DE102015208118A1

DE102015208118A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Zuförderung, Bereitstellung und zum Austausch von Rollen mit Verpackungsmaterial in einer Verpackungsmaschine

Info

Publication number: DE102015208118A1
Application number: DE102015208118.4A
Authority: DE
Inventors: Thomas Wimmer; Herbert Spindler
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2015-04-30
Filing date: 2015-04-30
Publication date: 2016-11-03
Also published as: WO2016173854A1; EP3288876A1; CN107531436A; CN107531436B

Abstract

Es sind ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Zuförderung, Bereitstellung und/oder zur weitgehend unterbrechungsfreien Handhabung und/oder zum Austausch von Rollen (12, 20) mit darauf aufgewickeltem und als Verpackungsmaterial (22) zur Verpackung von Stückgütern, Gebinden oder dergleichen Artikelzusammenstellungen dienendem Flach- und/oder Folienmaterial offenbart. Bei der Vorrichtung und dem Verfahren werden zumindest näherungsweise vollständig abgewickelte und/oder aufgebrauchte Rollen (20) zur Aufrechterhaltung eines kontinuierlichen Verpackungsbetriebes abwechselnd aus wenigstens zwei unterschiedlichen Einbaupositionen (EB1, EB2) einer Verpackungsmaschine (14) entnommen und hierauf jeweils eine neue Rolle (12) mit Flach- und/oder Folienmaterial in die jeweilige Einbauposition (EB1, EB2) eingesetzt, wobei neue Rollen (12) der Verpackungsmaschine (14) in definierter Zuführung bereitgestellt und dort mittels wenigstens einer Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (16) in die jeweilige Einbauposition (EB1, EB2) eingesetzt werden, nachdem dort zuvor eine verbrauchte Rolle (20) entnommen wurde. Zumindest die Positionen der Rollen (12) im Bereich der definierten Zuführung und/oder Bereitstellung und/oder die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (16) und/oder deren Bewegungsraum (46) werden mittels Raumüberwachungseinrichtungen (42) erfasst und in Abhängigkeit von erfassten Raum-, Bewegungs- und/oder Sensordaten (40) zumindest die Bewegungen der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (16) im Bereich der definierten Zuführung und/oder Bereitstellung für die Rollen (12) gesteuert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zuförderung, Bereitstellung und/oder zur weitgehend unterbrechungsfreien Handhabung und/oder zum Austausch von Rollen mit darauf aufgewickeltem und als Verpackungsmaterial zur Verpackung von Stückgütern, Gebinden oder dergleichen Artikelzusammenstellungen dienendem Flach- und/oder Folienmaterial innerhalb einer Verpackungsmaschine mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs 1. Die Erfindung betrifft zudem eine Vorrichtung zur Zuförderung, Bereitstellung und/oder zur weitgehend unterbrechungsfreien Handhabung und/oder zum Austausch von Rollen mit darauf aufgewickeltem und als Verpackungsmaterial zur Verpackung von Stückgütern, Gebinden oder dergleichen Artikelzusammenstellungen dienendem Flach- und/oder Folienmaterial mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 8.
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 bilden eine sehr gebräuchliche Variante von Verkaufseinheiten für Getränkebehälter oder Flaschen aus PET-Kunststoff. 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 von Gebinden 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 bspw. 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.
Vorrichtungen zur automatischen Zuführung von auf Rollen aufgewickeltem Material und zum Austausch gegen verbrauchte Rollen in Verarbeitungs- oder Verpackungsmaschinen sind darüber hinaus in unterschiedlichen Ausführungsvarianten bekannt, so bspw. durch Vorrichtungen zur Zufuhr und zum Wechseln von Spulen mit Bandmaterial in einer Verarbeitungsmaschine gemäß DE 32 02 647 A1 , gemäß DE 41 42 256 A1 , gemäß DE 101 09 446 A1 oder gemäß DE 693 25 069 T2 .
Die DE 34 25 734 A1 offenbart eine automatisierte Anlage zur Zufuhr von Packmaterial an Fertigungs- und/oder Verpackungsstraßen. Die Anlage umfasst ein Magazin für das Packmaterial und einen Wagen, der mit einem Gelenkarm zum Erfassen des Packmaterials und zu dessen Zufuhr zu den an den Verarbeitungsstraßen befindlichen Bearbeitungsmaschinen ausgestattet ist. Der Wagen mit dem Gelenkarm fährt entlang von Strecken, die durch eine mit den Bearbeitungsmaschinen in Verbindung stehende Rechenanlage bestimmt werden.
Eine Einrichtung zur Versorgung von Verpackungsmaschinen mit Verbrauchs- oder Verpackungsmaterial ist zudem aus der EP 1 273 541 B1 bekannt. Die als Bobinen gewickelten Materialbahnen werden auf Paletten angeliefert und auf mehrere Fertigungs- und Verpackungsmaschinen verteilt, wobei die Paletten zunächst mittels Palettenförderern in Zwischenlager verbracht werden, während einzelne Bobinen durch gesonderte Bobinenförderer entnommen und zu einer zu versorgenden Maschine transportiert werden.
Die DE 10 2006 017 379 A1 offenbart eine Einrichtung zur Handhabung von Bobinen aus Verpackungsmaterial. Die Einrichtung umfasst ein Bobinenlager mit einem Portal, in dem die Bobinen auf Paletten bereitgehalten sind. Ein Portalroboter mit Knickarm übergibt Bobinen nach Bedarf an außerhalb des Portals angeordnete Wickelaggregate. Von diesen werden die Materialbahnen nach entgegengesetzten Seiten in Richtung parallel zur Längserstreckung des Portals zu den Verbrauchsmaschinen transportiert.
Die bekannten Handhabungsverfahren und -vorrichtungen erfordern in aller Regel eine exakte Positionierung und Zuführung von neuen Bobinen oder Rollen mit darauf aufgewickeltem Verpackungsmaterial. Sofern diese exakte Positionierung nicht zu gewährleisten ist, ist der reibungslose Austausch gegen verbrauchte Rollen gefährdet, wodurch auch die Funktionsfähigkeit der Verpackungsmaschine nicht mehr zu gewährleisten ist.
Um die Positionierungsgenauigkeit bei der Aufnahme, der Erfassung und dem Einsetzen von zu handhabenden Objekten wie Rollen mit bandförmigem Material in Verarbeitungsmaschinen zu verbessern, schlägt die EP 0 551 854 B1 eine Kameraüberwachung für einen Roboter vor, der mit einem Gelenkarm mit einem Greifglied zum Greifen von Objekten ausgestattet ist. Das Greifglied ist zudem mit einem Kamerasystem ausgestattet, das Bilder des erfassten Objekts aufnimmt, woraus eine Steuereinheit Koordinaten der Bildpunkte dieser erfassten Bilder errechnet.
Die bei bekannten Positionierungs- und Handhabungssystemen vereinzelt bereits verwendeten optischen Erfassungseinrichtungen, gebildet meist durch Kameras mit nachgeschalteter Bildauswertung, erleichtern zwar die präzise Positionierung eines Robotergreifers, bspw. beim Erfassen von in Verpackungsmaschinen auszutauschenden Rollen mit darauf aufgewickeltem folienartigem Verpackungsmaterial. Dennoch werden für eine präzise vollautomatische Folienrollenbestückung weitere Betriebsparameter benötigt, die mit solchen Kamerasystemen bisher nicht verfügbar gemacht werden können, da sie hierfür unter anderem nicht über die benötigte Bildauflösung und/oder über die benötigte nachgeschaltete Datenverarbeitung zur Aufbereitung der gewonnenen Bilddaten verfügen.
Aus diesem Grund wird ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin gesehen, eine Vorrichtung und ein Verfahren mit hohem Automatisierungsgrad zur Handhabung von auf Rollen aufgewickeltem Flach- und/oder Folienmaterial zur Verfügung zu stellen, mittels welcher unterbrechungsfrei Flach- und/oder Folienmaterial bereitgestellt werden kann. Die Vorrichtung und das Verfahren sollen auch bei Abweichungen in den Rollenmaßen oder sonstigen Rollenparametern einwandfrei und mit einem ausgeprägten Grad an Fehlertoleranz funktionieren und den reibungslosen Rollenaustausch unter allen Betriebsbedingungen gewährleisten, indem unter anderem die benötigten Rollenparameter vor der Beschickung einer Verpackungsmaschine mit einer neuen Rolle ermittelt und verfügbar gemacht werden.
Dieses Ziel der Erfindung wird mit den Gegenständen der unabhängigen Ansprüche erreicht. Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Zur Erreichung des genannten Ziels schlägt die Erfindung ein Verfahren zur Zuförderung, Bereitstellung und/oder zur weitgehend unterbrechungsfreien Handhabung und/oder zum Austausch von Rollen mit darauf aufgewickeltem und als Verpackungsmaterial zur Verpackung von Stückgütern, Gebinden oder dergleichen Artikelzusammenstellungen dienendem Flach- und/oder Folienmaterial vor. Bei dem Verfahren werden zumindest näherungsweise vollständig abgewickelte und/oder aufgebrauchte Rollen zur Aufrechterhaltung eines kontinuierlichen bzw. weitgehend unterbrechungsfreien Förder- und/oder Verpackungsbetriebes abwechselnd aus wenigstens zwei unterschiedlichen Einbaupositionen einer Verpackungsmaschine entnommen und hierauf jeweils eine neue Rolle mit Flach- und/oder Folienmaterial in die jeweilige Einbauposition eingesetzt. Normalerweise wird nach dem jeweiligen Einsetzen einer neuen Rolle eine außen liegende Lage der jeweiligen neuen Rolle in Nähe oder im Bereich ihres freien Endes abgezogen und zur Bildung einer ununterbrochenen Materialbahn mit einem Abschnitt einer in der Verpackungsmaschine geführten Materialbahn einer weiteren Rolle verbunden, insbesondere verschweißt oder verklebt. Jedoch sind auch andere Verbindungsmöglichkeiten zur Sicherstellung des geforderten unterbrechungsfreien Verpackungsbetriebes denkbar. Das Verfahren sieht vor, dass neue Rollen der Verpackungsmaschine in definierter Zuführung, z.B. mittels Paletten, Regalsystemen, FTS (d.h. führerlosen Transportsystemen) o. dgl. bereitgestellt und dort mittels wenigstens einer Greif- und/oder Handhabungseinrichtung in die jeweilige Einbauposition eingesetzt werden, nachdem dort zuvor eine verbrauchte Rolle entnommen wurde. Die Rollen werden vorzugsweise mittels Handhabungs- und Greifeinrichtungen selbständig von der geordneten Zuführung aufgenommen und in die Verpackungsmaschine eingesetzt. Außerdem sieht die Erfindung vor, dass betriebsrelevante Parameter zumindest jeder neu in die Verpackungsmaschine einzusetzenden bzw. eingesetzten Rolle erfasst werden, wobei diese Erfassung insbesondere während der Zuführung, Bereitstellung und/oder Handhabung der Rollen erfolgen kann. Ggf. kann die Parametererfassung bereits zu einem früheren Zeitpunkt erfolgen und der Verpackungsmaschine als elektronischer Datensatz zur Verfügung gestellt werden, sobald die betreffende Rolle dort eingesetzt wird. Ebenso möglich ist es, alle betriebsrelevanten Parameter zu erfassen und diese Daten in einer geeigneten Datenbank abzuspeichern, um sie der Verpackungsmaschine bedarfsweise zur Verfügung zu stellen. Sobald die betriebsrelevanten Parameter erfasst sind, kann zumindest die Verpackungsmaschine in Abhängigkeit von den erfassten Parametern hinsichtlich der Handhabung der neu in die jeweilige Einbauposition eingesetzten Rolle gesteuert werden, ggf. jedoch auch weitere Handhabungs- und/oder Steuereinrichtungen, die mit dem ordnungsgemäßen Betrieb der Verpackungsmaschine in unmittelbarem Wirkzusammenhang stehen.
Das Verfahren kann insbesondere vorsehen, dass zumindest die Abmessungen und/oder Positionen der Rollen im Bereich der definierten Zuführung und/oder Bereitstellung und/oder Handhabung durch die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung mittels geeigneter Raumüberwachungseinrichtungen erfasst und in Abhängigkeit von erfassten Positions-, Parameter- und/oder Sensordaten zumindest die Steuerung der Verpackungsmaschine in der Handhabung der neu in die jeweilige Einbauposition eingesetzten Rolle angepasst wird. Bei den betriebsrelevanten Parametern kann es sich in erster Linie um die für den Betrieb der Verpackungsmaschine relevanten Rollenmaße handeln, so bspw. um die Materialbahnbreite, die Rollendicke, die Regelmäßigkeit der Aufwicklung, ggf. Abweichungen von einer regelmäßigen Materialbahnwicklung, der Materialstärke, der annähernd bestimmten Materialbahnlänge, die aus der Materialbahnstärke und der Wickelungsanzahl bestimmbar ist, etc. Auch weitere Rollenparameter wie das Gewicht der Rollen können relevant sein, da sie Aufschluss über den Vorrat der auf der Rolle aufgewickelten Materialbahn und deren Länge geben, sofern die exakte Materialbahndicke bekannt ist. Diese Gewichtsmessung kann vorteilhafterweise während des Rollenhandlings durch die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung erfolgen, insbesondere mittels geeigneter Messeinrichtungen in einem optional einsetzbaren Handhabungsroboter. Darüber hinaus kann die Rollenbreite während der Handhabung durch die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung ermittelt werden, bspw. durch axiales Abtasten beim Eintauchen des Haltedorns in den Rollenkern.
Außerdem kann in diesem Zusammenhang eine Temperaturüberwachung und/oder eine axiale Positionsüberwachung und ggf. die Überwachung oder Erfassung weiterer Daten erfolgen. Die Temperaturüberwachung ist insbesondere bei Materialbahnen aus Kunststofffolie relevant, weil die Umgebungstemperatur einen Einfluss auf die Foliensteifigkeit und damit einen gewissen Einfluss auf das Abrollverhalten der Folie hat, ebenso wie auf ihr Widerstandsverhalten beim Erfassen des Folienbeginns nach dem Einlegen der Rolle in die Verpackungsmaschine.
