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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ermittlung einer Ortsposition einer Seitenkante eines Materialstapels aus blattartigen Materialbogen mittels zumindest eines Sensors, wobei von dem Materialstapel ein Teilstapel von einer Aufnahmeeinrichtung, wie Tischplatte eines Lufttisches, aufgenommen wird, die entlang einer zweiten Richtung relativ zu dem Materialstapel verstellt wird und zu dem und senkrecht zu der zweiten Richtung entlang einer ersten Richtung eine relativ zur Aufnahmeeinrichtung verstellbare Traverse verläuft, die sich entlang aufnahmeeinrichtungsseitiger Stirnfläche des Stapels erstreckt, wobei von der Traverse eine Halterung ausgeht, die entlang der Traverse in der ersten Richtung oder mit der Traverse entlang der zweiten Richtung verstellbar ist.
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Um eine gewünschte Anzahl blattartiger Materialbögen von einem Materialstapel zu Weiterverarbeitungsstationen wie Schütteleinrichtung oder Schneidmaschine zuzuführen, gelangen Zähleinrichtungen mit einer Zählscheibe zum Einsatz, das mit Unterstützung von Vakuum sich zwischen den einzelnen Materialbögen quasi schraubenförmig hindurchbewegt. Um sodann einen Teilstapel abgezählter Materialbögen von einer Tischplatte eines Lufttisches als Aufnahmeeinrichtung aufnehmen zu können, muss der Teilstapel von dem Materialreststapel getrennt werden. Hierzu ist aus dem Stand der Technik eine Anordnung bekannt, bei der zunächst eine unbestimmte Anzahl von Materialbögen, die größer als die abzuzählende Anzahl ist, mit einer Fixiereinrichtung angehoben wird, sodann die gewünschte Anzahl der Materialbögen gezählt und der so gebildete Stapel geklemmt wird, um anschließend die Fixiereinrichtung zu lösen und somit die nicht zum Teilstapel gehörenden Materialbögen auf den Materialreststapel wieder abzulegen.
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Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Abnehmen eines Teilstapels von einem Materialstapel sind aus der
EP 423 065 A2 bekannt. Die bekannte Vorrichtung umfasst zwei vertikal verschiebbare Schlitten, welche horizontal verschiebbar eine Tischplatte bzw. eine Zange mit einer oberen Zangenbacke und einer unteren Zangenbacke tragen. Die untere Zangenbacke enthält ein horizontal verschiebbares Messer und horizontal verschiebbare sowie bezüglich des Messers vertikal bewegbare Tragelemente. Vor der Tischplatte wird ein Blätterstapel aufgestellt. Die Schlitten werden gesenkt, bis die obere Zangenbacke auf dem Blätterstapel aufliegt. Das zuvor in die untere Zangenbacke zurückgezogene Messer wird dann in einem genau einstellbaren Abstand unter der oberen Zangenbacke in den Materialstapel eingestochen. Die Schlitten werden wenig angehoben, um mit dem Messer im Materialstapel einen Spalt zu bilden. In den Spalt werden unterhalb des Messers die Tragelemente geschoben und dann bis über die Höhe des Messers nach oben gedrückt, so dass sie allein das Gewicht der aufliegenden Blätter tragen.
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Der Rand von relativ dicken und schweren Teilstapeln kann zwar ohne Beschädigung der Blätter abgehoben werden, jedoch sind zur Durchführung des Verfahrens sowohl ein Messer als auch separate Tragelemente notwendig, die mit der oberen Zangenbacke zusammenwirken.
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Eine weitere Vorrichtung und ein Verfahren zum Abnehmen eines Teilstapels von einem Materialstapel ist in der
DE 101 24 091 A1 beschrieben. Die Vorrichtung umfasst einen Hubtisch, an dem eine in horizontaler Richtung verstellbare Entstapeleinheit angeordnet ist. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Teileinheit, die ein Messer besitzt, das lagenparallel in den Materialstapel eindringt, in dem es um eine vertikale Achse aus einer Ausgangslage in den Materialstapel einschwenkt. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung eine Greifeinheit, die mindestens zwei Zangen umfasst und deren Zangenmäuler verstellbar sind und die entlang einer horizontalen Linearführung mit Hilfe eines Antriebs in Richtung des Randes des Hubtisches verschiebbar sind.
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Durch Betätigen einer Zylinderkolbeneinheit wird das Messer von einer im Inneren der Entstapeleinheit liegenden Verwahrposition in eine Position verschwenkt, bei der die Klinge des Messers in den Materialstapel dringt und somit den Materialstapel in einen Teilstapel und einen Reststapel unterteilt. Dabei ist nicht ausgeschlossen, dass Materialbögen durch das Eindringen des Messers beschädigt werden.
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Die
EP 1 264 792 A1 bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Unterteilung eines Stapels von Blättern in Ries vorgegebener Blattzahl. Dazu ist ein Greifer vorgesehen, der zur Erzeugung einer vorgebbaren Flächenpressung im aufzuteilenden Stapel ein erstes Anpresskissen, ein Schwert zum Anstechen des aufzuteilenden Stapels in vorgebbarer Höhe vom oberen Rand des Stapels und eine Greifzange zum Handhaben des auszusondernden Rieses aufweist. Die Greifzange besteht aus einer Gabel und aus einem Zangenoberteil zum klemmenden Halten des Rieses zwischen Gabel und Zangenoberteil. In dem Greifer ist ebenfalls eine Ziehleiste vorgesehen, wobei die Ziehleiste vertikal beweglich ausgestaltet und darüber hinaus so ausgebildet ist, dass sie zumindest dann mit der dem Greifer zugewandten Seite des Stapels von Blättern in Anlage gelangt, wenn der Papierstapel vom Schwert angeschnäbelt ist. Zum Aussondern eines Rieses mit der vorgebbaren Anzahl von Blättern sticht das Schwert den Stapel an. Hierbei dringt das Schwert mit seiner Schwertspitze um einige Millimeter in den Stapel ein. Somit ist auch bei dieser Ausführungsform nicht ausgeschlossen, dass Blätter beschädigt werden.
