DE102012220592A1

DE102012220592A1 - Anlage und Verfahren zum Sortieren und selektiven Zusammenstellen von Erzeugnissen sowie entsprechende Sortiereinheit

Info

Publication number: DE102012220592A1
Application number: DE201210220592
Authority: DE
Inventors: Martin Grüne; Bernd Lindenmayer; Jürgen Vinandi
Original assignee: AIM ASSEMBLY IN MOTION GmbH; AIM-Assembly in Motion GmbH
Current assignee: ROHWEDDER MACRO ASSEMBLY GMBH, DE
Priority date: 2012-11-12
Filing date: 2012-11-12
Publication date: 2014-05-15

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anlage (10) und ein Verfahren zum Sortieren und selektiven Zusammenstellen von Erzeugnissen (P) in unterschiedlichen Varianten (Var1...VarN). Eine Zuführlinie (12) führt die Erzeugnisse einer Sortiereinheit zu, welche für jede Zuführlinie mit mindestens zwei Puffern (22-1...22-m) zum sortenreinen Puffern einer bestimmten Variante (VarX) ausgestattet ist. Die Puffer nehmen stapelartig und quer zum Verlauf der Zuführlinie (12) mehrere Erzeugnisse (P) auf. Eine Erkennungsvorrichtung (14) erfasst die unterschiedlichen Varianten (Var1...VarN) und wirkt mit der Sortiereinheit (20) zusammen zur sortenreinen Aufnahme. Erfindungsgemäß hat die Sortiereinheit zu jedem Puffer (22-1... 22-m) jeweils einen zugehörigen Querförderer (50), wobei die Querförderer mit einer Steuerung (18) zusammenwirken zur selektiven und vereinzelten Ausgabe von Erzeugnissen (P) auf eine Ausgabelinie (16).

Description

Die Erfindung betrifft allgemein eine Anlage und ein Verfahren zum Sortieren und selektiven Zusammenstellen von Erzeugnissen. Die Erfindung betrifft insbesondere eine solche Anlage und ein solches Verfahren für die Herstellung von Verpackungen mit einer Auswahl unterschiedlicher Erzeugnisse aus mindestens zwei unterschiedlichen Varianten, insbesondere aus einer Mehrzahl unterschiedlicher Varianten. Ferner betrifft die Erfindung auch eine Sortiereinheit für derartige Anlagen.
Ein Beispiel von Verpackungen mit unterschiedlichen Varianten sind medizinische Handelserzeugnisse. Hier besteht die Tendenz, in immer größerer Variantenvielfalt und kleineren Losgrößen zu produzieren. Bei Kontaktlinsen zur Einmalnutzung, d.h. Tageslinsen, wird dieser Trend besonders deutlich. Kunden wünschen persönlich angepasste Kontaktlinsen, d.h. sowohl für die Sehstärke des linken Auges, als auch für die des rechten Auges spezifisch angepasst, nach Möglichkeit in einer Verpackung mit einer Stückzahl, die für mehrere Tage ausreicht.
Derartige Kundenwünsche führen sowohl in den Produktionsals auch in den Verpackungsanlagen zu einer steigenden Anzahl Varianten, die verarbeitet werden müssen, und somit zu steigender Komplexität.
Entsprechende Verpackungen erfordern somit Anlagen, die unterschiedliche Varianten sortieren, zwischenspeichern und in den gewünschten Mengen und Varianten zur Verpackung bündeln können. Unterschiedlichste Anlagen und Verfahren zu ähnlichen Zwecken sind bereits bekannt.
Eine Anlage für die selektive Palettisierung von Erzeugnissen in unterschiedlichen Varianten ist aus der Offenlegungsschrift DE4217079A1 bekannt. Hierbei ist als Handhabungseinrichtung zum selektiv gewünschten Zusammenstellen der Erzeugnisse ein Pick-and-Place Roboter vorgesehen. Eine andere Anlage zum Sortieren, jedoch zum Zweck des Einlagerns von Stückgütern unterschiedlichster Art, ist in der Offenlegungsschrift DE4338801A1 beschrieben. Auch hier kommt ein typischer Industrieroboter zum Einsatz, zum Verteilen der Stückgüter die in beliebiger, chaotischer Reihenfolge zugeführt werden. Ein anderer Ansatz, ebenfalls zur sortierten Einlagerung, ist aus der Offenlegungsschrift DE19860387A1 bekannt. Hierbei wird ein Paternostersystem zum Verteilen der Erzeugnisse bzw. Artikel auf einzelne Lagerplätze eines Hochregallagers eingesetzt.
Die Sortiereinheit in den Anlagen der vorbeschriebenen Art eignet sich aufgrund der relativ hohen Taktzeiten von Pickand-Place Robotern oder Paternostersystemen nicht für eine kostengünstige Herstellung in großer Stückzahl von Verpackungen mit einer Auswahl unterschiedlicher Erzeugnisse, insbesondere bei Verbrauchsgütern, etwa Kontaktlinsen zum Einmalgebrauch. Zudem bauen solche Anlagen relativ groß und können nicht ohne weiteres angepasst werden bei einer Veränderung der Variantenzahl.
Zur Beschleunigung der Sortierung wird in der Offenlegungsschrift DE19929985A1 eine schnellere Sortiereinheit vorgeschlagen, mit einer Verteilweiche, welche ohne Roboter oder Paternoster zur Verteilung auskommt.