Alle erfassten betriebsrelevanten Parameter können vorzugsweise als Datensätze, insbesondere als geometrische Datensätze kodiert und der Verpackungsmaschine und/oder der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung zur Verfügung gestellt werden, wobei jeder einzelnen Rolle sinnvollerweise ein eigener Datensatz zugeordnet werden kann, um für jede einzelne Rolle die notwendigen Einstellungen in der Verpackungsmaschine für den störungsfreien Betrieb vornehmen zu können bzw. um die Rollen in optimierter Weise von der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung handhaben und in die Verpackungsmaschine einsetzen zu können.
Die Abfragen zwischen der optischen, gewichtsmäßigen und/oder sonstigen Rollendatenerfassung und der Verpackungsmaschine bzw. der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung sind in der Praxis eher einfacher Art, um nicht durch eine zu große Datenfülle weitere potenzielle Probleme zu verursachen. Dies betrifft auch die Bildauswertungsdaten bei der Erfassung der Rollenparameter, da diese Daten bei hoher Auflösung einen großen Umfang mit hoher Detailauflösung annehmen können, was nicht für alle Einsatzbedingungen wünschenswert sein muss. Alle ggf. auftretenden Fehlermeldungen können vorzugsweise bereits während der Handhabung durch die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung verarbeitet werden, da auf diese Weise zuverlässig verhindert werden kann, dass fehlerhafte oder nicht vorgabengerechte neue Rollen in die Verpackungsmaschine gelangen und dort zu Betriebsfehlern, Störungen oder Maschinenabschaltungen führen können. Vorzugsweise werden durch eine möglichst schnell arbeitende elektronische Datenverarbeitung solche Störungen bereits dadurch vermieden, dass als fehlerhaft oder nicht vorgabengerecht erkannte Rollen ausgesondert werden und nicht in die Verpackungsmaschinen eingesetzt werden.
Vorzugsweise erfolgt die komplette Erfassung aller betriebsrelevanten und/oder verhaltensrelevanten Parameter der Folien- oder Materialbahnrollen mittels der Erfassungseinrichtungen, die insbesondere durch eine optische Sensoreinrichtung wie eine Kamera gebildet sein können, die mit einer nachgeschalteten Bildauswertung in Verbindung steht, so dass die Parameter auf optischem Wege erfasst werden können. Die erfassten optischen Informationen werden verarbeitet, aufbereitet und als Datensatz der Verpackungsmaschine zur Verfügung gestellt, deren Steuerung auf Basis dieser Daten je nach Bedarf angepasst werden kann, um für einen optimierten Verpackungsbetrieb auf Grundlage einer optimierten Abwicklung der von den Rollen gezogenen Material- oder Folienbahnen sorgen zu können.
Weitere prozessrelevante Parameter können bspw. die exakte Rollenbreite und/oder Position auf der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung sein, da dies der exakten Positionierung der Rollen in den vorgesehenen Einbaupositionen in der Verpackungsmaschine dienen kann.
Alle die gewonnenen Daten dienen insbesondere zur Erhöhung der Prozesssicherheit bei der Verarbeitung der von den Rollen in der Verpackungsmaschine abgewickelten Materialbahnen, da durch eine exakte Maschineneinstellung entsprechend der Vorgaben aus den von den Raumüberwachungseinrichtungen gewonnenen und übertragenen Daten die Prozesssicherheit sowie auch die Verpackungsqualität, die durch die Verpackungsmaschine geliefert werden kann, erhöht werden kann.
Wahlweise können außerdem die Positionen der Rollen im Bereich der definierten Zuführung und/oder Bereitstellung und/oder die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung und/oder deren Bewegungsraum mittels geeigneter optischer Sensoreinrichtungen und/oder Raumüberwachungseinrichtungen erfasst werden. In Abhängigkeit von diesen erfassten Raum-, Bewegungs- und/oder Sensordaten können zumindest die Bewegungen der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung im Bereich der definierten Zuführung und/oder Bereitstellung für die Rollen bzw. in ihrem jeweiligen Bewegungsraum gesteuert werden.
Wie erwähnt, können die Raumüberwachungseinrichtungen durch wenigstens eine optische Erfassungseinrichtung, insbesondere eine Kamera gebildet sind, die nicht nur die Rollen, sondern ggf. auch den Bewegungsraum der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung erfasst und diesen Bewegungsraum und die darin stattfindenden Bewegungen der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung abbildende Ausgangssignale liefert. Hierbei kann die wenigstens eine optische Erfassungseinrichtung bzw. die Kamera bspw. der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung zugeordnet bzw. dort montiert sein, so dass sie in die Lage versetzt ist, die betriebsrelevanten Rollenparameter sowie wahlweise auch die Bewegungen der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung sowie die drehrichtungskonforme Orientierung jeder neuen Rolle vor bzw. bei ihrem Einsetzen zu erfassen bzw. zu überprüfen. Wahlweise kann die Kamera jedoch auch den Bewegungsraum und/oder den Zuführbereich für die neuen Rollen abdecken, indem sie ortsfest im Raum oder an der Verpackungsmaschine montiert ist; auch zusätzliche bzw. mehrere Kameras an der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung sind möglich. Generell können mehrere Kameras bzw. optische Erfassungseinrichtungen eingesetzt werden, deren Ausgangssignale überlagert und nicht zur exakten Ortsbestimmung aller zu bewegenden Teile, Handhabungssysteme und/oder Rollen mit Verpackungsmaterial, sondern auch zur Parametererfassung aller optisch erkennbaren Rollenparameter und/oder -abmessungen eingesetzt werden können.
Das Verfahren ermöglicht neben der Parametererfassung durch Vermessung der Rollen eine exakte Positionierung und Zuführung der neuen Rollen mit darauf aufgewickeltem Verpackungsmaterial zur Verpackungsmaschine. Die exakte Positionierung der Handhabungseinrichtungen kann den reibungslosen Austausch gegen verbrauchte Rollen gewährleisten, wodurch die Funktionsfähigkeit der Verpackungsmaschine in idealer Weise sichergestellt ist. Das Verfahren weist einen hohen Automatisierungsgrad bei der Handhabung von auf Rollen aufgewickeltem Flach- und/oder Folienmaterial zu Verpackungszwecken auf, so dass eine unterbrechungsfreie Bereitstellung von Flach- und/oder Folienmaterial ermöglicht ist. Das Verfahren funktioniert zudem bei nicht exakt positionierten Rollenzuführungen einwandfrei und mit einem ausgeprägten Grad an Fehlertoleranz und kann zudem den reibungslosen Rollenaustausch unter allen Betriebsbedingungen gewährleisten.
Bei dem Verfahren kann die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung insbesondere durch einen Mehrachsroboter gebildet sein, der neue Rollen von der definierten Zuführung aufnimmt und in der Verpackungsmaschine platziert. Wie erwähnt, kann dem Handhabungsroboter wahlweise eine separate Kamera zugeordnet sein, die bspw. an seinem beweglichen Auslegerarm angebracht sein kann, so dass sie alle Bewegungen im Raum sowie die aufzunehmenden und in die Verpackungsmaschine zu positionierenden Rollen und insbesondere deren optisch erfassbaren Parameter erfassen kann. Vorzugsweise verfügt die Handhabungseinrichtung bzw. der Mehrachsroboter über geeignete Greif- bzw. Halteelemente, um die Rollen aufnehmen zu können. So kann die Handhabungseinrichtung bzw. der Mehrachsroboter bspw. über einen Haltedorn verfügen, welcher stirnseitig in die als Hohlkörper ausgebildete neue Rolle eintaucht, seinen maximalen Querschnittsdurchmesser vergrößert und hiermit die jeweilige neue Rolle klemmend an der Handhabungseinrichtung bzw. dem Mehrachsroboter fixiert.
Wahlweise kann die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch durch ein führerloses und/oder ferngesteuertes Transportsystem (FTS, mindestens ein selbstfahrendes Shuttle) gebildet sein, das neue Rollen von der definierten Zuführung aufnimmt und in der Verpackungsmaschine platziert. Dieses FTS bzw. das Shuttle des FTS kann bspw. einen Greifarm o. dgl. zur Aufnahme und Handhabung der Rollen aufweisen, mit dem es die Rolle aufnimmt, auf eine Transportauflage ablegt, wonach es mitsamt der Rolle zur Verpackungsmaschine fährt und dort die Rolle einsetzt. Wahlweise kann dem Shuttle eine eigene Kamera zugeordnet sein, um seine Bewegungen im Raum zu steuern.
Sinnvollerweise sieht das Verfahren weiterhin vor, dass eine drehrichtungskonforme Position jeder neu in die Verpackungsmaschine einzusetzenden Rolle während ihrer Handhabung durch die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung überprüft und bedarfsweise, d.h. bei einer falsch liegenden Rolle, die ein loses Materialbahnende in falsche Richtung liegen hat, korrigiert wird. Um die Drehrichtung korrigieren zu können, kann der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung bspw. eine Zwischenablage für eine in die Verpackungsmaschine einzusetzende Rolle zugeordnet sein, die als Auflage für die Rolle dient, insbesondere zur Ablage, drehrichtungskonformen Bereitstellung und erneuten Aufnahme durch die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung zur Übergabe in die Verpackungsmaschine. Die Zwischenablage kann insbesondere durch einen Lagerbock o. dgl. gebildet sein, der eine feste oder variable Position innerhalb des Bewegungsraumes der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung einnimmt. Wahlweise kann der Lagerbock selbst als Shuttle eines FTS bzw. führerlosen Transportsystems ausgebildet sein, wodurch er in die Lage versetzt sein kann, bei einer zu wendenden Rolle eine selbsttätige Drehung um 180 Grad um seine Hochachse auszuführen, um dem Greif- und/oder Handhabungssystem die dort abgelegte Rolle in richtiger Lage wiederaufnehmen zu lassen. Auch hierbei kann wiederum vorgesehen sein, dass der Zwischenablage bzw. dem Lagerbock eine Kamera zugeordnet ist, wodurch eine zusätzliche optische Überwachung am Lagerbock gewährleistet werden kann, um die Rollenpositionen etc. zu erfassen und den Lagerbock bzw. die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung in der erforderlichen Weise zu steuern.
Weiterhin kann dem Lagerbock ein Drehantrieb zur Rotation einer darauf liegenden Rolle um ihre horizontale Mittelachse zugeordnet sein, um deren Drehlage und/oder eine Ausrichtung einer Kante einer äußeren Materialbahnlage zu justieren. Unabhängig davon, ob der Lagerbock fest steht oder beweglich ist, kann ihm ein geeigneter Wendemechanismus zugeordnet sein, um eine 180°-Drehung bei aufliegender Rolle durchführen zu können, um die Rolle in die richtige Einbauposition bringen zu können.
Das Verfahren kann weiterhin vorsehen, dass auch die Verpackungsmaschine selbst bzw. ihre Einbaupositionen für die auswechselbaren Rollen mit Verpackungsmaterial optisch überwacht werden. Hierbei können zusätzliche optische Überwachungseinrichtungen bzw. Kameras in der Verpackungsmaschine vorgesehen sein, insbesondere im Bereich der auszuwechselnden Rollen bzw. im Bereich deren Einbaupositionen.
Von Vorteil kann es bei einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zudem sein, wenn auf eine Partie einer neuen Rolle im Bereich des freien Endes ihrer äußeren Materialbahn mindestens eine optische Kennzeichnung aufgebracht wird und die neuen Rollen mittels der Handhabungseinrichtung derart in ihre jeweilige Einbauposition eingesetzt werden oder vor Abziehen der jeweiligen äußeren Lage derart in ihrer jeweiligen Einbauposition ausgerichtet werden, dass die optischen Kennzeichnungen in Richtung einer jeweilig gegenüberliegenden Einbauposition weisen. Diese mindestens eine optische Kennzeichnung kann auf die jeweilige neue Rolle vor Einsetzen in ihre jeweilige Einbauposition bspw. derart aufgebracht werden, dass mittels der optischen Kennzeichnung das freie Ende der äußeren Materialbahn der jeweiligen neuen Rollen zumindest weitgehend unbeweglich an der jeweiligen neuen Rolle festgesetzt wird. Das Verfahren kann vorsehen, dass die optische Kennzeichnung bspw. auf eine auf der Zwischenablage liegende neue Rolle aufgebracht wird, ggf. unter Unterstützung der den Raum überwachenden oder der an der Zwischenablage angeordneten Kamera. Die optischen Kennzeichnungen können jedoch auch an anderer Stelle im Bereich der Zuförderung angebracht werden, ggf. manuell durch einen Maschinenführer oder eine Hilfsperson. Wichtig können diese optischen Markierungen insbesondere sein, um die richtige Drehrichtung der Rollen anzuzeigen und sicherzustellen, dass die Rollen in ihrer richtigen Ausrichtung in die Verpackungsmaschine eingesetzt werden.
Neue Rollen können bspw. über eine Horizontalfördereinrichtung in den Bereich der Handhabungseinrichtung bewegt und mittels der Handhabungseinrichtung von der Horizontalfördereinrichtung direkt entnommen werden. Ebenso möglich ist eine Anlieferung von neuen Rollen auf Paletten, so dass bspw. jeweils vier stehende Rollen auf einer Palette angeordnet sind, die mittels einer geeigneten Anlieferung in den Bewegungsraum der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung gebracht werden, um dort von dieser aufgenommen und in die Verpackungsmaschine eingesetzt zu werden, ggf. unter Einbeziehung der Zwischenablage, wie dies als Option oben beschrieben wurde.
Weiterhin kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass eine Steuerungseinheit mit der Handhabungseinrichtung sowie der Raumüberwachungseinrichtung gekoppelt ist und in Verbindung steht und unter Berücksichtigung einer jeweiligen mittels der Handhabungseinrichtung erfolgten Aufnahme neuer Rollen vom Zuführbereich und/oder einer Horizontalfördereinrichtung einen getakteten Betrieb der Horizontalfördereinrichtung vorgibt. Ebenso kann die Steuerungseinheit die wiederholte Aufnahme von neuen Rollen von den angelieferten Paletten vorgeben.
