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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zuschnitthandhabung für Zuschnitte mit wenigstens einem Zuschnittlayout aufweisend wenigstens eine Positioniereinrichtung und wenigstens eine Nachfolgeeinrichtung sowie ein Verfahren zur Handhabung von Zuschnitten.
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Um verschiedene Güter, Produkte, Lebensmittel und andere schutzbedürftige Gegenstände zu verpacken, zu portionieren, einzuhausen und dergleichen werden eine Vielzahl in ihren Eigenschaften, Ausgestaltungen und Techniken variierende Verpackungslösungen angewendet. Zur Anwendung kommen genförmige Verpackungsmaterialien basierend auf Kartonwerkstoffen als Ausgangsmaterial für Umverpackungen, Faltschachteln, Getränke- und Lebensmittelkartonverpackungen und so weiter. Bei der Verpackung von beliebigen Stoffen, Verbrauchmaterialien, pulverförmigen und stückigen Substanzen oder Elementen haben sich Faltschachteln, Umhüllungen oder wellpappebasierte Kartonverpackungen bewährt.
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Die Herstellung von Verpackungsmaterial erfolgt in einer Vielzahl von Fertigungsschritten ausgehend von einem Basiskarton, der in der Regel als Meterware auf einer Rolle vorliegt. Die Abmessungen solcher Kartonrollen können in der Breite mehr als 1000 mm betragen und mehrere tausend Meter Länge aufweisen, sodass eine Vielzahl von Zuschnitten in Längs- und Querrichtung der Meterware ausgebracht werden können.
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Von einem Bogen oder Packstoffbogen spricht man, wenn ein teilweise oder fertig aufgebauter Packstoff mit oder ohne Beschichtungen aus der Meterware vereinzelt ist derart, dass mehrere Zuschnitte von dem vorzugsweise rechteckigen Bogen umfasst sind.
Von einem Zuschnitt spricht man bei einem vereinzelten Verpackungsmaterialabschnitt für eine spätere Verpackung, der durch eine Längsverbindung zunächst zu einem Mantel weiterverarbeitet und letztlich durch jeweils ein- oder zweiseitiges stirnseitiges Verschließen zu einer (geschlossen) Verpackung weiterverarbeitet wird.
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Die Vielzahl von Fertigungsschritten zur Herstellung von Verpackungsmaterial erfolgt häufig in Anlagen mit mehreren Bearbeitungsstationen. Dazu werden verschiedene Fertigungsschritt-Abfolgen vorgesehen die Transport, Handhabung und, oder Zwischenlagerung von Fertigungsschrittergebnissen, das heißt teilweise bearbeitetem Verpackungs- beziehungsweise Packstoffmaterial erforderlich machen. Gleiches gilt für Verpackungslösungen in Form von Faltschachten und, oder Wellpappenmaterialien.
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Infolge der verschiedenen Verpackungslösungen, Größen, Formen, Druckbilder und Farben, Beschichtungen und, oder Konditionierungen liegen bogenförmige Ausgangs-, Zwischen- und, oder Endmaterialien der Verpackungsmaterialherstellung in verschiedenen optischen, geometrischen Ausgestaltungen vor. Die verschiedenen Zuschnittlayouts können gekennzeichnet sein durch voneinander abweichende Bedruckung, Farbe, Form, Dimension oder Kontur. Ebenfalls möglich sind Zuschnitte mit ungleichen Packstoffschwächungen für Öffnungshilfen als Unterscheidungsmerkmal für variierende Zuschnittlayouts.
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Insbesondere, aber nicht nur bei den zuvor beschriebenen Verpackungsmaterialien beziehungsweise deren Herstellung sind erhebliche Anforderungen an die Handhabung, Transport, Vereinzelung, Erkennung und Sortierung sowie Zuordnung von bogenförmigen End- und, oder Zwischenprodukten vor, während und nach der Herstellung gestellt. Da die Fertigungslinien und Herstellungsanlagen für Verpackungsmaterialien sehr aufwändig, kostspielig und betreuungsintensiv sind ist es häufig gewünscht, dass mehrere unterschiedliche bogenförmige Verpackungsmaterialien mit einer Herstellungsanlage produziert werden können. Dies kann getaktet sequenziell, fliegend oder im Sinn einer intelligenten Fertigung just-in-time für Bögen in unterschiedlichen Ausgestaltungen erfolgen müssen.
