DE102016200581A1

DE102016200581A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Zuförderung, Bereitstellung und zum Austausch von Rollen mit Verpackungsmaterial in einer Verpackungsmaschine

Info

Publication number: DE102016200581A1
Application number: DE102016200581.2A
Authority: DE
Inventors: Thomas Wimmer; Marcus Seidl
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2016-01-19
Filing date: 2016-01-19
Publication date: 2017-07-20
Anticipated expiration: 2036-01-20
Also published as: FR3046780A1; CN206955297U; DE102016200581B4; FR3046780B1

Abstract

Es sind eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Zuförderung, Bereitstellung und/oder zur Handhabung und/oder zum Austausch von Rollen (12) mit darauf aufgewickeltem und als Verpackungsmaterial zur Verpackung von Stückgütern, Gebinden oder dergleichen Artikelzusammenstellungen dienendem Flach- und/oder Folienmaterial offenbart. Aufgebrauchte Rollen werden aus einer Verpackungsmaschine entnommen und durch neue Rollen (12) mit Flach- und/oder Folienmaterial ersetzt. Eine Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (46) wirkt mit einer Schweißeinrichtung (60) zusammen, in der das von der Rolle (12) abgezogene Flach- und/oder Folienmaterial (18) zur Bildung einer ununterbrochenen Materialbahn (18) mit einem Abschnitt einer in eine Verpackungsstraße innerhalb der Verpackungsmaschine geführten Materialbahn (18) verschweißt wird, indem ein Schweißbalken (44) quer zur Abzugsrichtung des Flach- und/oder Folienmaterials (18) von der neuen Rolle (12) zur Schweißeinrichtung (60) bewegt wird und dabei aufgewickeltes Flach- und/oder Folienmaterial (18) von der sich entgegen der vorherigen Aufwickelungsrichtung zurückdrehenden Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (46) abwickelt und/oder weiteres Flach- und/oder Folienmaterial (18) von der neu eingesetzten Rolle (12) abwickelt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zuförderung, Bereitstellung, 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 entsprechende Vorrichtung zur Handhabung und/oder zum Austausch von derartigen Rollen mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 7.
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. Derartige Gebinde, die bspw. vier, sechs oder mehr Behälter oder Flaschen aus PET-Kunststoff umfassen können, dienen insbesondere als gut handhabbare Verkaufseinheiten für Endverbraucher. 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 als Umverpackung eingesetzte flächige Verpackungsmaterial bzw. die Schrumpffolie zur teilweisen oder vollständigen Umhüllung von Gebinden zur Verfügung zu stellen, sind Vorrichtungen und 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 annähernd 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. Die flächigen Materialbahnen werden beim Austausch der Rollen normalerweise aneinander gefügt, bspw. durch einen Verklebe- und/oder Schweißprozess.
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.
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. als Vorrichtungen zur Zufuhr und zum Wechseln von Spulen mit Bandmaterial in einer Verarbeitungsmaschine gemäß DE 32 02 647 A1 oder gemäß DE 41 42 256 A1 . Verschiedene Einrichtungen zur Versorgung von Verpackungsmaschinen mit Verbrauchs- oder Verpackungsmaterial sind zudem aus der EP 1 273 541 B1 sowie aus der DE 10 2006 017 379 A1 bekannt.
Die bekannten Handhabungsverfahren und -vorrichtungen erfordern in aller Regel eine exakte Positionierung und Zuführung von neuen Bobinen oder Rollen mit darauf aufgewickeltem Verpackungsmaterial. Für einen reibungslosen Verpackungsbetrieb ist es nicht nur erforderlich, dass die Materialbahnen beim Aneinanderfügen weitgehend miteinander fluchten und ohne seitlichen Versatz in der Verpackungsmaschine befördert werden, da ansonsten eine unzureichende Verpackungsqualität aufgrund ungleichen Folienüberstandes droht, sondern auch die Positionierung in Laufrichtung ist für die Herstellung exakter Anschlüsse bei der weitgehend ununterbrochenen Förderung des Verpackungsmaterials wichtig.
Sofern eine solche exakte Positionierung nicht zu gewährleisten ist, ist die reibungslose Weiterbeförderung von flächigem Verpackungsmaterial nach dem Austausch verbrauchter gegen neue Rollen gefährdet, wodurch auch die Funktionsfähigkeit sowie die Verarbeitungsqualität der Verpackungsmaschine nicht im gewünschten Maße zu gewährleisten ist.
Aus diesem Grund wird das vorrangige Ziel der vorliegenden Erfindung darin gesehen, ein Verfahren und eine Vorrichtung mit hohem Automatisierungsgrad zur Handhabung von auf Rollen aufgewickeltem Flach- und/oder Folienmaterial zur Verfügung zu stellen, so dass weitgehend unterbrechungsfrei Flach- und/oder Folienmaterial bereitgestellt werden kann. Das Verfahren und die Vorrichtung sollen nicht nur eine schnelle und exakte Rollenzuführung zur Verpackungsmaschine ermöglichen bzw. unterstützen, sondern auch zu jedem Zeitpunkt der Materialbahnförderung eine exakte Positionierung der Rollen und Kalibrierung der Positionen des Verpackungsmaterials erlauben, um die in die Verpackungsmaschine geförderten Materialbahnen in der gewünschten Fluchtung und Längspositionierung befördern und die geforderte Verpackungsqualität gewährleisten zu können.
Diese Ziele der Erfindung werden mit den Gegenständen der unabhängigen Ansprüche erreicht. Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Zur Erreichung des oben genannten Ziels schlägt die vorliegende 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 mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs vor. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Zuförderung, Bereitstellung und/oder Handhabung der Rollen im Interesse eines ununterbrochenen Verpackungsbetriebes in einer Weise gestaltet sein, dass der Verpackungsbetrieb während des Austauschs von Rollen weitgehend störungsfrei weiterlaufen kann. Wahlweise jedoch kann der Verpackungsbetrieb auch für den Rollenwechsel und die Verbindung des darauf aufgewickelten Flach- und/oder Folienmaterials mit einer in der Verpackungsmaschine befindlichen Materialbahn zumindest kurzzeitig unterbrochen werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine zumindest näherungsweise vollständig abgewickelte und/oder aufgebrauchte Rolle zur Aufrechterhaltung eines kontinuierlichen, eines quasikontinuierlichen oder auch eines diskontinuierlichen Verpackungsbetriebes aus wenigstens einer Einbauposition einer Verpackungsmaschine entnommen und hierauf jeweils eine neue Rolle mit Flach- und/oder Folienmaterial in die dadurch frei gewordene Einbauposition eingesetzt. Jede neue Rolle wird der Verpackungsmaschine in definierter Zuführung bereitgestellt und in die jeweilige Einbauposition eingesetzt, nachdem dort zuvor eine verbrauchte Rolle entnommen wurde. Die wenigstens eine Einbauposition bzw. die zwei oder mehr Einbaupositionen sind in der Verpackungsmaschine jeweils durch rotierbare Aufnahmedorne zur drehbaren Aufnahme und zentrierten Halterung der in der Verpackungsmaschine abzuwickelnden Rollen mit Flach- und/oder Folienmaterial definiert. Wahlweise kann hierbei vorgesehen sein, dass der jeweilige rotierbare Aufnahmedorn unmittelbar nach dem Einsetzen einer neuen Rolle in eine der Einbaupositionen und/oder während des laufenden Verpackungsbetriebes und während des Abwickelns der neuen Rolle zur Justierung der axialen Positionierung der Rolle auf dem Aufnahmedorn und/oder zur Justierung der Fluchtung des von der Rolle abgewickelten Flach- und/oder Folienmaterials in seiner jeweiligen axialen Richtung verstellt werden kann, was für exakt fluchtende Materialbahnen während des Abwickelns der Rolle sorgen kann.
