden die
Anschläge 18a, b, und 20a, b aufeinander
zu bewegt. Gleichzeitig mit der Bewegung der Anschläge 18a,
b und 20a, b wird die gesamte Vorrichtung zusammen mit
dem Transportband 12 und den Anschlägen 18a,
b und 20a, b über einen Antrieb 16 in
vertikaler z-Richtung schnell abgesenkt.
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Die
Absenkbewegung erfolgt über einen weiteren Servomotor,
der kontrolliert derart angesteuert wird, dass sich zeitweise eine
in Abwärtsrichtung wirkende Beschleunigung von etwa 1 g
ergibt. Hierdurch wird die Wirkung der Schwerkraft auf den Stapel 10 vorübergehend
aufgehoben und eine beschädigungslose Ausrichtung des Stapels 10 erleichtert. Diese
Ausrichtung erfolgt letztlich, indem die Anschläge 18a,
b und 20a, b aufeinander zu gefahren werden, bis eine vorgegebene
Erdposition erreicht ist, die durch die gewünschten Abmessungen
des Stapels 10 im ausgerichteten Zustand definiert ist.
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Die
Bewegung der Anschläge 18a, b und 20a,
b wird derart mit der Vertikalbewegung in z-Richtung koordiniert,
dass die Anschläge ihre Endposition bereits erreichen,
bevor die Beschleunigung in z-Richtung nennenswert abnimmt. Da der
Verfahrweg in z-Richtung im Ausführungsbeispiel nicht sehr lang
ist, muss schon nach relativ kurzer Zeit von der Beschleunigungs-
in eine Bremsphase übergegangen werden. Die Anschläge
werden im Ausführungsbeispiel dementsprechend auch relativ
rasch – bevorzugt innerhalb einer Zeitspanne von weniger
als 500 ms – geschlossen.
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Je
nachdem, wie stark die einzelnen Druckereierzeugnisse des Stapels
maximal gegeneinander verschoben sind, kann es auch vorgesehen sein, dass
die Anschläge zunächst um eine bestimmte Wegstrecke
an die Seiten 22a–d des Stapels 10 herangefahren
werden und die Beschleunigung in z-Richtung erst dann gestartet
wird, wenn eine tatsächliche Berührung des Stapels
durch die Anschläge 18a, b und 20a, b
zu erwarten ist. Hierdurch kann die begrenzte Beschleunigungsstrecke
in z-Richtung optimal ausgenutzt werden.
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Nachdem
die Anschläge 18a, b und 20a, b ihre
Endposition erreicht haben, wird die Bewegung in z-Richtung nach
unten abgebremst und die Vorrichtung anschließend bei an
den Stapel 10 anliegenden Anschlägen 18a,
b und 20a, b wieder nach oben gefahren. Der nunmehr ausgerichtete
Stapel kann z. B. durch Überstülpen eines Kartonteils
gleich weiterverarbeitet werden oder zur weiteren Verarbeitung weitertransportiert
werden.
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Grundsätzlich
wäre es auch denkbar, den Ausrichtvorgang mehrfach zu wiederholen
und dabei die Anschläge bei jeder Iteration enger zusammenzufahren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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