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Der
DE 86 10 354 U1 ist eine Vorrichtung zum Verarbeiten von abgezählten Lagen aus Papierbogen zu entnehmen. Teilstapel werden durch Markierungsstreifen unterteilt, die mittels eines Sensors abgetastet werden.
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Gegenstand der
EP 1 566 355 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufteilen eines aus Blattgut gebildeten Gesamtstapels.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass insbesondere zum problemlosen Separieren eines Teilstapels einer blattgenau abgezählten Anzahl von blattartigen Materialbögen, wie Papier- oder Etikettenbögen, die Seitenkante bzw. die diese begrenzende obere Ecke eines Materialstapels genau ermittelt werden kann.
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Zur Lösung wird vorgeschlagen, dass von der Halterung zumindest ein erster und ein zweiter optischer Sensor ausgehen, dass als erste Messstrahlung von dem ersten Sensor Licht emittiert und reflektiertes Licht empfangen wird, dass als zweite Messstrahlung von dem zweiten Sensor Licht emittiert und reflektiertes Licht empfangen wird, dass die erste Messstrahlung eine parallel zu der ersten oder der zweiten Richtung verlaufende Referenzgerade unter einem Winkel α und die zweite Messstrahlung die Referenzgerade unter einem Winkel β mit α ≠ β schneidet, dass sich die erste und die zweite Messstrahlung mit ihren Verlängerungen unabhängig von der Stellung der Halterung in der Referenzgeraden schneiden, dass ein Verstellweg ΔY der Halterung entlang der Traverse gemessen wird, der zurückgelegt wird, nachdem einer der Messstrahlen die Seitenkante und sodann der andere Messstrahl die Seitenkante geschnitten haben, und dass aus trigonometrischer Beziehung zwischen gemessenem Verstellweg ΔY und den Winkeln α und β die Ortsposition der Seitenkante berechnet wird.
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Um die Oberkante und insbesondere den Schnittpunkt zwischen Seitenkante und Oberkante zu ermitteln, ist vorgesehen, dass mit der Halterung ein dritter optischer Sensor verbunden oder diesem ortsfest zugeordnet wird, von dem als dritte Messstrahlung Licht emittiert und reflektiertes Licht empfangen wird, wobei zur Ermittlung von Oberkante des Stapels und/oder Schnittpunkt zwischen Oberkante und Seitenkante des Stapels die dritte Messstrahlung entlang der ersten oder der zweiten Richtung verläuft.
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In der Praxis kommt es vor, dass eine Doppelnutzung von Stapeln erfolgt, d. h., dass zwei Stapel hintereinander angeordnet sind, von denen abwechselnd Teilstapel abgenommen werden. Um zu erkennen, von welchem der Stapel ein Teilstapel aufzunehmen sind, wobei stets der vordere, also aufnahmeseitige Stapel niedriger als der hintere sein muss, ist vorgesehen, dass auf stapelseitigem Stirnseitenbereich der Aufnahmeeinrichtung zumindest ein vierter optischer Sensor angeordnet wird oder ortsfest zugeordnet wird, über den ein Vorhandensein von hintereinander angeordneten Stapeln und/oder Oberkante bzw. -kanten des oder der Materialstapel ermittelt wird bzw. werden.
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Insbesondere besteht der vierte optische Sensor aus einem Sensorpaar, wobei jeder Sensor eine unterschiedliche Reichweite besitzt, um eine Unterscheidbarkeit zwischen einem vorderen und einem hinteren Stapel zu ermöglichen.
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Um die quer zu der ersten Richtung, also dem Verschiebeweg der Aufnahmeeinrichtung wie dem Lufttisch verlaufende Vorderkante des Stapels zu ermitteln, ist vorgesehen, dass mit der Aufnahmeeinrichtung ein als Lichtschranke ausgebildeter fünfter optischer Sensor verbunden oder ortsfest dieser zugeordnet wird, mittels dem aufnahmeseitig verlaufende Vorderkante des Stapels erfasst wird. Der Lichtstrahl verläuft parallel zu der Vorderkante der Aufnahmeeinrichtung.
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Von der Halterung können ein Abstechmesser und/oder eine Zangenanordnung und/oder eine Zähleinrichtung zum Zählen einer Anzahl von Materialbögen ausgehen, so dass eine eindeutige Zuordnung zwischen den diesbezüglichen Einrichtungen und den Koordinaten der Ecke bzw. der Längskante des Stapels auch das Messen mit dem Sensor möglich ist. Gleiches gilt hinsichtlich der Tiefe des ersten Stapels, sofern eine Doppelnutzung erfolgen soll, also zwei hintereinander angeordnete Stapel zu bearbeiten sind.