Das Verfahren zur Zuförderung, Bereitstellung und/oder zur weitgehend unterbrechungsfreien Handhabung und/oder zum Austausch von Rollen sieht vor, dass eine äußere Lage des Flach- und/oder Folienmaterials der neu in die Verpackungsmaschine eingesetzten Rolle im Bereich ihres freien Endes mittels einer steuerbaren stab- oder balkenförmigen Greif- und/oder Handhabungseinrichtung erfasst, in einer horizontalen oder schrägen Bewegung der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung von der Rolle abgezogen und unter gleichzeitiger Rotation der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung in mehreren Lagen auf diese aufgewickelt wird. Erst nach dem Abziehen der äußeren Bahn wird das Flach- und/oder Folienmaterial zur Bildung einer ununterbrochenen Materialbahn mit einem Abschnitt einer in eine Verpackungsstraße innerhalb der Verpackungsmaschine geführten Materialbahn verbunden, insbesondere verschweißt. Diese Verbindung bzw. Verschweißung erfolgt, indem sich ein zwischen der neuen Rolle und der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung mit dem abgezogenen und mehrfach aufgewickelten Flach- und/oder Folienmaterial eingreifender Schweißbalken quer zur Abzugsrichtung des Flach- und/oder Folienmaterials von der neuen Rolle zu einer Schweißeinrichtung bewegt, während gleichzeitig aufgewickeltes Flach- und/oder Folienmaterial von der sich entgegen der vorherigen Aufwickelungsrichtung zurückdrehenden Greif- und/oder Handhabungseinrichtung abwickelt und/oder weiteres Flach- und/oder Folienmaterial von der neu eingesetzten Rolle abwickelt wird. Da die rotierbare Greif- und/oder Handhabungseinrichtung mit dem darauf in mehreren Lagen übereinander aufgewickelten Flach- und/oder Folienmaterial nach ihrer Entfernung von der neu eingesetzten Rolle zunächst in ihrer von der Rolle beabstandeten Endlage verharrt, während gleichzeitig der sich in Richtung zur Schweißeinrichtung absenkende Schweißbalken das Flach- und/oder Folienmaterial V-förmig nach unten drückt, muss das Material nachgefördert werden. Diese Nachförderung erfolgt sinnvollerweise durch Rückdrehung und damit Abwickeln von der zuvor als Aufwickelrolle fungierenden Greif- und/oder Handhabungseinrichtung, während die auf den Aufnahmedorn geschobene neue Rolle stillstehen kann bzw. durch den Aufnahmedorn in ihrer Winkellage blockiert werden kann. Wahlweise jedoch kann sich auch die Rolle drehen und weiteres Flach- und/oder Folienmaterial freigeben, während sich der Schweißbalken absenkt. Sinnvollerweise dreht sich gleichzeitig auch die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung und gibt darauf aufgewickeltes Flach- und/oder Folienmaterial ab. Ggf. kann die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung auch weniger oder kein Flach- und/oder Folienmaterial abgeben bzw. beim Absenken des Schweißbalkens stillstehen, d.h. in ihrer Winkellage blockiert werden, sofern dies z.B. aus Kalibrierungsründen sinnvoll ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann zudem vorgesehen sein, dass die von der neuen Rolle bereitgestellte Materialbahn mit Flach- und/oder Folienmaterial mittels der automatisiert bewegten und in ihren Halteaktivitäten gesteuerten Greif- und/oder Handhabungseinrichtung von der Rolle abgezogen und jeweils an ihre vorgesehene Position zur haftenden Verbindung mit der bereits in die Verpackungsstraße führenden Materialbahn und/oder zur Fixierungs- und/oder Schweißeinrichtung bewegt wird. Hierbei kann die von der neuen Rolle bereitgestellte Materialbahn mittels der mit pneumatischem Saugdruck, mechanisch klemmend und/oder elektrostatisch haftend arbeitenden Greif- und/oder Handhabungseinrichtung von der Rolle abgezogen werden. Insbesondere ein stabförmiger Sauggreifer, aber auch andere Greif- und/oder Handhabungseinrichtungen wie Klemmgreifer oder elektrostatisch arbeitende Greifer kommen für die Handhabung der Materialbahn mit Flach- und/oder Folienmaterial in Frage.
Vorzugsweise wird das von der neuen Rolle abgezogene und mit der in die Verpackungsstraße innerhalb der Verpackungsmaschine befindlichen Materialbahn verbundene, insbesondere verschweißte Flach- und/oder Folienmaterial hinsichtlich seiner exakten Positionierung bei der Verbindung kalibriert. Dies kann insbesondere durch die gewünschte Positionierung der Materialbahn beim Absenken des Schweißbalkens erfolgen, indem die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung und/oder die Rolle mit darauf aufgewickeltem Flach- und/oder Folienmaterial um einen passenden Betrag gedreht wird/werden. Eine sinnvolle Kombination kann auch darin bestehen, dass beim Absenken des Schweißbalkens zunächst die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung zurückgedreht wird und dabei die zuvor darauf aufgewickelte Materialbahn abwickelt, während bei der exakten Kalibrierung bzw. Referenzierung der Materialbahn zur Herstellung eines gewünschten Anschlusses an die schon in der Verpackungsmaschine befindliche Materialbahn die Rolle um einen passenden Betrag verdreht wird, wahlweise in eine Abroll- oder in eine Rückwickelrichtung. Auch eine umgekehrte Reihenfolge ist denkbar, jedoch in der Praxis weniger wünschenswert, da die Rolle relativ schwer ist und deshalb beim Absenken des Schweißbalkens aufgrund ihres hohen Massenträgheitsmomentes anfangs schwer in Rotation zu versetzen ist bzw. es schwierig ist, sie für eine exakte Positionierung um kleine Winkelbeträge zu verdrehen.
Wie bereits erwähnt, kann bei dem Verfahren die Kalibrierung bzw. Referenzierung der neu zugeführten Materialbahn durch eine motorische Rotation des der jeweiligen Einbauposition zugeordneten Aufnahmedorns mitsamt der darauf befindlichen neuen Rolle zur Nachführung von Flach- und/oder Folienmaterial oder zu dessen Rückförderung unter gleichzeitiger Rückwicklung eines auf der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung aufgewickelten Abschnittes des Flach- und/oder Folienmaterials erfolgen. Vorzugsweise erfolgt auch die Aufwicklung oder Rückwicklung des auf der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung aufgewickelten Abschnittes des Flach- und/oder Folienmaterials motorisch gesteuert.
