DE102014222166A1

DE102014222166A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Handhabung von auf Rollen gewickeltem Flach- und/oder Folienmaterial

Info

Publication number: DE102014222166A1
Application number: DE102014222166.8A
Authority: DE
Inventors: Thomas Wimmer; Herbert Spindler; Jürgen Werner
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2014-10-30
Filing date: 2014-10-30
Publication date: 2016-05-04

Abstract

Es ist ein Verfahren und eine Vorrichtung (12) zur Handhabung von auf Rollen (14, 15) gewickeltem und als Verpackungsmaterial zur Verpackung von Stückgütern, Gebinden oder dergleichen Artikelzusammenstellungen dienendem Flach- und/oder Folienmaterial (26) offenbart. Eine zumindest teilweise abgewickelte und/oder aufgebrauchte Rolle (15) wird zur Aufrechterhaltung eines annähernd kontinuierlichen Verpackungsbetriebes abwechselnd aus wenigstens zwei unterschiedlichen Montagepositionen (EB1, EB2) einer Verpackungsmaschine (10) entnommen und jeweils gegen eine neue Rolle (14) mit Flach- und/oder Folienmaterial (26) ausgetauscht, indem nach jeweiliger Positionierung einer neuen Rolle (14) deren außen liegende Lage (36) in Nähe oder im Bereich ihres freien Endes (50) abgezogen und zur Bildung einer ununterbrochenen Materialbahn (26) mit einem Abschnitt einer in eine Verpackungsstraße geführten Materialbahn (26) verbunden, insbesondere verschweißt oder verklebt wird. Die von der jeweils neuen Rolle (14) abgezogene Materialbahn (26) wird mittels einer steuerbaren Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (52) erfasst und in Richtung zur bereits in die Verpackungsstraße führenden Materialbahn (26) und/oder zu einer Fixierungs- und/oder Schweißeinrichtung (32) bewegt. Die steuerbare Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (52) wirkt mit einer Erfassungseinrichtung (40) zur Erfassung von an der neuen Rolle (14) angebrachten und/oder aufgebrachten Markierungen (38, 54) zusammen und/oder wird in Abhängigkeit von deren Sensorsignalen gesteuert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Handhabung von auf Rollen gewickeltem Flach- und/oder Folienmaterial mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Handhabung von auf Rollen gewickeltem Flach- und/oder Folienmaterial mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 6.
Bei einer Gruppierung und Zusammenstellung von Artikeln zu Gebinden, bspw. von Getränkebehältern o. dgl., werden diese in der Praxis häufig durch Schrumpffolie zusammengehalten, um ein Verrutschen oder ein Lösen aus der Zusammenstellung während der weiteren Handhabung bzw. beim Transport zu verhindern. Bekannt sind aus dem Stand der Technik bspw. Gebinde, welche vier, sechs oder mehr Behälter umfassen. Derartige Gebinde stellen eine sehr gebräuchliche Variante von Verkaufseinheiten für Getränkebehälter oder Flaschen aus PET-Kunststoff dar. Um beim Verpacken und/oder bei einer nachfolgenden Palettierung einen hohen Durchsatz zu erreichen, ist eine möglichst rasche Zusammenstellung derartiger Gebinde ohne Unterbrechung einzelner Prozessschritte wünschenswert.
Um das Verpackungsmaterial bzw. die Schrumpffolie zur teilweisen oder vollständigen Umhüllung Gebinde zur Verfügung zu stellen, sind bereits Vorrichtungen sowie Verfahren bekannt, welche das Material von einer Rolle oder von mehreren Rollen abwickeln, innerhalb einer Verpackungsmaschine befördern und damit die einzelnen Gebinde bzw. die jeweiligen Artikel, welche das jeweilige Gebinde bilden sollen, mit dem Verpackungsmaterial umhüllen. Das Abwickeln des Verpackungsmaterials von der Rolle erfolgt hierbei üblicherweise maschinell und in kontinuierlichem Prozess. Es sind Vorrichtungen bekannt, in denen das Verpackungsmaterial über Walzen von der dabei rotierenden Rolle abgezogen wird. Ist eine Rolle abgewickelt und der Vorrat an Verpackungsmaterial der Rolle erschöpft, so muss ein Austausch der jeweiligen Rolle bzw. ein Ersatz durch eine neue Rolle erfolgen. Allerdings ist mit einem solchen Rollenwechsel eine unerwünschte Unterbrechung des Prozesses der Zusammenstellung und Verpackung von Gebinden verbunden.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung, mittels welchen neue Rollen zugestellt sowie verbrauchte Rollen innerhalb einer Verpackungsmaschine gewechselt werden können, sind beispielsweise aus der DE 40 40 545 A1 bekannt. Diese bekannte Vorrichtung weist mehrere Vorratsrollen mit Streifenmaterial auf, die nebeneinander angeordnet sind. Der Kern der Rollen ist jeweils auf einen gemeinsamen Zapfen aufgesetzt. Ein Anfang des Streifenmaterials wird vorhergehend mit einer Walze in Verbindung gesetzt, welche das Streifenmaterial von der jeweiligen Rolle abzieht und in Richtung nach unten von der Vorrichtung weg führt. Um diese bekannte Vorrichtung betreiben zu können und das Material von der Rolle abzuwickeln, muss die Rolle mit ihrem Kern drehrichtungskonform auf den Zapfen aufgesetzt werden. Das Streifenmaterial bzw. die erste Lage des Streifenmaterials muss von oben kommend in Richtung der Walzen abtauchen. Wäre die Rolle mit gegensinniger Drehrichtung auf den Zapfen aufgesetzt, so könnte das Streifenmaterial nicht oder nur schwer von der Rolle abgezogen werden, woraus Komplikationen bei der Abwicklung entstünden. Je nach Drehrichtung der aufgesetzten neuen Rollen ist bei diesen bekannten Vorrichtungen ein manuelles Umsetzen und drehrichtungskonformes erneutes Aufsetzen unverzichtbar, um einen störungsfreien Betrieb gewährleisten zu können.
Dennoch bleibt es nahezu unverzichtbar, den Anfang einer Materialbahn einer neu eingesetzten Rolle manuell abzuziehen und in die weiteren Förder- und Umlenkelemente der Verpackungsmaschine einzufädeln, was bei jedem Rollenwechsel einen zumindest kurzzeitigen Maschinenstopp und ein manuelles Handhaben und Unterstützen der ununterbrochenen Materialförderung für das Verpackungsmaterial erfordert.
Ein vorrangiges Ziel der Erfindung wird daher darin gesehen, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Handhabung von auf Rollen aufgewickeltem Flach- und/oder Folienmaterial zur Verfügung zu stellen, wodurch die Störungsanfälligkeit einer Verpackungsmaschine reduziert werden kann. Zudem sollen die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren die Handhabung von Flach- und/oder Folienmaterial vereinfachen und einen ununterbrochenen Betrieb einer Verpackungsmaschine auch über einen Rollenwechsel hinweg ermöglichen können.