Zur Erreichung des oben genannten Ziels schlägt die Erfindung weiterhin eine Vorrichtung zur Zuförderung, Bereitstellung und/oder zur weitgehend unterbrechungsfreien Handhabung und/oder zum Austausch von Rollen mit darauf aufgewickeltem und als Verpackungsmaterial zur Verpackung von Stückgütern, Gebinden oder dergleichen Artikelzusammenstellungen dienendem Flach- und/oder Folienmaterial mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs vor. Die Vorrichtung sieht vor, dass zumindest näherungsweise vollständig abgewickelte und/oder aufgebrauchte Rollen zur Aufrechterhaltung eines kontinuierlichen Verpackungsbetriebes abwechselnd aus wenigstens zwei unterschiedlichen Einbaupositionen einer Verpackungsmaschine (14) entnommen werden und durch jeweils neue Rollen mit Flach- und/oder Folienmaterial für die jeweilige Einbauposition ersetzt werden können, wobei vorzugsweise nach jeweiligem Einsetzen eine außen liegende Lage der jeweiligen neuen Rolle in Nähe oder im Bereich ihres freien Endes abgezogen und zur Bildung einer ununterbrochenen Materialbahn mit einem Abschnitt einer in der Verpackungsmaschine geführten Materialbahn einer weiteren Rolle verbunden, insbesondere verschweißt oder verklebt werden kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst Einrichtungen zur Bereitstellung neuer Rollen für die Verpackungsmaschine in definierter Zuführung wie bspw. Paletten, Regalsystemen, FTS o.ä. sowie wenigstens eine Greif- und/oder Handhabungseinrichtung zur Übernahme der Rollen von der definierten Zuführung und zum Einsetzen der neuen Rollen in die jeweilige Einbauposition der Verpackungsmaschine und/oder zur Entnahme von verbrauchten Rollen aus den jeweiligen Einbaupositionen der Verpackungsmaschine. Die Rollen können hierbei insbesondere mittels Handhabungs- und Greifeinrichtungen selbständig von der geordneten Zuführung aufgenommen und in die Verpackungsmaschine eingesetzt werden. Außerdem ist die erfindungsgemäße Vorrichtung mit Raumüberwachungseinrichtungen zur Erfassung betriebsrelevanter Parameter zumindest der neu in die Verpackungsmaschine einzusetzenden Rollen und zur Steuerung zumindest der Verpackungsmaschine hinsichtlich einer Handhabung der neu in die jeweilige Einbauposition eingesetzten Rolle in Abhängigkeit von den erfassten Parametern ausgestattet. Die Erfassung kann insbesondere während der Bereitstellung und/oder Handhabung der Rollen erfolgen, ggf. aber auch vorher, so dass die erfassten Parameter z.B. aus Datenbanken zur Verfügung gestellt und zur optimierten Steuerung der Verpackungsmaschine eingesetzt werden können. Die betriebsrelevanten Parameter können insbesondere zumindest durch die Abmessungen und/oder Positionen der Rollen im Bereich der definierten Zuführung und/oder Bereitstellung und/oder während ihrer Handhabung durch die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung gebildet sein, so dass auf Grundlage dieser Betriebsparameter eine verbesserte und exaktere Steuerung der Rollenabwicklung der Verpackungsmaschine ermöglicht ist. Ebenso denkbar ist es, die Lagertemperaturen der Rollen zu überwachen, da die Temperaturen einen signifikanten Einfluss auf das Biege- und Abwickelverhalten der üblicherweise auf den Rollen befindlichen dünnen Folienbahnen haben, so dass die Kenntnis der Temperatur der jeweiligen Rolle eine verbesserte Handhabung der Rolle bei der Abwicklung der darauf befindlichen Folienbahn ermöglicht.
Wahlweise können bei der Vorrichtung auch die Positionen der Rollen im Bereich der definierten Zuführung und/oder Bereitstellung und/oder der Positionen und/oder Bewegungen der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung innerhalb eines Bewegungsraumes erfasst werden, um auf diese Weise die Steuerung der Bewegungen der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung im Bereich der definierten Zuführung und/oder Bereitstellung für die Rollen in Abhängigkeit von den mittels der Raumüberwachungseinrichtung erfassten Raum-, Bewegungs- und/oder Sensordaten zu optimieren.
Bei einer bevorzugten Variante der Vorrichtung können die Raumüberwachungseinrichtungen bspw. durch wenigstens eine optische Erfassungseinrichtung, insbesondere durch eine Kamera gebildet sein, die in erster Linie die für den Betrieb der Verpackungsmaschine möglicherweise relevanten Rollenparameter erfassen kann. Außerdem kann die Raumüberwachungseinrichtung wahlweise den Bewegungsraum der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung erfassen und diesen Bewegungsraum und die darin stattfindenden Bewegungen der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung abbildende Ausgangssignale liefern und einem Steuerungssystem zur Verfügung stellen. Die wenigstens eine optische Erfassungseinrichtung bzw. die Kamera kann bspw. unmittelbar der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung zugeordnet sein. So kann dort eine Kamera montiert sein; diese kann dann die Rollen optisch erfassen und ihre betriebsrelevanten Parameter aufnehmen, sofern diese optischer erkennbar sind. Sie kann jedoch auch die Bewegungen sowie die drehrichtungskonforme Orientierung jeder neuen Rolle vor bzw. bei ihrem Einsetzen überprüfen. Wahlweise kann die Kamera im Raum bzw. können auch mehrere Kameras im Raum und/oder am Roboter bzw. der Handhabungseinrichtung angeordnet sein.
Die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung kann insbesondere durch einen Mehrachsroboter gebildet sein, der neue Rollen von der definierten Zuführung aufnimmt und in der Verpackungsmaschine platziert. Wie erwähnt kann dem Handhabungsroboter bzw. dem Mehrachsroboter wahlweise eine Kamera zugeordnet sein, die bspw. an einem beweglichen bzw. gelenkigen Greif- oder Auslegerarm angeordnet sein kann, um alle erfassten Gegenstände und die jeweilige Umgebung zu erfassen, um den Mehrachsroboter besser und exakter steuern zu können.
Die Handhabungseinrichtung bzw. der Mehrachsroboter verfügt über geeignete Greif- und/oder Haltemittel, die bspw. durch einen Haltedorn gebildet sein können, welcher stirnseitig in die als Hohlkörper ausgebildetem neue Rollen eintaucht, seinen maximalen Querschnittsdurchmesser vergrößert und hiermit die jeweilige neue Rolle klemmend an der Handhabungseinrichtung bzw. dem Mehrachsroboter fixiert.
Wahlweise kann die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung durch ein führerloses und/oder ferngesteuertes Transportsystem (sog. FTS mit mindestens einem selbstfahrenden Shuttle) gebildet sein, das neue Rollen von der definierten Zuführung aufnimmt und in der Verpackungsmaschine platziert. Auch diesem Shuttle bzw. FTS kann wahlweise eine Kamera zugeordnet sein.
Unabhängig von der konkreten Ausgestaltung der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung sind vorzugsweise geeignete Hilfsmittel vorhanden, um eine drehrichtungskonforme Position jeder neu in die Verpackungsmaschine einzusetzenden Rolle während ihrer Handhabung durch die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung zu überprüfen und bedarfsweise, d.h. bei einer falsch liegenden Rolle, die ein loses Materialbahnende in falsche Richtung liegen hat, korrigieren zu können. So kann der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung bspw. eine Zwischenablage für eine in die Verpackungsmaschine einzusetzende Rolle zugeordnet sein, die als Auflage für die Rolle dienen kann, insbesondere zur Ablage, drehrichtungskonformen Bereitstellung und erneuten Aufnahme durch die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung zur anschließenden Übergabe in die Verpackungsmaschine. Diese optional im Bewegungsraum befindliche Zwischenablage kann bspw. durch einen Lagerbock gebildet sein, der eine feste oder variable Position innerhalb des Bewegungsraumes der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung einnehmen kann. Auch kann vorgesehen sein, dass der Lagerbock selbst ein bewegliches und selbstfahrendes Shuttle eines FTS bilden kann. Außerdem kann dem Lagerbock wahlweise eine Kamera zugeordnet sein, wodurch eine zusätzliche optische Überwachung am Lagerbock ermöglicht ist. Außerdem kann der Lagerbock mit einem Drehantrieb zur Rotation einer darauf liegenden Rolle um eine horizontale Längsachse ausgestattet sein, um deren Drehlage und/oder eine Ausrichtung einer Kante einer äußeren Materialbahnlage zu justieren. Darüber hinaus kann der Lagerbock wahlweise einen Wendemechanismus aufweisen, um eine 180°-Drehung bei aufliegender Rolle durchführen zu können. Diese Funktion ist bei einer Ausgestaltung der Zwischenablage als selbstfahrendem Shuttle bereits vorhanden.
Die Vorrichtung kann weiterhin zusätzliche optische Überwachungseinrichtungen bzw. Kameras in der Verpackungsmaschine vorsehen, insbesondere im Bereich der auszuwechselnden Rollen bzw. im Bereich deren Einbaupositionen.
Weiterhin kann die Vorrichtung zusätzliche Einrichtungen aufweisen, um auf eine Partie der neuen Rollen im Bereich der freien Enden ihrer äußeren Materialbahnen jeweils mindestens eine optische Kennzeichnung aufzubringen, so dass die neuen Rollen mittels der Handhabungseinrichtung derart in ihre jeweilige Einbauposition eingesetzt werden oder vor Abziehen der jeweiligen äußeren Lage derart in ihrer jeweiligen Einbauposition ausgerichtet werden können, dass die optischen Kennzeichnungen in Richtung einer jeweilig gegenüberliegenden Einbauposition weisen. Hierbei kann zudem vorgesehen sein, dass die mindestens eine optische Kennzeichnung auf die jeweilige neue Rolle vor Einsetzen in ihre jeweilige Einbauposition derart aufgebracht wird, dass mittels der optischen Kennzeichnung das freie Ende der äußeren Materialbahn der jeweiligen neuen Rollen zumindest weitgehend unbeweglich an der jeweiligen neuen Rolle festgesetzt wird. Besonders vorteilhaft lässt sich die optische Kennzeichnung auf eine auf der Zwischenablage liegende neue Rolle aufbringen, ggf. unter Unterstützung der jeweiligen Kamera.
Wahlweise können bei der Vorrichtung neue Rollen über Paletten oder bspw. über eine Horizontalfördereinrichtung in den Bereich der Handhabungseinrichtung bewegt und mittels der Handhabungseinrichtung von der Palette oder von der Horizontalfördereinrichtung direkt entnommen werden. Weiterhin ist vorzugsweise vorgesehen, dass eine Steuerungseinheit mit der Handhabungseinrichtung sowie der Raumüberwachungseinrichtung in Verbindung steht und unter Berücksichtigung einer jeweiligen mittels der Handhabungseinrichtung erfolgten Aufnahme neuer Rollen vom Zuführbereich und/oder einer Palette bzw. der Horizontalfördereinrichtung einen getakteten Betrieb der Horizontalfördereinrichtung bzw. der Palettenzuführung vorgibt.
Nachfolgend werden nochmals einige Aspekte, Besonderheiten und Details des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung zusammengefasst. So betrifft die Erfindung ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur unterbrechungsfreien Handhabung von auf Rollen aufgewickeltem und als Verpackungsmaterial von Stückgütern, Gebinden oder dergleichen Artikelzusammenstellungen dienendem Flach- und/oder Folienmaterial. Das Flach- und/oder Folienmaterial kann dabei als Schrumpffolie oder als herkömmliche Kunststofffolie ausgebildet sein. Die Rollen können einen Kern besitzen, dessen geometrische Form einem Hohlzylinder entspricht und der zumindest anteilig aus cellulosehaltigem Material bestehen kann. Vorteilhafterweise kann die jeweilige neue Rolle hierdurch auf einen mit dem Kern korrespondierenden Zapfen der Verpackungsmaschine aufgesetzt werden und bei Abziehen bzw. Entnahme an Verpackungsmaterial von der Rolle drehend auf dem Zapfen rotieren. Im Rahmen des Verfahrens werden die Rollen optisch abgetastet und alle für den Betrieb der Verpackungsmaschine möglicherweise relevant werdenden Rollenparameter erfasst, um die Verpackungsmaschine besser steuern zu können und um deren Prozesssicherheit zu optimieren. Bei dem Verfahren werden zumindest teilweise abgewickelte und/oder aufgebrauchte Rollen zur Aufrechterhaltung eines kontinuierlichen Verpackungsbetriebes abwechselnd aus wenigstens zwei unterschiedlichen Einbaupositionen einer Verpackungsmaschine entnommen und hierauf jeweils eine neue Rolle mit Flach- und/oder Folienmaterial in die jeweilige Einbauposition eingesetzt. Jede der wenigstens zwei Einbaupositionen kann, wie vorhergehend bereits erwähnt, einen Zapfen besitzen, auf welchen die neue Rolle aufgesetzt wird und auf welchem die jeweilige Rolle zum Abwickeln ihres jeweiligen Flach- und/oder Folienmaterials rotiert. Insbesondere können die Rollen auf dem Zapfen ihrer jeweiligen Einbauposition klemmend fixiert sein. Der Zapfen kann rotierend angetrieben werden und ein Drehmoment auf die jeweilige aufsitzende Rolle weitergeben, so dass die Rolle zum Abwickeln ihres Flach- und/oder Folienmaterials über ihren Zapfen drehend bewegt wird. Jedem Zapfen kann ein Antrieb zugeordnet sein, über welchen der jeweilige Zapfen gedreht wird. Die Antriebe können mit einer nachfolgend noch näher beschriebenen Steuereinheit in Verbindung stehen bzw. über eine nachfolgend noch näher beschriebene Steuereinheit zum Drehen der Zapfen angesteuert werden. Vor Entnahme einer Rolle mit zumindest teilweise abgewickeltem und/oder aufgebrauchtem Verpackungsmaterial aus ihrer jeweiligen Einbauposition kann die klemmende Verbindung zwischen dem Zapfen und der Rolle gelöst werden, so dass die Rolle sodann nicht mehr fest mit dem Zapfen in Verbindung steht und vom Zapfen abgenommen werden kann. Die rotierende Bewegung des Zapfens kann unterbrochen werden, bis eine neue Rolle auf den Zapfen aufgesetzt bzw. in die entsprechende Einbauposition eingesetzt wurde. Nach jeweiligem Einsetzen einer neuen Rolle in ihre jeweilige Einbauposition wird normalerweise eine außen liegende Lage der jeweiligen neuen Rolle in der Nähe oder im Bereich ihres freien Endes abgezogen und zur Bildung einer ununterbrochenen Materialbahn mit einem Abschnitt einer in der Verpackungsmaschine geführten Materialbahn einer weiteren Rolle verbunden.