Wahlweise kann bei dem Verfahren vorgesehen sein, dass zumindest die jeweils äußeren Lagen einer neu in eine der Einbaupositionen eingesetzten Rolle sensorisch erfasst werden. So kann bspw. eine Abtastung zumindest der äußeren Lagen der jeweils neu in die Verpackungsmaschine eingesetzten Rolle im Bereich einer der Stirnseiten oder auch beider Stirnseiten mittels Sensor bzw. Sensoren erfolgen. Das von der Rolle abgewickelte Flach- und/oder Folienmaterial passiert somit eine Sensorposition, wodurch die Fluchtung des von der Rolle abgewickelten Flach- und/oder Folienmaterials und/oder eine Abweichung von einem Sollverlauf erfasst werden kann. So kann vorgesehen sein, dass ein Abstand zwischen zumindest einer Stirnseite der Rolle von einer vorgegebenen Sensorposition erfasst wird. Auf diese Weise können bspw. die Fluchtung des von der Rolle abgewickelten Flach- und/oder Folienmaterials und/oder eine Abweichung von einem Sollverlauf erfasst werden können.
Denkbar ist es etwa, dass der Abstand zwischen zumindest einer Stirnseite der Rolle von einer vorgegebenen und/oder variablen Sensorposition mittels eines Ultraschallsensors erfasst wird. Weitere physikalische Messprinzipien sind denkbar und sinnvoll für das erfindungsgemäße Verfahren einsetzbar, ggf. auch eine Kombination der genannten und/oder weiteren Messprinzipien. Als Sensor kann vorteilhaft auch eine Kamera mit nachgeschalteter Bildauswertung eingesetzt werden.
Weiterhin kann eine optionale Anpassung einer axialen Position des Aufnahmedorns unmittelbar nach dem Einsetzen einer neuen Rolle in eine der Einbaupositionen erfolgen. So kann diese Anpassung der axialen Position der Rolle wahlweise nur nach dem Einsetzen erfolgen, nicht jedoch im laufenden Betrieb, was die sensorische Erfassung vereinfacht und den Steuerungsaufwand im laufenden Betrieb reduzieren kann. Unter Inkaufnahme eines erhöhten Rechenaufwandes kann bei dem Verfahren jedoch auch die axiale Position des Aufnahmedorns während des laufenden Verpackungsbetriebes auf Grundlage der Sensorwerte angepasst werden, was den Vorteil einer exakteren Bahnführung für das abgewickelte Flach- und/oder Folienmaterial mit sich bringt.
Zur Erreichung des genannten Ziels schlägt die Erfindung weiterhin eine Vorrichtung zur Zuförderung, Bereitstellung und/oder zur 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 7 vor. Die Zuförderung, Bereitstellung und/oder Handhabung der Rollen kann im Interesse eines ununterbrochenen Verpackungsbetriebes in einer Weise gestaltet sein, dass der Verpackungsbetrieb während des Austauschs von Rollen weitgehend störungsfrei weiterlaufen kann. Wahlweise jedoch kann der Verpackungsbetrieb auch kurzzeitig unterbrochen werden. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden zumindest näherungsweise vollständig abgewickelte und/oder aufgebrauchte Rollen zur Aufrechterhaltung eines kontinuierlichen, eines quasikontinuierlichen oder auch eines diskontinuierlichen Verpackungsbetriebes aus wenigstens einer Einbauposition oder je nach Maschinenausstattung auch aus zwei oder mehr verschiedenen Einbaupositionen einer Verpackungsmaschine entnommen und durch jeweils neue Rollen mit Flach- und/oder Folienmaterial für die jeweilige Einbauposition ersetzt. Zu diesem Zweck kann die Vorrichtung insbesondere mit Einrichtungen zur Bereitstellung neuer Rollen für die Verpackungsmaschine in definierter Zuführung und 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 ausgestattet sein, wobei diese Einrichtungen bspw. durch Handhabungsroboter o. dgl. gebildet sein können. Die wenigstens eine der Verpackungsmaschine zugeordnete Einbauposition ist durch einen in seiner axialen Richtung verstellbaren und mitsamt der darauf befindlichen Rolle rotierbaren Aufnahmedorn zur drehbaren Aufnahme und zentrierten Halterung der in der Verpackungsmaschine abzuwickelnden Rolle mit Flach- und/oder Folienmaterial definiert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Vorrichtung mit einer steuerbaren stab- oder balkenförmigen Greif- und/oder Handhabungseinrichtung zur Erfassung einer äußeren Lage des Flach- und/oder Folienmaterials der neu in die Verpackungsmaschine eingesetzten Rolle im Bereich ihres freien Endes ausgestattet. Diese Greif- und/oder Handhabungseinrichtung ist in horizontaler und/oder schräger Richtung zwischen der neu eingesetzten Rolle und einer von der Rolle beabstandeten Endlage beweglich. Zudem wirkt die in ihren Bewegungen steuerbare Greif- und/oder Handhabungseinrichtung mit einer Schweißeinrichtung zusammen, in der das von der Rolle abgezogene Flach- und/oder Folienmaterial zur Bildung einer ununterbrochenen Materialbahn für den vorgesehenen Verpackungsbetrieb mit einem Abschnitt einer in eine Verpackungsstraße innerhalb der Verpackungsmaschine geführten Materialbahn verbindbar, insbesondere verschweißbar ist. Die Verbindung bzw. Verschweißung wird hergestellt, indem sich ein zwischen der neuen Rolle und der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung mit dem abgezogenen und mehrfach aufgewickelten Flach- und/oder Folienmaterial eingreifender Schweißbalken quer zur Abzugsrichtung des Flach- und/oder Folienmaterials von der neuen Rolle zu einer Schweißeinrichtung bewegt, wobei gleichzeitig aufgewickeltes Flach- und/oder Folienmaterial von der sich entgegen der vorherigen Aufwickelungsrichtung zurückdrehenden Greif- und/oder Handhabungseinrichtung abwickelt und/oder weiteres Flach- und/oder Folienmaterial von der neu eingesetzten Rolle abgewickelt wird.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann zudem die von der neuen Rolle bereitgestellte Materialbahn mittels der automatisiert bewegten und in ihren Halteaktivitäten gesteuerten Greif- und/oder Handhabungseinrichtung von der Rolle abgezogen und jeweils an ihre vorgesehene Position zur haftenden Verbindung mit der bereits in die Verpackungsstraße führenden Materialbahn und/oder zur Fixierungs- und/oder Schweißeinrichtung bewegt werden. Weiterhin kann die Vorrichtung vorsehen, dass die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung durch einen horizontal und/oder schräg zwischen der neuen Rolle und einer von der neuen Rolle beabstandeten Endlage beweglichen und rotierbaren Saug-, Greif- und/oder Haltebalken zur Erfassung des von der Rolle abgezogenen Flach- und/oder Folienmaterials und/oder zu dessen Aufwickelung oder Abwickelung gebildet ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante kann die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Kalibriereinrichtung zur Kalibrierung und/oder Referenzierung des von der neuen Rolle abgezogenen und mit der in die Verpackungsstraße innerhalb der Verpackungsmaschine befindlichen Materialbahn verbundenen, insbesondere verschweißten Flach- und/oder Folienmaterials hinsichtlich seiner exakten Positionierung bei der Verbindung ausgestattet sein. Diese Kalibriereinrichtung kann zudem mit dem der jeweiligen Einbauposition zugeordneten motorisch rotierbaren Aufnahmedorn mitsamt der darauf befindlichen neuen Rolle zur Nachführung von Flach- und/oder Folienmaterial oder zu dessen Rückförderung und/oder mit der motorisch rotierbaren Greif- und/oder Handhabungseinrichtung zur Weiterwicklung oder Rückwicklung des auf der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung aufgewickelten Abschnittes des Flach- und/oder Folienmaterials zusammenwirken.