Eine Anlage gemäß DE19929985A1 umfasst eine oder mehrere Zuführlinien zum Zuführen von Erzeugnissen, z.B. Getränkekästen, in unterschiedlichen Varianten zu einer Sortiereinheit. Die Sortiereinheit hat mehrere Sammelspuren, die jeweils mit mehreren Verteilspuren versehen sind, welche als Puffer zum sortenreinen Puffern von Erzeugnissen einer bestimmten Variante dienen. In den Verteilspuren werden die Erzeugnisse stapelartig nacheinander und quer zum Verlauf der Zuführlinie aufgenommen und zwischengelagert. Die Anlage hat ferner einen Prüfplatz mit einer Erkennungsvorrichtung, welche der Sortiereinheit zugeordnet ist und unterschiedliche Varianten erkennt. Die Sortiereinheit wirkt mit der Erkennungsvorrichtung zusammen zur sortenreinen Aufnahme jeweils einer bestimmten Variante in einer bestimmten Verteilspur. Im Anschluss an die puffernden Verteilspuren kann gemäß einem Ausführungsbeispiel aus der DE19929985A1 eine Ausgabelinie zum Weitertransportieren von Erzeugnissen aus der Sortiereinheit vorgesehen sein. Die Anlage gemäß DE19929985A1 ist vor allem zum sortenreinen Abpacken oder Palettieren von bestimmten Erzeugnissen oder Verpackungen, etwa Getränkekästen, geeignet. Eine Steigerung der Taktrate ist jedoch auch bei dieser Anlage möglich. Zudem eignet sich die vorgeschlagene Anlage nicht ohne Weiteres zur Skalierung bei veränderlicher Anzahl anfallender Erzeugnisvarianten und nicht für beliebige Erzeugnisse.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt mithin darin, eine Anlage, ein Verfahren sowie eine Sortiereinheit vorzuschlagen, welche besonders kurze Taktzeiten ermöglichen. Diese Aufgabe lösen unabhängig voneinander jeweils eine Anlage nach Anspruch 1, eine Sortiereinheit nach Anspruch 18 und ein Verfahren nach Anspruch 20.
Eine gattungsgemäße Anlage gemäß dem Oberbegriff nach Anspruch 1 zeichnet sich im Sinne der Erfindung maßgeblich dadurch aus, dass die Sortiereinheit jeweils zu jedem vorgesehenen Puffer einen ausschließlich diesem Puffer zugehörigen Querförderer aufweist und alle vorgesehenen Querförderer mit einer Steuerung zusammenwirken, um selektiv und vereinzelt Erzeugnisse aus dem entsprechenden Puffer auf eine Ausgabelinie zu geben. Dies ermöglicht insbesondere ein sehr schnelles Zusammenstellen der Erzeugnisse in vorbestimmten Folgen beliebiger Varianten zum anschließenden Fertigstellen einer gewünschten Verpackung.
Einen Zeitgewinn bewirkt, neben der Anordnung der Puffer zur stapelweisen Zwischenspeicherung in Querrichtung zur Zuund/oder Abführrichtung, beispielsweise senkrecht vertikal, rechtwinklig horizontal, treppenartig oder schräg usw., insbesondere das Merkmal, wonach die Erzeugnisse mit hoher Geschwindigkeit durch einen jeweils zugehörigen Querförderer ausgegeben werden.
Die vorgeschlagene Anlage ermöglicht durch das unabhängige Puffern in Querrichtung auch den fliegenden Wechsel („on-the-fly“) der herzustellenden Verpackungsgrößen, und dies ohne die Anlage leer fahren zu müssen. Die Puffer dienen als Vorratsspeicher, z.B. wenn ein Variantenwechsel stattfand und die nötige Verpackungsgröße noch nicht erreicht wurde.
Bei vertikaler Ausrichtung der Puffer quer zur Förderrichtung der Zuführ- und/oder Ausgabelinie können auch offene Schalen mit Flüssigkeit, wie etwa Linsenschalen zum Abpacken von Kontaktlinsen, auf einfache Weise sortiert und gebündelt werden. Zudem erleichtert eine Vertikalanordnung der Puffer den kompakten Aufbau und ermöglicht eine einfache Erweiterung entweder über die Vergrößerung der Puffer in Vertikalrichtung (Erhöhung der Pufferpositionen) oder über eine parallele Erweiterung der Linien (Parallelisierung) mit zusätzlichen Puffern für jede Linie. Ferner ermöglicht der vorgeschlagene Querförderer, Erzeugnisse in den Puffern nicht nur von unten nach oben, sondern auch von oben nach unten zu fördern, was eine zusätzliche Dimension zur Erweiterung eröffnet.
Eine Skalierung der Kapazität kann zweckmäßig dadurch erzielt werden, dass mindestens eine erste und eine zweite parallel betreibbare Puffergruppe in der Sortiereinheit vorgesehen sind, welche jeweils mit zugehöriger Zuführlinie und gegebenenfalls mit zugehöriger Ausgabelinie ausgestattet sind.
Vorzugsweise ist den parallelen Zuführlinien eine Vorsortierung vorgeschaltet. Die Vorsortierung kann durch eine Einheit in an sich bekannter Bauweise erfolgen. Die Vorsortierung kann etwa durch mittels Weichen kaskadierend hintereinander geschaltete Förderbänder oder auch inhärent in der vorgeschalteten Einheit der Produktionsanlage, d.h. ohne gesonderte Vorrichtung, erfolgen. Unabhängig von der anlagentechnischen Umsetzung ist es vorteilhaft, nach Möglichkeit nur wenige oder nur genau einen Puffer für jeweils genau eine der vorgesehenen Erzeugnisvarianten einzusetzen. Hierzu wird die Vorsortierung vorzugsweise ausgeführt, um zunächst eine erste Menge unterschiedlicher Varianten auf die erste Zuführlinie und eine zweite Menge unterschiedlicher Varianten auf die zweite Zuführlinie zu bringen. Beide Mengen sollen sich hierbei hinsichtlich der Varianten nicht oder nur teilweise überschneiden, um eine optimale Auslastung der Sortiereinheit an sich zu erzielen.
Bevorzugt umfasst die Anlage zur Handhabung der Erzeugnisse eine Vielzahl Träger, wobei jeder Träger mindestens eine Aufnahme für ein Erzeugnis aufweist. Ein trägerbasiertes Sortiersystem erlaubt es, einen bestehenden Anlagentyp kostengünstig für jedwedes Erzeugnis anzupassen, sofern die maximalen Abmessungen eingehalten sind. Zudem gestatten speziell an ein Fördersystem angepasste Träger eine weitere Geschwindigkeitssteigerung.