Die außen liegende Lage der jeweiligen eingesetzten neuen Rolle kann nach dem Einsetzen mit einem geeigneten Greifelement, z.B. mittels einer mit pneumatischem Saugdruck, mechanisch klemmend und/oder elektrostatisch haftend arbeitenden Greif- und/oder Handhabungseinrichtung abgezogen werden, welche sich zwischen den wenigstens zwei Einbaupositionen hin und her bewegt. Somit kann das Greifelement abwechselnd aus den wenigstens zwei Einbaupositionen außen liegende Lagen der neuen Rollen abziehen. In der Praxis haben sich Ausführungsformen bewährt, bei welchen das Greifelement die jeweilige außen liegende Lage einer neuen Rolle über Unterdruck temporär fixiert. Weiter kann ein Schweißstab vorgesehen sein, welcher in Richtung nach unten bewegt wird und hierbei die außen liegende Lage der jeweiligen neuen Rolle mit der in der Verpackungsmaschine geführten Materialbahn verschweißt. Über das Greifelement kann die jeweilige außen liegende Lage in einen Arbeitsbereich des Schweißstabes bewegt werden. Der temperierte Schweißstab kann somit die außen liegende Lage der jeweiligen neuen Rolle klemmend gegen die in der Verpackungsmaschine geführte Materialbahn bewegen. Insbesondere haben sich Ausführungsformen bewährt, bei welchen der Schweißstab hierzu vertikal auf und ab bewegt wird und bei einer vertikalen Senkbewegung die jeweilige außen liegende Lage einer neuen Rolle mit einer in der Verpackungsmaschine geführten Materialbahn verschweißt.
Normalerweise ist während des Einsetzens einer neuen Rolle und während des Verbindens das Flach- und/oder Folienmaterial der weiteren Rolle noch nicht vollständig aufgebraucht, so dass zum kontinuierlichen Verpackungsbetrieb Flach- und/oder Folienmaterial unterbrechungsfrei von mindestens einer Rolle der wenigstens zwei Einbaupositionen abgewickelt wird. Vorteilhafterweise kann die neue Rolle demnach eingesetzt werden, während von der weiteren Rolle in der Verpackungsmaschine noch kontinuierlich Flach- und/oder Folienmaterial abgewickelt wird. Auch bei Entnahme einer zumindest näherungsweise vollständig abgewickelten und/oder aufgebrauchten Rolle aus der Verpackungsmaschine kann Flach- und/oder Folienmaterial von einer weiteren Rolle der Verpackungsmaschine abgewickelt werden, so dass kontinuierlich und unterbrechungsfrei Flach- und/oder Folienmaterial von wenigstens einer in der Verpackungsmaschine positionierten Rolle abgewickelt wird. Bei dem mit der vorliegenden Erfindung beschriebenen Verfahren werden zumindest annähernd abgewickelte und/oder aufgebrauchte Rollen sensorisch erkannt und mittels der zuvor beschriebenen Greif- und/oder Handhabungseinrichtung durch neue Rollen mit Flach- und/oder Folienmaterial ersetzt. Eine sensorische Erkennung kann beispielsweise unter Zuhilfenahme optischer Detektoren bzw. eines optischen Detektionssystems erfolgen, welches im Bereich der wenigstens zwei Einbaupositionen angeordnet sein kann. Das optische Detektionssystem bzw. der optische Detektor und die Handhabungseinrichtung können mit der Steuerungseinheit in Verbindung stehen, die auch die Bewegungen der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung bzw. des Mehrachsroboters steuert.
Zudem kann während oder vor dem Einsetzen der neuen Rolle ihre Drehrichtung und/oder drehrichtungskonforme Orientierung festgestellt und/oder überprüft werden. In der Praxis haben sich hierbei insbesondere Ausführungsformen bewährt, bei welchen das Feststellen und/oder Überprüfen der Drehrichtung und/oder drehrichtungskonformen Orientierung mittels optischer Erfassung erfolgt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf derartige Ausführungsbeispiele beschränkt, so dass beispielsweise auch haptische und/oder weitere Mechanismen vorgesehen sein können, um die Drehrichtung und/oder drehrichtungskonforme Orientierung der jeweiligen neuen Rolle zu überprüfen. Ist die erkannte Drehrichtung und/oder drehrichtungskonforme Orientierung passend bzw. entspricht diese einer vorbestimmten Soll-Orientierung und/oder Soll-Drehrichtung, so kann die jeweilige neue Rolle in ihre zugeordnete Einbauposition eingesetzt werden bzw. in ihrer jeweiligen zugeordneten Einbauposition verbleiben. Wird eine falsche Drehrichtung und/oder eine falsche drehrichtungskonforme Positionierung festgestellt, so kann eine Ausrichtungskorrektur der jeweiligen neuen Rolle vorgenommen oder eine weitere neue Rolle mit passender Drehrichtung und/oder drehrichtungskonformen Orientierung zum Einsetzen ausgewählt und in die jeweilige Einbauposition eingesetzt werden. Dies kann insbesondere unter Verwendung der oben beschriebenen Zwischenablage erfolgen, die sich in Nähe der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung bzw. zumindest innerhalb ihres Bewegungsraumes befindet.
So kann es sein, dass eine Drehrichtung und/oder drehrichtungskonforme Positionierung einer neuen Rolle überprüft wird. Wurde eine falsche Drehrichtung und/oder eine falsche drehrichtungskonforme Positionierung festgestellt, so kann die jeweilige neue Rolle vor dem Einsetzen in die Verpackungsmaschine auf die Zwischenablage gelegt, von der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung getrennt und drehrichtungskonform bzw. mit passender Drehrichtung orientiert bzw. ausgerichtet wieder aufgenommen und hierauf folgend in ihre jeweilige Einbauposition eingesetzt werden. Die drehrichtungskonforme Orientierung bzw. die Orientierung mit passender Drehrichtung sowie das Einsetzen der Rolle in ihre jeweilige Einbauposition kann sodann vor Verbinden bzw. Verschweißen ihrer außen liegenden Lage mit der noch in der Verpackungsmaschine verbleibenden Materialbahn erfolgen. Während der drehrichtungskonformen Ausrichtung der neuen Rolle kann Flach- und/oder Verpackungsmaterial durchgehend von einer weiteren in der Verpackungsmaschine bzw. in einer der wenigstens zwei Einbaupositionen angeordneten Rolle abgewickelt werden.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die erwähnten optischen Detektoren des Raumüberwachungssystems bzw. das optische Detektionssystem über die Steuerungseinheit mit der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung in Wirkverbindung stehen und deren exakte Bewegungen zur Handhabung der Rolle steuern, wobei über den optischen Detektor bzw. das optische Detektionssystem darüber hinaus eine jeweilige Drehrichtung und/oder drehrichtungskonforme Orientierung neuer Rollen überprüfbar und/oder feststellbar ist und die neuen Rollen mittels der Handhabungseinrichtung mit für die jeweilige Einbauposition passender Drehrichtung und/oder drehrichtungskonformer Orientierung einsetzbar und/oder mittels der Handhabungseinrichtung mit passender Drehrichtung und/oder drehrichtungskonformer Orientierung ausrichtbar sind. Darüber hinaus kann die Vorrichtung eine optische und mit der Steuerungseinheit gekoppelte Anzeigeeinheit, wie beispielsweise ein Display oder dergleichen, aufweisen, über welches Informationen zu Drehrichtung und/oder drehrichtungskonformer Orientierung dargestellt werden. Beispielsweise kann es sein, dass bei falscher Drehrichtung bzw. falscher drehrichtungskonformer Orientierung neuer Rollen via die optische Anzeigeeinheit ein Hinweis für einen Benutzer ausgegeben wird. Auch ist vorstellbar, dass Informationen zu Drehrichtung und/oder drehrichtungskonformer Orientierung als akustisches Signal ausgegeben werden.
Zudem ist die Steuerungseinheit mit der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung vorzugsweise in einer Weise gekoppelt, dass die Rollen mit zumindest teilweise abgewickelten und/oder aufgebrauchten Rollen selbständig aus der jeweiligen Einbauposition entnehmbar und neue Rollen mit passender Drehrichtung und/oder passender drehrichtungskonformer Orientierung selbständig in die wenigstens zwei Einbaupositionen einsetzbar sind. Auf der Steuerungseinheit kann hierbei ein Algorithmus abgelegt sein, wobei über den Algorithmus unter Berücksichtigung der erfassten Rollenpositionen – diese können bspw. auf Paletten stehen – und durch den optischen Detektor festgestellten Drehrichtung und/oder drehrichtungskonformen Orientierung der jeweiligen neuen Rolle eine bestimmte Ansteuerung der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung bewirkt wird. Zudem kann die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung zur klemmenden Fixierung der als Hohlkörper ausgebildeten neuen Rollen einen vorzugsweise zylindrisch ausgebildeten Haltedorn mit verstellbarem maximalem Querschnittsdurchmesser umfassen. Die Verstellung des Querschnittsdurchmessers kann über die Steuerungseinheit erfolgen bzw. durch die Steuerungseinheit vorgegeben werden. Die Handhabungseinrichtung kann einen bewegbaren Greifarm besitzen, wobei am freien Ende des Greifarmes der Haltedorn angeordnet ist.
Wahlweise kann der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung eine zum Transport von neuen Rollen ausgebildete Horizontalfördereinrichtung vorgeordnet sein, die sich in einen Arbeitsbereich der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung erstreckt und welche über die Steuerungseinheit unter Berücksichtigung einer Entnahme neuer Rollen durch die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung mit getaktetem Betrieb ansteuerbar ist. In weiteren Ausführungsformen ist denkbar, dass der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung neue Rollen auf Paletten oder dgl. bereitgestellt werden. Auch besteht die Möglichkeit, neue Rollen in einem Container oder dergleichen zu platzieren, welcher sich im Arbeitsbereich der Greif- und/oder Handhabungsbereich befindet und über welchen der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung neue Rollen bereitgestellt werden. Die neuen Rollen können ungeordnet bzw. mit beliebiger Orientierung im Container platziert sein, wobei mittels des optischen Detektors die Drehrichtung und/oder drehrichtungskonforme Orientierung überprüfbar und/oder feststellbar ist.
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 Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Zudem verdeutlicht 1 eine denkbare Umsetzung einer Ausführungsform für das erfindungsgemäße Verfahren.
2 zeigt eine schematische Perspektivansicht einer zweiten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie eine sinnvolle Umsetzung einer Ausführungsform für das erfindungsgemäße Verfahren.
3 zeigt eine schematische Perspektivansicht zweier Einbaupositionen für Rollen innerhalb der Verpackungsmaschine, die mit einer Vorrichtung gemäß den Ausführungsbeispielen aus den 1 und 2 zusammenwirken kann.
4 zeigt die Einbaupositionen der 3 mit eingesetzter neuer Rolle für die zweite Einbauposition.
5 zeigt die Einbaupositionen der 3 und 4 mit abgezogener äußerer Lage der in die zweite Einbauposition eingesetzten neuen Rolle.
6 zeigt in zwei perspektivischen Ansichten eine Handhabungseinrichtung, die eine neue Rolle von einer Palette aufnimmt, um sie in die Verpackungsmaschine einzusetzen.
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 sowie das erfindungsgemäße Verfahren ausgestaltet sein können und stellen keine abschließende Begrenzung dar.
Die schematische Perspektivansicht der 1 zeigt eine erste Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10. Zudem verdeutlicht die 1 auch eine denkbare Umsetzung einer Ausführungsform für das oben beschriebene erfindungsgemäße Verfahren.
Die Vorrichtung 10 dient der Handhabung von flächigem Verpackungsmaterial wie bspw. Schrumpffolie oder Verpackungsfolien, die auf großen, aufgrund ihres Gewichts in aller Regel nicht manuell handhabbaren Rollen 12 aufgewickelt ist. Schematisch angedeutet ist in 1 ein Teil einer Verpackungsmaschine 14, der über eine nachfolgend näher zu beschreibende Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 16 neue Rollen 12 zugeführt werden. Die im gezeigten Ausführungsbeispiel als stationär angeordneter Mehrachsroboter 18 ausgebildete Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 16 setzt die jeweils der Verpackungsmaschine 14 zuzuführenden neuen Rollen 12 in zwei unterschiedliche Einbaupositionen EB1 und EB2 ein, welche in 1 nur ansatzweise zu erkennen sind und in der Detailansicht der 3 beispielhaft verdeutlicht werden.
Wie eine Zusammenschau der 3 bis 5 mit 1 zeigt, werden mittels der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 16 bzw. mit Hilfe des Mehrachs- oder Handhabungsroboters 18 einzelne neue Rollen 12 in eine der beiden Einbaupositionen EB1 bzw. EB2 eingesetzt, während sich in der weiteren Einbauposition EB2 bzw. EB1 noch eine verbrauchte oder teilweise verbrauchte Rolle 20 befindet, von welcher noch während des Einsetzens der jeweils neuen Rolle 12 weiterhin eine darauf befindliche Materialbahn 22 abgewickelt wird, die in der Verpackungsmaschine 14 als Verpackungsmaterial verarbeitet wird. Während des weiteren Abwickelns der Materialbahn 22 von der nahezu aufgebrauchten Rolle 20 erfolgt eine Verbindung bzw. Verschweißung der äußeren Lage 24 (vgl. 5) der neuen Rolle 12 mit der Materialbahn 22, wodurch die Vorrichtung 10 in einem kontinuierlichen Betrieb laufen kann, ohne dass der Verpackungsprozess zum Auswechseln einer aufgebrauchten Rolle 20 gegen eine neue Rolle 12 unterbrechen werden müsste.