Der jeweiligen Einbauposition und/oder der auf dem Aufnahmedorn in der jeweiligen Einbauposition befindlichen Rolle mit abzuwickelndem Flach- und/oder Folienmaterial kann wahlweise ein Sensor zur Erfassung einer axialen Position der Rolle und/oder zur Erfassung der räumlichen Positionen zumindest der jeweils äußeren Lagen der abzuwickelnden Rolle zugeordnet sein. Die Ausgangssignale des wenigstens einen Sensors werden einer Steuervorrichtung zur Verfügung gestellt, die daraus bei Bedarf Steuersignale zur axialen Verstellung des mit einer abzuwickelnden Rolle ausgestatteten Aufnahmedorns generieren kann, so dass in Abhängigkeit von erfassten und verarbeiteten Sensorsignalen des wenigstens einen Sensors die Rolle mit Hilfe des verstellbaren Aufnahmedorns in eine exakt passende Position gebracht werden kann, um einen störungsfreien Verpackungsbetrieb zu gewährleisten und zu ermöglichen. Die Anpassung der axialen Position des Aufnahmedorns mit der darauf befindlichen Rolle kann wahlweise im laufenden Betrieb während des Abwickelns des Flach- und/oder Folienmaterials oder auch nach dem Einsetzen der Rolle zur erstmaligen Justierung der Rolle vor dem Abziehen des darauf aufgewickelten Flach- und/oder Folienmaterials erfolgen.
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 Ausführungsvariante einer Verpackungsmaschine, die eine erfindungsgemäße Vorrichtung aufweist.
2 zeigt eine schematische Perspektivansicht zweier Einbaupositionen für Rollen innerhalb der Verpackungsmaschine.
3 zeigt in zwei perspektivischen Ansichten einen Handhabungsroboter beim Einsetzen einer neuen Rolle in die Verpackungsmaschine.
4 zeigt in insgesamt zehn schematischen Darstellungen aufeinander folgende Prozessschritte beim Verschweißen von Materialbahnen nach einem Rollenwechsel.
Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden in den 1 bis 4J jeweils gleiche Bezugsziffern verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung oder das erfindungsgemäße Verfahren ausgestaltet sein können und stellen keine abschließende Begrenzung dar.
Die schematische Perspektivansicht der 1 zeigt eine Ausführungsvariante einer Verpackungsmaschine 8, die mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 ausgestattet ist. 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 sind. Der Verpackungsmaschine 8 und der dieser zugeordneten Vorrichtung 10 können über einen Handhabungsroboter 14 jeweils neue Rollen 12 zugeführt werden, wenn die in der Vorrichtung 10 befindlichen Rollen abgewickelt sind und deshalb ersetzt werden müssen. Der im gezeigten Ausführungsbeispiel als stationär angeordneter Mehrachsroboter ausgebildete Handhabungsroboter 14 setzt die jeweils der Verpackungsmaschine 8 zuzuführenden neuen Rollen 12 in zwei unterschiedliche Einbaupositionen EB1 und EB2 ein, welche in der schematischen Darstellung der 1 nur ansatzweise zu erkennen sind und in der Detailansicht der 2 beispielhaft verdeutlicht werden.
Wie eine Zusammenschau der 1, 2 und 3 erkennen lässt, werden mittels des Handhabungsroboters 14 einzelne neue Rollen 12 in eine der beiden Einbaupositionen EB1 bzw. EB2 in der Verpackungsmaschine 8 eingesetzt, während sich in der weiteren Einbauposition EB2 bzw. EB1 noch eine verbrauchte oder teilweise verbrauchte Rolle 16 befindet, von welcher noch während des Einsetzens der jeweils neuen Rolle 12 weiterhin eine darauf befindliche Materialbahn 18 abgewickelt wird, die in der Verpackungsmaschine 8 als Verpackungsmaterial verarbeitet wird. Während des weiteren Abwickelns der Materialbahn 18 von der nahezu aufgebrauchten Rolle 16 erfolgt eine Verbindung bzw. Verschweißung einer äußeren Lage 20 der neuen Rolle 12 mit der Materialbahn 18, wodurch die Vorrichtung 10 in einem kontinuierlichen Betrieb laufen kann, ohne dass der Verpackungsprozess zum Auswechseln einer aufgebrauchten Rolle 16 gegen eine neue Rolle 12 unterbrochen werden müsste.
Die neuen Rollen 12 setzen sich jeweils zusammen aus dem aufgewickelten flächigen Verpackungsmaterial 18 bzw. der Verpackungs- oder Schrumpffolie sowie einem Kern 22, auf welchem das Verpackungsmaterial 18 bzw. die Schrumpffolie aufgewickelt ist. Zur Entgegennahme einer neuen Rolle 12 von einer in 1 angedeuteten Horizontalfördereinrichtung 24 taucht der Handhabungsroboter 14 über einen endseitig an seinem beweglichen Auslegerarm 26 beweglich angeordneten Haltedorn 28 stirnseitig in den Kern 22 einer neuen Rolle 12 ein. Ein Armabschnitt 30 des Handhabungsroboters 14 kann hierzu um eine Drehachse rotierend bewegt werden. Nach Eintauchen des Haltedorns 28 in den Kern 22 wird der Querschnittsdurchmesser des Haltedorns 28 vergrößert, so dass die neue Rolle 12 am Haltedorn 28 klemmend fixiert ist. Der Kern 22 ist hohlzylindrisch ausgebildet, die Form des Haltedorns 28 hierzu korrespondierend, so dass der Haltedorn 28 zur klemmenden Fixierung der neuen Rolle 12 über seinen Außenumfang mit einer Innenmantelfläche des Kerns 22 in Verbindung steht.
Über die Horizontalfördereinrichtung 24 oder über eine hier nicht dargestellte Palettenanlieferung oder über andere geeignete Zuführvarianten können dem Handhabungsroboter 14 neue Rollen 12 in ununterbrochener Folge zur Verfügung gestellt werden, so dass bei Entnahme einer neuen Rolle 12 von der Horizontalfördereinrichtung 24 eine weitere neue Rolle 12 in Richtung des Handhabungsroboters 14 weiterbewegt wird bzw. in Richtung des Handhabungsroboters 14 nachrückt. Die Horizontalfördereinrichtung 24 kann je nach Bedarf in gewünschter Weise getaktet oder durchgehend mit konstanter Geschwindigkeit betrieben werden.