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Die Bewegung von Traverse und Halterung wird über Drehgeber erfasst und die entsprechenden Signale einer SPS zugeführt, um sodann nach Ermittlung der Koordinaten, also der Ortsposition von Längskante und Oberkante bzw. Ecke die Halterung derart auf diese auszurichten, dass in gewünschtem Umfang ein Zählen bzw. ein Abstechen erfolgen kann.
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Die Referenzgerade, die parallel zu der ersten oder zweiten Richtung verläuft, also entlang der Traverse oder senkrecht zu dieser und auf der sich die verlängerten ersten und zweiten Messstrahlen schneiden und der Seitenkante, berechnet sich nach der Formel X = ΔY / tanα·tanβ, wobei
- ΔY
- = Verstellweg des Schlittens ist, der erforderlich ist, dass der erste und der zweite Sensor nacheinander die Seitenkante detektiert haben,
- c
- = Winkel zwischen dem ersten Messstrahl und der Referenzgeraden,
- β
- = Winkel zwischen dem zweiten Messstrahl und der Referenzgeraden.
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Erwähntermaßen ist die Bestimmung der Ortsposition bzw. Ortskoordinaten von Seitenkante bzw. Oberkante bzw. Schnittpunkt von Seitenkante und Oberkante, also oberer Ecke der Seitenkante des Stapels unabhängig von den erfindungsgemäßen Lehren zur Ermittlung und Erfassung des Teilstapels bzw. des Einstechens in den Stapel selbst, gleichwenn eine Kombination mit z. B. der Zählmöglichkeit bzw. des Einstechens bevorzugt ist. Insoweit gelten die in diesem Zusammenhang erläuterten Merkmale ggfs. in Kombination mit denen zur Ermittlung der Ortspositionen.
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Unabhängig hiervon ist des Weiteren vorgesehen, dass die zum Zählen von Materialbögen eingesetzte Zählscheibe von einem Zählkopf ausgeht, der in einer von der Traverse ausgehenden vertikal verlaufenden Führungssäule geführt wird. Die Zählscheibe – auch Zählrad genannt – weist einen Aufbau und eine Funktion entsprechend der
EP 0 737 936 A1 auf.
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Ist die gewünschte Anzahl abgezählt, wobei die Zählscheibe zwischen Materialbögen verbleibt, also die Trennung zwischen Teilstapel und Materialreststapel festlegt, wird die Aufnahmeeinrichtung vertikal angehoben, ohne dass zunächst die Zähleinrichtung und damit das Zählrad mitbewegt wird; denn die Zähleinrichtung kann schwerkraftbedingt relativ zur der Führungssäule bewegt werden. Die Relativbewegung wird dann unterbunden, wenn mit der Zähleinrichtung oder ein mit dieser verbundenes Element mit einer Abstützung zusammenwirkt, die in ortsfester Zuordnung zu der Traverse angeordnet ist. Erfolgt ein weiteres Anheben der Aufnahmeeinrichtung und somit der Abstützung, so wird die Zählscheibe mit angehoben mit der Folge, dass sich ein Spalt zwischen dem Teilstapel und dem Materialreststapel ausbildet. Sodann wird der Teilstapel von der ersten Zangeneinrichtung erfasst, also mittels dieser geklemmt, um sodann die Aufnahmeeinrichtung wie die Tischplatte des Lufttisches in den Spalt hineinzufahren. Um Beschädigungen auszuschließen, weist die Aufnahmeeinrichtung stapelseitig ein Gleitelement wie eine Rolle oder Walze auf. Eine abgerundete Kante kann gleichfalls die Funktion des Gleitelementes ausüben.
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Zuvor wird jedoch die Zählscheibe in Ausgriff mit den Materialbögen gebracht. Hierzu wird die Führungssäule entlang der Traverse zu der die erste Zangeneinrichtung aufweisenden weiteren Führungssäule verstellt, und zwar über eine erste Zylinderanordnung, über die die Führungssäulen zwangsgekoppelt sind und als Einheit entlang der Traverse verfahrbar sind. Somit ist es nur erforderlich, dass eine der Führungssäulen angetrieben wird, bevorzugterweise die die erste Zangeneinrichtung aufnehmende.
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Eine Anordnung zum Aufnehmen eines Teilstapels einer abgezählten Anzahl von blattartigen Materialbögen von einem Materialstapel, umfassend zumindest eine erste Zangeneinrichtung mit unterer und oberer Zangenbacke zum Erfassen des Teilstapels, eine horizontal zwischen den Teilstapel und den Materialstapel verfahrbare Aufnahmeeinrichtung, insbesondere Tischplatte eines Lufttisches, zur Aufnahme des Teilstapels mit teilstapelseitig verlaufendem Gleitelement sowie eine Zähleinrichtung mit einer beim Zählen der Materialbögen zwischen diesen sich befindender Zählscheibe, wobei die erste Zangeneinrichtung von einer vertikal verlaufenden ersten Führungssäule und die Zähleinrichtung von einer vertikal verlaufenden zweiten Führungssäule ausgehen, die ihrerseits von einer Traverse ausgehen und entlang dieser verstellbar sind, wobei die Traverse gleitend auf der Aufnahmeeinrichtung abgestützt und sich horizontal und quer zur Bewegungsrichtung der Aufnahmeeinrichtung erstreckt, zeichnet sich dadurch aus, dass die erste und die zweite Führungssäule über eine erste Zylinderanordnung zwangsgekoppelt sind und dass nach Ausbilden eines Spalts zwischen dem Teilstapel und Materialreststapel durch Anheben des Zählrades und Erfassen des Teilstapels durch die erste Zangeneinrichtung die zweite Führungssäule mittels der ersten Zylinderanordnung derart verstellbar ist, dass die Zählscheibe in Ausgriff mit den Materialbögen gelangt.