Die neuen Rollen 12 setzen sich jeweils zusammen aus dem aufgewickelten flächigen Verpackungsmaterial 22 bzw. der Verpackungs- oder Schrumpffolie sowie einem Kern 26, auf welchem das Verpackungsmaterial 22 bzw. die Schrumpffolie aufgewickelt ist. Zur Entgegennahme einer neuen Rolle 12 von einer in 1 angedeuteten Horizontalfördereinrichtung 28 taucht die Handhabungseinrichtung 16 bzw. der Handhabungsroboter 18 über einen endseitig an seinem beweglichen Auslegerarm 30 beweglich angeordneten Haltedorn 32 stirnseitig in einen Kern 26 einer neuen Rolle 12 ein. Ein Armabschnitt 34 der Handhabungseinrichtung 16 bzw. des Handhabungsroboters 18 kann hierzu um eine Drehachse 36, wie sie in 6A beispielhaft gezeigt ist, rotierend bewegt werden. Nach Eintauchen des Haltedorns 32 in den Kern 26 wird der Querschnittsdurchmesser des Haltedorns 32 vergrößert, so dass die neue Rolle 12, wie auch in 6B gezeigt, am Haltedorn 32 klemmend fixiert ist. Der Kern 26 ist hohlzylindrisch ausgebildet, die Form des Haltedorns 32 hierzu korrespondierend, so dass der Haltedorn 32 zur klemmenden Fixierung der neuen Rolle 12 über seinen Außenumfang mit einer Innenmantelfläche des Kerns 26 in Verbindung steht.
Über die Horizontalfördereinrichtung 28 können der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 16 bzw. dem Handhabungsroboter 18 neue Rollen 12 in ununterbrochener Folge zur Verfügung gestellt werden, so dass bei Entnahme einer neuen Rolle 12 von der Horizontalfördereinrichtung 28 eine weitere neue Rolle 12 in Richtung der Handhabungseinrichtung 16 weiterbewegt wird bzw. in Richtung der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 16 nachrückt. Die Horizontalfördereinrichtung 28 kann je nach Bedarf in gewünschter Weise getaktet oder durchgehend mit konstanter Geschwindigkeit betrieben werden. Ihr Betrieb wird vorgegeben durch eine hier nur schematisch angedeutete Steuerungseinheit 38, die nicht nur die Horizontalfördereinrichtung 28 in ihrer Fördergeschwindigkeit und/oder Taktung steuert, sondern auch den Handhabungsroboter 18 in seinen Bewegungen. Die Steuerungseinheit 38 verarbeitet die Signale 40 wenigstens einer Raumüberwachungseinrichtung 42, die insbesondere durch eine optische Erfassungseinrichtung bzw. eine Kamera 44 gebildet sein kann, ggf. auch durch mehrere Kameras 44, die zumindest den Bewegungsraum 46 des Mehrachsroboters 18 und seine Bewegungen erfassen, womit auch die exakten Bewegungen des Auslegerarms 30 mit dem daran schwenkbeweglich angeordneten Haltedorn 32 in Bezug auf jede zu erfassende neue Rolle 12 gemeint sind. Der optisch mittels der durch die Kamera 44 gebildeten Raumüberwachungseinrichtung 42 erfassbare Bewegungsraum 46 ist in der Darstellung der 1 zur besseren Veranschaulichung durch einen Strahlenfächer mit den unterbrochenen Linien angedeutet.
In 1 zu erkennen ist weiterhin ein im Bereich der Horizontalfördereinrichtung 28 positionierter Manipulator 48, der von einem Benutzer 50 bedient wird und über welchen neue Rollen 12 stehend auf der Horizontalfördereinrichtung 28 platziert werden können. Die neuen Rollen 12 können bspw. stehend auf einer Palette 52 angeliefert werden, von welcher sie der Benutzer 50 mittels des von ihm in seinen Bewegungen steuerbaren Manipulators 48 entgegennehmen und mittels eines dort befindlichen Haltedorns 54 auf der Horizontalfördereinrichtung 28 platzieren kann. Ein Arbeitsbereich des Manipulators 48 erstreckt sich daher über die Palette 52 sowie über einen Streckenabschnitt der Horizontalfördereinrichtung 28. Diese gezeigte Steuerungs- und Zufördervariante stellt allerdings nur ein Beispiel von vielen Alternativen dar. Ebenso möglich sind kontinuierliche Zufördervarianten, die keiner manuellen Handhabung bedürfen, wie sie anhand der 1 beschrieben ist. Bei einer nicht in dieser Weise geordneten Zuförderung kann es sinnvoll sein, im Bewegungsraum 46 der Greif- und Handhabungseinrichtung 16 eine Zwischenablage für die neuen Rollen 12 vorzusehen, um bei nicht drehrichtungskonformer Erfassung durch den Haltedorn 32 des Handhabungsroboters 18 die Rollen 12 dort ablegen zu können, den Haltedorn 32 aus dem Kern 26 herauszuziehen und die Rolle 12 an ihrer anderen Stirnseite wieder zu erfassen, um sie in der jeweils benötigten Drehrichtung für die Einbaupositionen EB1 oder EB2 in der Verpackungsmaschine 14 einsetzen zu können. Eine solche Zwischenablage, ihre Funktion und ihr Zusammenwirken mit der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 16 sowie mit der Raumüberwachungseinrichtung 42 sind beispielhaft anhand der Ausführungsvariante der 2 näher erläutert. Bei der in 1 gezeigten Variante der Vorrichtung 10 bleibt es Aufgabe des Benutzers 50, für die jeweils richtige Positionierung der Rollen 12 auf der Horizontalfördereinrichtung 28 zu sorgen, insbesondere auch im Hinblick auf ihre richtige Drehrichtung in der jeweiligen Einbauposition EB1 oder EB2 (vgl. hierzu die 3 bis 5).
Die 1 zeigt weiterhin einen oben offenen Container 56, der sich im Arbeitsbereich 46 der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 16 befindet. Ist der Vorrat an Verpackungsmaterial bzw. Schrumpffolie einer in der Verpackungsmaschine 14 platzierten Rollen 12 bzw. 20 erschöpft, wird mittels des Handhabungsroboters 18 der aus Cellulose, Kunststoff, Holz oder Pappe bestehende Kern 26 einer leeren Rolle 20 aus der Verpackungsmaschine 14 entnommen und in dem Container 56 abgelegt. Erst nach Entnahme des Kern 26 kann eine neue Rolle 12 in die jeweilige Einbauposition EB1 bzw. EB2 der Verpackungsmaschine 14 eingesetzt werden, so dass die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 16 bzw. der Handhabungsroboter 18 zunächst den Kern 26 entnimmt und zeitlich hierauf folgend eine neue Rolle 12 in die jeweilige Einbauposition EB1 bzw. EB2 einsetzt.
Wie bereits erwähnt, stehen die Horizontalfördereinrichtung 28, die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 16 bzw. der Mehrachsroboter 18 und die Verpackungsmaschine 14 in Verbindung mit der Steuerungseinheit 38. Diese kann insbesondere den getakteten Betrieb der Horizontalfördereinrichtung 28 vorgeben, ein Einsetzen und eine Entnahme von Rollen 12 bzw. 20 durch die Handhabungseinrichtung 16 aus den beiden Einbaupositionen EB1 und EB2 initiieren. Zudem kann sie, wie nachfolgend noch näher beschrieben, ein Abrollen von Verpackungsmaterial bzw. Schrumpffolie der in der Verpackungsmaschine 14 eingesetzten Rollen 12 steuern. Wesentlich im Zusammenhang der vorliegenden Erfindung ist außerdem, dass die Raumüberwachungseinrichtung 42 in Zusammenwirkung mit der Steuerungseinheit 38 betriebsrelevante Rollenparameter wie insbesondere deren Abmessungen, deren Wickelgüte, die Anfangspositionen der Folienbahnen etc. erfassen kann, um durch Erfassung, Verarbeitung und Aufbereitung dieser Daten die Prozesssicherheit der Verpackungsmaschine zu erhöhen. Eine Wirkverbindung zwischen der Steuerungseinheit 38 und der Verpackungsmaschine 14 ist deshalb zwingend erforderlich, der besseren Übersichtlichkeit halber jedoch in 1 nicht dargestellt. Diese erwähnten betriebsrelevanten Parameter werden sinnvollerweise mittels der Raumüberwachungseinrichtung 42 bzw. der Kamera 44 erfasst, von der Steuerungseinrichtung 38 verarbeitet und die dadurch gewonnenen Daten in aufbereiteter Form der Verpackungsmaschine 14 zur Verfügung gestellt, so dass diese für ein möglichst exaktes Positionieren der Rollen 12 in den Einbaupositionen EB1 und EB2 sowie für ein möglichst präzises Abwickeln der Materialbahnen sorgen kann (vgl. hierzu die 3 bis 5).
Wahlweise kann die Steuerungseinheit 38 zudem für eine Bewegungssteuerung der Horizontalfördereinrichtung 28 und insbesondere der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 16 sorgen, die somit eine fehlertolerante Positionierung und Zuförderung der neuen Rollen 12 sowie deren Handhabung ermöglichen, da die exakte Erfassung jeder neuen Rolle 12 durch den Haltedorn 32 des Handhabungsroboters 18 mit Hilfe der wenigstens einen Kamera 44 effektiv unterstützt und gesteuert werden kann, so dass die exakte Positionierung der Rollen 12 auf der Horizontalfördereinrichtung 28 an Bedeutung verliert und durch die entsprechend nachgeführte Bewegungssteuerung des Handhabungsroboters 18 innerhalb seines Bewegungsraumes 46 ausgeglichen werden kann.
Die in 1 angedeutete Positionierung der Kamera 44 ist lediglich beispielhaft zu verstehen. Ebenso kann eine Kamera 44 oder können mehrere Kameras 44 an weiteren Stellen positioniert sein, bspw. auch im Bereich der Verpackungsmaschine 14, im Bereich des Handhabungsroboters 18 oder ggf. sogar an seinem Schwenkarm 30, sofern der Bewegungsraum 46 in der benötigten Weise dadurch abgedeckt und erfasst werden kann.
Die Steuerungseinheit 38 kann zudem eine Anzeigeeinrichtung 58 bzw. ein Display aufweisen, über die/das Informationen zu den erfassten betriebsrelevanten Rollenparametern sowie ggf. auch zur Drehrichtung bzw. drehrichtungskonformen Orientierung neuer Rollen 12 und/oder weitere Steuerungs- bzw. Bewegungsparameter des Mehrachsroboters 18 und/oder der Horizontalfördereinrichtung 28 für den Benutzer 50 visualisiert werden können. Die Drehrichtung bzw. drehrichtungskonforme Orientierung der neuen Rollen 12 wird vorzugsweise, wie nachfolgend beispielhaft mit Bezug auf die 3 bis 5 beschrieben, von der Kamera 44 oder ggf. auch von einer weiteren Kamera festgestellt und/oder überprüft, die mit der Steuerungseinheit 38 in Verbindung steht bzw. stehen. Da die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 16 den jeweiligen Kern 26 einer leeren Rolle 20 aus der Verpackungsmaschine 14 entnehmen kann und unter Zuhilfenahme der Kamera 44 bzw. der weiteren Kameras neue Rollen 12 mit passender Drehrichtung bzw. mit drehrichtungskonformer Orientierung in die Verpackungsmaschine 14 selbständig einsetzt, kann die Vorrichtung 10 zumindest ab Beginn einer Entgegennahme neuer Rollen 12 von der Horizontalfördereinrichtung 28 vollständig automatisiert betrieben werden.
Die schematische Perspektivansicht der 2 veranschaulicht eine zweite Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 sowie eine sinnvolle Umsetzung einer Ausführungsform für das erfindungsgemäße Verfahren. Die Verpackungsmaschine 14 unterscheidet sich nicht signifikant von der zuvor beschriebenen Variante gemäß 1. Auch hier dient die Vorrichtung 10 wiederum der Handhabung von flächigem Verpackungsmaterial wie bspw. Schrumpffolie oder Verpackungsfolien, die der Verpackungsmaschine 14 entsprechend dem verbrauchsbedingten Nachschubbedarf mittels der als Mehrachsroboter 18 ausgebildeten Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 16 einzeln auf Rollen 12 zur Verfügung gestellt werden. Wie bei der ersten Variante gemäß 1 setzt die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 16 die jeweils der Verpackungsmaschine 14 zuzuführenden neuen Rollen 12 in zwei unterschiedliche Einbaupositionen EB1 und EB2 ein, die anhand der Detailansichten der 3 bis 5 näher erläutert werden.
Die in 2 gezeigte zweite Variante der Vorrichtung 10 verzichtet auf eine Horizontalfördereinrichtung, sondern bekommt die neuen Rollen 12 jeweils auf Paletten 52 angeliefert, wobei auf jeder Palette 52 vier hochkant angeordnete Rollen 12 stehen, die jeweils einzeln vom Handhabungsroboter 18 aufgenommen und in die Verpackungsmaschine 14 eingesetzt werden. Zur Aufnahme einer neuen Rolle 12 von einer der in Reichweite, d.h. innerhalb des Bewegungsraumes 46 der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 16 bzw. des Mehrachsroboters 18 stehenden Paletten 52 taucht die Handhabungseinrichtung 16 bzw. der Handhabungsroboter 18 über den endseitig an seinem beweglichen Auslegerarm 30 beweglich angeordneten Haltedorn 32 stirnseitig in einen Kern 26 einer neuen Rolle 12 ein, wie dies bereits anhand der 1 erläutert wurde. Ein Armabschnitt 34 der Handhabungseinrichtung 16 bzw. des Handhabungsroboters 18 kann hierzu um eine Drehachse 36 rotierend bewegt werden. Nach Eintauchen des Haltedorns 32 in den Kern 26 wird der Querschnittsdurchmesser des Haltedorns 32 vergrößert, so dass die neue Rolle 12 am Haltedorn 32 klemmend fixiert ist. Der Kern 26 ist hohlzylindrisch ausgebildet, die Form des Haltedorns 32 hierzu korrespondierend, so dass der Haltedorn 32 zur klemmenden Fixierung der neuen Rolle 12 über seinen Außenumfang mit einer Innenmantelfläche des Kerns 26 in Verbindung steht.