In 1 zu erkennen ist weiterhin ein im Bereich der Horizontalfördereinrichtung 24 positionierter Manipulator 32, der von einem Benutzer 34 bedient wird und über welchen neue Rollen 12 stehend auf der Horizontalfördereinrichtung 24 platziert werden können. Die neuen Rollen 12 können bspw. stehend auf einer Palette 36 angeliefert werden, von welcher sie der Benutzer 34 mittels des von ihm in seinen Bewegungen steuerbaren Manipulators 32 entgegennehmen und mittels eines dort befindlichen Haltedorns 38 auf der Horizontalfördereinrichtung 24 platzieren kann. Ein Arbeitsbereich des Manipulators 32 erstreckt sich daher über die Palette 36 sowie über einen Streckenabschnitt der Horizontalfördereinrichtung 24. Diese gezeigte Steuerungs- und Zufördervariante stellt allerdings nur ein Beispiel von zahlreichen denkbaren Alternativen dar. Ebenso möglich sind kontinuierlich arbeitende Zufördervarianten, die keiner unterstützenden manuellen Handhabung bedürfen, wie sie anhand der 1 beschrieben ist. Bei der in 1 gezeigten Variante der Vorrichtung 10 bleibt es Aufgabe des Benutzers 34, für die jeweils richtige Positionierung der Rollen 12 auf der Horizontalfördereinrichtung 24 zu sorgen, insbesondere im Hinblick auf ihre richtige Drehrichtung in der jeweiligen Einbauposition EB1 oder EB2 (vgl. hierzu die 2 und 3).
Die 1 zeigt weiterhin einen oben offenen Container 40, der sich im Arbeitsbereich des Handhabungsroboters 14 befindet. Ist der Vorrat an Verpackungsmaterial bzw. Schrumpffolie einer in der Verpackungsmaschine 8 platzierten Rolle 12 bzw. 16 erschöpft, wird mittels des Handhabungsroboters 14 der aus Cellulose, Kunststoff, Holz oder Pappe bestehende Kern 22 einer leeren Rolle 16 aus der Verpackungsmaschine 8 entnommen und in dem Container 40 abgelegt. Erst nach Entnahme des Kerns 22 kann eine neue Rolle 12 in die jeweilige Einbauposition EB1 bzw. EB2 der Verpackungsmaschine 8 eingesetzt werden, so dass der Handhabungsroboter 14 zunächst den Kern 22 entnimmt und zeitlich hierauf folgend eine neue Rolle 12 in die jeweilige Einbauposition EB1 bzw. EB2 einsetzt.
Vorzugsweise stehen die Horizontalfördereinrichtung 24, der Handhabungsroboter 14 und die Verpackungsmaschine 8 bzw. die darin enthaltene Vorrichtung 10 in Verbindung mit einer hier nicht gezeigten Steuerungseinheit. Diese kann insbesondere den getakteten Betrieb der Horizontalfördereinrichtung 24 vorgeben sowie ein Einsetzen und eine Entnahme von Rollen 12 bzw. 16 durch den Handhabungsroboter 14 aus den beiden Einbaupositionen EB1 und EB2 initiieren. Zudem kann sie ein Abrollen von Verpackungsmaterial bzw. Schrumpffolie der in der Verpackungsmaschine 8 eingesetzten Rollen 12 steuern.
Die schematische Perspektivansicht der 2 verdeutlicht die bereits zuvor erwähnten Einbaupositionen EB1 und EB2 für die Rollen 12 und 16, die in der Verpackungsmaschine 8 gemäß der in 1 angedeuteten Variante definiert sind. Jede der Einbaupositionen EB1 und EB2 ist definiert durch einen eigenen drehbaren Aufnahmedorn 42. Jeder dieser Aufnahmedornen 42, denen jeweils ein separater Antrieb für eine gesteuerte Rotation dieser Dornen 42 zugeordnet ist, kann optional in axialer Richtung bewegbar sein, insbesondere mittels motorischer Antriebe, wie dies anhand der 3 näher erläutert wird. Auf jeden dieser beiden horizontal ausgerichteten Aufnahmedornen 42 wird jeweils mittels des Handhabungsroboters 14 (vgl. 1 und 3) eine neue Rolle 12 aufgesteckt und mittels Vergrößerung des Durchmessers der Aufnahmedorne 42 durch Klemmung des Rollenkernes 22 am jeweiligen Aufnahmedorn 42 klemmend fixiert. Das Auswechseln der Rollen 12 bzw. 16 kann wahlweise durch axiale Bewegungen der Aufnahmedorne 42 unterstützt und erleichtert werden.
Die 2 lässt zudem einen Schweißbalken 44 erkennen, welcher zum Verbinden einer äußeren Lage 20 der in die jeweilige Einbauposition EB1 bzw. EB2 eingesetzten neuen Rolle 12 mit der in der Verpackungsmaschine 8 befindlichen bzw. verbleibenden Materialbahn 18 vorgesehen ist und hierzu vertikal gesenkt wird. Nach Verbinden der äußeren Lage 20 mit der in der Verpackungsmaschine 8 verbleibenden Materialbahn 18 wird der temperierte Schweißbalken 44 vertikal angehoben, bis er für den nächsten Schweißvorgang wieder benötigt wird.
In der Darstellung der 2 befindet sich auf dem Aufnahmedorn 42 in der ersten Einbauposition EB1 eine nahezu verbrauchte Rolle 16 und wird vom Dorn 42 bzw. durch das Abziehen der Materialbahn 18 rotierend bewegt. Hierbei wird das Verpackungsmaterial bzw. die Schrumpffolie der auf dem Aufnahmedorn 42 der ersten Einbauposition EB1 befindlichen Rolle 16 abgewickelt. In der zweiten Einbauposition EB2 wurde eine verbrauchte Rolle 16 bereits vollständig abgewickelt und deren Kern 22 über den Handhabungsroboter 14 entnommen, so dass die zweite Einbauposition EB2 bzw. der Aufnahmedorn 42 der zweiten Einbauposition EB2 bereits wieder mit einer neuen Rolle 12 mit Verpackungsmaterial bestückt werden konnte.
Jeder der Einbaupositionen EB1 und EB2 kann außerdem eine hier nicht dargestellte eigene Sensorik bzw. eine Kamera zugeordnet sein, mittels welcher zumindest näherungsweise vollständig abgewickelte und/oder aufgebrauchte Rollen 16 optisch erkannt werden können, so dass ein Austausch gegen eine neue Rolle 12 vorbereitet und eingeleitet werden kann. Damit die zumindest näherungsweise vollständig abgewickelte und/oder aufgebrauchte Rolle 16 aus ihrer jeweiligen Einbauposition EB1 bzw. EB2 entnommen werden kann, wird zuvor eine zwischen der jeweiligen Rolle 16 und dem Aufnahmedorn 42 hergestellte klemmende Verbindung gelöst. Dies erfolgt typischerweise durch Reduzierung des Querschnittsdurchmessers des jeweiligen Aufnahmedorns 42, wodurch sich der Rollenkern 22 abziehen lässt. Das Lösen der klemmenden Verbindung bzw. die Verminderung des Querschnittsdurchmessers der Aufnahmedorne 42 wird durch die bereits erwähnte Steuerungseinheit vorgegeben, ebenso wie die optionale axiale Verschiebung der Dornen 42 zur besseren Kommunikation mit dem Handhabungsroboter 14 und dessen Haltedorn 28.