Diese Ziele der Erfindung werden mit den Gegenständen der unabhängigen Ansprüche erreicht. Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Zur Erreichung des oben genannten Ziels schlägt die Erfindung ein Verfahren zur Handhabung von auf Rollen gewickeltem und als Verpackungsmaterial zur Verpackung von Stückgütern, Gebinden oder dergleichen Artikelzusammenstellungen dienendem Flach- und/oder Folienmaterial mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs 1 vor. Bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine zumindest teilweise abgewickelte und/oder aufgebrauchte Rolle, die sich in einer Verpackungsmaschine befindet und dort unter rotierender Bewegung eine Materialbahn mit Flach- und/oder Folienmaterial für die Verpackung von Stückgütern, Gebinden etc. zur Verfügung stellt, zur Aufrechterhaltung eines weitgehend oder annähernd kontinuierlichen Verpackungsbetriebes durch eine neue oder frische Rolle, insbesondere eine gleichartige Rolle mit Flach- und/oder Folienmaterial ersetzt. Verbrauchte Rollen werden zur Aufrechterhaltung des Verpackungsbetriebes abwechselnd aus wenigstens zwei unterschiedlichen Montagepositionen der Verpackungsmaschine entnommen und jeweils wechselweise gegen neue Rollen mit Flach- und/oder Folienmaterial ausgetauscht. In diesem Zusammenhang wird nach jeweiliger Positionierung einer neuen Rolle deren außen liegende Lage in Nähe oder im Bereich ihres freien Endes abgezogen und zur Bildung einer ununterbrochenen Materialbahn mit einem Abschnitt einer in eine Verpackungsstraße geführten Materialbahn oder eines Materialbahnabschnittes verbunden, insbesondere verschweißt oder verklebt. Diese Verbindung, Verschweißung oder Verklebung der Materialbahnen kann bspw. entlang einer durchgängigen oder unterbrochenen, quer, diagonal oder mäandrierend zur Materialabrollrichtung verlaufenden Verbindungskante oder mehrerer solcher Verbindungskanten hergestellt werden. Das Zusammenfügen der Materialbahnen wird durchgeführt, indem die von der jeweils neuen Rolle abgezogene Materialbahn mittels einer steuerbaren Greif- und/oder Handhabungseinrichtung erfasst und in Richtung zur bereits in die Verpackungsstraße führenden Materialbahn und/oder zu einer Fixierungs- und/oder Schweißeinrichtung bewegt wird, wo die Materialbahnen zusammengefügt werden, so dass die Förderung in die Maschine weiterlaufen kann. Bei dem Verfahren wirkt die steuerbare Greif- und/oder Handhabungseinrichtung mit einer Erfassungseinrichtung zur Erfassung von an der neuen Rolle angebrachten und/oder aufgebrachten Markierungen zusammen und/oder wird in Abhängigkeit von deren Sensorsignalen gesteuert. Diese Erfassungseinrichtung kann bspw. einen optischen Sensor oder mehrere optischen Sensoren oder elektromagnetische Sensoren, induktive Sensoren oder ähnlich oder anders arbeitende Sensoren umfassen, so dass die Erfassungseinrichtung in die Lage versetzt ist, an der neuen Rolle angebrachte und/oder aufgebrachte Markierungen zu erfassen und deren Position, Ausrichtung und/oder Winkellage in Bezug auf einen Gesamtumfang der neuen Rolle zu erkennen und zu verarbeiten.
Das erwähnte Folien- oder Flachmaterial, das auf den jeweils austauschbaren Rollen aufgewickelt ist und das innerhalb der Verpackungsmaschine von den Rollen abgewickelt wird, dient normalerweise als Verpackungsmaterial, das innerhalb der Verpackungsmaschine verarbeitet wird, bspw. zur Verpackung von Gebinden mit Stückgütern wie Getränkebehältern oder auch zur Verpackung von größeren Einheiten wie kompletten palettierfähigen Lagen solcher Stückgutzusammenstellungen oder auch von Paletten mit gestapelten Stückgut- oder Gebindelagen. Das Verpackungsmaterial kann insbesondere eine unter Wärmeeinwirkung schrumpfbare Folie sein, mit der die Artikelzusammenstellungen oder Gebinde fest zusammengehalten werden. Jeder Rolle ist eine geeignete Halte- und Abrollvorrichtung zugeordnet, die jeweils einen Teil einer Verpackungsmaschine bildet. Da die Rollen im laufenden Betrieb in regelmäßigen Abständen gewechselt werden müssen, sich jedoch in einem relativ schwer zugänglichen Bereich der Verpackungsmaschine befinden, ist es wichtig, sowohl die Rollenführung als auch die Zugänglichkeit zu gewährleisten, um einen automatisierbaren Rollenwechsel zu ermöglichen, wie dies nachfolgend näher erläutert wird.
Bei einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die von der neuen Rolle bereitgestellte Materialbahn mittels der mit pneumatischem Saugdruck, mechanisch klemmend und/oder elektrostatisch haftend arbeitenden Greif- und/oder Handhabungseinrichtung von der Rolle abgezogen werden. Alle diese Varianten ermöglichen einen automatisierten Rollen- und Materialbahnwechsel unter Aufrechterhaltung eines ununterbrochenen Verpackungsbetriebes, ohne dass hierzu unterstützend manuell eingegriffen werden muss, insbesondere beim Zuführen des Materialbahnanfangs einer neuen Rolle zu einer Schweißeinheit, wo sie mit der noch in der Maschine befindlichen Materialbahn verbunden bzw. verschweißt wird. Die erwähnte, automatisiert steuer- und bewegbare Greif- und/oder Handhabungseinrichtung kann insbesondere durch ein Saugrohr gebildet sein, das an die neu eingesetzte Rolle herangeführt wird, so dass unter Herstellung eines Saugdrucks der Materialbahnanfang bzw. der Folienanfang erfasst, gegriffen und zu einem Schweißbalken o. dgl. gefördert werden kann. Wahlweise kann die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung auch durch wenigstens eine Klemmleiste oder ein Klemmrohr o. dgl. gebildet sein. Zudem kann in einer alternativen Variante des Verfahrens die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung durch wenigstens ein statisch aufladbares Element gebildet sein, mit dem die Folie oder Materialbahn gehandhabt, erfasst und geführt werden kann.
Bei einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann somit die von der neuen Rolle bereitgestellte Materialbahn mittels der automatisiert bewegten und in ihren Halteaktivitäten gesteuerten Greif- und/oder Handhabungseinrichtung von der Rolle abgezogen und jeweils an ihre vorgesehene Position zur haftenden Verbindung mit der bereits in die Verpackungsstraße führenden Materialbahn und/oder zur Fixierungs- und/oder Schweißeinrichtung bewegt werden. Auf diese Weise wird ein automatisierbares Verfahren zur Handhabung der Materialbahnen und zu wiederholten Rollenwechseln unter Aufrechterhaltung eines kontinuierlichen oder quasikontinuierlichen Materialtransports des Flach- oder Folienmaterials in der Verpackungsmaschine zur Verfügung gestellt.
Vorzugsweise werden bei einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens mittels der erwähnten Erfassungseinrichtung die an der neuen Rolle angebrachten oder aufgebrachten Markierungen erfasst und deren Position, Ausrichtung und/oder Winkellage in Bezug auf einen Gesamtumfang der neuen Rolle erkannt und/oder verarbeitet, so dass die Rolle für das Erfassen des Materialbahn- oder Folienanfangs beim Abziehen der äußersten Lage mittels der steuerbaren Greif- und/oder Handhabungseinrichtung bzw. des steuerbaren Saugrohrbalkens in die richtige Lage gedreht werden kann. Da die Rolle hierdurch für das Abziehen der äußeren Folien- oder Materialbahn zumindest geringfügig rotiert werden muss, ist ein elektromotorischer Antrieb des Foliendorns der Maschine, auf dem der hohle Kern der Rolle drehbar aufsitzt, sinnvoll. Die Markierungen, die bei der Konfektionierung der Rollen aufgebracht oder nachträglich angebracht worden sein können, zeigen zumindest die Position und/oder Ausrichtung des mittels der steuerbaren Greifeinrichtung zu erfassenden freien Endes deren äußerer Lage der Materialbahn an oder definieren diesen. Die Markierungen können bspw. auch in einer Bedruckung der Materialbahn bestehen oder in eine solche Bedruckung eingearbeitet sein. Die Erfassungseinrichtung überprüft die jeweilige Drehposition der Rolle anhand der Markierungen an der Rolle und/oder der Materialbahn und/oder anhand einer Ausrichtung einer äußeren Lage der Materialbahn mit deren freiem Ende und dreht die Rolle vorzugsweise in die jeweils benötigte Winkellage, so dass der Saugbalken den Folien- oder Materialbahnanfang erfassen und abziehen sowie zu einem Schweißbalken oder einer Verbindungseinheit zum Fixieren der neuen Materialbahn an der noch in der Maschine befindlichen Materialbahn befördern kann. Somit ermöglicht das Verfahren, bei dem auf eine Partie der neuen Rollen im Bereich ihrer freien Enden jeweils mindestens eine optische Kennzeichnung und insbesondere mindestens eine reflektierende Markierung aufgebracht wurden, die Erkennung mittels der Erfassungseinrichtung, welche die Drehrichtung und/oder drehrichtungskonforme Orientierung der neuen Rolle feststellt und/oder überprüft.