Über die regelmäßig in den Bewegungsraum 46 gelieferten Paletten 52 mit jeweils vier neuen Rollen 12 werden der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 16 bzw. dem Handhabungsroboter 18 neue Rollen 12 in ununterbrochener Folge zur Verfügung gestellt, so dass bei Entnahme aller neuen Rollen 12 von einer der Paletten 52 diese leere Palette 52 gegen eine neue Palette 52 mit weiteren vier Rollen 12 ausgetauscht werden kann, die wiederum in den Bewegungsraum 46 der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung zu platzieren ist. Diese Anlieferung kann mittels geeigneter Flurförderfahrzeuge erfolgen, bspw. mittels sog. FTS (führerlose Transportsysteme), die durch selbstfahrende, ferngesteuerte und/oder über eigene Sensorsysteme zur Lenkung verfügende Transportfahrzeuge gebildet sind, die bspw. jeweils eine Palette 52 mit darauf platzierten Rollen 12 in den Bewegungsraum 46 befördern können. Diese Transportsysteme bzw. FTS können je nach Bedarf in gewünschter Weise getaktet betrieben werden. Ihr Betrieb wird vorzugsweise vorgegeben durch die schematisch angedeutete Steuerungseinheit 38, die nicht nur die (hier nicht gezeigten) FTS in ihrer Fördergeschwindigkeit und/oder Taktung steuert, sondern auch den Handhabungsroboter 18 in seinen Bewegungen zum Austausch der Rollen 12 in der Verpackungsmaschine 14 steuert. Die Steuerungseinheit 38 verarbeitet außerdem die Signale 40 wenigstens einer Raumüberwachungseinrichtung 42, die auch bei der Variante gemäß 2 insbesondere durch eine optische Erfassungseinrichtung bzw. eine Kamera 44 gebildet sein kann, ggf. auch durch mehrere Kameras 44, die zumindest den Bereich der Rollenzuführung, d.h. den Bewegungsraum 46 abdecken, um die Rollenparameter, die für den reibungslosen Betrieb der Verpackungsmaschine 14 in irgendeiner Weise relevant sein können, zu erfassen. Diese Parameter können die Rollenabmessungen, die Wickelgüte, die Temperatur und zahlreiche weitere Daten sein, die sich auf optischem Wege ermitteln lassen.
Darüber hinaus kann die Kamera 44 sinnvollerweise auch den Bewegungsraum 46 des Mehrachsroboters 18 und seine Bewegungen erfassen, womit auch die exakten Bewegungen des Auslegerarms 30 mit dem daran schwenkbeweglich angeordneten Haltedorn 32 in Bezug auf jede zu erfassende neue Rolle 12 gemeint sind. Der optisch mittels der durch die Kamera 44 gebildeten Raumüberwachungseinrichtung 42 erfassbare Bewegungsraum 46 ist in der Darstellung der 2 durch eine Ellipse mit unterbrochener Linierung angedeutet.
Aufgrund des ausreichend bemessenen Bewegungsraumes 46 kann bei der Variante der Vorrichtung gemäß 2 nicht nur auf die Horizontalfördereinrichtung verzichtet werden, sondern auch den mit dieser zusammenwirkenden Manipulator, über welchen neue Rollen 12 stehend auf der Horizontalfördereinrichtung platziert werden können (vgl. hierzu 1). Dagegen ist bei der in 2 gezeigten Variante der Vorrichtung 10 im Bewegungsraum 46 der Greif- und Handhabungseinrichtung 16 und in deren unmittelbarer Nähe eine Zwischenablage 60 für die neuen Rollen 12 vorgesehen, die dazu dient, bei der auf den Paletten 52 normalerweise nicht definierten Drehrichtung der Rollen 12 die unverzichtbare drehrichtungskonforme Positionierung jeder Rolle 12 beim Einsetzen in die Verpackungsmaschine 14 gewährleisten zu können. In der Praxis erfasst der Haltedorn 32 des Handhabungsroboters 18 jede einzelne Rolle 12, die auf der Palette 52 steht, ohne dass dabei bereits die Drehrichtung überprüft wird. Durch geeignete optische Kontrolle oder durch Erfassung auf sonstige Weise (z.B. induktiv, mittels Transponder o.ä.) wird während der Bewegung des Auslegerarmes 30 mit der am Haltedorn 32 beförderten Rolle 12 in Richtung der Verpackungsmaschine 14 überprüft, ob die Rolle 12 dort direkt und ohne Umsetzen positioniert werden kann oder ob die Rolle 12 womöglich die falsche Drehrichtung aufweist. Sollte dies der Fall sein, kann die Rolle 12 durch eine entsprechende Bewegungssteuerung des Handhabungsroboters 18 auf der Zwischenablage 60 abgelegt werden, wonach der Haltedorn 32 aus dem Kern 26 der abgelegten Rolle 12 herausgezogen wird, um die Rolle 12 an ihrer anderen Stirnseite wieder zu erfassen, um sie anschließend in der jeweils benötigten Drehrichtung für die Einbaupositionen EB1 oder EB2 in der Verpackungsmaschine 14 einsetzen zu können. Die Ausgestaltung der Zwischenablage 60, ihre exakte Funktion und ihr Zusammenwirken mit der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 16 sowie mit der Raumüberwachungseinrichtung 42 sind beispielhaft anhand der Ausführungsvariante der 2 näher erläutert.
Der in 2 innerhalb des Bewegungsraumes 46 stehende Benutzer 50 hält sich dort normalerweise nur zu Wartungszwecken auf, nicht jedoch im laufenden Betrieb der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung, was ggf. ebenfalls durch die Raumüberwachungseinrichtung 42 kontrolliert werden kann.
Auch in 2 ist der oben offene Container 56 erkennbar, der sich im Arbeitsbereich 46 der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 16 befindet. Ist der Vorrat an Verpackungsmaterial bzw. Schrumpffolie einer in der Verpackungsmaschine 14 platzierten Rollen 12 bzw. 20 erschöpft, wird mittels des Handhabungsroboters 18 der aus Cellulose, Kunststoff, Holz oder Pappe bestehende Kern 26 einer leeren Rolle 20 aus der Verpackungsmaschine 14 entnommen und in dem Container 56 abgelegt. Erst nach Entnahme des Kern 26 kann eine neue Rolle 12 in die jeweilige Einbauposition EB1 bzw. EB2 der Verpackungsmaschine 14 eingesetzt werden, so dass die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 16 bzw. der Handhabungsroboter 18 zunächst den Kern 26 entnimmt und zeitlich hierauf folgend eine neue Rolle 12 in die jeweilige Einbauposition EB1 bzw. EB2 einsetzt.
Wie bereits erwähnt, stehen die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 16 bzw. der Mehrachsroboter 18, die steuerbare Zwischenablage 60 für die Rollen 12 und die Verpackungsmaschine 14 in Verbindung mit der Steuerungseinheit 38, die zudem wahlweise die hier nicht gezeigten FTS zum Anliefern der Paletten 52 steuern kann. Die Steuerungseinheit 38 kann somit insbesondere den getakteten Betrieb der FTS vorgeben, ein Einsetzen und eine Entnahme von Rollen 12 bzw. 20 durch die Handhabungseinrichtung 16 aus den beiden Einbaupositionen EB1 und EB2 initiieren, sowie ggf. die Zwischenablage 60 zur Gewährleistung der richtigen Drehrichtung einer einzusetzenden neuen Rolle 12 zu nutzen. Außerdem ist die Steuerungseinrichtung 38 für die Erfassung der betriebsrelevanten Daten der Rollen 12 verantwortlich, die sie der Verpackungsmaschine 14 übermittelt, damit diese für einen möglichst optimierten Betrieb beim Abwickeln der Rollen 12 sorgen kann.
Zudem kann die Steuerungseinheit 38, wie nachfolgend noch näher beschrieben, ein Abrollen von Verpackungsmaterial bzw. Schrumpffolie der in der Verpackungsmaschine 14 eingesetzten Rollen 12 steuern. Wichtig im Zusammenhang der Erfindung kann außerdem sein, dass die Raumüberwachungseinrichtung 42 in Zusammenwirkung mit der Steuerungseinheit 38 eine Bewegungssteuerung der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 16 unter bedarfsweiser Einbeziehung der Zwischenablage 60 ermöglicht, wodurch eine fehlertolerante Positionierung und Zuförderung der neuen Rollen 12 auf den nicht exakt positionierten Paletten 52 sowie die Handhabung der aufgenommenen Rollen 12 ermöglicht ist, da die exakte Erfassung jeder neuen Rolle 12 durch den Haltedorn 32 des Handhabungsroboters 18 mit Hilfe der wenigstens einen Kamera 44 effektiv unterstützt und gesteuert werden kann, so dass die exakte Positionierung der Rollen 12 auf den Paletten 52 bzw. die Paletten 52 selbst auf dem Boden im Bereich des Bewegungsraumes 46 an Bedeutung verliert und durch die entsprechend nachgeführte Bewegungssteuerung des Handhabungsroboters 18 innerhalb seines Bewegungsraumes 46 ausgeglichen werden kann.
Die in 2 angedeutete Positionierung der Kamera 44 ist lediglich beispielhaft zu verstehen. Ebenso kann eine Kamera 44 oder können mehrere Kameras 44 an weiteren Stellen positioniert sein, bspw. auch im Bereich der Verpackungsmaschine 14, im Bereich des Handhabungsroboters 18 oder ggf. auch an seinem Schwenkarm 30, sofern der Bewegungsraum 46 in der benötigten Weise dadurch abgedeckt und erfasst werden kann, um auf diese Weise die Rollenparameter bspw. auch während ihrer Handhabung durch den Mehrachsroboter 18 aufzunehmen. Die Kamera 44 bzw. die Raumüberwachungseinrichtung 42 kann dann ihren Zweck in optimaler Weise erfüllen, wenn sie den Bewegungsraum 46 weitgehend vollständig abdecken kann und wenn sie die darin befindlichen Rollen 12 sowie ggf. die Bewegungen der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 16, ihres Haltedorns 32 und die verschiedenen Zielpositionen des Haltedorns 32 beim Aufnehmen und Positionieren der Rollen 12 exakt erfassen und verfolgen kann. Um dies zuverlässig zu gewährleisten, kann es sinnvoll sein, wenn die Rollen 12, zumindest jedoch der Haltedorn 32, wahlweise auch der Schwenkarm 30 des Handhabungsroboters 18 mit geeigneten Referenzmarken versehen sind, die bspw. durch optisch eindeutig im Raum erkennbare Marken gebildet sein können, so dass sie dem Kamerasystem 44 als eindeutig erkennbare und räumlich zuordenbare Markierungen dienen können.
Die Steuerungseinheit 38 kann zudem eine Anzeigeeinrichtung 58 bzw. ein Display aufweisen, über die/das Informationen zu den betriebsrelevanten Rollenparametern, zur Drehrichtung bzw. drehrichtungskonformen Orientierung neuer Rollen 12 und/oder weitere Steuerungs- bzw. Bewegungsparameter des Mehrachsroboters 18 und/oder der FTS für den Benutzer 50 visualisiert werden können. Die Drehrichtung bzw. drehrichtungskonforme Orientierung der neuen Rollen 12 wird vorzugsweise, wie nachfolgend beispielhaft mit Bezug auf die 3 bis 5 beschrieben, von der Kamera 44 oder ggf. auch von einer weiteren Kamera festgestellt und/oder überprüft, die mit der Steuerungseinheit 38 in Verbindung steht bzw. stehen. Da die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 16 den jeweiligen Kern 26 einer leeren Rolle 20 aus der Verpackungsmaschine 14 entnehmen kann und unter Zuhilfenahme der Kamera 44 bzw. der weiteren Kameras neue Rollen 12 mit passender Drehrichtung bzw. mit drehrichtungskonformer Orientierung in die Verpackungsmaschine 14 selbständig einsetzt, kann die Vorrichtung 10 zumindest ab Beginn einer Entgegennahme neuer Rollen 12 von der jeweiligen Palette 52 weitestgehend automatisiert betrieben werden.
Mit Verweis auf die 1 und 2 sei an dieser Stelle ergänzt, dass die gezeigte Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 16 bzw. der diese bildende Handhabungsroboter 18 wahlweise auch in doppelter oder dreifacher Ausführung vorhanden sein könnte, sofern die Bewegungsräume 46 der zwei oder mehr Handhabungsroboter 18 in einer Weise aufeinander abgestimmt sind, dass es zu keinen Kollisionen kommen kann. Da aufgrund der Materialbahnlängen auf den Rollen 12 normalerweise jedoch ein längerer unterbrechungsfreier Betrieb gewährleistet ist, müssen die Rollen 12 nicht so häufig ausgewechselt werden, dass hierfür der Einsatz von zwei oder mehr Handhabungsrobotern 18 notwendig wäre.
Eine sinnvolle Ausführungsvariante kann jedoch vorsehen, dass eine Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 16 bzw. ein einzelner Handhabungsroboter 18 jeweils zwei Verpackungsstraßen bzw. zwei Verpackungsmaschinen 14 versorgen kann, wobei sich der Bewegungsraum 46 sinnvollerweise zwischen den beiden ungefähr parallel angeordneten Verpackungsmaschinen 14 befindet, so dass sich auch der Zuführbereich für neue Rollen 12 mit der Horizontalfördereinrichtung 28 (vgl. 1) bzw. der Palettenanlieferung (vgl. 2) zwischen den beiden Verpackungsmaschinen 14 und in Nähe des Handhabungsroboters 18 sowie innerhalb seines Bewegungsraumes 46 befindet. In diesem Fall kann der Handhabungsroboter 18 wechselseitig die beiden in regulärem Betrieb befindlichen Verpackungsmaschinen 14 jeweils mit neuen Rollen 12 versorgen und die verbrauchten Rollen 20 ggf. in einen gemeinsamen Container 56 zur anschließenden bzw. zyklischen Entsorgung überführen. Sofern sich der Bewegungsraum 46 nicht mit einer einzigen Kamera 44 überwachen lässt, weil diese bspw. teilweise abgeschattet ist, können ggf. mehrere Kameras 44 zur Raumüberwachung vorhanden sein.