Die Vorrichtung 10 kann auf diese Weise automatisiert betrieben werden. Zu diesem Zweck dient ein Greifstab 46, mit dem die äußere Lage 20 der in die zweite Einbauposition EB2 eingesetzten neuen Rolle 12 erfasst und unterhalb des Schweißbalkens nach links in Richtung zur ersten Einbauposition EB1 gezogen wird. Der in 2 schematisch dargestellte Greifstab 46 kann Teil einer in der Verpackungsmaschine 8 zwischen den Einbaupositionen EB1 und EB2 und dem Schweißbalken 44 beweglichen Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (vgl. 4) sein und kann die äußere Lage 20 der neuen Rolle 12 greifen und unterhalb des Schweißbalkens 44 positionieren. Dieser Greifstab 46 kann die äußere Lage 20 der Rolle 12 bspw. mittels Unterdruck ansaugen und greifen.
Die schematischen Darstellungen der 3A und 3B zeigen einen Teil des Handhabungsroboters 14, der eine Greif- und/oder Handhabungseinrichtung zur Handhabung der Rollen 12 in der Vorrichtung 10 bildet. Der Greifarm bzw. der Armabschnitt 30 des Handhabungsroboters 14 ist um eine in 3A horizontal liegende Achse 48 schwenkbar, so dass der Haltedorn 28 des Handhabungsroboters 14 zum Eintauchen in den Kern 22 der jeweiligen neuen Rolle 12 mit vertikaler Orientierung seiner Längsachse ausgerichtet werden kann. Wurde die jeweilige neue Rolle 12 vom Handhabungsroboter 14 bzw. mittels seines Haltedorns 28 erfasst, so kann die neue Rolle 12 durch eine erneute Schwenkbewegung des Greifarmes 30 um die Achse 48 gedreht und in die jeweils der Rolle 12 zugeordnete Einbauposition EB1 bzw. EB2 (vgl. 2) eingesetzt werden.
Die 3B veranschaulicht den Positionierungsvorgang einer neuen Rolle 12 in einer der vorgesehenen Einbaupositionen EB1 oder EB2 in der Verpackungsmaschine 8. Die neue Rolle 12 mit Verpackungsmaterial wurde bereits auf den Aufnahmedorn 42 in der Verpackungsmaschine 8 aufgeschoben. Zuvor wurde sie vom Haltedorn 28 des Handhabungsroboters 14 getrennt, wonach der Haltedorn 28 mit einem Stempelaufsatz 50 versehen wurde, der zum Zweck des Aufschiebens der Rolle 12 auf den Aufnahmedorn 42 gegen einen axialen Anschlag 52 vorübergehend am Haltedorn 28 des Handhabungsroboters 14 fixiert wurde. Dieser Schubvorgang, mit dem der Stempelaufsatz 50 gegen die Stirnseite der Rolle 12 drückt, bis diese gegen den axialen Anschlag 52 und damit in ihre vorgesehene Einbauposition EB1 oder EB2 geschoben ist, ist in 3B verdeutlicht. Nach dem Erreichen der Einbauposition EB1 oder EB2 kann der Handhabungsroboter 14 wieder von der Rolle 12 gelöst werden und neuen Aufgaben zugeführt werden. Das Herabschieben einer verbrauchten oder nahezu aufgebrauchten Rolle 16 vom Aufnahmedorn 42 und die Übernahme durch den Haltedorn 28 des Handhabungsroboters 14 wird dagegen mittels des verschiebbaren axialen Anschlags 52 sowie mittels einer verschiebbaren Lagerung des drehbaren Aufnahmedorns 42 erleichtert, was hier jedoch nicht näher dargestellt ist.
Sobald die neue Rolle 12 auf dem Aufnahmedorn 42 platziert ist, typischerweise durch Schieben gegen den axialen Anschlag 52, kann die äußere Lage 20 gemäß 2 von der Rolle 12 abgezogen und der Verpackungsmaschine 8 zugeführt werden, um sie mittels des Schweißbalkens 44 (vgl. 2) mit der Materialbahn 18 zu verbinden, die sich noch in der Verpackungsmaschine 8 befindet. Eine elektrische Antriebseinheit 54 sorgt für die gewünschte Rotation des Aufnahmedorns 42 mitsamt der darauf befindlichen Rolle 12. Die Antriebseinheit 54 ist einem Lagerbock 56 zugeordnet, der eine Lagerung für den einseitig dort gelagerten rotierenden Aufnahmedorn 42 bildet. An seiner Unterseite ist der Lagerbock 56 mit einer Schlittenführung 58 ausgestattet, die eine Verschiebung des Lagerbocks 56 mitsamt dem dort gelagerten Aufnahmedorn 42 und der Antriebseinheit 54 parallel zur Längsachse des Aufnahmedorns 42 ermöglicht. Mittels derselben Schlittenführung 58 ist auch der axiale Anschlag 52 verschiebbar.
Die Verschiebemöglichkeit des Lagerbocks 56 mit Hilfe der Schlittenführung 58 kann insbesondere zur exakten Positionierung der Rolle 12 in Bezug auf die Materialbahnführung in der Verpackungsmaschine 8 notwendig sein. So ist es notwendig, die Materialbahnen 18 beim Aneinanderfügen exakt fluchtend zu führen, weshalb eine passende Positionierung der Rolle 12 erforderlich ist. Auf diese Weise können die neuen Folienrollen 12 jeweils mittig in der Maschine 8 positioniert werden.
Die insgesamt zehn schematischen Darstellungen der 4A bis 4J verdeutlichen in aufeinander folgenden Prozessschritten die Vorgänge nach dem Auswechseln einer verbrauchten Rolle 16 gegen eine neue Rolle 12 und beim Verschweißen der Materialbahn 18 der neuen Rolle 12 mit einer in der Verpackungsmaschine 8 befindlichen Materialbahn 18. So zeigt die 4A eine neu eingesetzte Rolle 12, die sich in einer der beiden Einbaupositionen EB1 oder EB2 befinden kann, wo sie auf dem rotierbaren Aufnahmedorn 42 gehalten ist. Erkennbar ist dort zudem der bereits in 2 schematisch dargestellte Greifstab 46, der Teil der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung ist und der zumindest in horizontaler Richtung zur Rolle 12 hinbewegt oder von dieser wegbewegt werden kann. In der Darstellung der 4A wird der Greifstab 46 zur Rolle 12 bewegt, bis er dort anliegt (4B). Sobald der Greifstab 46 an der Rolle 12 anliegt, erfasst er die äußere Lage 20 der neuen Rolle 12 und saugt diese mit Unterdruck an. Er wird sodann von der Rolle 12 wegbewegt und zieht dabei unter Drehung der Rolle 12 die äußere Lage 20 der Materialbahn 18 ab (4C und 4D).
Wie es die 4E zeigt, dreht sich der Greifstab 46 nach dem Abziehen der äußeren Lage 20 der Materialbahn 18 mit dieser mehrfach um seine Längsachse, so dass mehrere Lagen mit Materialbahn 18 auf dem Greifstab 46 aufgewickelt werden. Anschließend senkt sich der bereits in 2 gezeigte Schweißbalken 44 nach unten (4F, 4G), um die Materialbahn 18 der neuen Rolle 12 mit der in der Verpackungsmaschine 8 bereits befindlichen Materialbahn 18 zu verschweißen, was in einer Schweißeinrichtung 60 erfolgt, in die der Schweißbalken 44 mitsamt der Materialbahn 18 hineingesenkt wird.