Weiterhin sieht eine Variante des Verfahrens vor, dass die Bewegungen der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung bei der Erfassung und Positionierung der von der neuen Rolle abgezogenen Materialbahn innerhalb der Verpackungsmaschine in Abhängigkeit von den auf der neuen Rolle befindlichen Markierungen und in Abhängigkeit von deren Position eine jeweilige Drehposition der Rolle gesteuert werden, was ein automatisiertes Abgreifen und Bewegen der Materialbahn innerhalb der Maschine ermöglicht. Vorzugsweise verarbeitet eine entsprechend konfigurierte Steuerschaltung die Signale einer Erfassungseinrichtung, die wiederum für die Erkennung der Markierungen am Außenumfang der Rolle vorbereitet ist. Diese Markierungen können Aufkleber o. dgl. sein. Die Markierungen kann auch eine Bedruckung der Materialbahn/Folie sein, z.B. ein Barcode o. dgl. Das Verfahren ermöglicht in ihrer weitest gehenden Ausbaustufe eine Vollautomatisierung, bei der erst automatisch oder ggf. auch manuell unterstützt eine neue Rolle eingelegt wird, und zwar in richtiger Abrollrichtung, danach die automatisierte Bewegungssteuerung der Saugleiste bzw. der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung, und anschließend das automatisierte Verschweißen der Materialbahnen, dem der automatisierte Weiterbetrieb der gesamten Verpackungsanlage folgen kann.
Um die oben beschriebene Materialbahnförderung zu gewährleisten, kann vorgesehen sein, dass die Rolle mit Flach- und/oder Folienmaterial in einem auf dem drehbaren Dorn fixierten und/oder geklemmten Zustand durch eine geeignete Axialführungseinrichtung zentriert ist. Der drehbare Dorn zur Aufnahme einer Rolle, die Axialführungseinrichtung sowie die auf dem Dorn fixierte und/oder geklemmte Rolle mit Flach- und/oder Folienmaterial können vorzugsweise gemeinsam im Betrieb in Längserstreckungsrichtung des Dorns verstellbar und/oder zentrierbar sein. In diesem Fall ist die Dornführung mit der Axialführungseinrichtung gekoppelt, d.h., der Dorn bewegt sich in seiner Axialrichtung mitsamt der Axialführungseinrichtung. Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, dass der Dorn seine Position während des Betriebs beibehält, während nur die Axialführungseinrichtung parallel zur Achsrichtung des Dorns bewegbar ist.
Außerdem ist vorzugsweise auch die erwähnte Schweißeinheit zur automatischen und/oder teilautomatischen Verbindung eines Folien- oder Flachmaterialendes mit einem Materialanfang einer neu eingelegten Rolle vorbereitet und gemeinsam mit dem Rotationsantrieb der Materialbahnrollen sowie des Bewegungsantriebs der Greif- und/oder Handhabungseinheit steuerbar, um den automatisierten Rollenwechsel zu ermöglichen.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Erfassungs- oder Sensoreinrichtung einen optischen Sensor wie bspw. eine Lichtschranke, eine Kamera mit nachgeschalteter Bildauswertung o.ä. umfasst, der signal- und/oder regelungstechnisch zumindest mit dem motorischen Antrieb für die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung sowie für deren Greifmechanismus gekoppelt ist.
Zur Erreichung des oben genannten Ziels schlägt die Erfindung darüber hinaus eine Vorrichtung zur Handhabung von auf Rollen gewickeltem und als Verpackungsmaterial zur Verpackung von Stückgütern, Gebinden oder dergleichen Artikelzusammenstellungen dienendem Flach- und/oder Folienmaterial innerhalb einer Verpackungsmaschine vor, die wenigstens zwei unterschiedliche Einbaupositionen zur jeweiligen drehbaren Aufnahme von Rollen mit Flach- und/oder Folienmaterial sowie Fixierungs- und/oder Schweißeinrichtungen zum Ausrichten und/oder Verbinden freier Endbereiche von Flach- und/oder Folienmaterial der in den wenigstens zwei Einbaupositionen jeweils eingesetzten neuen Rollen mit einer bereits in der Verpackungsmaschine geführten Materialbahn aufweist. Die Vorrichtung weist zudem wenigstens eine Erfassungseinrichtung zur vorzugsweise optischen Detektion einer Drehrichtung und/oder Positionierung eines freien Endes einer außen liegenden Lage der Materialbahn jeder neuen Rolle sowie wenigstens eine steuerbare Greif- und/oder Handhabungseinrichtung zur Handhabung und Bewegung der äußeren Lage der Materialbahn der neuen Rolle zur Koppelungseinrichtung bzw. zur Fixierungs- und/oder Schweißeinrichtung auf. Die automatisiert und/oder in zumindest partieller Abhängigkeit von den Signalen der Erfassungseinrichtung steuerbare Greif- und/oder Handhabungseinrichtung bildet erfindungsgemäß einen Teil einer automatisierbaren Rollenwechseleinheit der Vorrichtung.
Die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung ist durch wenigstens ein dem Maschinenabschnitt einer Verpackungsstraße zugeordnetes, in seinen Bewegungen und seinen die Materialbahn erfassenden, greifenden und/oder innerhalb der Verpackungsstraße bewegenden Handhabungsschritten steuerbares Greif- und Führungselement gebildet. Die Erfassungseinrichtung kann wenigstens ein im Bereich der wenigstens zwei Einbaupositionen feststehendes optisches Detektionssystem umfassen, mittels welchem die Drehrichtung und/oder drehrichtungskonforme Orientierung der jeweiligen in den wenigstens zwei Einbaupositionen eingesetzten neuen Rollen feststellbar und/oder überprüfbar ist. Außerdem ist damit der Materialbahnanfang der äußeren Lage erkennbar, der mit der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung erfasst werden soll. Die Erfassungseinrichtung kann auch einen optischen Detektor besitzen, welcher über die Handhabungseinrichtung in den Bereich der jeweiligen neuen Rolle bewegt wird und dort zum Überprüfen und/oder Feststellen der Drehrichtung und/oder drehrichtungskonformen Positionierung der neuen Rolle und/oder zur Erkennung der Position des Materialbahnanfangs der äußeren Lage ihre jeweilige optische Kennzeichnung erkennt.
Die erwähnte Greif- und/oder Handhabungseinrichtung kann insbesondere durch wenigstens ein Saugrohr zur Erfassung der von der neuen Rolle bereitgestellten Materialbahn mittels pneumatischen Saugdrucks gebildet sein bzw. ein solches Saugrohr aufweisen. Wahlweise kann die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung auch durch wenigstens eine Leiste mit steuerbaren Saugnäpfen o. dgl. gebildet sein oder eine solche Leiste aufweisen. Dieses Saugrohr muss in der Lage sein, einen Materialbahnanfang einer äußersten Lage einer neuen Rolle zu erfassen und zur Fixierungs-, Verbindungs- und/oder Schweißeinrichtung zu fördern, wo die dauerhafte Verbindung zur noch in der Maschine befindlichen Materialbahn hergestellt werden kann, so dass die Materialbahnzufuhr in den Verpackungsbereich, wo die Artikel, Stückgüter oder Gebinde mit der Materialbahn oder Folie umhüllt oder teilumhüllt werden, fortgesetzt bzw. aufrechterhalten werden kann.
Das Saugrohr kann unter Auswertung der Positionen der optischen Markierungen mit Hilfe der Erfassungseinrichtung nach exakter Ausrichtung der Rolle langsam an die Rolle herangefahren werden, bis ein leicht erhöhter Widerstand signalisiert, dass das Saugrohr bzw. die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung die Rolle kontaktiert hat. In dieser Position kann das Saugrohr unter Ausbildung oder Verstärkung eines Saugdrucks die Materialkante der äußeren Materialbahn erfassen und diese von der Rolle abziehen, insbesondere unter Überwindung der Haftkräfte der Klebeetiketten. Wahlweise wird hierbei die äußere Materialbahn durch Drehung des Saugrohrs auf diesem aufgewickelt und gleichzeitig von der Rolle abgezogen, ggf. unterstützt durch eine motorische Drehung des Haltedorns, auf dem die Rolle drehbar gelagert ist.