Bei Verwendung von Trägern ist zur Steigerung der Geschwindigkeit und Präzision vorgesehen, dass jeder Querförderer mit den Trägern, d.h. nicht mit den Erzeugnissen selbst, zur selektiven und vereinzelten Ausgabe von Erzeugnissen auf die Ausgabelinie zusammenwirkt. Vorteilhaft wird jeder Querförderer auch genutzt zum Aufnehmen der Träger in den zugehörigen Puffer. Somit ist es vorteilhaft, wenn jeder Querförderer neben der Ausgabe ebenfalls zur Aufnahme von Erzeugnissen von der Zuführlinie in einen zugeordneten Puffer dient und mit den Trägern zusammenwirkt.
Eine zweckmäßige trägerbasierte Ausführung sieht vor, dass jeder Puffer ein Rastmagazin umfasst, das mittels federbelasteten Halteelementen, insbesondere Rasthaken, mit den Trägern zur stapelartigen Aufnahme in aufeinanderfolgende Magazinpositionen quer zur Zuführlinie zusammenwirkt. Es kann insbesondere ein Rastmagazin mit zwei gegenüberliegenden Rastleisten vorgesehen sein, zwischen welchen die Träger mittels jeweiliger federbelasteter Halteelemente in aufeinanderfolgende Magazinpositionen einrasten können.
Eine mechanisch zuverlässige und effiziente Gestaltung sieht vor, dass jeder Querförderer einen mit einem Linearantrieb verstellbaren Greifer aufweist. Der Greifer kann speziell zum Greifen von Trägern an jeder Magazinposition des Puffers und auch von Trägern, die sich auf der Zuführlinie befinden, ausgeführt bzw. angepasst werden.
Für kurze Taktzeiten ist es vorteilhaft, wenn jeder Querförderer einen mittels eines Linearantriebs vertikal verstellbaren Greifer aufweist. Bevorzugt ist der Greifer neben der Aufnahme auch zur Ausgabe der Träger, d.h. zum Entnehmen eines Trägers aus dem Puffer in eine Abgabeposition für die zugehörige Ausgabelinie ausgeführt. Eine kostengünstige Lösung sieht vor, dass für jede Gruppe von Puffern zu einer Zuführlinie ein einziger gemeinsamer, horizontal verstellbarer Ausgeber mit allen Greifern der Gruppe zusammenwirkt.
Der Ausgeber ermöglicht es, die Träger beschleunigt aus der Abgabeposition auf die Ausgabelinie zu bringen.
Zweckmäßig können der Linearantrieb des Greifers und/oder Ausgebers jeweils als elektrische Linearachse, als pneumatischer Zylinder, als Schneckenantrieb oder als Kettenantrieb ausgeführt sein. Auch Kombinationen unterschiedlicher Antriebskonzepte sind denkbar. Wesentlich sind Zuverlässigkeit, Präzision und möglichst hohe Geschwindigkeit der Antriebe. Auch der Aufbau der Greifer selbst sollte dieser Anforderung genügen. Zweckmäßig sind pneumatische Greifer, elektromagnetische Greifer, Formschlussgreifer oder Kraftschlussgreifer, aber gegebenenfalls auch eine Kombination dieser Typen.
Falls ein Erkennungsmerkmal an den Erzeugnissen selbst nicht vorliegt oder unverhältnismäßige Kosten verursacht, kann jeder Träger mit einem von der Erkennungsvorrichtung erfassbaren Erkennungsmerkmal ausgestattet sein. So kann auch bei kostensparender Verwendung von Trägern mit identischer Aufnahme für Erzeugnisse unterschiedlicher Varianten, eine zuverlässige Erkennung erreicht werden. Die Codierung bzw. Produktvariantenerkennung kann über jedwede geeignete Kennung am Träger erfolgen, z.B. durch RFID-Chips einen elektromagnetischen Schreib-Lese-Datenträger, durch aufgedruckten Code, z.B. einen Barcode, usw.
Hohe Zuverlässigkeit trotz hoher Fördergeschwindigkeit kann erreicht werden, wenn die Zuführlinie und die Ausgabelinie zu jeder Puffergruppe jeweils mindestens ein Förderband und zumindest abschnittsweise eine zugehörige Längsführung zur positionierbaren Führung von Trägern aufweisen. Dementsprechend ist es zweckmäßig, Träger vorzusehen, welche seitliche Führungsmittel, insbesondere Führungsnuten und/oder Führungsvorsprünge für die Längsführungen aufweisen. Vorzugsweise können beidseitig jeweils eine Führungsnut und ein Führungsvorsprung zugleich die Rastnase für die Halteelemente der Rastmagazine in den Puffern bilden. Die optimale Auslastung der Anlage wird erreicht, wenn das Produkt aus der Gesamtzahl an Zuführlinien und der Anzahl an Puffern pro Linie zugleich auch der größtmöglichen Anzahl der zu verarbeitenden Erzeugnisvarianten entspricht. Mit anderen Worten, es wird jeder Erzeugnisvariante somit genau ein Puffer eineindeutig zugeordnet.
Die erfindungsgemäße Anlage eignet sich besonders, aber nicht ausschließlich, zur Verwendung in der Herstellung medizinischer Erzeugnisverpackungen, insbesondere von Verpackungen für Kontaktlinsen.
Die eingangs gestellte Aufgabe löst für sich genommen und auf unabhängige Weise auch die vorgeschlagene Sortiereinheit als Komponente für eine Anlage. Erfindungsgemäß umfasst die Sortiereinheit mindestens zwei Puffer mit jeweils einem zugehörigen Querförderer und jeweils einem zugehörigen Rastmagazin, welches mittels federbelasteten Halteelementen mit Trägern zur stapelartigen Aufnahme in aufeinanderfolgende Magazinpositionen quer zu einer Zuführ- und/oder Ausgaberichtung zusammenwirkt. Ferner weist erfindungsgemäß jeder Querförderer einen quer zur Zuführ- und/oder Ausgaberichtung verstellbaren Greifer auf, welcher zum Greifen von Trägern an jeder Magazinposition, und vorzugsweise auch auf einer Zuführlinie, ausgeführt ist. Vorzugsweise kann die Sortiereinheit mehrere parallel betreibbare Gruppen aus mehreren Puffern aufweisen.
