DE102011114707A1

DE102011114707A1 - Verfahren zum Fördern eines flachen Gegenstandes und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102011114707A1
Application number: DE102011114707A
Authority: DE
Inventors: Berend Detsch; Klaus Steves; Frank Schmid
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2013-04-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fördern eines flachen Gegenstandes und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, die es auf geringem Bauraum ermöglichen, mit geringem Rüstaufwand einen beliebig geformten Gegenstand registergenau einer Station zuzuführen.
Die Erfindung besteht darin, dass ein Gegenstand (5, 25) von einer Ausgangsposition in eine Endposition gebracht wird, wobei aus einem Lagesignal Daten einer Bewegungsbahn des Gegenstandes (5, 25) zwischen der Ausgangsposition und der Endposition bestimmt werden und der Gegenstand (5, 25) mit dem Roboter (16) von der Ausgangsposition in die Endposition verbracht wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fördern eines flachen Gegenstandes nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6.
Bei einer Bogen verarbeitenden Maschine ist es bekannt, einen Bogen oder einen Zuschnitt von einem Stapel zu vereinzeln und ausgerichtet einer ersten Station zuzuführen. Besteht die Maschine aus mehreren Stationen, in denen Arbeitsvorgänge durchgeführt werden, dann werden Förderer verwendet, die den Bogen oder den Zuschnitt von der stromaufwärts gelegenen Station übernehmen und ausgerichtet an die stromabwärts gelegene Station übergeben. Das Ausrichten des Bogens oder des Zuschnittes ist entscheidend für das Erreichen einer gewünschten Qualität am Ausgang der jeweiligen Station. Ist eine hohe Produktivität gefordert, kommen schnell arbeitende Förderer zum Einsatz, wobei gegebenenfalls der Bogen oder der Zuschnitt überlappt zugeführt werden.
Bei Bogendruckmaschinen oder Stanzmaschinen werden Bogen mit Hilfe von Transportbändern, Greifern, Bürsten oder Rollen gegen Frontmarken gefahren und gegen eine Seitenmarke geschoben oder gezogen. An den Marken wird überwacht, ob der jeweilige Bogen bzw. Zuschnitt anliegt. Liegt der Bogen nicht an den Marken an, wird der Weitertransport gestoppt und ein Signal zur Fehlbogenanlage ausgegeben. Bei Stanzmaschinen ist es z. B. aus der DE 600 02 942 T2 bekannt, die Bogenausrichtung zu prüfen, indem mit einer Sensorik eine Ist-Lage einer Bogenkante, einer Druckmarke oder des Druckbildes bestimmt wird. Zwischen den Transportmitteln und dem Bogen entsteht eine Relativbewegung, so, dass ein Aufdruck auf dem Bogen oder der Bogen selbst beschädigt werden kann.
Bei Maschinen zum Herstellen von Faltschachteln aus Zuschnitten ist es aus der DE 698 00 233 T2 bekannt, zwischen zwei Stationen ein Drehmodul anzuordnen. In dem Drehmodul werden während eines Förderns zu einer stromabwärts gelegenen Station die Zuschnitte mittels einer Relativbewegung zwischen gummierten Rollen um eine zur Laufrichtung senkrechte Achse gedreht. Durch Abrieb und sich verändernden Feuchtegehalt des Kartons ergeben sich ändernde Reibverhältnisse, die zu Drehfehlern führen, welche durch ein zusätzliches Ausrichtemodul korrigiert werden können. Eine Einstellung eines Drehmoduls auf einen Zuschnitt ist zeitaufwändig. Ein Drehmodul und ein Ausrichtemodul beanspruchen einen großen Bauraum.