Die außen an den neu eingesetzten Rollen angebrachten optischen Markierungen oder Klebeetiketten können eine Markierungsfunktion erfüllen, die es ermöglichen, mit Hilfe der Erfassungseinrichtung die exakte Drehposition der Rolle so einzustellen, dass die die Rolle kontaktierende Greif- und/oder Handhabungseinrichtung die Materialkante der äußeren Materialbahn erfassen und die äußere Bahn unter Überwindung der Haftkräfte der Klebeetiketten oder Markierungen von der Rolle abziehen kann. Insbesondere bei der Verwendung eines mit pneumatischem Saugdruck arbeitenden Saugrohrs als Greif- und/oder Handhabungseinrichtung ist es erforderlich, dass die Haftkräfte der Klebeetiketten das Abziehen der äußeren Materialbahn von der Rolle ermöglichen und dass sich die Ablösevorgänge exakt reproduzieren lassen.
Wahlweise kann die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch durch wenigstens eine Klemmleiste zur mechanisch klemmenden Erfassung der von der neuen Rolle bereitgestellten Materialbahn gebildet sein bzw. eine solche Klemmleiste aufweisen. Hierbei kann die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung durch wenigstens eine Klemmleiste oder Klemmrohr gebildet sein, das in derselben Weise wie die oben beschriebene Saugleiste innerhalb der Maschine bewegbar und in ihrer Klemmwirkung steuerbar sein muss. Gemäß einer weiteren alternativen Ausgestaltung kann die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung durch wenigstens ein elektrostatisch arbeitendes Element zur Erfassung der von der neuen Rolle bereitgestellten Materialbahn mittels elektrostatisch unterstützter Anhaftung gebildet sein, wobei dieses Element die Materialbahn oder Folie durch eine steuerbare und abschaltbare elektrostatische Aufladung erfasst und die Haftwirkung zur Folie oder Materialbahn erzeugt.
Die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung kann wahlweise integraler Bestandteil der Vorrichtung bzw. der Verpackungsmaschine sein. Ebenso möglich ist jedoch eine frei bewegliche Greif- und/oder Handhabungseinrichtung, die bspw. an einem Auslegerarm eines neben der Maschine stehenden Mehrachsroboters angeordnet sein kann. Beide Varianten erfüllen ihren vorgesehen Zweck, sofern sie zwischen den jeweils für ihre Funktion erforderlichen Endlagen in gewünschter Weise beweglich sind und sofern ihre Klemm- und Haltewirkung in der erforderlichen Weise steuerbar ist. Die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung kann wahlweise auch an einem geeigneten Portalroboter angeordnet sein. Diese genannten Roboter können bspw. einen auswechselbaren Werkzeugkopf aufweisen oder als jeweils separate Geräte ausgebildet sein.
Vorzugsweise ist die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung mit der Erfassungseinrichtung sowie mit der Fixierungs- und/oder Schweißeinrichtung in automatisierbarer und aufeinander abgestimmter Aktivierungs- und/oder Bewegungssteuerung zur Bildung der automatisiert bzw. automatisierbar arbeitenden und funktionierenden Rollenwechseleinheit gekoppelt. Die Bewegungen der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung sind bei der Erfassung und Positionierung der von der neuen Rolle abgezogenen Materialbahn innerhalb der Verpackungsmaschine in Abhängigkeit von den auf der neuen Rolle befindlichen Markierungen steuerbar; in Abhängigkeit von deren Position ist zudem eine jeweilige Drehposition der Rolle steuerbar. Vorzugsweise kann sowohl das Abgreifen der Materialbahn automatisiert werden, indem eine Steuerschaltung die Signale einer Erfassungseinrichtung verarbeitet, die wiederum Markierungen am Außenumfang der Rolle erkennt. Diese Markierungen können Aufkleber o. dgl. sein; die Markierungen können auch durch Bedruckungen der Materialbahn bzw. der Folie gebildet sein, so bspw. als Barcodes o. dgl. Die Vollautomatisierung ist dann gegeben, wenn bspw. erst eine neue Rolle eingelegt wird, und zwar in richtiger Abrollrichtung, danach die automatisierte Bewegungssteuerung der Saugleiste und dann das automatisierte Verschweißen erfolgt, wonach ein automatisierter Weiterbetrieb erfolgen kann.
Wahlweise können Sensoreinrichtungen zur Druckmarkenerkennung an der Materialbahn einer neuen Rolle vorgesehen sein, mit deren Hilfe die Folienanschlüsse in Längs- bzw. Förderrichtung exakt eingehalten werden können. Da die Materialbahnen normalerweise eine Bedruckung aufweisen, bspw. in Form von Grafiken und/oder Beschriftungen, ist es für ihre weitere Verarbeitung als Verpackungsmaterial erforderlich, dass sie in Längsrichtung positionsgetreu befördert und verarbeitet werden können. Um daher beim Rollenwechsel die gewünschten exakten Folienanschlüsse gewährleisten zu können, ist es sinnvoll, die Materialbahnen an geeigneten Stellen mit Druckmarken oder anderen Markierungen auszustatten, die von einer geeigneten Sensorik zur Druckmarkenerkennung erfasst werden können, so dass auf Basis der erkannten Druckmarken die exakte Vorschubsteuerung der Materialbahnen erfolgen kann. Zur Längenanpassung und exakten Positionierung der äußeren Materialbahn einer neuen Rolle kann bspw. das Saugrohr oder die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung nicht nur in seinen Abständen zur Rolle verstellt, sondern auch gedreht werden, wodurch sich die Materialbahn der neuen Rolle vor dem Verschweißen bzw. während des Verschweißens mittels der Schweißeinheit in Längsrichtung sehr exakt positionieren lässt.
Einer Handhabungseinrichtung zum Rollenaustausch und/oder -wechsel kann wahlweise eine zum Transport von neuen Rollen ausgebildete Horizontalfördereinrichtung vorgeordnet sein, die sich in einen Arbeitsbereich der Handhabungseinrichtung erstreckt.
Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.
1 zeigt eine schematische Perspektivansicht einer ersten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. Verpackungsmaschine.
2 zeigt eine schematische Perspektivansicht eines Teils der Verpackungsmaschine gemäß 1.
3 zeigt eine schematische Perspektivansicht zweier Einbaupositionen für Rollen mit Verpackungsmaterial, wie sie für eine Vorrichtung gemäß den Ausführungsbeispielen aus den 1 und 2 vorgesehen sein können.
4 zeigt die Einbaupositionen der 3 mit eingesetzter neuer Rolle für die zweite Einbauposition.
5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer neuen Rolle mit daran angebrachten Markierungen.
6 zeigt eine schematische Perspektivansicht der beiden Einbaupositionen für die Rollen sowie ein Ausführungsbeispiel für eine Greif- und/oder Handhabungseinrichtung zur Erfassung einer Materialbahn.
7 zeigt eine schematische Seitenansicht der in 6 gezeigten Komponenten.
8 zeigt in insgesamt fünfzehn schematischen Ansichten (8a bis 8p) aufeinander folgende Prozessphasen beim Rollenwechsel innerhalb einer Verpackungsmaschine.
9 zeigt eine perspektivische Teildarstellung einer alternativen Variante einer beweglich angeordneten Greif- und/oder Handhabungseinrichtung zur Erfassung und Führung einer Materialbahn.
10 zeigt eine perspektivische Teildarstellung der alternativen Variante der beweglich angeordneten Greif- und/oder Handhabungseinrichtung gemäß 9 zur Erfassung und Führung einer Materialbahn.
Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung oder das erfindungsgemäße Verfahren ausgestaltet sein können und stellen keine abschließende Begrenzung dar.