Wie es die 4H erkennen lässt, wird beim Absenken des Schweißbalkens 44 die zunächst auf dem Greifstab 46 aufgewickelte Materialbahn 18 zumindest teilweise wieder abgewickelt, während die Rolle 12 normalerweise blockiert ist und sich nicht dreht, so dass auch keine weitere Materialbahn 18 von dort abgewickelt wird. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird die gesamte Materialbahn 18, die beim Absenken des Schweißbalkens 44 in Richtung der Schweißeinrichtung 60 benötigt wird, durch Rückwickeln des Greifstabes 46 zur Verfügung gestellt. Wahlweise könnte sich auch die Rolle 12 drehen und weitere Materialbahn 18 freigeben, während sich der Schweißbalken 44 absenkt. Sinnvollerweise dreht sich gleichzeitig auch der Greifstab 46 und gibt die darauf aufgewickelte Materialbahn 18 ab. Ggf. kann der Greifstab 46 auch weniger oder keine Materialbahn 18 abgeben bzw. beim Absenken des Schweißbalkens 44 stillstehen, d.h. in seiner Winkellage blockiert werden, sofern dies z.B. aus Kalibrierungsründen sinnvoll ist.
Sobald der Schweißbalken 44 in die Schweißeinrichtung 60 abgesenkt ist (4I), kann eine Kalibrierung bzw. Referenzierung erfolgen, indem der Greifstab 46 und/oder die Rolle 12 mit darauf aufgewickelter Materialbahn 18 um einen passenden Betrag gedreht wird/werden. Eine sinnvolle Kombination kann auch darin bestehen, dass beim Absenken des Schweißbalkens 44 zunächst der Greifstab 46 zurückgedreht wird und dabei die zuvor darauf aufgewickelte Materialbahn 18 abwickelt, während bei der exakten Kalibrierung bzw. Referenzierung der Materialbahn 18 zur Herstellung eines gewünschten Anschlusses an die schon in der Verpackungsmaschine 8 befindliche Materialbahn 18 die Rolle 12 um einen passenden Betrag verdreht wird, wahlweise in eine Abroll- oder in eine Rückwickelrichtung. Auch eine umgekehrte Reihenfolge ist denkbar, jedoch in der Praxis weniger wünschenswert, da die Rolle 12 relativ schwer ist und deshalb beim Absenken des Schweißbalkens 44 aufgrund ihres hohen Massenträgheitsmomentes anfangs schwer in Rotation zu versetzen ist bzw. es schwierig ist, sie für eine exakte Positionierung um kleine Winkelbeträge zu verdrehen.
Nach dem Kalibrieren bzw. Referenzieren und dem Verschweißen der Materialbahnen 18 ist die neue eingesetzte Rolle 12 die aktive Rolle und kann zur Lieferung der in die Verpackungsmaschine 8 geförderten Materialbahn 18 dienen (4J). Der Schweißbalken 44 wird wieder angehoben, während der Greifstab 46 mit dem Rest 62 der nun abgetrennten Materialbahn 18 nach rechts bewegt wird, um diesen Materialbahnrest 62 abzuwerfen bzw. zu entsorgen.
Wie bereits erwähnt, kann bei dem beschriebenen Verfahren die Kalibrierung bzw. Referenzierung der neu zugeführten Materialbahn 18 durch eine motorische Rotation des der jeweiligen Einbauposition EB1 oder EB2 zugeordneten Aufnahmedorns 42 mitsamt der darauf befindlichen neuen Rolle 12 zur Nachführung von Materialbahn 18 oder zu deren Rückförderung unter gleichzeitiger Rückwicklung des auf dem Greifstab 46 aufgewickelten Abschnittes der Materialbahn 18 erfolgen. Vorzugsweise erfolgt auch die Aufwicklung oder Rückwicklung des auf dem Greifstab 46 aufgewickelten Abschnittes der Materialbahn 18 motorisch gesteuert.
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

8: Verpackungsmaschine
10: Vorrichtung
12: Rolle, neue Rolle
14: Handhabungsroboter
16: Rolle, verbrauchte Rolle, teilweise abgewickelte Rolle, teilweise verbrauchte Rolle, leere Rolle
18: Materialbahn, Verpackungsmaterial, Flachmaterial, Folienmaterial
20: äußere Lage, äußere Materialbahn
22: Kern, Rollenkern
24: Horizontalfördereinrichtung
26: Auslegerarm, Schwenkarm
28: Haltedorn
30: Armabschnitt, Greifarm
32: Manipulator
34: Benutzer, Bedienperson
36: Palette
38: Haltedorn
40: Container
42: Dorn, Aufnahmedorn, Haltedorn
44: Schweißbalken
46: Greifstab, Greifeinrichtung, Handhabungseinrichtung
48: Drehachse, Schwenkachse, horizontal orientierte Achse
50: Stempelaufsatz
52: axialer Anschlag
54: Antriebseinheit, elektrische Antriebseinheit
56: Lagerbock
58: Schlittenführung
60: Schweißeinrichtung, Fixierungseinrichtung
62: Materialbahnrest, Rest an Materialbahn
EB1: erste Einbauposition (für eine Rolle)
EB2: zweite Einbauposition (für eine Rolle)

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]
EP 1273541 B1 [0005]
DE 102006017379 A1 [0005]

Claims

Verfahren zur Zuförderung, Bereitstellung und/oder zur Handhabung und/oder zum Austausch von Rollen (12, 16) mit darauf aufgewickeltem und als Verpackungsmaterial zur Verpackung von Stückgütern, Gebinden oder dergleichen Artikelzusammenstellungen dienendem Flach- und/oder Folienmaterial (18), bei dem eine zumindest näherungsweise vollständig abgewickelte und/oder aufgebrauchte Rolle (16) zur Aufrechterhaltung eines Verpackungsbetriebes aus wenigstens einer Einbauposition (EB1, EB2) einer Verpackungsmaschine (8) entnommen und hierauf jeweils eine neue Rolle (12) mit Flach- und/oder Folienmaterial (18) in die jeweilige Einbauposition (EB1, EB2) eingesetzt wird, wobei neue Rollen (12) der Verpackungsmaschine (8) in definierter Zuführung bereitgestellt und in die jeweilige Einbauposition (EB1, EB2) eingesetzt werden, nachdem dort zuvor eine verbrauchte Rolle (16) entnommen wurde, wobei die Einbaupositionen (EB1, EB2) in der Verpackungsmaschine (8) jeweils durch rotierbare Aufnahmedorne (42) zur drehbaren Aufnahme und zentrierten Halterung der in der Verpackungsmaschine (8) abzuwickelnden Rollen (12, 16) mit Flach- und/oder Folienmaterial (18) definiert sind, wobei eine äußere Lage (20) des Flach- und/oder Folienmaterials (18) der neu in die Verpackungsmaschine (8) eingesetzten Rolle (12) im Bereich ihres freien Endes mittels einer steuerbaren stab- oder balkenförmigen Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (46) erfasst, in einer horizontalen oder schrägen Bewegung der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (46) von der Rolle (12) abgezogen und unter gleichzeitiger Rotation der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (46) in mehreren Lagen auf diese aufgewickelt wird, wonach das Flach- und/oder Folienmaterial (18) zur Bildung einer ununterbrochenen Materialbahn (18) mit einem Abschnitt einer in eine Verpackungsstraße innerhalb der Verpackungsmaschine (8) geführten Materialbahn (18) verbunden, insbesondere verschweißt wird, indem sich ein zwischen der neuen Rolle (12) und der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (46) mit dem abgezogenen und mehrfach aufgewickelten Flach- und/oder Folienmaterial (18) eingreifender Schweißbalken (44) quer zur Abzugsrichtung des Flach- und/oder Folienmaterials (18) von der neuen Rolle (12) zu einer Schweißeinrichtung (60) bewegt und dabei