Die schematische Perspektivansicht der 3 verdeutlicht die bereits zuvor erwähnten Einbaupositionen EB1 und EB2 für die Rollen 12, die in der Verpackungsmaschine 14 gemäß den Varianten entsprechend 1 und/oder 2 definiert sind. Jede der Einbaupositionen EB1 und EB2 ist definiert durch einen eigenen drehbaren Aufnahmedorn 70. Auf jeden dieser beiden horizontal ausgerichteten Aufnahmedornen 70 wird jeweils mittels der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (vgl. 1 und 2) eine neue Rolle 12 aufgesteckt und mittels Vergrößerung des Durchmessers der Aufnahmedorne 70 durch Klemmung des Rollenkernes 26 am jeweiligen Aufnahmedorn 70 klemmend fixiert. Die 3 lässt zudem einen Schweißbalken 72 erkennen, welcher zum Verbinden einer äußeren Lage 24 (vgl. 4, 5) der in die jeweilige Einbauposition EB1 bzw. EB2 eingesetzten neuen Rolle 12 (vgl. 4) mit der in der Verpackungsmaschine 14 verbleibenden Materialbahn 22 vorgesehen ist und hierzu vertikal gesenkt wird. Nach Verbinden der äußeren Lage 24 (vgl. 4) mit der in der Verpackungsmaschine 14 verbleibenden Materialbahn 22 wird der temperierte Schweißbalken 72 vertikal angehoben und in die in 4 dargestellte Position gebracht.
In der Darstellung der 3 sitzt in der ersten Einbauposition EB1 eine nahezu verbrauchte Rolle 20 auf dem Aufnahmedorn 70 der ersten Einbauposition EB1 auf und wird vom Dorn 70 bzw. durch das Abziehen der Materialbahn 22 rotierend bewegt. Hierbei wird das Verpackungsmaterial bzw. die Schrumpffolie der auf dem Aufnahmedorn 70 der ersten Einbauposition EB1 aufsitzenden Rolle 20 abgewickelt. In der zweiten Einbauposition EB2 wurde eine verbrauchte Rolle 20 bereits vollständig abgewickelt und der Kern 26 (vgl. 1 und 2) über die Handhabungseinrichtung 16 entnommen, so dass die zweite Einbauposition EB2 bzw. der Aufnahmedorn 70 der zweiten Einbauposition EB2 zur Aufnahme einer neuen Rolle 12 mit Verpackungsmaterial bereitsteht.
Jeder der Einbaupositionen EB1 und EB2 kann außerdem eine eigene Sensorik bzw. eine Kamera 74 zugeordnet sein, mittels welcher zumindest näherungsweise vollständig abgewickelte und/oder aufgebrauchte Rollen 20 optisch erkannt werden können. Sofern eine Rolle 20 zumindest näherungsweise vollständig abgewickelt und/oder aufgebraucht ist, sendet die jeweilige Kamera 74 Informationen über die jeweiligen zumindest näherungsweise vollständig abgewickelten und/oder aufgebrauchten Rolle 20 an die Steuerungseinheit 38. Die bereits zuvor erwähnte Steuerungseinheit 38 steuert auf Grundlage zahlreicher Daten, so auch der Kameras 74 innerhalb der Verpackungsmaschine 14 die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 18 bzw. den Handhabungsroboter 18 (vgl. 1 und 2) zur Entnahme der jeweiligen zumindest näherungsweise vollständig abgewickelten und/oder aufgebrauchten Rolle 20 bzw. zur Entnahme des Kerns 26 der jeweiligen zumindest näherungsweise vollständig abgewickelten und/oder aufgebrauchten Rolle 20. Damit die zumindest näherungsweise vollständig abgewickelte und/oder aufgebrauchte Rolle 20 aus ihrer jeweiligen Einbauposition EB1 bzw. EB2 entnommen werden kann, wird vorhergehend eine zwischen der jeweiligen Rolle 20 und dem Aufnahmedorn 70 ausgebildete klemmende Verbindung gelöst. Dies erfolgt typischerweise durch Reduzierung des Querschnittsdurchmessers des jeweiligen Aufnahmedorns 70, wodurch sich der Rollenkern 26 abziehen lässt. Das Lösen der klemmenden Verbindung bzw. die Verminderung des Querschnittsdurchmessers der Aufnahmedorne 70 wird weiterhin durch die Steuerungseinheit 38 vorgegeben.
Zur Entnahme der zumindest näherungsweise vollständig abgewickelten und/oder aufgebrauchten Rolle 20 aus ihrer jeweiligen Einbauposition EB1 bzw. EB2 taucht die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 16 über ihren Haltedorn 32 in den Kern 26 der zumindest näherungsweise vollständig abgewickelten und/oder aufgebrauchten Rolle 20 ein. Durch Vergrößerung des Querschnittsdurchmessers des Aufnahmedorns 70 wird die jeweilige zumindest näherungsweise vollständig abgewickelte und/oder aufgebrauchte Rolle 20 sodann am Haltedorn 32 der Handhabungseinrichtung 16 fixiert. Eine Vergrößerung des Querschnittsdurchmessers des Haltedorns 32 zur Klemmung der Rolle 20 bzw. des Rollenkerns 26 wird ebenfalls über die Steuerungseinheit 38 vorgegeben. Nach Fixierung der zumindest näherungsweise vollständig abgewickelten und/oder aufgebrauchten Rolle 20 am Haltedorn 32 wird die zumindest näherungsweise vollständig abgewickelte und/oder aufgebrauchte Rolle 20 mittels Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 16 und unter Vorgabe durch die Steuerungseinheit 38 in Richtung des Containers 56 (vgl. 1 und 2) bewegt und dort mittels Verminderung des Querschnittsdurchmessers des Haltedorns 32 abgelegt.
Nach Ablage der zumindest näherungsweise vollständig abgewickelten und/oder aufgebrauchten Rolle 20 bzw. des Kerns 26 im Container 56 (vgl. 1 und 2) wird die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 16 über die Steuerungseinheit 38 zum Einsetzen einer neuen Rolle 12 in die jeweilige Einbauposition EB1 bzw. EB2 innerhalb der Verpackungsmaschine 14 angesteuert. Vorhergehend wurden der Verpackungsmaschine 14 die mittels der Kamera 44 bzw. der Raumüberwachungseinrichtung 42 erfassten betriebsrelevanten Rollenparameter übermittelt, insbesondere mittels der Steuerungseinrichtung 38, damit die Verpackungsmaschine 14 die Rollen 12 möglichst störungsfrei abwickeln kann.
Außerdem kann vorher eine Überprüfung der Drehrichtung bzw. drehrichtungskonformen Orientierung der jeweiligen neuen Rolle 12 – vorzugsweise unter Zuhilfenahme der Zwischenablage 60 bzw. des Lagerbocks, wie vorhergehend bereits beschrieben – erfolgen. Die Vorrichtung 10 kann auf diese Weise automatisiert betrieben werden. Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass das Ausführungsbeispiel gemäß 3 lediglich beispielhaft zu verstehen ist, so dass weitere Ausführungsformen vorstellbar sind, bei welchen beiden Einbaupositionen EB1 und EB2 lediglich eine Kamera 74 zugeordnet ist, deren Erfassungsbereich sich über die beiden Einbaupositionen EB1 und EB2 erstreckt. Auch besteht die Möglichkeit, über die Kameras 74 eine Drehrichtung bzw. drehrichtungskonforme Orientierung neuer in die Einbaupositionen EB1 und EB2 eingesetzter Rollen 12 zu überprüfen. Wurde eine falsche Drehrichtung bzw. drehrichtungskonforme Orientierung neuer Rollen 12 in einer der beiden Einbaupositionen EB1 bzw. EB2 festgestellt, so kann über die Steuerungseinheit 38 eine Ausrichtungskorrektur der jeweiligen neuen Rolle 12 über die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 16 veranlasst werden. Diese kann die jeweilige neue Rolle 12 sodann aus ihrer jeweiligen Einbauposition EB1 bzw. EB2 entnehmen, auf die Zwischenablage 60 ablegen (vgl. 2), die Rolle 12 mit passender Drehrichtung und/oder drehrichtungskonformer Orientierung wieder aufnehmen und hierauf mit passender Drehrichtung und/oder drehrichtungskonformer Orientierung erneut in ihre jeweiligen Einbauposition EB1 bzw. EB2 einsetzen.
Die weitere schematische Perspektivdarstellung der 4 zeigt die Einbaupositionen EB1 und EB2 entsprechend der 3 mit eingesetzter neuer Rolle 12 für die zweite Einbauposition EB2. Ausgehend von 3 wurde in der Darstellung der 4 mittels der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 16 (vgl. 1 und 2) eine neue Rolle 12 auf den Aufnahmedorn 70 der zweiten Einbauposition EB2 aufgeschoben. Weiterhin wird Verpackungsmaterial 22 bzw. Schrumpffolie von der nahezu verbrauchten bzw. abgewickelten und deshalb bald zu entnehmenden Rolle 20 der ersten Einbauposition EB1 abgewickelt, so dass die Verpackungsmaschine 14 (vgl. 1 und 2) auch bei Ersatz der Rolle 20 von der ersten Einbauposition durch Umschalten auf die neue Rolle 12 der zweiten Einbauposition EB2 weiterbetrieben werden kann. Wird anschließend eine neue Rolle 12 in die erste Einbauposition EB1 eingesetzt, so kann weiterhin Verpackungsmaterial 22 bzw. Schrumpffolie von der Rolle 12 der zweiten Einbauposition EB2 abgewickelt werden, womit der geforderte kontinuierliche und unterbrechungsfreie Betrieb der Verpackungsmaschine 14 gewährleistet werden kann.
Die neue Rolle 12 der zweiten Einbauposition EB2 aus 4 kann vorzugsweise eine optisch erkennbare Haftmarkierung 76 aufweisen, die insbesondere durch eine reflektierende oder induktiv oder anderweitig erfassbare Haftmarkierung 76 gebildet sein kann, welche auf die äußere Lage 24 der neuen Rolle 12 im Bereich ihres freien Endes aufgebracht ist. Die der zweiten Einbauposition EB2 zugeordnete Kamera 74 ist nun in der Lage, mittels der Haftmarkierung 76 zu überprüfen, ob die neue Rolle 12 mit passender Drehrichtung bzw. mit drehrichtungskonformer Orientierung auf den Aufnahmedorn 70 aufgeschoben wurde. Eine Zusammenschau der 4 und 5 kann verdeutlichen, dass bei neuer Rolle 12 der zweiten Einbauposition EB2 die äußere Lage 24 von oben über die Rolle 12 geführt ist und in Richtung nach unten abtaucht. Wäre die Rolle 12 mit falscher Drehrichtung bzw. falscher drehrichtungskonformer Orientierung auf den Aufnahmedorn 70 der zweiten Einbauposition EB2 aufgesetzt, würde die äußere Lage 24 in Richtung nach unten von der Rolle 12 wegweisen und wäre aus diesem Grunde nicht oder nur schwer zu greifen. Zudem wäre dadurch möglicherweise das Abrollverhalten innerhalb der Verpackungsmaschine 14 bzw. der Materialbahnverlauf gestört. Ein Ausrichten unterhalb des Schweißbalkens 72 wäre somit nicht möglich. Eine drehrichtungskonforme Positionierung von neuen Rollen 12 bzw. ein Einsetzen von neuen Rollen 12 in die jeweilige Einbauposition EB1 oder EB2 mit passender Drehrichtung ist somit unabdingbar, um in der nachfolgenden Materialförderung der Materialbahnen 22 einen störungsfreien Betrieb der Vorrichtung 10 bzw. der Verpackungsmaschine 14 gewährleisten zu können.
Konnte die Haftmarkierung 76 mittels der jeweiligen Kamera 74 erkannt werden, so wird der Aufnahmedorn 70 drehend bewegt, bis die Haftmarkierung 76 in Richtung der gegenüberliegenden Einbauposition EB1 bzw. EB2 weist. Erst nach dieser Ausrichtung der Haftmarkierung 76 kann ein lediglich in 5 schematisch dargestellter Greifstab 78 einer in der Verpackungsmaschine 14 zwischen den Einbaupositionen EB1 und EB2 und dem Schweißbalken 72 beweglichen Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (nicht dargestellt) die äußere Lage 24 der neuen Rolle 12 greifen und unterhalb des Schweißbalkens 72 positionieren. Dieser Greifstab 78 kann die äußere Lage 24 der Rolle 12 bspw. mittels Unterdruck ansaugen und greifen.
Allerdings sei darauf hingewiesen, dass auch Ausführungsformen vorstellbar sind, bei welchen die neuen Rollen 12 keine derartigen reflektierende Haftmarkierung 76 (entsprechend 4) aufweisen und bei welchen die Kameras 74 eine außen liegende Lage 24 von neuen Rollen 12 bzw. die freien Endbereiche von neuen Rollen 12 ohne zusätzliche optische Kennzeichnungen der neuen Rollen 12 erkennen. Vorzugsweise jedoch weisen die optisch erfassbaren Haftmarkierungen 76 eine hier nicht näher verdeutlichte Kodierung auf, die von den Kameras 74 erkannt werden kann. Diese Kodierung kann vorzugsweise neben der Lokalisierung des Endbereiches der äußeren Lage 24 auch die Drehrichtung der Rolle 12 eindeutig kennzeichnen, so dass die Haftmarkierung 76 bereits bei der Handhabung der neu einzusetzenden Rolle 12 mit dem Handhabungsroboter 18 zur Bestimmung der Drehrichtung und zur richtigen Positionierung des Endbereiches der äußeren Lage 24 genutzt werden kann, ggf. unter zusätzlicher Einbeziehung der Zwischenablage 60. Hierbei kann die Haftmarkierung 76 vorzugsweise von den Raumüberwachungseinrichtungen 42 bzw. der Kamera 44 erfasst und der Informationsgehalt ausgewertet und der Steuerungseinheit 38 zur Verfügung gestellt werden, um den Handhabungsroboter 18 und/oder die Zwischenablage 60 in benötigter Weise zu steuern.
Die Einbaupositionen EB1 und EB2 der 3 und 4 mit abgezogener äußerer Lage 24 der in die zweite Einbauposition EB2 eingesetzten neuen Rolle 12 zeigt die schematische Perspektivansicht der 5. Sehr gut ist hier nochmals zu erkennen, dass die außen liegende Lage 24 der in der zweiten Einbauposition EB2 positionierten Rolle 12 von oben kommend in Richtung nach unten abtaucht, während die äußere Lage bzw. Materialbahn 22 der in die erste Einbauposition EB1 eingesetzten Rolle 20 von unten kommend geführt ist. Beide Rollen 12 und 20 drehen auf ihrem jeweiligen zugeordneten Aufnahmedornen 70 mit gleicher Drehrichtung, hier entgegen dem Uhrzeigersinn. Ein drehrichtungskonformes Einsetzen der neuen Rollen 12 ist notwendig, um einen störungsfreien und funktionierenden Betrieb der Vorrichtung 10 bzw. Verpackungsmaschine 14 (vgl. 1 und 2) gewährleisten zu können.