Die schematische Perspektivansicht der 1 zeigt einen Ausschnitt einer Ausführungsvariante einer Verpackungsmaschine 10, wie sie zum Verpacken von Stückgütern, Gebinden oder dergleichen Artikelzusammenstellungen mit als Verpackung dienendem Folien- und/oder Flachmaterial eingesetzt werden kann. Gezeigt ist ein Teil einer Vorrichtung 12, die der Handhabung von auf Rollen 14 gewickeltem Flach- und/oder Folienmaterial und deren Verarbeitung durch Umhüllung oder teilweise Umhüllung von hier nicht dargestellten Stückgütern, Gebinden oder Artikelzusammenstellungen dient. Das Flach- und/oder Folienmaterial, das auf den Rollen 14 für die Verpackungsmaschine 10 bereitgestellt wird, kann bspw. durch Schrumpffolie oder ein anderes geeignetes Flachmaterial gebildet sein. Gemäß dem in 1 angedeuteten Ausführungsbeispiel können die Rollen 14 bspw. stehend auf Paletten 16 herantransportiert und bereitgestellt werden, so dass sie in die Reichweite einer Handhabungs- und/oder Zuführungseinrichtung 18 gelangen, die bspw. durch einen mehrachsig beweglichen, stationären oder auf einer Ebene beweglichen Knickarmroboter 20 gebildet sein kann. Diese Handhabungs- und/oder Zuführungseinrichtung 18 bzw. der Knickarmroboter 20 weist einen geeigneten Rollengreifer 22 an seinem freien Ende auf, mit dem er einzelne Rollen 14 von den Paletten 16 aufnehmen und in eine vorgesehene Einbauposition EB1 und/oder EB2 in der Verpackungsmaschine 10 einsetzen kann. Neben dem Knickarmroboter 20 bzw. in dessen Reichweite kann ein Aufnahmebehälter 24 für verbrauchte Rollen oder Rollenkerne (nicht dargestellt) stehen, der bei Bedarf abtransportiert werden kann.
Wie es die perspektivischen Detailansichten der 2 erkennen lassen, sind innerhalb der Verpackungsmaschine 10 wenigstens zwei separate Einbaupositionen EB1 und EB2 für jeweils eine Rolle 14 oder 15 mit darauf gewickeltem Flach- und/oder Folienmaterial 26 vorgesehen. Jede neue Rolle 14 wird mittels des am Knickarmroboter 20 (vgl. 1) beweglich angeordneten Rollengreifers 22 (vgl. 1) in die jeweilige Einbauposition EB1 bzw. EB2 eingesetzt, wobei jeweils darauf zu achten ist, dass die Rollen 14 in richtiger Abrollrichtung eingesetzt werden. Verbrauchte Rollen 15 werden jeweils aus der Einbauposition EB1 oder EB2 entnommen und durch neue Rollen 14 ersetzt.
Die schematische Ansicht der 2 lässt einen Betriebszustand erkennen, bei dem die in der ersten Einbauposition EB1 befindliche Rolle 15 nahezu verbraucht ist, während in der zweiten Einbauposition EB2 noch keine neue Rolle 14 eingesetzt wurde. Die schematische Ansicht der 3 lässt einen Betriebszustand erkennen, bei dem die in der ersten Einbauposition EB1 befindliche Rolle 15 nahezu verbraucht ist, während in der zweiten Einbauposition EB2 bereits eine neue Rolle 14 eingesetzt wurde.
Zur Aufnahme der Rollen 14, 15 ist an den Einbaupositionen EB1 und EB2 jeweils ein horizontaler Haltedorn 28 vorgesehen, der zur rotierenden und/oder rotierend angetriebenen und/oder gebremsten Aufnahme und Lagerung der Rollen 14, 15 dient. Auf die Haltedorne 28 können die Rollen 14, 15 jeweils mit ihren hohlzylindrischen Kernen aufgeschoben und verspannt bzw. fixiert werden, so dass das darauf befindliche Flach- bzw. Folienmaterial 26 in der in den 2 und 3 gezeigten Förderrichtung 30 in der Verpackungsmaschine 10 transportiert und kontinuierlich einem hier nicht gezeigten Verpackungsbereich zugeführt werden kann.
Die Bezugsziffer 32 bezeichnet in den 2 und 3 eine Fixierungs- und/oder Schweißeinrichtung, die einen vertikal beweglichen Schweißbalken 34 umfasst, mit der die Materialbahnen 26 jeweils unterschiedlicher Rollen 14 und 15 an einer Verbindungs- oder Fügestelle miteinander verbunden, insbesondere unter Wärmeinwirkung verschweißt werden können, so dass ein Endlosbetrieb für die endlos zugeführten Materialbahnen 26 ermöglicht ist. Wie es die 2 und 3 andeuten, durchlaufen die Materialbahnen 26 die Fixierungs- und/oder Schweißeinrichtung 32 während des gesamten Förderbetriebs, was in Zusammenwirkung mit dem vertikal beweglichen und bei Bedarf aktivierbaren Schweißbalken 34 den angestrebten Endlosbetrieb erlaubt.
Die in der schematischen Perspektivansicht der 3 erkennbare neue Rolle 14 weist an ihrer äußere Materialbahnlage 36 eine optische Markierung 38 auf, die mit einer Erfassungseinrichtung 40 erkannt werden kann, die im Ausführungsbeispiel (2 und 3) durch zwei Kameras 42 mit nachgeschalteter Bildauswertung 44 gebildet ist, die mit einer hier nur angedeuteten Steuerschaltung 46 zusammenwirken, welche die Rotationsbewegungen der Haltedorne 28 beeinflusst, entweder durch elektromotorischen Antrieb oder durch motorisch und/oder durch Bremsen unterstützte Verzögerung einer Rotationsbewegung. Entsprechende Antriebe und/oder Bremsen für die drehbar gelagerten Haltedorne 28 können sich in deren Stützabschnitten 48 oder auch neben diesen (nicht dargestellt) befinden.
Die Steuerschaltung 46 kann auf Grundlage der von den Kameras 42 und der Bildauswertung 44 gelieferten Positionsdaten für die optische Markierung 38 die exakte Drehposition einer neu eingelegten und auf dem Haltedorn 28 – in 3 die rechts angeordnete zweite Einbauposition EB2 betreffend – bestimmen und durch gezielten Antrieb des Haltedorns 28 die Rolle 14 so positionieren, dass die äußere Materialbahnlage 36 an der Materialkante 50 ihres freien Endes mittels einer in 4 schematisch angedeuteten und in den folgenden Figuren detaillierter beschriebenen steuerbaren Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 52 erfasst werden kann. Diese Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 52 dient der Handhabung und Bewegung der äußeren Lage 36 der Materialbahn 26 der neuen Rolle 14 zur Fixierungs- und/oder Schweißeinrichtung 32, wo sie dann mit der in die Maschine 10 führenden Materialbahn 26, die noch von der nahezu verbrauchten Rolle 15 abgewickelt wurde, verbunden und die auf dieser Rolle 15 verbliebene Restbahn von der in die Maschine 10 führenden Materialbahn 26 getrennt wird.
Die schematische Perspektivansicht der 4 verdeutlicht im Wesentlichen eine Prozessphase, bei der die Materialkante 50 der äußeren Lage 36 der in der zweiten Einbauposition EB2 platzierten neuen Rolle 14 nach links abgezogen wurde. Ein beweglich steuerbarer Arm der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 52 hat die äußere Materialbahnlage 36 nach links abgezogen und unter den Schweißbalken 34 der Schweißeinrichtung 32 bewegt, welcher anschließend abgesenkt und in Zusammenwirkung mit der Schweißeinrichtung 32 aktiviert werden kann, um eine linienförmige Verschweißung mit der von der alten Rolle 15, die in der ersten Einbauposition EB1 positioniert ist, abgezogenen und in die Verpackungsmaschine 10 (vgl. 1) beförderten Materialbahn 26 (Förderrichtung 30 nach rechts vgl. 2) durchzuführen. Gleichzeitig wird bei dieser Verschweißung die nach rechts in die Maschine 10 führende Materialbahn 26 von der nahezu verbrauchten Rolle 15 getrennt, so dass diese anschließend durch Abziehen vom Dorn 28 aus der Vorrichtung 12 entnommen werden kann.
Wahlweise kann mit den Kameras 42 auch die richtige Positionierung einer neuen Rolle 14 auf der jeweiligen Einbauposition EB1 und/oder EB2 erfasst werden. So lässt die 4 erkennen, dass jede Rolle 14, 15 nur genau eine Abrollrichtung aufweisen kann, da die Materialbahn 26 von der linken Rolle 15 (Einbauposition EB1) an ihrer Unterseite abgezogen wird, indem die Rolle 15 in Linksdrehung rotiert, während die Materialbahn 26 von der rechten Rolle 14 (Einbauposition EB2) an deren Oberseite abgezogen wird, indem diese neue Rolle 14 ebenfalls in Linksdrehung rotiert; siehe hierzu die Drehrichtungspfeile in 4.