aufgewickeltes Flach- und/oder Folienmaterial (18) von der sich entgegen der vorherigen Aufwickelungsrichtung zurückdrehenden Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (46) abwickelt und/oder weiteres Flach- und/oder Folienmaterial (18) von der neu eingesetzten Rolle (12) abwickelt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die von der neuen Rolle (12) bereitgestellte Materialbahn (18) mittels der automatisiert bewegten und in ihren Halteaktivitäten gesteuerten Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (46) von der Rolle (12) abgezogen und jeweils an ihre vorgesehene Position zur haftenden Verbindung mit der bereits in die Verpackungsstraße führenden Materialbahn (18) und/oder zur Fixierungs- und/oder Schweißeinrichtung (60) bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die von der neuen Rolle (12) bereitgestellte Materialbahn (18) mittels der mit pneumatischem Saugdruck, mechanisch klemmend und/oder elektrostatisch haftend arbeitenden Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (46) von der Rolle (12) abgezogen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das von der neuen Rolle (12) abgezogene und mit der in die Verpackungsstraße innerhalb der Verpackungsmaschine (8) befindlichen Materialbahn (18) verbundene, insbesondere verschweißte Flach- und/oder Folienmaterial (18) hinsichtlich seiner exakten Positionierung bei der Verbindung kalibriert wird.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Kalibrierung durch eine motorische Rotation des der jeweiligen Einbauposition (EB1, EB2) zugeordneten Aufnahmedorns (42) mitsamt der darauf befindlichen neuen Rolle (12) zur Nachführung von Flach- und/oder Folienmaterial (18) oder zu dessen Rückförderung unter gleichzeitiger Rückwicklung eines auf der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (46) aufgewickelten Abschnittes des Flach- und/oder Folienmaterials (18) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei dem die Aufwicklung oder Rückwicklung des auf der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (46) aufgewickelten Abschnittes des Flach- und/oder Folienmaterials (18) motorisch gesteuert erfolgt.
Vorrichtung (10) zur Zuförderung, Bereitstellung und/oder zur Handhabung und/oder zum Austausch von Rollen (12, 16) mit darauf aufgewickeltem und als Verpackungsmaterial zur Verpackung von Stückgütern, Gebinden oder dergleichen Artikelzusammenstellungen dienendem Flach- und/oder Folienmaterial (18), wobei zumindest näherungsweise vollständig abgewickelte und/oder aufgebrauchte Rollen (16) zur Aufrechterhaltung eines Verpackungsbetriebes aus wenigstens einer Einbauposition (EB1, EB2) einer Verpackungsmaschine (8) entnehmbar und durch jeweils eine neue Rolle (12) mit Flach- und/oder Folienmaterial (18) für die jeweilige Einbauposition (EB1, EB2) ersetzbar sind, wobei die wenigstens eine Einbauposition (EB1, EB2) in der Verpackungsmaschine (8) durch einen insbesondere in seiner axialen Richtung verstellbaren rotierbaren Aufnahmedorn (42) zur drehbaren Aufnahme und zentrierten Halterung der in der Verpackungsmaschine (8) abzuwickelnden Rolle (12, 16) mit Flach- und/oder Folienmaterial (18) definiert ist, wobei die Vorrichtung (10) mit einer steuerbaren stab- oder balkenförmigen Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (46) zur Erfassung einer äußeren Lage (20) des Flach- und/oder Folienmaterials (18) der neu in die Verpackungsmaschine (8) eingesetzten Rolle (12) im Bereich ihres freien Endes ausgestattet ist, welche Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (46) in horizontaler und/oder schräger Richtung zwischen der neu eingesetzten Rolle (12) und einer von der Rolle (12) beabstandeten Endlage beweglich ist, und wobei die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (46) mit einer Schweißeinrichtung (60) zusammenwirkt, in der das von der Rolle (12) abgezogene Flach- und/oder Folienmaterial (18) zur Bildung einer ununterbrochenen Materialbahn (18) mit einem Abschnitt einer in eine Verpackungsstraße innerhalb der Verpackungsmaschine (8) geführten Materialbahn (18) verbindbar, insbesondere verschweißbar ist, indem sich ein zwischen der neuen Rolle (12) und der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (46) mit dem abgezogenen und mehrfach aufgewickelten Flach- und/oder Folienmaterial (18) eingreifender Schweißbalken (44) quer zur Abzugsrichtung des Flach- und/oder Folienmaterials (18) von der neuen Rolle (12) zu einer Schweißeinrichtung (60) bewegbar ist und dabei aufgewickeltes Flach- und/oder Folienmaterial (18) von der sich entgegen der vorherigen Aufwickelungsrichtung zurückdrehenden Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (46) abwickelt und/oder weiteres Flach- und/oder Folienmaterial (18) von der neu eingesetzten Rolle (12) abwickelt.
Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die von der neuen Rolle (12) bereitgestellte Materialbahn (18) mittels der automatisiert bewegten und in ihren Halteaktivitäten gesteuerten Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (46) von der Rolle (12) abziehbar und jeweils an ihre vorgesehene Position zur haftenden Verbindung mit der bereits in die Verpackungsstraße führenden Materialbahn (18) und/oder zur Fixierungs- und/oder Schweißeinrichtung (60) bewegbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, bei der die Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (46) durch einen horizontal und/oder schräg zwischen der neuen Rolle (12) und einer von der neuen Rolle (12) beabstandeten Endlage beweglichen und rotierbaren Saug-, Greif- und/oder Haltebalken zur Erfassung des von der Rolle abgezogenen Flach- und/oder Folienmaterials (18) und/oder zu dessen Aufwickelung oder Abwickelung gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, die mit einer Kalibriereinrichtung zur Kalibrierung des von der neuen Rolle (12) abgezogenen und mit der in die Verpackungsstraße innerhalb der Verpackungsmaschine (8) befindlichen Materialbahn (18) verbundenen, insbesondere verschweißten Flach- und/oder Folienmaterials (18) hinsichtlich seiner exakten Positionierung bei der Verbindung ausgestattet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die Kalibriereinrichtung mit dem der jeweiligen Einbauposition (EB1, EB2) zugeordneten motorisch rotierbaren Aufnahmedorn (42) mitsamt der darauf befindlichen neuen Rolle (12) zur Nachführung von Flach- und/oder Folienmaterial (18) oder zu dessen Rückförderung und/oder mit der motorisch rotierbaren Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (46) zur Weiterwicklung oder Rückwicklung des auf der Greif- und/oder Handhabungseinrichtung (46) aufgewickelten Abschnittes des Flach- und/oder Folienmaterials (18) zusammenwirkt.