Es besteht somit sowohl die Möglichkeit, innerhalb der Verpackungsmaschine 14 über die Kameras 74 eine Drehrichtung bzw. drehrichtungskonforme Orientierung festzustellen, als auch über die Kameras 74 zumindest näherungsweise vollständig abgewickelte und/oder aufgebrauchte Rollen 20 zu erkennen. Informationen zur Drehrichtung bzw. drehrichtungskonformen Orientierung neuer Rollen 12 sowie Informationen über zumindest näherungsweise vollständig abgewickelten und/oder aufgebrauchten Rollen 20 werden von den Kameras 74 an die Steuerungseinheit 38 weitergegeben, welche eine Ausrichtungskorrektur von neuen Rollen 12 und einen Ersatz von zumindest näherungsweise abgewickelten und/oder aufgebrauchten Rollen 20 durch neue Rollen 12 vorgeben kann. Dies kann insbesondere auf eine Weise erfolgen, wie sie bereits anhand der 2 unter optionaler Einbeziehung der zur Drehrichtungskorrektur nutzbaren Zwischenablage 60 erläutert wurde. Um die richtige Drehrichtung zu bestimmen, ist es dabei allerdings sinnvoll, vorrangig die Kamera 44 zu nutzen und erst nachrangig die Kameras 74, um dann nach Einsetzen der Rolle 12 in der Verpackungsmaschine 14 nochmals die richtige Drehrichtung zu kontrollieren.
Die schematischen Darstellungen der 6A und 6B zeigen einen Teil des Handhabungsroboters 18, der die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 16 zur Handhabung der Rollen 12 in der Vorrichtung 10 bildet. Der Greifarm bzw. der Armabschnitt 34 des Handhabungsroboters 18 ist um die horizontal orientierte Achse 36 schwenkbar, so dass der Haltedorn 32 des Handhabungsroboters 18 zum Eintauchen in den Kern 26 der jeweiligen neuen Rolle 12 mit vertikaler Orientierung seiner Längsachse ausgerichtet werden kann. Wurde die jeweilige neue Rolle 12 mittels des Handhabungsroboters 18 bzw. mittels des Haltedorns 32 erfasst, so kann die neue Rolle 12 durch eine erneute Schwenkbewegung des Greifarmes 34 um die Achse 36 gedreht und zeitlich hierauf in ihre jeweilige zugeordnete Einbauposition EB1 bzw. EB2 (vgl. 3 bis 5) eingesetzt werden.
Darüber hinaus zeigen die 6A und 6B eine optionale weitere Kamera 80. Diese optionale Kamera 80 ist fest mit dem Greifarm 34 mechanisch gekoppelt, so dass sie bei einer Bewegung des Greifarmes 34 zusammen mit diesem geführt wird. Wird der Greifarm 34 um die Achse 36 geschwenkt, so kann mittels der Kamera 80 eine Drehrichtung bzw. drehrichtungskonforme Orientierung einer oder mehrerer neuer Rollen 12 festgestellt werden. Außerdem ist die Kamera 80 besonders günstig platziert, um während der Handhabung einer neuen Rolle 12 deren betriebsrelevanten Parameter zu erfassen, wie sie für den optimierten Betrieb der Verpackungsmaschine 14 beim Abwickeln der Rolle 12 benötigt werden.
Um eine entsprechende Auswertung und Bewegungssteuerung für die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 16 zu ermöglichen, steht die Kamera 80 mit der Steuerungseinheit 38 in Verbindung, welche eine Entgegennahme einer neuen Rolle 12, die eine passende Drehrichtung bzw. drehrichtungskonforme Orientierung besitzt, mittels der Handhabungseinrichtung 16 von der Palette 52 steuert.
Weiterhin zeigt die 6B die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung 16 nach der Aufnahme einer neuen Rolle 12 mit drehrichtungskonformer Orientierung von einer Palette 52 (vgl. 6A). Wie in 6B zu erkennen, wurde der Greifarm 34 ausgehend von der Position aus 6A um die Achse 36, welche in 6A in Richtung zur Bildebene verläuft, geschwenkt. Die neue Rolle 12 besitzt nun eine zumindest näherungsweise horizontale Orientierung und kann in ihre jeweilige zugeordnete Einbauposition EB1 bzw. EB2 in der Verpackungsmaschine 14 eingesetzt werden. Eine Entnahme der zumindest näherungsweise vollständig abgewickelten und/oder aufgebrauchten Rolle 20 aus der jeweiligen Einbauposition EB1 bzw. EB2 erfolgt ebenso mit horizontaler Orientierung. Zur Entnahme der zumindest näherungsweise vollständig abgewickelten und/oder aufgebrauchten Rolle 20 aus ihrer jeweiligen Einbauposition EB1 bzw. EB2 taucht die der Haltedorn 32 des Handhabungsroboters 32 in den Kern 26 der zumindest näherungsweise vollständig abgewickelten und/oder aufgebrauchten Rolle 20 ein, was durch verschiedene Hilfsmittel unterstützt werden kann. Durch Vergrößerung des Querschnittsdurchmessers des Haltedorns 32 wird die jeweilige zumindest näherungsweise vollständig abgewickelte und/oder aufgebrauchte Rolle 20 am Haltedorn 32 des Handhabungsroboters 18 fixiert. Eine Vergrößerung des Querschnittsdurchmessers des Haltedorns 32 wird über die Steuerungseinheit 38 vorgegeben.
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: Vorrichtung
12: Rolle, neue Rolle
14: Verpackungsmaschine
16: Greifeinrichtung, Handhabungseinrichtung, Greif- und/oder Handhabungseinrichtung
18: Mehrachsroboter, Handhabungsroboter
20: Rolle, verbrauchte Rolle, teilweise abgewickelte Rolle, teilweise verbrauchte Rolle, leere Rolle
22: Materialbahn, Verpackungsmaterial
24: äußere Lage, äußere Materialbahn
26: Kern, Rollenkern
28: Horizontalfördereinrichtung
30: Auslegerarm, Schwenkarm
32: Haltedorn
34: Armabschnitt, Greifarm
36: Drehachse, horizontal orientierte Achse
38: Steuerungseinheit
40: Ausgangssignale, Signale, Raumdaten, Bewegungsdaten, Sensordaten
42: Raumüberwachungseinrichtung
44: optische Erfassungseinrichtung, Kamera
46: Bewegungsraum
48: Manipulator
50: Benutzer, Bedienperson
52: Palette
54: Haltedorn
56: Container
58: Anzeigeeinrichtung
60: Zwischenablage
70: Dorn, Aufnahmedorn, Haltedorn
72: Schweißbalken
74: Kamera
76: Haftmarkierung, optischer erkennbare/reflektierende Haftmarkierung, optische Kennzeichnung
78: Greifstab
80: Kamera, weitere Kamera (des Handhabungsroboters)
EB1: erste Einbauposition
EB2: zweite Einbauposition

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 4040545 A1 [0004]
DE 3202647 A1 [0005]
DE 4142256 A1 [0005]
DE 10109446 A1 [0005]
DE 69325069 T2 [0005]
DE 3425734 A1 [0006]
EP 1273541 B1 [0007]
DE 102006017379 A1 [0008]
EP 0551854 B1 [0010]

Claims

Verfahren zur Zuförderung, Bereitstellung und/oder zur weitgehend unterbrechungsfreien Handhabung und/oder zum Austausch von Rollen (12, 20) mit darauf aufgewickeltem und als Verpackungsmaterial (22) zur Verpackung von Stückgütern, Gebinden oder dergleichen Artikelzusammenstellungen dienendem Flach- und/oder Folienmaterial, bei dem zumindest näherungsweise vollständig abgewickelte und/oder aufgebrauchte Rollen (20) zur Aufrechterhaltung eines kontinuierlichen Verpackungsbetriebes abwechselnd aus wenigstens zwei unterschiedlichen Einbaupositionen (EB1, EB2) einer Verpackungsmaschine (14) entnommen und hierauf jeweils eine neue Rolle (12) mit Flach- und/oder Folienmaterial in die jeweilige Einbauposition (EB1, EB2) eingesetzt wird/werden, wobei neue Rollen (12) der Verpackungsmaschine (14) in definierter Zuführung bereitgestellt und dort mittels wenigstens einer Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (16) in die jeweilige Einbauposition (EB1, EB2) eingesetzt werden, nachdem dort zuvor eine verbrauchte Rolle (20) entnommen wurde, und wobei betriebsrelevante Parameter zumindest der neu in die Verpackungsmaschine (14) einzusetzenden Rollen (12) erfasst werden und in Abhängigkeit von den erfassten Parametern zumindest die Verpackungsmaschine (14) hinsichtlich der Handhabung der neu in die jeweilige Einbauposition (EB1, EB2) eingesetzten Rolle (12) gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zumindest die Abmessungen und/oder Positionen der Rollen (12) im Bereich der definierten Zuführung und/oder Bereitstellung und/oder Handhabung durch die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (16) mittels Raumüberwachungseinrichtungen (42) erfasst und in Abhängigkeit von erfassten Positions-, Parameter- und/oder Sensordaten (40) zumindest die Steuerung der Verpackungsmaschine (14) in der Handhabung der neu in die jeweilige Einbauposition (EB1, EB2) eingesetzten Rolle (12) angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Erfassung der betriebsrelevanten Parameter eine Temperaturüberwachung der Rollen und/oder der Rollenumgebung, eine Erfassung der Rollenmaße wie Rollendicke, Materialbahnlänge etc. und/oder eine Erfassung eines Rollengewichts umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die betriebsrelevanten Parameter der Verpackungsmaschine (14) und/oder der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (16) als maschinenlesbarer Datensatz für jede einzelne Rolle (12) zur Verfügung gestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Raumüberwachungseinrichtungen (42) zumindest einen Zuführungs- und/oder Bereitstellungsbereich für die Rollen (12) erfassen und diese Bereiche abbildende Ausgangssignale (40) liefern.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem eine drehrichtungskonforme Position jeder neu in die Verpackungsmaschine (14) einzusetzenden Rolle (12) vor und/oder während ihrer Handhabung durch die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (16) überprüft und bedarfsweise korrigiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem auf eine Partie der neuen Rollen (12) im Bereich der freien Enden ihrer äußeren Materialbahnen (24) jeweils mindestens eine optische Kennzeichnung (76) aufgebracht wird und die neuen Rollen (12) mittels der Handhabungseinrichtung (16) derart in ihre jeweilige Einbauposition (EB1, EB2) eingesetzt werden oder vor Abziehen der jeweiligen äußeren Lage (24) derart in ihrer jeweiligen Einbauposition (EB1, EB2) ausgerichtet werden, dass die optischen Kennzeichnungen (76) in Richtung einer jeweilig gegenüberliegenden Einbauposition (EB1, EB2) weisen.
Vorrichtung (10) zur Zuförderung, Bereitstellung und/oder zur weitgehend unterbrechungsfreien Handhabung und/oder zum Austausch von Rollen (12, 20) mit darauf aufgewickeltem und als Verpackungsmaterial (22) zur Verpackung von Stückgütern, Gebinden oder dergleichen Artikelzusammenstellungen dienendem Flach- und/oder Folienmaterial, bei dem zumindest näherungsweise vollständig abgewickelte und/oder aufgebrauchte Rollen (20) zur Aufrechterhaltung eines kontinuierlichen Verpackungsbetriebes abwechselnd aus wenigstens zwei unterschiedlichen Einbaupositionen (EB1, EB2) einer Verpackungsmaschine (14) entnehmbar und durch jeweils neue Rollen (12) mit Flach- und/oder Folienmaterial für die jeweilige Einbauposition (EB1, EB2) ersetzbar sind, mit Einrichtungen zur Bereitstellung neuer Rollen (12) für die Verpackungsmaschine (14) in definierter Zuführung und mit wenigstens einer Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (16) zur Übernahme der Rollen (12) von der definierten Zuführung und zum Einsetzen der neuen Rollen (12) in die jeweilige Einbauposition (EB1, EB2) der Verpackungsmaschine (14) und/oder zur Entnahme von verbrauchten Rollen (20) aus den jeweiligen Einbaupositionen (EB1, EB2) der Verpackungsmaschine, und mit Raumüberwachungseinrichtungen (42) zur Erfassung betriebsrelevanter Parameter zumindest der neu in die Verpackungsmaschine (14) einzusetzenden Rollen (12) und zur Steuerung zumindest der Verpackungsmaschine (14) hinsichtlich einer Handhabung der neu in die jeweilige Einbauposition (EB1, EB2) eingesetzten Rolle (12) in Abhängigkeit von den erfassten Parametern.
Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der die betriebsrelevanten Parameter zumindest durch die Abmessungen, Gewichte und/oder Positionen der Rollen (12) im Bereich der definierten Zuführung und/oder Bereitstellung und/oder während ihrer Handhabung durch die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (16) gebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, bei der die Raumüberwachungseinrichtungen (42) durch wenigstens eine optische Erfassungseinrichtung, insbesondere eine Kamera (44, 80) gebildet sind, die zumindest die betriebsrelevanten Parameter der Rollen (12) erfasst und diese Parameter abbildende Ausgangssignale (40) liefert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei der die wenigstens eine optische Erfassungseinrichtung bzw. die Kamera (44, 80) der Verpackungsmaschine (14) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, bei der die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (16) durch einen Mehrachsroboter (18) gebildet ist, der neue Rollen (12) von der definierten Zuführung aufnimmt und in der Verpackungsmaschine (14) platziert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, bei der zusätzliche optische Überwachungseinrichtungen bzw. Kameras (74) in der Verpackungsmaschine (14) vorgesehen sind, insbesondere im Bereich der auszuwechselnden Rollen (12, 20) bzw. im Bereich deren Einbaupositionen (EB1, EP2).