Die DE 10 2005 045 215 A1 zeigt einen Einlegegreifer an einem Roboterarm. Mit dem Greifer wird zum Pallettieren ein Teilstapel von einem Vorratsstapel abgenommen. Ein dreidimensional gesteuerter Roboter wird so bewegt, dass die Vorschubgeschwindigkeiten für den Roboterarm und eine Antriebsgeschwindigkeit von den Teilstapel tragenden Gurten synchronisiert werden. Ein Weiterfördern von Einzelbogen des Teilstapels zu einer Station einer Verarbeitungsmaschine ist nicht weiter beschrieben.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Fördern eines flachen Gegenstandes und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu entwickeln, die es auf geringem Bauraum ermöglichen, mit geringem Rüstaufwand einen beliebig geformten Gegenstand registergenau einer Station zuzuführen.
Die Aufgabe wird mit einem Verfahren gelöst, welches die Merkmale nach Anspruch 1 aufweist. Das Verfahren kann mit einer Vorrichtung nach Anspruch 6 durchgeführt werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und der Vorrichtung finden sich in den Unteransprüchen.
Gemäß der Erfindung wird zum Fördern eines flachen Gegenstandes von einer Ausgangsposition in eine Endposition in einem ersten Schritt die Lage des Gegenstandes vorzugsweise in der Ausgangsposition bestimmt. In einem weiteren Schritt werden aus dem Lagesignal Daten einer Bewegungsbahn zum Verbringen des Gegenstandes aus der Ausgangsposition in die Endposition generiert. Die Daten werden in einer Programmsteuerung zu Stellsignalen von Antriebsgliedern eines Roboters verarbeitet.
Schließlich wird der Gegenstand mit dem Roboter aus der Ausgangsposition in die Endposition verbracht.
Die Erfindung ist insbesondere in Maschinen anwendbar, in denen Bogen oder Zuschnitte bedruckt, beschnitten, umgeformt oder verbunden werden. Die Erfindung ist besonders vorteilhaft an Bogenstanzen und Faltschachtelklebemaschinen anwendbar. Weitere Einsatzmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich an Messmaschinen und an Maschinen, die eine Eigenschaftsänderung, z. B. durch Anwendung einer Strahlung oder durch Veränderung der Feuchte, an einen Zuschnitt bewirken.
Beim Fördern einer Vielzahl von Gegenständen einzeln nacheinander sind die Ausgangs- und die Endpositionen variabel, so dass die Bahndaten in Echtzeit so angepasst werden, und dass eine Verarbeitung, Behandlung oder Inspektion in einer stromabwärts gelegenen Station mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden kann. Der Roboter bewirkt einen Vorschub eines Bogens oder eines Zuschnitts in Laufrichtung und ggfs. gleichzeitig eine Drehung um eine Achse senkrecht zur Laufrichtung, falls der Arbeitsvorgang an der stromabwärts gelegenen Station diese Drehung erfordert. Während des Vorschubes und/oder der Drehung mit dem Roboter kann an dem Bogen bzw. an dem Zuschnitt ein weiterer Arbeitsvorgang, wie z. B. ein Platzieren von Leimspuren, erledigt werden.
Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert werden, es zeigen:
1: eine Seitenansicht einer Stanze mit einem Einlegeroboter,
2 bis 7: eine Draufsicht auf die Stanze nach 1 mit mehreren Bewegungsphasen des Einlegeroboters,
8: einen Zuschnitt zum Herstellen einer Faltschachtel,
9: eine Seitenansicht einer Fördervorrichtung einer Maschine zum Herstellen von Faltschachteln mit einem Roboter,
10–16: eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach 9 mit mehreren Bewegungsphasen des Roboters
1 zeigt eine Stanze in Seitenansicht. Die Stanze besteht aus einer Vereinzelungsstation 1, einer Förderstation 2 und einer Stanzstation 3, die in Laufrichtung 4 von Bogen 5.1–5.3 stromabwärts hintereinander auf einem Fundament 6 angeordnet sind. In der Vereinzelungsstation 1 befindet sich auf einer Palette 7 ein Bogenstapel 8. Mit einem Saugkopf 9 und einer Taktwalze 10 (2) werden Bogen 5.1–5.3 einzeln nacheinander von der Oberseite vom Stapel 8 abgehoben und in überlappter Form auf einen Tisch 11 der Förderstation 2 gefördert.