Mit Hilfe eines Rollentausches, der in der beschriebenen Weise durchgeführt werden kann, lässt sich die Vorrichtung 12 kontinuierlich betreiben, ohne den – hier nicht näher dargestellten – Verpackungsprozess und den Förderungsprozess der Materialbahn 26 für das Auswechseln einer neuen Rolle 14 und/oder für die Entnahme einer aufgebrauchten Rolle 15 unterbrechen zu müssen.
Die schematische Perspektivansicht der 5 verdeutlicht eine neue Rolle 14 mit darauf gewickeltem Flach- und/oder Folienmaterial 26 (vgl. 5) sowie eine sinnvolle Variante zur Anordnung der optischen Markierungen 38 im Bereich der Materialkante 50 der äußeren Materialbahnlage 36 (vgl. 4). Die optischen Markierungen 38 können bspw. durch reflektierende und/oder mit optisch dekodierbaren Informationen ausgestatteten Klebeetiketten 54 gebildet sein, die wahlweise bei der Konfektionierung und/oder Herstellung der Rollen 14 aufgebracht werden oder nachträglich bei der Vorbereitung für die Bestückung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 12 durch Bedienungspersonal aufgeklebt werden. Die optischen Markierungen 38 bzw. Klebeetiketten 54 erfüllen außerdem eine Markierungsfunktion, da sie es ermöglichen, mit Hilfe der Kameras 42 der Erfassungseinrichtung 40 die exakte Drehposition der Rolle 14 so einzustellen, dass das an die Rolle 14 in Verstellrichtung 58 heranfahrende Saugrohr 56 (vgl. 7) die Materialkante 50 der äußeren Materialbahn 36 erfassen und die äußere Bahn 36 unter Überwindung der Haftkräfte der Klebeetiketten 54 von der Rolle 14 abziehen kann.
Insbesondere bei der Verwendung eines mit pneumatischem Saugdruck arbeitenden Saugrohrs 56 als Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 52 ist es wichtig, dass die Klebeetiketten 54 keine zu starken Haftkräfte aufbauen, da ansonsten die Gefahr besteht, dass sich die äußere Materialbahn 36 an der Materialkante 50 nicht in gewünschter Weise von der Rolle 14 ablösen lässt oder dass sich die Ablösevorgänge nicht exakt reproduzieren lassen. Grundsätzlich genügt es, wenn die von den Klebeetiketten 54 erzeugten Haftkräfte gerade so groß sind, dass sich die äußere Materialbahn 36 beim Handhaben der Rollen 14 oder bei ihrem Einsetzen in die Vorrichtung 12 nicht selbst ablösen, insbesondere durch ihre Gewichtskraft. Eine wesentlich höhere Haftkraft ist im Interesse einer leichten Handhabung der Rollen 14 nicht wünschenswert.
Die schematische Perspektivansicht der 6 und die schematische Seitenansicht der 7 zeigen in weiteren Darstellungen eine Phase des Rollenwechsels, bei der die in der ersten Einbauposition EB1 befindliche linke Rolle 15 nahezu abgewickelt und ihr zuvor darauf gewickeltes Flachmaterial 26 noch in Förderrichtung 30 in die Verpackungsmaschine 10 (vgl. 1) geführt ist, um dort zur Umhüllung von Stückgütern, Gebinden o. dgl. Artikelzusammenstellungen verwendet zu werden. Die in der zweiten Einbauposition EB2 befindliche neue Rolle 14 wird bereits für einen Materialbahnwechsel vorbereitet, indem ihre äußere Materialbahnlage 36 durch Erfassung der Materialkante 50 mittels der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 52 erfasst und ein Stück weit von der Rolle 14 abgezogen und unterhalb des Schweißbalkens 34 der Fixierungs- und/oder Schweißeinrichtung 32 (vgl. 4) nach links, d.h. in Richtung zur beinahe verbrauchten Rolle 15 bewegt wurde.
Die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 52 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch Saugrohr 56 gebildet, das in der Lage ist, die von der neuen Rolle 14 bereitgestellte Materialbahn 26 mittels pneumatischen Saugdrucks zu erfassen und abzuziehen. Der an zahlreichen Öffnungen, die über die Länge des Saugrohrs 56 und über seinen Umfang verteilt sind, anliegende Saugdruck muss hierbei stark genug sein, um die Materialbahn 26 in Nähe der Materialkante 50 nicht nur erfassen, sondern auch abziehen und dabei die Rolle 14 auf dem Haltedorn 28 drehen zu können. Um das Abziehen zu erleichtern, kann es allerdings darüber hinaus sinnvoll sein, die Rolle 14 durch motorischen Antrieb des Haltedorns 28 entsprechend der ungefähr horizontalen Abziehbewegung des Saugrohrs 56 in Richtung zur jeweils anderen Rolle 15 zu drehen und damit die Abziehbewegung zu erleichtern bzw. zu unterstützen.
Wahlweise kann die im gezeigten Ausführungsbeispiel als Saugrohr 56 ausgebildete Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 52 auch durch geeignete Klemmelemente o. dgl. gebildet sein, mit denen sich die äußere Lage 36 der neuen Rolle 14 (in 6 und 7 jeweils in Einbauposition EB2) erfassen und von der Rolle 14 abziehen lässt, wobei dieser Abziehvorgang vorzugsweise durch aktives Drehen des motorisch betriebenen Haltedorns 28 unterstützt wird.
Die 7 lässt nicht nur die ungefähr horizontal verlaufenden Stellrichtungen 58 des Saugrohrs 56 der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 52 erkennen, sondern auch die vom Saugrohr 56 je nach Bedarf ausführbaren Rotationsbewegungen 60 um seine Längsachse. Die Bewegungsführung des Saugrohrs 56 ist in den 4, 6 und 7 nicht näher dargestellt; das Saugrohr 56 kann bspw. an einer Schlittenführung o. dgl. aufgehängt sein, welche die horizontalen Bewegungen 58 im Bereich zwischen den beiden Haltedornen 28 der linken und rechten Einbaupositionen EB1 und EB2 für die beiden Rollen 14 und 15 sowie auch die Drehbewegungen 60 ermöglicht. Denkbar als Antriebe für eine solche Schlittenführung sind bspw. elektromotorisch angetriebene Ketten- oder Riemenübertragungen, hydraulische oder pneumatische Linearführungen o. dgl. mehr.
Das Saugrohr 56 kann unter Auswertung der Positionen der optischen Markierungen 38 bzw. Klebeetiketten 54 mit Hilfe der Kameras 42 der Erfassungseinrichtung 40 nach exakter Ausrichtung der Rolle 14 langsam in Verstellrichtung 58 an die Rolle 14 herangefahren werden, bis ein leicht erhöhter Widerstand signalisiert, dass das Saugrohr 56 die Rolle 14 kontaktiert hat. In dieser Position kann das Saugrohr 56 unter Ausbildung oder Verstärkung eines Saugdrucks die Materialkante 50 der äußeren Materialbahn 36 erfassen und die äußere Bahn 36 unter Überwindung der Haftkräfte der Klebeetiketten 54 von der Rolle 14 abziehen. Vorzugsweise wird hierbei die äußere Materialbahn 36 durch Drehung des Saugrohrs 56 in Drehrichtung 60 auf diesem aufgewickelt und gleichzeitig durch eine Abziehbewegung in Verstellrichtung 60 von der Rolle 14 abgezogen, vorzugsweise unterstützt durch eine motorische Drehung des Haltedorns 28, auf dem die Rolle 14 aufgespannt ist.
Weiterhin lassen die 6 und 7 die vertikal und quer zur Förderrichtung 30 verlaufende Aufnahmenut 62 an der Oberseite der Fixierungs- und/oder Schweißeinrichtung 32 erkennen, in die der Schweißbalken 34 zum Verbinden der Materialbahnen 26 und zum gleichzeitigen Abtrennen der von der nahezu verbrauchten linken Rolle 15 vertikal eintauchen kann. Es muss an dieser Stelle nicht erwähnt werden, dass der Schweißvorgang normalerweise durch Temperierung des Schweißbalkens 34 und/oder geeigneter Schweißelemente und/oder Schweißleisten o. dgl. im Bereich der Aufnahmenut 62 erfolgt, wodurch die Materialbahnen 26 über ihre Erweichungstemperatur erhitzt wird, so dass ein Fließen des Materials und damit ein stoffschlüssiges Verbinden der zu verbindenden Materialbahnabschnitte erfolgen kann.