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Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die Zähleinrichtung bzw. ein das Zählrad aufweisender Zählkopf schwerkraftbedingt von der zweiten Führungssäule geführt entlang des Materialstapels, insbesondere entlang einer parallel zur Bewegungsrichtung der Aufnahmeeinrichtung verlaufenden Längsseite, zum Zählen der Materialbögen verstellbar ist, dass dem Zählrad oder einem von diesem ausgehenden Element eine in ortsfester Zuordnung zu der Traverse angeordnete zweite Zylinderanordnung mit vertikal verstellbarem Kolben zugeordnet ist, dass nach Ermittlung des Teilstapels die Aufnahmeeinrichtung vertikal anhebbar und der Kolben der zweiten Zylinderanordnung in Kontakt mit dem Zählrad oder dem von diesem ausgehenden Element derart gelangt, dass bei weiterem Anheben des Aufnahmeelements sich ein Spalt zwischen dem Materialreststapel und dem sich auf dem Zählrad abstützenden Teilstapel bildet.
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In eigenerfinderischer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die unterhalb des Teilstapels positionierbare untere Zangenbacke der ersten Zangeneinrichtung Teil einer Abstecheinrichtung ist, die eine entlang einer Seite, insbesondere der Längsseite des Materialstapels anlegbare und vertikal anhebbare Hebeeinrichtung aufweist, die über zwei Hebelarme nach Art eines Parallelogramm-Gelenks mit der Abstecheinrichtung derart verbunden ist, dass eine Anlagefläche bei Vertikalbewegung einem Kreisbogen folgt, wobei die Anlagefläche als Reibfläche z. B. in Form einer Gummierung oder als Bürstenfläche ausgebildet ist und gegenüber der Vertikalen geneigt verlauft.
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Durch die diesbezügliche Lehre kann die Anordnung zum Separieren von Teilstapeln auch ohne Zähleinrichtung eingesetzt werden, sofern die Kenntnis der blattgenauen Anzahl der Materialbögen des Teilstapels nicht benötigt wird.
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Aufgrund der eigenerfinderischen Gehalt aufweisenden Lehre ist ein schonendes Einstechen in den Materialstapel sichergestellt, da mittels der Hebeeinrichtung ein Auffächern der Materialbögen in einem Umfang erfolgen kann, dass die als Abstechmesser ausgebildete untere Zangenbacke ohne Beschädigung von Materialbögen in den Stapel eindringen kann.
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Eigenerfinderisch ist des Weiteren auch, dass die Anordnung eine zweite Zangeneinrichtung aufweist, die von der Traverse ausgeht und senkrecht zur Längsachse der Traverse verschiebbar ist, dass untere Zangenbacke der zweiten Zangeneinrichtung in einer Vertiefung der Aufnahmeeinrichtung anordbar ist, wobei bei in der Vertiefung angeordneter unteren Zangenbacke deren obere Außenseite fluchtend oder zurückversetzt zur Oberfläche der Aufnahmeeinrichtung verläuft, und dass die untere Zangenbacke mit der Aufnahmeeinrichtung bis zum Erfassen des Teilstapels verfahrbar ist.
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Um den Materialstapel im gewünschten Umfang zu der Aufnahmeeinrichtung auszurichten, sieht ein selbständiger Lösungsgedanke vor, dass die untere und die obere Zangenbacke der zweiten Zangeneinrichtung stapelseitig jeweils einen mit dem Teilstapel in Kontakt gelangenden Drehteller aufweist, der unabhängig von der vorliegenden Anordnung für Zangeneinrichtungen zum Einsatz gelangen kann.
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Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen – für sich und/oder in Kombination –, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispielen.
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Es zeigen:
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1 eine Prinzipdarstellung einer Anordnung zum Separieren eines Teilstapels von einem Materialstapel blattförmiger Materialbögen,
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2 eine Vorderansicht der Anordnung gemäß 1,
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3 eine Draufsicht der Anordnung gemäß 1,
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4 einen Schnitt entlang der Linie A-A in 3,
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5 einen Ausschnitt der Anordnung gemäß 1,
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6 die Anordnung gemäß 5 mit in den Stapel eingestochener unterer Zangenbacke,
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7 eine Prinzipdarstellung einer weiteren Anordnung zum Separieren eines Teilstapels von einem Materialstapel blattförmiger Materialbögen,
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8 bis 13 Prinzipdarstellungen zur Ermittlung von Ortskoordinaten eines Materialstapels und
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14 eine Prinzipdarstellung von zum Ermitteln der Ortskoordinaten benutzten geometrischen Beziehungen.
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Den Figuren, in denen grundsätzlich für gleiche Elemente gleiche Bezugszeichen benutzt werden, ist eine Anordnung zu entnehmen, mittels der eine gewünschte Anzahl von blattförmigen Materialbögen wie Papier- oder Etikettenbögen von einem einen Quader bildenden Materialstapel 10 separiert und sodann auf eine Tischplatte 12 eines Lufttisches als Aufnahmeeinrichtung übergeben werden, von der der Teilstapel sodann weiteren Bearbeitungsstationen wie Rütteleinrichtung oder Schneidmaschine zugeführt wird. Insoweit wird auf hinlänglich bekannte Anlagen verwiesen, in denen blattförmige Materialbögen bearbeitet werden.