Die Bogen 5.1–5.3 sind entsprechend 2 mit einer Stanzmarke 12 und einem Druckbild 13 bedruckt. Über dem Tisch 11 ist ein Sensor 14 angeordnet, der auf die Stanzmarke 12 gerichtet ist. Der Sensor 14 ist mit einer Steuereinrichtung 15 verbunden.
Zur Förderstation 2 gehört ein Roboter 16, dessen Grundgestell 17 auf dem Fundament 6 in x-, y-Richtung seitlich des Tisches 11 verschiebbar ist. Der Roboter 16 hat zwei Arme 18, 19, die um vertikale Achsen 20, 21 drehbar sind. Am Ende des Armes 19 befinden sich Sauggreifer 22.
Anhand der 2 bis 7 soll nachstehend beschrieben werden, wie die Bogen 5.1–5.3 in der Förderstation 2 der Stanzstation 3 zugeführt werden.
Der Bogen 5.1 befindet sich in einer Ausgangsposition zur Übernahme in die Sauggreifer 22. Die Ist-Lage des Bogens 5.1 auf dem Tisch 12 wird mit dem Sensor 14 erfasst. Die Sensorsignale werden in der Steuereinrichtung 15 verarbeitet. Der Bogen 5.1 soll nach dem Zuführen zur Stanzstation 3 eine Soll-Lage einnehmen, die durch Greifer 23 bzw. das Stanzwerkzeug der Stanzstation 3 vorgegeben ist. Aus den Daten zur Ist- und Soll-Lage wird in der Steuereinrichtung 15 eine Bewegungsbahn für den Bogen 5.1 errechnet. Durch eine Datenverarbeitung zwischen der Steuereinrichtung 15 und dem Roboter 16 werden an Stellglieder des Roboters 16 Stellsignale gegeben, die dazu führen, dass der Bogen 5.1 mit den Sauggreifern 22 erfasst und durch eine Bewegung der Arme 18, 19 um die Achsen 20, 21 entlang der berechneten Bahn in die Soll-Lage verbracht wird. Dabei durchläuft der Fördervorgang die in den 2–6 gezeigten Phasen. Nach Erreichen der in 6 dargestellten Endposition in den Greifern 23 wird der Bogen 5.1 aus den Sauggreifern 22 losgelassen. Anschliessend fahren die Arme 18, 19, wie in 7 gezeigt, in die Ausgangsposition zurück, um den nächsten Bogen 5.2 zu übernehmen.
Um die Produktivität zu erhöhen, können seitlich des Tisches 11 gegenüberliegend zwei Roboter angeordnet werden, die wechselweise einen Bogen 5.1 bis 5.3 der Stanzstation 3 zuführen. Die den jeweiligen Bogen 5.1 bis 5.3 zugewandte Oberfläche des Tisches 11 kann mit Blasluftöffnungen versehen sein, aus denen Blasluft strömt, so dass ein Luftpolster verhindert, dass an der Bogenunterseite Markierungen entstehen. Beim Fördern von Bogen 5.1–5.3 mit kleinem Format können im Tisch 11 zusätzlich Förderbänder angeordnet sein. Um einen Bogen 5.1–5.3 z. B. um 90° oder 180° zu drehen, ist es möglich, die Bogen 5.1–5.3 nicht im Schwerpunkt, sondern außermittig mit den Sauggreifern 22 zu erfassen. Die Ist-Lage des Bogens 5.1–5.3 kann alternativ durch Messen der Lage des Druckbildes 13 auf den Bogen 5.1–5.3 oder durch Messen der Lage einer Kante, insbesondere der Vorderkante 24, erfasst werden. Die erfindungsgemässe Lösung eignet sich zur Nachrüstung bestehender Stanzen.