Nicht gezeigt sind in den 6 und 7 Sensoreinrichtungen zur Druckmarkenerkennung an der Materialbahn 26 der neuen Rolle, mit deren Hilfe die Folienanschlüsse in Längs- bzw. Förderrichtung 30 exakt eingehalten werden können. Da die Materialbahnen 26 normalerweise eine Bedruckung aufweisen, bspw. in Form von Grafiken und/oder Beschriftungen, ist es für ihre weitere Verarbeitung als Verpackungsmaterial erforderlich, dass sie in Längsrichtung positionsgetreu befördert und verarbeitet werden können. Um nun beim Rollenwechsel die gewünschten exakten Folienanschlüsse gewährleisten zu können, ist es sinnvoll, die Materialbahnen 26 an geeigneten Stellen mit Druckmarken oder anderen Markierungen auszustatten, die von der hier nicht gezeigten Sensorik zur Druckmarkenerkennung erfasst werden können, so dass auf Basis der erkannten Druckmarken die exakte Vorschubsteuerung der Materialbahnen erfolgen kann. Zur Längenanpassung und exakten Positionierung der äußeren Materialbahn 36 einer neuen Rolle 14 kann bspw. das Saugrohr 56 nicht nur in Längsrichtung 58 verstellt, sondern auch in Drehrichtung 60 rotiert werden (vgl. 7), wodurch sich die Materialbahn 36 der neuen Rolle 14 vor dem Verschweißen bzw. während des Verschweißens mittels der Schweißeinheit 32 in Längsrichtung sehr exakt positionieren lässt.
Die schematischen Darstellungen der 8 zeigen in insgesamt fünfzehn Bildern (8a bis 8p) aufeinander folgende Verfahrensschritte des Rollenwechsels innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung 12 (vgl. 1). Im Unterschied zu den vorherigen Zeichnungen erfolgt hierbei das Abziehen der Materialbahn 26 bei beiden Rollen 14 und 15 jeweils von oben, so dass die linke Rolle 14 bzw. 15 (EB1) in Rechtsdrehung abgewickelt wird, während die rechte Rolle 15 bzw. 14 (EB2) in Linksdrehung abgewickelt wird.
Die 8a verdeutlicht die Zuführung der Materialbahn 26 in Förderrichtung 30 über die in rechter Einbauposition EB2 befindliche Rolle 15, die in Linksdrehung abgewickelt wird. Die Materialbahn 26 wird über eine untere Umlenkrolle 64 geführt. Das Saugrohr 56 sowie der Schweißbalken 34 sind jeweils inaktiv. Die in linker Einbauposition EB1 verfügbar gehaltene neue Rolle 14 ist noch nicht aktiviert, d.h. noch nicht mit der in die Verpackungsmaschine geführten Materialbahn 26 verbunden.
Um die linke Rolle 14 bei der zunehmend abgewickelten und nahezu aufgebrauchten rechten Rolle 15 zu aktivieren, erfasst das nach links bewegte Saugrohr 56 die äußere Materialbahnlage 36 (8b), zieht diese unter Mitdrehung der Rolle 14 in Rechtsdrehung unter dem Schweißbalken 34 hindurch in Richtung zur rechten Rolle 15 (8c), wonach der Schweißbalken 34 abgesenkt wird, um die Materialbahnen 26 zu verschweißen und damit zu verbinden (8d). Gleichzeitig mit diesem Verschweißen oder auch anschließend, d.h. nach Anheben des Schweißbalkens 34 (8e) kann die Materialbahn 26 der rechten verbrauchten Rolle 15 von der in die Maschine geführten Materialbahn 26 abgetrennt werden. Diese Abtrennung kann bspw. mit einer in 8e schematisch angedeuteten Schneide- oder Trenneinrichtung 66 erfolgen. Wahlweise kann diese Trenneinrichtung 66 darüber hinaus dafür sorgen, dass der zur rechten Rolle 15 führende lose Materialbahnabschnitt 68 entweder von der Rolle 15 abgetrennt oder durch Rückdrehung wieder auf dieser Rolle 15 aufgewickelt wird (8f), um beim Abnehmen der verbrauchten Rolle 15 vom Haltedorn 28 der zweiten Einbauposition EB2 keine Störungen zu verursachen, bspw. durch Verheddern in Maschinenteilen.
Im weiteren Zeitablauf ist die linke Rolle 14 die aktive Rolle, von der die als Verpackungsmaterial für die Maschine dienende Materialbahn 26 abgewickelt wird (8g), so dass die verbrauchte Rolle 15 in der zweiten Einbauposition EB2 durch eine neue Rolle 14 ersetzt werden kann (8h). Da nun die linke Rolle in der ersten Einbauposition EB1 allmählich abgewickelt wird, wird diese Rolle im Folgenden als verbrauchte Rolle 15 bezeichnet (8i), während die rechte Rolle in der zweiten Einbauposition EB2 als neue Rolle 14 bezeichnet wird, an die analog zur Situation gemäß 8b wieder das Saugrohr 56 angesetzt wird (8i), so dass ihre äußere Materialbahnlage 36 nach links unter dem Schweißbalken 34 hindurch in Richtung zur linken Rolle 15 gezogen werden kann (8j). Der Schweißbalken 34 kann wiederum abgesenkt werden (8k), wodurch die Verbindung der Materialbahn 26 der rechten Rolle 14 mit der in die Maschine führenden Materialbahn 26 hergestellt wird (8l), während gleichzeitig die Trenneinrichtung 66 die Materialbahn 26 der linken Rolle 15 abtrennen (8l) und das Saugrohr 56 den Materialbahnrest 68 aufnehmen und die Rückwicklung der linken Rolle 15 unterstützen kann (8m).
Nun wird wieder die rechte Rolle 14 in der rechten Einbauposition EB2 abgewickelt, während die verbrauchte linke Rolle 15 (8n) von der linken Einbauposition EB1 abgezogen und durch eine neue Rolle 14 ersetzt werden kann (8p). Dadurch ist wiederum der ursprüngliche Zustand erreicht, der sich bereits in 8a abgebildet findet, wodurch ein kompletter Wechselzyklus durchlaufen ist.
Die beiden schematischen Perspektivansichten der 9 und 10 zeigen eine alternative Ausführungsvariante des beweglich aufgehängten Saugrohrs 56 der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 52, das/die dem Abziehen der äußeren Materialbahnlage 36 im Bereich der Materialkante 50 der neuen Rolle 14 dient. Anstelle einer maschinenfesten Aufhängung des Saugrohrs 56 befindet sich dieses bei dieser Variante am beweglichen Arm eines Knickarmroboters 20, der wahlweise derselbe Knickarmroboter 20 sein kann, der bereits in der 1 gezeigt ist. In diesem Fall ist eine geeignete Wechseleinrichtung erforderlich, um den in 1 gezeigten Rollengreifer 22 bei Bedarf gegen das in 9 und in 10 gezeigte Saugrohr 56 auswechseln zu können.
Alternativ hierzu kann der in den 9 und 10 gezeigte Knickarmroboters 20 auch ein separater Roboter sein, der zusätzlich aufgestellt ist, wobei darauf zu achten ist, dass er nicht mit einer ggf. vorhandenen Handhabungs- bzw. Zuführungseinrichtung 18 für neue Rollen 14 und zur Entnahme verbrauchter Rollen 15 entsprechend 1 kollidieren kann. Wie es die 10 erkennen lässt, ist das Saugrohr 56 durch die Bewegungsmöglichkeiten des Knickarmroboters 20 sowohl in horizontaler oder leicht schräger Richtung beweglich, um die Materialbahn 26 von der Rolle 14 abziehen zu können. Zudem kann das Saugrohr 56 bei Bedarf gedreht werden, was durch die Bezugsziffer 60 angedeutet ist. Die in den 9 und 10 gezeigte Variante unterscheidet sich hinsichtlich ihrer Funktion und des Bewegungsablaufs beim Rollenwechsel im Übrigen nicht von den bereits gezeigten Varianten gemäß 1 bis 8.
Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.
Bezugszeichenliste

10: Verpackungsmaschine, Maschine
12: Vorrichtung, Vorrichtung zur Handhabung von auf Rollen gewickeltem Flach- und/oder Folienmaterial
14: Rolle, neue Rolle
15: Rolle, verbrauchte Rolle, abgewickelte Rolle
16: Palette
18: Handhabungseinrichtung, Zuführungseinrichtung
20: Knickarmroboter, Handhabungsroboter
22: Rollengreifer
24: Aufnahmebehälter
26: Materialbahn, Flach- und/oder Folienmaterialbahn, Flach- und/oder Folienmaterial
28: Haltedorn, rotierender Haltedorn
30: Förderrichtung
32: Fixierungseinrichtung, Schweißeinrichtung
34: Schweißbalken
36: äußere Lage, äußere Materialbahn, äußere Materialbahnlage, außen liegende Lage
38: optische Markierung
40: Erfassungseinrichtung
42: Kamera
44: Bildauswertung
46: Steuereinrichtung, Steuerschaltung
48: Stützabschnitt, Aufhängung
50: Materialkante, Bahnkante, freies Ende, freier Endbereich
52: Greifeinrichtung, Handhabungseinrichtung
54: Klebeetikett, Etikett
56: Saugrohr
58: Stellrichtung
60: Drehbewegung, Rotationsbewegung, Drehrichtung
62: Aufnahmenut
64: untere Umlenkrolle
66: Trenneinrichtung, Schneideeinrichtung
68: loser Materialbahnabschnitt, Materialbahnrest
EB1: erste Einbauposition, linke Einbauposition, erste Montageposition
EB2: zweite Einbauposition, rechte Einbauposition, zweite Montageposition

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4040545 A1 [0004]

Claims

Verfahren zur Handhabung von auf Rollen (14, 15) gewickeltem und als Verpackungsmaterial zur Verpackung von Stückgütern, Gebinden oder dergleichen Artikelzusammenstellungen dienendem Flach- und/oder Folienmaterial (26), bei dem eine zumindest teilweise abgewickelte und/oder aufgebrauchte Rolle (15) zur Aufrechterhaltung eines annähernd kontinuierlichen Verpackungsbetriebes abwechselnd aus wenigstens zwei unterschiedlichen Montagepositionen (EB1, EB2) einer Verpackungsmaschine (10) entnommen und jeweils gegen eine neue Rolle (14) mit Flach- und/oder Folienmaterial (26) ausgetauscht wird, indem nach jeweiliger Positionierung einer neuen Rolle (14) deren außen liegende Lage (36) in Nähe oder im Bereich ihres freien Endes (50) abgezogen und zur Bildung einer ununterbrochenen Materialbahn (26) mit einem Abschnitt einer in eine Verpackungsstraße geführten Materialbahn (26) verbunden, insbesondere verschweißt oder verklebt wird, wobei die von der jeweils neuen Rolle (14) abgezogene Materialbahn (26) mittels einer steuerbaren Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (52) erfasst und in Richtung zur bereits in die Verpackungsstraße führenden Materialbahn (26) und/oder zu einer Fixierungs- und/oder Schweißeinrichtung (32) bewegt wird, und wobei die steuerbare Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (52) mit einer Erfassungseinrichtung (40) zur Erfassung von an der neuen Rolle (14) angebrachten und/oder aufgebrachten Markierungen (38, 54) zusammenwirkt und/oder in Abhängigkeit von deren Sensorsignalen gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die von der neuen Rolle (14) bereitgestellte Materialbahn (26) mittels der mit pneumatischem Saugdruck, mechanisch klemmend und/oder elektrostatisch haftend arbeitenden Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (52) von der Rolle (14) abgezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die von der neuen Rolle (14) bereitgestellte Materialbahn (26) mittels der automatisiert bewegten und in ihren Halteaktivitäten gesteuerten Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (52) von der Rolle (14) abgezogen und jeweils an ihre vorgesehene Position zur haftenden Verbindung mit der bereits in die Verpackungsstraße führenden Materialbahn (26) und/oder zur Fixierungs- und/oder Schweißeinrichtung (32) bewegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Erfassungseinrichtung (40) die an der neuen Rolle (14) angebrachten oder aufgebrachten Markierungen (38, 54) erfasst und deren Position, Ausrichtung und/oder Winkellage in Bezug auf einen Gesamtumfang der neuen Rolle (14) erkennt und/oder verarbeitet.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, bei dem die Bewegungen (58, 60) der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (52) bei der Erfassung und Positionierung der von der neuen Rolle (14) abgezogenen Materialbahn (26) innerhalb der Verpackungsmaschine (10) in Abhängigkeit von den auf der neuen Rolle (14) befindlichen Markierungen (38, 54) und in Abhängigkeit von deren Position eine jeweilige Drehposition der Rolle (14) gesteuert werden.
Vorrichtung (12) zur Handhabung von auf Rollen (14, 15) gewickeltem und als Verpackungsmaterial zur Verpackung von Stückgütern, Gebinden oder dergleichen Artikelzusammenstellungen dienendem Flach- und/oder Folienmaterial (26) innerhalb einer Verpackungsmaschine (10), die wenigstens zwei unterschiedliche Einbaupositionen (EB1, EB2) zur jeweiligen drehbaren Aufnahme von Rollen (14, 15) mit Flach- und/oder Folienmaterial (26) sowie Fixierungs- und/oder Schweißeinrichtungen (32) zum Ausrichten und/oder Verbinden freier Endbereiche (50) von Flach- und/oder Folienmaterial (26) der in den wenigstens zwei Einbaupositionen (EB1 oder EB2) jeweils eingesetzten neuen Rollen (14) mit einer bereits in der Verpackungsmaschine (10) geführten Materialbahn (26) aufweist, wobei die Vorrichtung (12) wenigstens eine Erfassungseinrichtung (40) zur vorzugsweise optischen Detektion einer Drehrichtung und/oder Positionierung eines freien Endes (50) einer außen liegenden oder äußeren Lage (36) der Materialbahn (26) jeder neuen Rolle (14) sowie wenigstens eine steuerbare Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (52) zur Handhabung und Bewegung der äußeren Lage der Materialbahn (26) der neuen Rolle (14) zur Fixierungs- und/oder Schweißeinrichtung (32) aufweist, und wobei die automatisiert und/oder in zumindest partieller Abhängigkeit von den Signalen der Erfassungseinrichtung (40) steuerbare Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (52) einen Teil einer automatisierbaren Rollenwechseleinheit der Vorrichtung (12) bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (52) durch wenigstens ein Saugrohr (56) zur Erfassung der von der neuen Rolle (14) bereitgestellten Materialbahn (26) mittels pneumatischen Saugdrucks gebildet ist oder ein solches Saugrohr (56) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (52) durch wenigstens eine Klemmleiste zur mechanisch klemmenden Erfassung der von der neuen Rolle (14) bereitgestellten Materialbahn (26) gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (52) durch wenigstens ein elektrostatisch arbeitendes Element zur Erfassung der von der neuen Rolle (14) bereitgestellten Materialbahn (26) mittels elektrostatisch unterstützter Anhaftung gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei der die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (52) mit der Erfassungseinrichtung (40) sowie mit der Fixierungs- und/oder Schweißeinrichtung (32) in automatisierbaren und aufeinander abgestimmten Aktivierungs- und/oder Bewegungssteuerungen zur Bildung der automatisiert arbeitenden Rollenwechseleinheit gekoppelt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, bei der die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (52) in der Vorrichtung (12) baulich integriert oder als Teil einer außerhalb der Verpackungsmaschine (10) angeordneten Handhabungsroboters (20) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, bei der die Bewegungen (58, 60) der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (52) bei der Erfassung und Positionierung der von der neuen Rolle (14) abgezogenen Materialbahn (26) innerhalb der Verpackungsmaschine (10) in Abhängigkeit von den auf der neuen Rolle (14) befindlichen Markierungen (38, 54) und in Abhängigkeit von deren Position eine jeweilige Drehposition der Rolle (14) steuerbar sind.