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Die Anordnung weist einen Maschinenständer 14 auf, von dem ein Schlitten 18 mit Zahnstange 16 ausgeht, der vertikal entlang dem Maschinenständer 14 verstellbar ist. Die Tischplatte 12, mit der der Schlitten 18 verbunden ist, ist in Längsrichtung des Schlittens 18 horizontal verschiebbar.
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Auf der Zahnstange 16 ist eine Traverse 20 abgestützt und entlang der Zahnstange 16 mittels eines Motors 22 horizontal verstellbar. Auf der gegenüberliegenden Seite ist die Traverse 20 über eine Wange 24 gleitend z. B. über Rollen 21, 23 auf einem Längsrahmenschenkel 26 der Tischplatte 12 abgestützt. Somit kann eine Relativverschiebung zwischen Tischplatte 12 und Traverse 20 sowie Traverse 20 und Schlitten 18 erfolgen.
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Von der Traverse 20 gehen Führungssäulen 28, 30 aus, entlang der eine erste Zangeneinrichtung 34 und ein einen Zählkopf 36 aufweisende Zähleinrichtung vertikal verschiebbar sind, und zwar schwerkraftbedingt.
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Die erste Zangeneinrichtung
34 weist eine untere als Abstechmesser ausgebildete Zangenbacke
38 und der Zählkopf
36 eine Zählscheibe
40 auf. Bei der Zählscheibe
40 kann es sich um eine solche handeln, wie diese in der
EP 0 737 936 A1 beschrieben ist, auf deren Offenbarung ausdrücklich Bezug genommen wird.
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Um die Führungssäulen 28, 30 entlang der Traverse 20 zu verstellen, ist die Traverse 20 als Vierkant-Hohlprofil ausgebildet, innerhalb der in Längsrichtung verstellbar ein Zahnriemen 42 verläuft. Mit dem Zahnriemen 42 wirkt ein Mitnehmer 44 zusammen, der über einen Schlitten 41 mit der Führungssäule 28 verbunden ist.
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Der Bewegung des Schlittens 41 der Führungssäule 28 und damit der Zangeneinrichtung 34 folgt die Bewegung der Führungssäule 30 für die Zähleinrichtung, da diese über einen Zylinder 37 zwangsgekoppelt sind. Der Zylinder 37 geht von dem Schlitten 41 der Führungssäule 28 aus und ist mit einem Schlitten 39 verbunden, der mit der Führungssäule 30 für die Zähleinrichtung eine Einheit bildet. Die exakte Führung der Schlitten 39, 41 und damit der Führungssäulen 28, 30 entlang der Traverse 20 erfolgt über ein von der Traverse 20 ausgehendes schienenartiges Element 46, das formschlüssig von Abschnitten der Schlitten 41, 39 umschlossen ist, die mit den Führungssäulen 28, 30 verbunden sind, wie der 4 zu entnehmen ist.
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Des Weiteren ergibt sich aus der 4, dass die Tischplatte 12 in ihrem vorderen Rand ein Gleitelement 50 aufweist, das im Ausführungsbeispiel als Walze ausgebildet ist.
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Um eine gewünschte Anzahl von blattartigen Materialbögen von dem Materialstapel 10 zu separieren, also einen Teilstapel 52 abzuteilen, wird zunächst die Position des Stapels 10 in Bezug auf seine Oberkante 54 und senkrecht hierzu verlaufende Seitenkante 56 ermittelt, entlang der die Zählscheibe 40 zum Zählen der Materialbögen schwerkraftbedingt von dem obersten Materialbogen ausgehend abgesenkt werden soll. Hierzu sind in ortsfester Beziehung zu und mit der Führungssäule 28 über eine Halterung 57 verbunden erste und zweite Sensoren 58, 60 vorgesehen, die als Lichttaster ausgebildet sein können. Zur Bestimmung der Oberkante 54 wird ein erster Lichttaster als der erste Sensor 58 benutzt, dessen Sender und Empfänger entlang einer horizontal verlaufenden Geraden verlaufen. Um die Seitenkante 56 zu ermitteln, gelangen zwei Lichttaster oder Lichtschranke als der zweite Sensor 60 zur Anwendung, wobei Sender und Empfänger einer jeden Lichtschranke entlang einer vertikal verlaufenden Geraden angeordnet sind. Die Messstrahlen jeder Lichtschranke schließen dabei zur Normalen der Seite, auf die die Lichtstrahlen auftreffen, einen Winkel α bzw. β ein, der zwischen 0° und 40° bzw. 5° bis 60° liegt. Insbesondere schließen die Messstrahlen der ersten Lichtschranke einen Winkel α = 20° und die Messstrahlen der zweiten Lichtschranke einen Winkel β = 35° zur Normalen der Seitenfläche des Materialstapels 10 oder einer entlang dieser verlaufenden Bezugsgeraden ein, die parallel oder senkrecht zu der Traversen verläuft, ohne dass hierdurch die erfindungsgemäße Lehre eingeschränkt werden soll.
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Nachdem die Position der Oberkante 54 und der Seitenkante 56 ermittelt worden ist, kann durch Verstellen der Zangeneinrichtung 34 und damit der mit dieser zwangsgekoppelten Zähleinrichtung die Zählscheibe 40 entsprechend positioniert werden, um sodann durch Bewegen der Zählscheibe 40 entlang der Seitenkante 56 und Eindringen dieser zwischen die einzelnen Materialbögen die gewünschte Anzahl von Materialbögen zu ermitteln.