8 zeigt einen Zuschnitt 25, dessen Außenkontur und Rillen 26 in einer Stanzstation 3 gebildet wurden. Die Rillen 26 teilen den Zuschnitt 25 in mehrere Zuschnittfelder 27, die zum Herstellen einer Faltschachtel gefaltet werden. Beim Herstellen einer Faltschachtel durchläuft ein Zuschnitt 25 mehrere Stationen, wobei es erforderlich sein kann, den Zuschnitt 25 zwischen zwei Stationen zu drehen. Wenn die Stationen in Reihe angeordnet sind, durchlaufen die Zuschnitte 25 die Stationen in Laufrichtung 28. Eine senkrecht zur Laufrichtung 28 stehende Zuschnittvorderkante 29 dient als Bezugskante für ein Ausrichten eines Zuschnitts 25 vor einer Station.
9 zeigt in Seitenansicht eine erste Bearbeitungsstation 30, eine Förderstation 31 und eine zweite Bearbeitungsstation 32 einer Faltschachtelklebemaschine. Die Bearbeitungsstationen 30, 32 enthalten neben einem Bearbeitungswerkzeug obere und untere Transportbänder 33–36. Die Förderstation 31 enthält einen Tisch 37 mit einem absenkbaren Transportband 38. Wie zu der Stanze nach 1 beschrieben, ist seitlich des Tisches 37 ein Roboter 16 angeordnet, an dessen letztem Arm 19 Sauggreifer 22 angeordnet sind. Die Sauggreifer 22 sind um eine zusätzliche Achse 39 drehbar. In der Umgebung der Sauggreifer 22 sind am Arm 19 drahtförmige Niederhalter 40 installiert.
Zum Fördern eines in der Station 30 bearbeiteten Zuschnitts 25.1 aus einer Ausgangsposition am Ausgang der Station 30 in eine Endposition am Eingang der stromabwärts gelegenen Station 32 nimmt der Roboter 16, wie in 10 dargestellt, den Zuschnitt 25.1 mittels der Sauggreifer 22 auf. Hierzu werden die Sauggreifer 22 mittels des Roboters 16 auf die Geschwindigkeit gebracht, die der Zuschnitt 25.1 am Ausgang der Bearbeitungsstation 30 aufweist. Der Zuschnitt 25.1 wird durch die Saugkraft in den Sauggreifern 22 gehalten. Die erforderliche Bewegungsbahn des Zuschnitts 25.1 bei der Überführung aus der Ausgangsposition in die Endposition gemäß 16 wird mittels eines Rechners in der Steuereinrichtung 15 errechnet, wobei Daten zur Ist-Lage der Ausgangsposition und Daten zur Soll-Lage des Zuschnitts 25.1 in der Endposition verarbeitet wurden. Die 11 bis 15 zeigen Zwischenphasen beim Überführen des Zuschnitts 25.1 in die Endposition. In der Endposition gemäß 16 wird der Zuschnitt 25.1 an die Transportbänder 35, 36 der Bearbeitungsstation 32 übergeben, wobei der Zuschnitt 25.1 aus den Sauggreifern 22 losgelassen wird, wenn Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung der horizontal ausgerichteten Transportbänder 35, 36 übereinstimmen. Mittels des Roboters 16 werden die Sauggreifer 22 in die Ausgangsposition gemäß 10 zurückgefahren, so dass der nachfolgende Zuschnitt 25.2 übernommen werden kann.
Abhängig von der Geometrie der Zuschnitte 25 kann die Position des Roboters 16 in x-, y-Richtung eingestellt werden. Hierzu ist der Roboter 16 in Führungen verschiebbar angeordnet (10). Während des Überführens in die Endposition verhindern die Niederhalter 40 ein unerwünschtes Rückverformen bereits umgefalteter Zuschnittfelder 27. In der Endposition können die Zuschnitte 25 um eine vertikale Achse gedreht der Bearbeitungsstation 32 zugeführt werden.