In einer bevorzugten Ausführung der Sortiereinheit ist vorgesehen, dass der Querförderer zum Entnehmen eines Trägers aus dem zugehörigen Rastmagazin in eine Abgabeposition für eine zugehörige Ausgabelinie ausgeführt ist, und insbesondere mit einem in der Zuführ- und/oder Ausgaberichtung verstellbaren Ausgeber zusammenwirkt, um Träger aus der Abgabeposition auf die zugehörige Ausgabelinie zu bringen.
Die Sortiereinheit kann weiterhin zweckmäßig alle auf die Sortiereinheit bezogenen Merkmale der vorstehenden Anlagenbeschreibung aufweisen.
Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Sortieren und selektiven Zusammenstellen von Erzeugnissen gemäß dem verfahrenstechnischen Betrieb der vorbeschriebenen Anlage, insbesondere gemäß Anspruch 20. Auch das Verfahren kann weiterhin zweckmäßig alle verfahrenstechnischen Merkmale der vorliegende Beschreibung bzw. nach den Unteransprüchen 2 bis 17 aufweisen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden näheren Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Figuren. Diese zeigen in
1: ein schematisches Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Anlage;
2: ein perspektivisches Prinzipschema einer erfindungsgemäßen Sortiereinheit mit vorgeschalteter Zuführlinie;
3: ein perspektivisches Prinzipschema der Parallelisierung des Prozesses in einer erfindungsgemäßen Anlage;
4: ein Beispiel einer möglichen Vorsortiereinheit für eine Anlage gemäß 1;
5: eine perspektivische Detailansicht einer erfindungsgemäßen Sortiereinheit mit Zuführlinie und Ausgabelinie;
6: einen perspektivischen Ausschnitt aus 5 zur näheren Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines Querförderers für eine Sortiereinheit;
7: einen vergrößerten Teilausschnitt aus 5 zur Veranschaulichung einer bevorzugten Ausführungsform eines Rastmagazins für eine Sortiereinheit;
8: ein Ausführungsbeispiel eines Trägers zum Befördern eines Erzeugnisses in einer Anlage gemäß 1–7.
1 veranschaulicht den Aufbau sowie den Erzeugnis- und Steuerungsdatenstrom einer erfindungsgemäßen Anlage 10 zum Sortieren und vordefinierten Zusammenstellen von Erzeugnissen P unterschiedlicher Varianten Var1...VarN. Die Anlage 10 ermöglicht insbesondere das Zusammenstellen von vorbestimmten Folgen F_i mit unterschiedlichen Varianten Var1...VarN der Erzeugnisse P. Vorliegend werden unter dem Begriff Erzeugnisse P auch Zwischenprodukte, Halbzeuge und sonstige in unterschiedlicher Kombination zusammen zu stellende Erzeugnisse verstanden, insbesondere zur anschließenden Endverpackung.
Zum Sortieren und wahlweise Zusammenstellen werden in der Anlage 10 Erzeugnisse P über Zuführlinien 12 einer Sortiereinheit 20 zugeführt, welche gewünschte Folgen F_i über Ausgabelinien 16 zusammenstellt. Hierzu wirkt die Sortiereinheit 20 über eine Steuerung 18 mit einer Erkennungsvorrichtung 14 zusammen. Die Erkennungsvorrichtung 14 und die Steuerung 18 können einen an sich bekannten Aufbau haben und beispielsweise als Bilderkennungsvorrichtung bzw. als zentraler Prozessrechner ausgeführt sein. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist den einzelnen Zuführlinien 12 eine Vorsortiereinheit 40 vorgeschaltet, welche ebenfalls über die Steuerung 18 gesteuert wird. Die Steuerung der Vorsortiereinheit 40 erfolgt aufgrund der Erfassungsdaten der Erfassungsvorrichtung 14.
Alternativ kann in vielen Anwendungsfällen vorgesehen sein, dass eine Vorsortierung unterschiedlicher Varianten Var1...VarN auf die Zuführlinien 12 bereits innerhalb der vorgelagerten Produktionsstufe (in 1 durch eine Ellipsenform schematisch angedeutet) inhärent erfolgt. In diesem Fall kann die Erkennungsvorrichtung 14 auch unmittelbar bzw. ausschließlich den Zuführlinien 12 zugeordnet sein für die Steuerung der Sortiereinheit 20. In Abweichung von 1 ist auch eine Anlage möglich mit lediglich einer einzigen Zuführlinie 12 und lediglich einer einzigen Ausgabelinie 16.
2 veranschaulicht das Grundprinzip einer bevorzugten Sortiereinheit 20. Die Zuführeinheit 20 umfasst für jede vorgesehene Zuführlinie 12 mindestens zwei Puffer, im gezeigten Beispiel vier Puffer 22-1...22-4, zum sortenreinen Puffern von Erzeugnissen einer bestimmten Variante VarX in einem bestimmten Puffer 22-X, wobei die entsprechende Zuordnung durch die Steuerung 18 erfolgt. Eine deutliche Beschleunigung wird bereits dadurch erzielt, dass in jedem Puffer 22-1...22-4 in einer Richtung quer zum Verlauf der Zuführlinie 12 mehrere Erzeugnisse P aufgenommen werden können. So können die Puffer 22-1...22-4 stapelartig eine bestimmte Anzahl von Erzeugnissen P von der Zuführlinie abnehmen und zwischen zu lagern. Die Puffer 22-1...22-4 ermöglichen der Sortiereinheit 20, eine Anzahl bis maximaldie zwischengelagerte Anzahl Erzeugnisse P einer bestimmten Variante VarX nacheinander auszugeben. Die sortenreine Zuordnung einer bestimmten Variante VarX zu einem bestimmten Puffer 22-X erfolgt hierbei einerseits durch Vorkenntnis der Abfolge auf der Zuführlinie 12, welche anhand der Erkennungsvorrichtung 14 und der Steuerung 18 gewonnen wird, und andererseits durch die Steuerung 18. Die Steuerung 18 betätigt hierzu unter anderem selektiv ansteuerbare Stopperelemente 26, in geeigneter Weise gemäß den Erkennungsdaten zur Abfolge der Erzeugnisse P auf der Zuführlinie 12.