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Zu Beginn des Zählvorgangs befindet sich die Oberseite der Tischplatte 12 in einer Höhe, die unterhalb der Trennstelle zwischen abzutrennendem Teilstapel 52 und verbleibendem Materialreststapel 66 verläuft.
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Sobald die gewünschte Anzahl erfasst ist, wird der Zählkopf 36 angehalten. Sodann werden der Schlitten 18 und damit die Tischplatte 12 und die Traverse 20 vertikal angehoben. Dabei kann zunächst die Zählkopf 36 relativ zu der Führungssäule 30 verstellt werden, und zwar solange, bis die Zählscheibe 40 auf einen nicht dargestellten Kolben einer zweiten Zylinderanordnung aufliegt, die in ortsfester Beziehung zu der Traverse 20 steht mit der Folge, dass beim weiteren Anheben des Schlittens 18 der Teilstapel 52 mittels der Zählscheibe 40 angehoben wird, so dass sich zwischen dem Teilstapel 52 und dem Materialreststapel 66 ein Spalt 67 ausbildet. Sodann wird die untere Zangenbacke 38 von der in 5 dargestellten Position in den in 6 nicht dargestellten Spalt 67 zwischen Teilstapel 52 und Materialreststapel 66 verschwenkt, um anschließend mit der ersten Zangeneinrichtung 34 den Teilstapel 52 klemmend zu fixieren. Anschließend wird die erste Zylinderanordnung 37 derart aktiviert, dass die Zählscheibe 14 in Ausgriff mit den Materialbögen gelangt. Ferner wird mittels eines Zylinders, der in der 4 verdeckt ist, der Zählkopf 36 angehoben, um bei den weiteren Handhabungen nicht zu behindern.
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Nach Erfassen des Teilstapels 52 durch die erste Zangeneinrichtung 34 wird sodann die Tischplatte 12 durch Verstellen des Schlittens 18 in den Spalt 67 hinein verfahren.
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Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass der Teilstapel 52 nicht nur von der ersten Zangeneinrichtung 34, sondern von einer zweiten Zangeneinrichtung 70 fixiert wird, die über eine dritte Führungssäule 72 mit der Traverse 20 verbunden ist. Dies verläuft im Bereich des Seitenrandes der dem gegenüberliegt, der von der ersten Zangeneinrichtung 34 erfasst wird. Ferner kann die zweite Zangeneinrichtung 70 horizontal in Längsrichtung der Bewegungsrichtung der Tischplatte 12 verstellt werden. Diese Maßnahme wird getroffen, da vor Fixieren des Teilstapels 52 durch die zweite Zangenvorrichtung 70 die untere Zangenbacke 74 in eine Aussparung in der Oberfläche der Tischplatte 12 eingelassen und mit ihrer Oberseite fluchtend zur Oberfläche der Tischplatte 12 verläuft bzw. zu dieser zurückversetzt ist. Wird die Tischplatte 12 in den Stapel 10 hineinbewegt, so bewegt sich zunächst die zweite Zangenvorrichtung 70 mit, bis der Teilstapel 52 in den Bereich zwischen oberer und unterer Zangenbacke der zweiten Zangenvorrichtung 70 gelangt. Sodann wird die zuvor in der Tischplatte 12 eingelassene untere Zangenbacke 74 angehoben, um durch Relativverstellung zwischen dieser und der oberen Zangenbacke den Teilstapel 52 zu klemmen.
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Um ein Ausrichten des Teilstapels zu der Tischplatte 12 zu ermöglichen, weisen die Kontaktflächen der unteren und oberen Zangenbacke der zweiten Zangeneinrichtung 70 Drehteller oder gleichwirkende Elemente auf, so dass ein Drehen des Teilstapels 52 zu der zweiten Zangenvorrichtung 70 ermöglicht wird.
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Zum Ermitteln der Ecke, also des Schnittpunkts zwischen Seitenkante 56 und entlang der Traverse 20 verlaufender Oberkante 54, gelangen nachstehend erläuternde Verfahrensschritte zur Anwendung bzw. werden nachstehend beschriebene konstruktive Maßnahmen gewählt, die unabhängig von den zuvor beschriebenen Lösungsmerkmalen erfinderisch sind, bevorzugterweise jedoch teilweise oder vollständig in Kombination mit diesen zum Einsatz gelangen können, so dass in diesem Fall auf die zuvor erfolgte Offenbarung verwiesen wird.
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In 7 ist noch einmal eine Prinzipdarstellung einer Anordnung zum Separieren eines Teilstapels von einem Materialstapel blattförmiger Materialbögen wiedergegeben, die vom prinzipiellen Aufbau her der der 1 mit der Einschränkung entspricht, als dass eine Zähleinrichtung nicht vorhanden ist. Auch wird – abweichend von der 1 – die Positionsbestimmung der Seitenkante 56 bzw. der Oberkante 58 des Stapels nicht durch Verstellen der entsprechenden Sensoren entlang der in 1 linken Seitenfläche, sondern durch Verstellen von Sensoren entlang der lufttischseitigen Stirnfläche durchgeführt. Hierdurch wird jedoch das Prinzip der Positionsbestimmung, also der Koordinaten der Längskante 56 bzw. der Oberkante 58 bzw. deren Schnittpunkt, also die obere Ecke, nicht verändert. Daher werden in 7 für die im Zusammenhang mit der 1 beschriebenen Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet und insoweit auf die diesbezügliche Offenbarung verwiesen.