Bezugszeichenliste

1: Vereinzelungsstation
2: Förderstation
3: Stanzstation
4: Laufrichtung
5: Bogen
6: Fundament
7: Palette
8: Stapel
9: Saugkopf
10: Taktwalze
11: Tisch
12: Stanzmarke
13: Druckbild
14: Sensor
15: Steuereinheit
16: Roboter
17: Grundgestell
18, 19: Arm
20, 21: Achsen
22: Sauggreifer
23: Greifer
24: Vorderkante
25: Zuschnitt
26: Rille
27: Zuschnittfeld
28: Laufrichtung
29: Zuschnittvorderkante
30–32: Station
33–36: Transportband
37: Tisch
38: Transportband
39: Achse
40: Niederhalter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 60002942 T2 [0003]
DE 69800233 T2 [0004]
DE 102005045215 A1 [0005]

Claims

Verfahren zum Fördern eines flachen Gegenstandes, bei dem der Gegenstand (5, 25) von einer Ausgangsposition in eine Endposition gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein die Lage des Gegenstandes (5, 25) in der Ausgangsposition wiedergebendes Signal gewonnen wird, dass aus dem Lagesignal Daten einer Bewegungsbahn des Gegenstandes (5, 25) zwischen der Ausgangsposition und der Endposition bestimmt werden, dass die Daten der Bewegungsbahn in eine Programmsteuerung (15) eines Roboters (16) überführt werden, und dass der Gegenstand (5, 25) mit dem Roboter (16) von der Ausgangsposition in die Endposition verbracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagesignal durch eine Lagemessung an einem auf der Oberfläche befindlichen Druckbild (13) gewonnen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagesignal durch eine Lagemessung an mindestens einer auf der Oberfläche befindlichen Registermarke (12) gewonnen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagesignal durch eine Lagemessung an einer quer zur Laufrichtung (4, 28) stehenden Zuschnittkante (29) des Gegenstandes (5, 25) gewonnen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Endposition abhängig von dem Lagesignal in der Ausgangsposition bestimmt wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Förderer für den Gegenstand (5, 25) zwischen zwei Stationen (1, 3, 30, 32) einer Maschine, wobei der Förderer eine Vorrichtung zum Ausrichten vor einer Übernahme des Gegenstandes (5, 25) in die stromabwärts gelegene Station (3, 32) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Förderer mindestens eine Greifvorrichtung (22) für den Gegenstand (5, 25) an einem Arm (19) mindestens eines rechnergesteuerten Roboters (16) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifvorrichtung (22) mit dem Roboter (16) zwischen einen Aufnahme- und einen Abgabepunkt hin und her bewegbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Drehen eines in der Greifvorrichtung (22) gehaltenen Gegenstandes der Roboter (16) dazu ausgebildet ist, eine gleichzeitige Bewegung um mehrere Achsen (20, 21) auszuführen.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (16) seitlich einer einen Aufnahme- und einem Abgabepunkt des Gegenstandes (5, 25) verbindenden Geraden angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass seitlich der Bewegungsbahn (4, 28) des Gegenstandes (5, 25) zwei Roboter (16) angeordnet sind, die mit einem die Bewegung der Roboter (16) synchronisierenden Steuerrechner (15) verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (16) neben der Bewegungsbahn des Gegenstandes (5, 25) in Förderrichtung (4, 28) und/oder quer dazu verfahrbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (16) oberhalb der Bewegungsbahn des Gegenstandes (5, 25) angeordnet ist.
Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (16) dazu ausgebildet ist, während des Förderns mindestens einen Arbeitsvorgang an dem Gegenstand (5, 25) auszuführen.
Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (16) mit mindestens einem die Form und/oder die Lage des Gegenstandes (5, 25) wiedergebenden Sensor (14) ausgestattet ist.
Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Arm (19) mindestens ein Niederhalter (40) für mindestens ein umgeformtes Feld (27) des Gegenstandes (25) angeordnet ist.