3 veranschaulicht schematisch eine weitere Eigenschaft der Anlage 10, welche einerseits eine erhebliche Beschleunigung und andererseits eine fast beliebige Anzahl Verpackungsmöglichkeiten gestattet. Wie aus 3 ersichtlich, können der Sortiereinheit 20 jeweils eine Vielzahl Zuführlinien 12 und eine entsprechende Vielzahl Ausgabelinien 16 zugeordnet werden. Innerhalb der Sortiereinheit 20 ist somit für jedes Paar aus Zuführlinie 12 und Ausgabelinie 16 jeweils eine Batterie bzw. Gruppe aus einer Anzahl m von Puffern 22-1...22-m vorgesehen. Die Dimensionierung ist optimal, wenn das Produkt aus der Gesamtzahl an parallelen Zuführlinien 12 und der Anzahl an Puffern m pro Zuführlinie, d.h., wenn die Anzahl Puffer insgesamt der größtmöglichen Anzahl zu verarbeitender unterschiedlicher Varianten N entspricht.
Die Möglichkeit zur Parallelisierung mehrerer Stränge 12, 22-1...22-m 16 gemäß 3 verdeutlicht zudem den Vorteil einer Anordnung der Puffer 22-1...22-m in Richtung quer zum Verlauf der Zuführlinien 12 und/oder der Ausgabelinien 16, insbesondere in vertikale Richtung. Wie weiter aus 3 ersichtlich, erlaubt die Sortiereinheit 20 grundsätzlich die Zusammenstellung jeglicher Kombination von Erzeugnissen P unterschiedlicher Varianten Var1...VarN. Einzige Beschränkung besteht entsprechend der gewählten Stapelkapazität der Puffer 22-1...22-m in der maximal möglichen Anzahl von Produkten der gleichen, bestimmten Variante VarX. Auch die rein beispielhaft gezeigte Stapelkapazität der Puffer 22-1...22-m mit fünf Positionen a, b, c, d, e kann beliebig erhöht werden, falls erforderlich.
4 zeigt rein beispielhaft eine Möglichkeit der Vorsortierung anhand einer Vorsortiereinheit 40 zur Begrenzung der Anzahl von Varianten auf den Zuführlinien 12. Die Begrenzung bzw. Vorsortierung erfolgt zweckmäßig entsprechend der Anzahl m an Puffern 22-1...22-m zu der jeweiligen Zuführlinie 12. Als Vorsortiereinheit 40 kann eine Kaskade der Zuführlinien 12 mit auswählbarer Zustellung über fernsteuerbare Weichen 42 an einer Querlinie 44 vorgesehen sein. Die Steuerung 18 steuert hierbei die Weichen 42 so, dass jeweils eine vorbestimmte Untermenge mit maximal m verschiedenen Varianten aus der Gesamtzahl N der Varianten Var1...VarN auf eine Zuführlinie gelangt. Hierzu wird zuvor die Abfolge des Einlaufs der Erzeugnisse P auf die Querlinie anhand der Erkennungsvorrichtung 14 erfasst und an die Steuerung 18 übermittelt. Auch andere an sich bekannte Vorrichtungen können zum Vorsortieren eingesetzt werden. Von der Vorsortierung, beispielsweise der Vorsortiereinheit 40, gelangen die Erzeugnisse P über die einzelnen Zuführlinien 12 in die Sortiereinheit 20. Falls die Variantenanzahl N gering ist, kann die Vorsortierung auch entfallen.
5 veranschaulicht als Teilansicht eine bevorzugte Gestaltung der Sortiereinheit 20 in den wesentlichen Teilen. Die Sortiereinheit 20 ist speziell für Träger 80 angepasst, welche zur modularen Anpassung an verschiedenste Erzeugnistypen in der Anlage 10 vorgesehen sind. Die Träger 80 sind in 8 näher gezeigt und unten beschrieben. Die zur Sortiereinheit 20 führenden Zuführlinien 12 haben entsprechend der Gestalt der Träger 80 angepasste Förderbänder 17. Die Steuerung 18 steuert auch die Förderbänder 17. Über den Förderbändern 17 sind beidseitig und an die Träger 80 angepasste Längsführungen 19 für die Träger 80 vorgesehen. Die Längsführungen 19 führen die Träger 80 stets zu sich parallel und in horizontaler Ebene auf der Zuführlinie 12. Mittels der Förderbänder 17 und Längsführungen 19 werden die Träger 80 gefördert und zielgenau positioniert. Alle Zuführlinien 12 im gezeigten Beispiel gemäß 3 zueinander parallel und weisen den Aufbau gemäß 5 auf. Die Konstruktion der in 5 ebenfalls teilweise gezeigten Ausgabelinien 16 ist identisch, wobei letztere jedoch gegenüber den Zuführlinien 12 in einer höheren Ebene liegen. Wie ferner aus 5 ersichtlich, können die Zuführlinien 12 in Zuführrichtung A verlängert durchgeführt sein, um neben der Zuführung auch eventuell anfallenden Ausschuss durch die Abnahmestelle der Sortiereinheit 20 hindurch ausgeben zu können. Nicht näher gezeigt in 5 sind die Stopper 26 aus 2 im Bereich dieser Abnahmestelle, um die Positioniergenauigkeit am Eingang zu den Puffern 22-1...22-m zu gewährleisten.
5 zeigt auch die wesentlichen Bestandteile der Sortiereinheit 20, d.h. m parallel angeordnete Puffer 22-1...22-m mit jeweils einem vertikal angeordneten Rastmagazin 24 und einem eigenen Querförderer 50 pro Rastmagazin 24. Jeder Querförderer 50 ist so gestaltet, dass er unabhängig jeweils einen Träger 80 vertikal von unten in das Rastmagazin hinein und auch vertikal oben aus diesem heraus fördern kann.