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Die Anordnung gemäß 7 umfasst insgesamt sechs Sensoren 100, 102, 104, 106, 108, 110, mit denen die Ortsbestimmung durchgeführt wird. Dabei gehen die Sensoren 100, 102, 104 von einer Halterung 112 aus, die mit einem Schlitten 130 verbunden ist, der entlang der Traverse 20 verstellbar ist. Von dem Schlitten 130 geht auch die erste Zangeneinrichtung 34 aus, die im Zusammenhang mit den 1 bis 6 erläutert worden ist.
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Mit den Sensoren 100, 102 als erster und zweiter Sensor wird die Längskante 56 ermittelt. Mit dem als dritter Sensor bezeichneten Sensor 104 wird die Oberkante 54 ermittelt. Mit den als vierter Sensor bezeichneten Sensoren 106 und 108 wird festgestellt, ob mittels der Tischplatte 12 des Lufttisches Teilstapel von einem oder zwei Materialstapeln 114, 116 aufgenommen werden sollen, die hintereinander angeordnet sind.
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Bei den ersten, zweiten, dritten und vierten Sensoren, also den mit den Bezugszeichen 100, 102, 104, 106, 108 versehenen Sensoren handelt es sich vorzugsweise um Lichttaster.
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Der Sensor 110 ist demgegenüber vorzugsweise als Lichtschranke ausgebildet, wobei der Empfänger in 7 nicht dargestellt ist. Gleiches gilt für die 8 bis 12. Der Lichtstrahl des Sensors 110 verläuft parallel zur Stirnfläche der Tischplatte 12.
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Im Übrigen wird auf die Prinzipdarstellungen der 8 bis 14 verwiesen.
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Die den vierten Sensor bildenden Sensoren 106, 108 gehen von der Tragkonstruktion 118 der Tischplatte 12 aus, die zu der Tragkonstruktion 118 verschiebbar ist. Die Tragkonstruktion 118 ist mit dem Schlitten 18 verbunden. Die Messstrahlen der Sensoren 106, 108 verlaufen dabei in einer Ebene, die parallel zu einer von der Tischplatte 12 aufgespannten Ebene verläuft. Mittels der Sensoren 106, 108, die als Lichttaster ausgebildet sind, werden die Oberkanten des Stapels 114 bzw. die des Stapels 116 gesucht, um entsprechend den Tisch mit der Tischplatte 12 und der Traverse 20 derart auf die Höhe des zu bearbeitenden Stapels auszurichten, dass eine eindeutige Zuordnung zu den Elementen erfolgt, die von dem Schlitten 130 ausgehen und mit denen bevorzugterweise ein Teilstapel erfasst bzw. abgezählt werden soll.
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Nachdem der Tisch mit der Traverse 20 höhenmäßig auf die Oberkante des Stapels ausgerichtet ist, von dem ein Teilstapel entfernt werden soll, wird die Tischplatte abstandsmäßig auf die Vorderkante ausgerichtet. Im Ausführungsbeispiel erfolgt dies auf die Vorder- oder Oberkante 54 des Stapels 114. Zur Erfassung der Vorderkante wird die Lichtschranke 110 benutzt, die Licht entlang einer Geraden emittiert, die parallel zur Vorderkante der Tischplatte 12 verläuft. Nachdem der Tisch auf die Oberkante 54 ausgerichtet ist, wird entsprechend der 10 die Traverse in Richtung des Stapels 114 verfahren, und zwar in eine definierte Position in Bezug auf den Tisch.
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Der Schlitten 130 und damit die Halterung 112 werden sodann derart zu dem Stapel 114 bewegt, dass mittels des Lichttasters 104, bei dem Sender und Empfänger entlang einer parallel zur Längsachse der Traverse 20 verlaufenden Geraden angeordnet sind, die Oberkante 54 erfasst wird. Der Messstrahl 154 des Lichttasters 104 läuft infolgedessen in Bewegungsrichtung der Tischplatte 12 und der Traverse 20. Die diesbezügliche Richtung wird als zweite Richtung bezeichnet. Eine erste Richtung verläuft senkrecht hierzu, also parallel zur Traverse 20.
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Der erste und zweite Sensor 100, 102, der erwähntermaßen gleichfalls vorzugsweise als Lichttaster ausgebildet ist, weist jeweils eine Sender-/Empfängeranordnung derart auf, dass diese entlang einer Geraden verlaufen, die senkrecht zur Bewegungsrichtung des Schlittens 130 verläuft. Die Messstrahlen des ersten und zweiten Sensors 100, 102 sind mit dem Bezugszeichen 150, 152 gekennzeichnet.
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Wie ein Vergleich der 10 und 12 verdeutlicht, überstreicht der erste Messstrahl 150 des ersten Sensors 100 zunächst die Längskante 56 und sodann entsprechend der 12 der zweite Messstrahl 152. Anschließend fährt entsprechend der 13 der Schlitten zurück, also in der zeichnerischen Darstellung zum unteren Zeichnungsrand, um mittels des Messstrahls 154 des dritten Sensors 104 zu kontrollieren, ob tatsächlich die Position der oberen Ecke, also der Schnittpunkt von Oberkante 54 und Seitenkante 56 gemessen worden ist. Die so ermittelte Position ermöglicht sodann, dass entweder mit einer der 1 bis 6 entsprechenden Zähleinrichtung eine gewünschte Anzahl von Materialbögen abgezählt und sodann diese als Teilstapel von dem Stapel 114 entfernt werden oder aber im gewünschten Umfang wird die Tischplatte 12 mit der Traversen 20 abgesenkt, um sodann mittels eines Abstechmessers, das eine untere Zangenbacke 38 der ersten Zangeneinrichtung 34 sein kann, einen Teilstapel 52 anzuheben, damit zwischen diesem und den Materialreststapel 66 die Tischplatte 12 hineingefahren werden kann, wie dies zuvor erläutert worden ist.
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Die Bewegung sowohl des Schlittens 130 als auch der Traverse 20 bzw. der Tischplatte 12 wird über Drehgeber erfasst und einer Steuerung wie SPS zugeführt, um sodann aus den einzelnen Signalen die Ortskoordinaten der Ecke bzw. Seitenkante 56 zu ermitteln, und entsprechend den Lufttisch bzw. die Traverse 20 sowie den Schlitten 130 mit der bzw. den Zangeneinrichtungen 34, 70 bzw. der Zähleinrichtung ausrichten zu können.
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Zur Bestimmung der genauen Position der Ecke werden die geometrischen Beziehungen zwischen dem ersten und zweiten Messstrahl 150, 152 und einer Referenzgeraden 202 sowie einem Verstellweg ΔY genutzt, der sich aus dem Verstellweg ergibt, den der Schlitten 130 durchfahren muss, damit nacheinander die Seitenkante 56 von dem ersten und zweiten Messstrahl 150, 152 geschnitten wird, um somit aufgrund des sodann reflektierten Lichtes mittels des ersten und zweiten Sensors 100, 102 ein Signal zu generieren.
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Im Ausführungsbeispiel der 7 bis 14 verläuft die Referenzgerade 202 entlang der ersten Richtung, also parallel zur Traverse 20. Im Ausführungsbeispiel der 1 bis 6 verläuft die Referenzgerade senkrecht hierzu.
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Die Messstrahlen 150, 152 des ersten bzw. zweiten Sensors 100, 102 schneiden parallel zueinander verlaufende Geraden 204, 206 unter einem Winkel α bzw. β. Diese sind geräteseitig vorgegeben. Die Verlängerungen der Messstrahlen 150, 152 schneiden sich in der Referenzgeraden 202. Die Geraden 204, 206 verlaufen senkrecht zu der Referenzgeraden 202.
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Aufgrund der geräteseitig vorgegebenen Winkel α und β, die voneinander abweichen und zwischen 0° und 40° bzw. 5° und 60° liegen sollten, und des gemessenen Verstellwegs ΔY ergeben sich unter Berücksichtigung der der 14 zu entnehmenden geometrischen Beziehungen folgende Gleichungen: tanβ·X = Y (1) tanα = Y – ΔY / X (2) tanα = tanβ·X – ΔY / X (3) tanα = tanβ – ΔY / X (4) ΔY / X = tanβ – tanα (5) ΔY = X·(tanβ – tanα) (6) X = ΔY / tanβ·tanα. (7)
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Somit kann durch Messung des Verstellweges ΔY und Kenntnis der Winkel α, β der Abstand zwischen der Referenzgeraden
202 und der Längskante
56 und damit der Abstand zwischen der Traverse
20 und dem Schlitten
130 zur Längskante berechnet werden, da die Referenzgerade
202 gerätetechnisch in eindeutiger Beziehung zu der Traverse
20 und damit dem Verstellweg des Schlittens
130 steht. Die Position der Längskante
56 kann mittels eines Signals der Sensoren
100,
102,
104 erfasst werden. Bevorzugterweise erfolgt dies vom dritten Sensor
104, nachdem eine erneute Positionsüberprüfung der Ecke des Stapels
114 erfolgt. Bezugszeichenliste
| Materialstapel | 10 | Halterung | 57 |
| Tischplatte | 12 | erster Sensor | 58 |
| Maschinenständer | 14 | zweiter Sensor | 60 |
| Zahnstange | 16 | | |
| Schlitten | 18 | | |
| Traverse | 20 | Materialreststapel | 66 |
| Rollen | 21 | Spalt | 67 |
| Motor | 22 | zweite Zangeneinrichtung | 70 |
| Rollen | 23 | Führungssäule | 72 |
| Wange | 24 | | |
| Längsrahmenschenkel | 26 | erster Sensor | 100 |
| erste Führungssäule | 28 | zweiter Sensor | 102 |
| zweite Führungssäule | 30 | dritter Sensor | 104 |
| erste Zangeneinrichtung | 34 | vierter Sensor | 106, 108 |
| Zählkopf | 36 | | |
| erste Zylinderanordnung | 37 | fünfter Sensor | 110 |
| untere Zangenbacke | 38 | Halterung | 112 |
| Schlitten | 39 | Materialstapel | 114 |
| Zählscheibe | 40 | Materialstapel | 116 |
| Schlitten | 41 | Tragkonstruktion | 118 |
| Zahnriemen | 42 | Schlitten | 130 |
| Mitnehmer | 44 | erster Messstrahl | 150 |
| schienenartiges Element | 46 | zweiter Messstrahl | 152 |
| Gleitelement | 50 | dritter Messstrahl | 154 |
| Teilstapel | 52 | Referenzgerade | 202 |
| Oberkante | 54 | Gerade | 204 |
| Seitenkante | 56 | Gerade | 206 |