6 zeigt besser den Aufbau eines Querförderers 50 am Beispiel des Puffers 22-1. Am nach unten gerichteten Abtrieb eines Linearantriebs 52, z.B. einer elektromechanischen Linearachse, ist ein vertikal gerichteter Greifer 54 vorgesehen. Der Greifer 54 umfasst einen Spreizantrieb 56, dessen feststehender Mittelteil am Kopfende bzw. Abtrieb des Linearantriebs 52 angebracht ist. Der Spreizantrieb 56 hat wiederum zwei gegenüberliegende Abtriebe, die seitlich gerichtet und horizontal senkrecht zur Richtung A auseinander und wieder zusammen verfahrbar sind bzw. auf- und zufahren. An den Abtrieben des Spreizantriebs 56 sind zwei gegenüberliegende und vertikal nach unten verlaufende Greifarme 58 angebracht. Die Greifarme 58 erstrecken sich vertikal über eine Länge größer als die Gesamthöhe der Puffer 22-1...22-m. Zudem reicht das untere Ende beider Greifarme 58 bei ausgefahrenem Linearantrieb 52 bis in den Aufnahmebereich auf Höhe der Zuführlinie 12. Der Linearantrieb 52 hat einen ausreichenden Hub damit die Greifarme 58 von der Zuführlinie 12 einen Träger 80 aufgreifen und in das zugehörige Rastmagazin 24 einführen können. Wie am besten aus 7 ersichtlich, sind an jedem Greifarm 58 Rasthaken 59 vorgesehen. Die Rasthaken 59 sind in regelmäßigem Abstand entsprechend den Magazinpositionen a, b, c, d, e am Greifarm angebracht bzw. einteilig geformt. Dementsprechend greift der Greifer 54 bei Aufnahme eines neuen Trägers 80 in das Rastmagazin 24 bzw. den zugehörigen Puffer 22-1 stets auch alle bereits im Rastmagazin 24 befindlichen Träger 80 auf und bewegt diese zugleich um eine Magazinposition nach oben. Der Greifer 54 kann somit an allen Magazinpositionen a, b, c... den entsprechenden Träger 80 erfassen und wieder freigeben.
5 zeigt ferner einen horizontal verstellbaren Ausgeber 60 mit zugehörigem Linearantrieb 52, z.B. einer elektromechanischen Linearachse. Der Ausgeber 60 wirkt mit den m Querförderern 50 zusammen, um die Träger 80 mitsamt Erzeugnis P aus dem jeweiligen Puffer 22-1...22-m heraus auf die Ausgabelinie 16 zu bringen. Hierzu weisen die Greifer 54 eine obere Ausgabeposition, zusätzlich zu den vorgesehenen Magazinpositionen a, b, c..., auf. Ferner sind beidseitig horizontale Zwischenführungen 62 vorgesehen, an welchen Träger 80 zwischen den fluchtenden Ausgabepositionen bei eingefahrenen Greifern 54 auf die Ausgabelinie 16 durchgeführt werden. Der Ausgeber 60 bzw. dessen Linearantieb 52 hat einen entsprechenden Hub um Träger von der Ausgabeposition am ersten Puffer 22-1 bis auf die Ausgabelinie 16 zu bewegen.
Die Steuerung 18 steuert gemäß einer gewünschten Sortierung und Zusammenstellung von gewünschten Folgen F_i auf der Ausgabelinie durch entsprechende Betätigung der Förderbänder 17, der Stopper 26, der Querförderer 50 sowie der Ausgeber 60 und gegebenenfalls auch der Vorsortiereinheit 40. Hierzu sind beliebige Abläufe möglich, welche entsprechend den gewünschten Folgen F_i der Steuerung 18 auf bekannte Weise vorgegeben werden. Aufgrund der Auswertung anhand der Erkennungsvorrichtung 14 kann die Anlieferung der Erzeugnisse P vollkommen beliebig, auch chaotisch erfolgen.
7 wiederum zeigt in Teilansicht den Aufbau der Rastmagazine 24. Jedes Rastmagazin 24 hat zwei vertikale, feststehende Rastleisten 25. Die Rastleisten 25 sind mit einem Mittenabstand so diagonal gegenüberliegend angeordnet, dass die Greifarme 58 wie in 7 ersichtlich hindurchreichen können. An jeder Rastleiste 25 sind horizontal nach Außen verschiebbare Rasthaken 23 gelagert, die federbelastet nach innen vorgespannt sind, um die Träger 80 an der entsprechenden Magazinposition a, b, c... lösbar zu halten. Die Rasthaken 23 dienen somit als Halteelemente für die Träger 80. Die beweglichen Rasthaken 23 sind mit einer Schrägfläche so gerichtet, dass die Träger 80 von den Greifern 54 zumindest nach oben geschoben werden können. Nicht gezeigt ist eine mögliche Alternativgestaltung der Rastmagazine 24, welche auch ein Durchschieben der Träger nach unten gestattet.
8 zeigt die Gestaltung speziell an die Rastmagazine 24 und Greifer 52 angepasster Träger 80. Jeder Träger 80 hat etwa mittig an der Oberseite eine Aufnahme 82 für mindestens ein Erzeugnis P, hier gezeigt für genau eine offene Linsenschale. Seitlich an den Schmalseiten einer etwa rechteckigen Grundplatte 83 des Trägers 80 sind jeweils in Breitenrichtung verlaufend eine Führungsnut 84 vorgesehen. Diese Führungsnuten 84 dienen der Führung an den Längsführungen 19 und den Zwischenführungen 62. Zudem bilden die Führungsnuten 84 Vorsprünge, welche Rastnasen 86 für die Rasthaken 23 der Rastmagazine 24 darstellen. Zum Einschieben der federbelasteten Rasthaken 23 sind an den Rastnasen 86 und unten an den Zwischenführungen 62 Abschrägungen vorgesehen. Die Träger 80 sind aus dauerhaftem Material hergestellt, um eine hohe Lebensdauer zu gewährleisten und gestatten somit auch die Förderung von zerbrechlichen oder stoßempfindlichen Erzeugnissen P durch die Anlage 10.
Die Wirkweise der Anlage 10 wird nachfolgend rekapitulierend und in den Grundzügen anhand des Beispiels von medizinischen Erzeugnisverpackungen für Kontaktlinsen zusammengefasst:

1) Linsenschalen (ein Teil der Verpackung mit jeweils einer bestimmten Kontaktlinse) sind auf einem mit Erkennungsmerkmal kodierten Träger 80 angebracht, wobei sämtliche Produktinformationen auf dem Träger 80 oder der Linsenschale hinterlegt sein können (z.B. via RFID oder Markierung);
2) Träger 80 mit den noch unverpackten Erzeugnissen, hier Kontaktlinsenvarianten, werden jeweils über Zuführlinien 12 vor den Gruppen aus Puffern 22-1...22-m angestaut;
3) die Träger 80 werden anhand der Erkennungsvorrichtung 14, der Steuerung 18, der Stopper 26 und der Querförderer 50 sortenrein in die einzelnen Puffer 22-1...22-m gefördert, wobei in jedem Puffer lediglich eine bestimmte Kontaktlinsenvariante VarX aufgenommen wird;
4) sobald ein Träger 80 in den entsprechenden Puffer 22-X gefördert wurde, ist die Strecke wieder frei, so dass unmittelbar der nächste Träger 80 vom Zuführband 12 auf analoge Weise in den betreffenden Puffer 22-X gefördert werden kann;
5) nachdem ein Puffer 22-1...22-m bzw. Rastmagazin 24 die gewünschte Verpackungsgröße (z.B. 3 Linsen) erreicht hat, wird die entsprechende Anzahl an Erzeugnissen dieser Variante VarX sortenrein vom entsprechenden Querförderer herausgefördert und im Anschluss vollständig verpackt.

Zu beachten ist, dass auf diese Weise auch unterschiedliche Linsen zu einer Verpackungsgröße zusammengefasst werden können, z.B. eine 6er-Verpackung mit je 2 Linsenvarianten für eine bestimmte Sehstärke. Demnach ermöglicht es die vorgeschlagene Anlage, mit sehr hohem Durchsatz und beliebiger Skalierbarkeit auf den Kunden abgestimmte Produktvarianten in der notwendigen Anzahl und Zusammenstellung industriell bereitzustellen und zu verpacken. Hierfür geeignete Verpackungsanlagen für sich genommen sind nicht Bestandteil der beanspruchten Erfindung und an sich bekannt.
Bezugszeichenliste
Fig. 1–Fig. 8:

10: Anlage
12: Zuführlinie
14: Erkennungsvorrichtung
16: Ausgabelinie
17: Förderband
18: Steuerung
19: Längsführung
20: Sortiereinheit
22-1...22-m: Puffer
23: Rastelement
24: Rastmagazin
25: Rastleiste
26: Stopper
A: Zuführrichtung
F_i: Erzeugnisfolge
P: Erzeugnis
Var1...VarN: Variante
40: Vorsortiereinheit
42: Weiche
44: Querlinie
50: Querförderer
52: Linearantrieb
54: Greifer
56: Spreizantrieb
58: Greifarm
59: Rasthaken
60: Ausgeber
62: Zwischenführung
80: Träger
82: Aufnahme
83: Grundplatte
84: Führungsnut
86: Rastnase
a, b, c...: Magazinpositionen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4217079 A1 [0005]
DE 4338801 A1 [0005]
DE 19860387 A1 [0005]
DE 19929985 A1 [0007, 0008, 0008, 0008]

Claims

Anlage (10) zum Sortieren und selektiven Zusammenstellen von Erzeugnissen für die Herstellung von Verpackungen mit einer Auswahl unterschiedlicher Erzeugnisse (P) aus mindestens zwei unterschiedlichen Varianten, insbesondere aus einer Mehrzahl unterschiedlicher Varianten (Var1...VarN), umfassend: – mindestens eine Zuführlinie (12) zum Zuführen von Erzeugnissen in unterschiedlichen Varianten zu einer Sortiereinheit; – eine Sortiereinheit (20) für jede Zuführlinie, mit mindestens zwei Puffern (22-1...22-m) jeweils zum sortenreinen Puffern von Erzeugnissen einer bestimmten Variante (VarX), wobei jeder Puffer stapelartig und quer zum Verlauf der Zuführlinie (12) mehrere Erzeugnisse (P) aufnehmen kann; – eine Erkennungsvorrichtung (14) welche der bzw. den Zuführlinien (12) oder der Sortiereinheit (20) zugeordnet ist zum Erkennen unterschiedlicher Varianten (Var1...VarN); sowie – mindestens eine Ausgabelinie (16) zum Weitertransportieren von Erzeugnissen aus der Sortiereinheit; wobei die Sortiereinheit (20) mit der Erkennungsvorrichtung (14) zusammenwirkt zur sortenreinen Aufnahme jeweils einer bestimmten Variante in einen bestimmten Puffer; dadurch gekennzeichnet, dass die Sortiereinheit zu jedem Puffer (22-1...22-m) jeweils einen zugehörigen Querförderer (50) umfasst, wobei die Querförderer mit einer Steuerung (18) zusammenwirken zur selektiven und vereinzelten Ausgabe von Erzeugnissen (P) auf die Ausgabelinie (16).
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine erste und eine zweite parallel betreibbare Gruppe von Puffern (22-1...22-m) in der Sortiereinheit (20) vorgesehen sind, jeweils mit zugehöriger Zuführlinie (12), und den Zuführlinien vorzugsweise eine Vorsortierung (40) vorgeschaltet ist.
Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsortierung (40) ausgeführt ist, um eine erste Menge (Var1,... Var4) unterschiedlicher Varianten auf die erste Zuführlinie und eine zweite Menge (Var5,...Var8) unterschiedlicher Varianten auf die zweite Zuführlinie zu bringen, wobei beide Mengen sich vorzugsweise hinsichtlich der Varianten (Var1...VarN) nicht oder nur teilweise überschneiden.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d adurch gekennzeichnet, dass die Anlage eine Vielzahl Träger (80) umfasst, wobei jeder Träger mindestens eine Aufnahme (82) aufweist, welche Erzeugnisse (P) unterschiedlicher Varianten (Var1...VarN) aufnehmen kann.
Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Querförderer (50) mit den Trägern (80) zusammenwirkt zur selektiven und vereinzelten Ausgabe von Erzeugnissen auf die Ausgabelinie (16).
Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Querförderer (50) ebenfalls zur vereinzelten Aufnahme von Erzeugnissen (P) von der Zuführlinie (12) in einen zugeordneten Puffer (22-m) mit den Trägern (80) zusammenwirkt.
Anlage nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Puffer (22-1...22-m) ein Rastmagazin (24) umfasst mittels federbelasteten Halteelementen (23), insbesondere Rastnasen, das mit den Trägern (80) zur stapelartigen Aufnahme in aufeinanderfolgende Magazinpositionen (a, b, c...) quer zur Zuführlinie zusammenwirkt, insbesondere ein Rastmagazin mit zwei gegenüberliegenden Rastleisten (25), zwischen welchen die Träger (80) mittels jeweiliger federbelasteter Halteelemente (23) in aufeinanderfolgende Magazinpositionen einrasten können.
Anlage nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Querförderer (50) einen mit einem Linearantrieb (52) verstellbaren Greifer (54) aufweist, welcher zum Greifen von Trägern (80) an jeder Magazinposition (a, b, c...) und auf der Zuführlinie (12) ausgeführt ist.
Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, insbesondere nach den Ansprüchen 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Querförderer (50) einen mittels eines Linearantriebs (52) vertikal verstellbaren Greifer (54) aufweist, welcher zum Entnehmen eines Trägers (80) aus dem Puffer in eine Abgabeposition für die zugehörige Ausgabelinie (16) ausgeführt ist.
Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein mittels Linearantrieb (52) horizontal verstellbarer Ausgeber (60) mit den Querförderern (50) bzw. Greifern (50) zusammenwirkt, um Träger (80) aus der Abgabeposition auf die Ausgabelinie (16) zu bringen.
Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearantrieb (52) des Greifers und/oder Ausgebers als elektrische Linearachse, als pneumatischer Zylinder, als Schneckenantrieb oder als Kettenantrieb ausgeführt ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Greifer (54) als pneumatischer Greifer, als elektromagnetischer Greifer, als Formschlussgreifer, als Kraftschlussgreifer oder als Kombination dieser Typen ausgeführt ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Träger (80) mit einem von der Erkennungsvorrichtung (14) erfassbaren Erkennungsmerkmal ausgestattet ist.
Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführlinie (12) und die Ausgabelinie (16) jeweils mindestens ein Förderband (17) und eine zugehörige Längsführung (19) zur positionierbaren Führung von Trägern (80) aufweisen.
Anlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass Träger (80) vorgesehen sind, welche seitliche Führungsnuten (84) und/oder Führungsvorsprünge für die Längsführungen (19) aufweisen, wobei vorzugsweise beidseitig jeweils eine Führungsnut (84) und ein Führungsvorsprung zusammen die Rastnase (86) für die Halteelemente (23) der Rastmagazine (24) bilden.
Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt aus Gesamtzahl an Zuführlinien (12) und Anzahl an Puffern (22-1...22-n) pro Zuführlinie der größtmöglichen Anzahl zu verarbeitender Varianten (N) entspricht.
Verwendung einer Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche in der Herstellung medizinischer Erzeugnisverpackungen, insbesondere für Kontaktlinsen.
Sortiereinheit (20) für eine Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 16, umfassend mindestens zwei Puffer (22-1...22-m) mit jeweils einem zugehörigen Querförderer (50) und jeweils einem zugehörigen Rastmagazin (24), welches mittels federbelasteter Halteelemente (23) mit Trägern (80) zur stapelartigen Aufnahme in aufeinanderfolgende Magazinpositionen (a, b, c ...) quer zu einer Zuführ- und/oder Ausgaberichtung zusammenwirkt, und wobei jeder Querförderer (50) einen quer zur Zuführ- und/ oder Ausgaberichtung verstellbaren Greifer (54) aufweist, welcher zum Greifen von Trägern (80) an jeder Magazinposition und auf einer Zuführlinie (12) ausgeführt ist.
Sortiereinheit nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Querförderer (50) zum Entnehmen eines Trägers (80) aus dem zugehörigen Rastmagazin (24) in eine Abgabeposition für eine zugehörige Ausgabelinie (16) ausgeführt ist, und insbesondere mit einem in der Zuführ- und/oder Ausgaberichtung verstellbaren Ausgeber (60) zusammenwirkt, um Träger (80) aus der Abgabeposition auf die zugehörige Ausgabelinie (16) zu bringen.
Verfahren zum Sortieren und selektiven Zusammenstellen von Erzeugnissen, umfassend: – Zuführen von Erzeugnissen in unterschiedlichen Varianten auf mindestens einer Zuführlinie zu einer Sortiereinheit; – Erkennen unterschiedlicher Varianten mittels einer Erkennungsvorrichtung welche der bzw. den Zuführlinien oder der Sortiereinheit zugeordnet ist; – sortenreines Puffern von Erzeugnissen einer bestimmten Variante in einem jeweiligen Puffer der Sortiereinheit, wobei jeder Puffer stapelartig und quer zum Verlauf der Zuführlinie mehrere Erzeugnisse einer bestimmten Variante aufnimmt; gekennzeichnet, durch – selektive und vereinzelte Ausgabe von Erzeugnissen auf die Ausgabelinie, anhand eines gesteuerten Querförderers jeweils für jeden Puffer der Sortiereinheit, zwecks Zusammenstellen vorbestimmter Folgen unterschiedlicher Varianten auf einer Ausgabelinie für die Herstellung von Verpackungen mit einer Auswahl unterschiedlicher Erzeugnisse aus mindestens zwei unterschiedlichen Varianten, insbesondere aus einer Mehrzahl unterschiedlicher Varianten.