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Eine bekannte Abfolge von Handlungsschritten für Handhabung und Transport von bogenförmigen Verpackungsmaterialien kann dadurch erfolgen dass zunächst Paletten mit vorzugsweise gestapeltem Bogenmaterial oder Zuschnitten vor einer Weiterverarbeitungsmaschine - beispielsweise Voreinleger - in einer Verpackungsmittelherstellungsanlage bereitgestellt werden. Die Paletten können jeweils sowohl „sortenrein“, das heißt Bogenmaterial, Zuschnitte in einer Ausgestaltung als auch „gemixt“, das heißt Bogenmaterial, Zuschnitte in mehr als einer Ausgestaltung beinhalten. Bei gemixten Bogenmaterialien, Zuschnitten ist zumindest eine zweite Leerpalette erforderlich um stapeln zu können. Händisch durch einen Mitarbeiter wird von der Palette Bogenmaterial, Zuschnitte vereinzelt und in das Magazin des Voreinlegers abgelegt. Bei gemixtem Bogenmaterial, Zuschnitten muss er die noch nicht benötigen Bogen/Zuschnittausgestaltungen teilweise umstapeln auf wenigstens eine Leerpalette. Diese händische Arbeit durch Bedienpersonal ist sehr kraftaufwändig (mehrere Tonnen Material pro Schicht) und eintönig.
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Es ist Aufgabe der Erfindung Vorrichtung und Verfahren für den Transport, die Handhabung und Lagerung von bogenförmigem Verpackungsmaterial in Form von Zuschnitten mit wenigstens einem Zuschnittlayout weiterzuentwickeln und die in den bekannten Fertigungsverfahren und Ablaufschritten bestehenden Nachteile zumindest teilweise zu reduzieren.
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Die erfindungsgemäße Lehre erkennt, dass durch wenigstens eine Zuordnungseinrichtung, die optional mit wenigstens einer Erkennungseinrichtung funktional zusammenwirken kann signifikante Vorteile erzielbar sind. Wird die wenigstens eine Zuordnungseinrichtung relativ zu wenigstens einer Transport- und, oder Zuführungseinrichtung in geeigneter Weise angeordnet und kombiniert können bei verbesserter Zuordnungssicherheit von bogenförmigem Verpackungsmaterial bzw. Zuschnitten in wenigsten einer Ausgestaltung zu Weiterverarbeitungsmaschinen Transport- und Handhabungsmittel und die dazugehörigen Fabrikflächen in erheblichem Umfang eingespart werden.
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Die Erfindung realisiert den Grundgedanken, zugeführte „gemixte“ Zuschnittlayouts zu vereinzeln und sortenrein einer Weiterverarbeitung und, oder (Zwischen)Speicherung zuzuführen sowie gegebenenfalls auszuschleusen.
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In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, wobei die Darstellung von Zuschnitten (04) sowohl vereinzelte Zuschnitte als auch Stapel, Pakete von Zuschnitten umfasst. Es zeigen:
- 1 die schematische Aufbau-Draufsicht der Handhabung von Zuschnitten (04) bei verschiedenen Zuschnittlayouts (C1, C2, C3) gemäß dem Stand der Technik und
- 2 beispielhaft die schematische Aufbau-Draufsicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung für die Zuschnitthandhabung (01) mit ihren wenigstens teilweise erforderlichen Vorrichtungen (08, 08', 12, 13, 14) und Bauteilkomponenten hinsichtlich Transport und Sortierung von Zuschnitten (04) bei verschiedenen Zuschnittlayouts (A, B, C, D, E, F) zur Weitertransporteinrichtungen (08') und, oder wenigstens einem Speicher (14) und
- 3 die schematische Aufbau-Draufsicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung für die Zuschnitthandhabung (01) gemäß 2 ergänzt um Einrichtungen für Weitertransport und Weiterverarbeitung (05, 06, 10) und
- 4 beispielhaft die schematische Aufbau-Draufsicht einer zweiten Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung für die Zuschnitthandhabung (01) hinsichtlich Transport und Sortierung von Zuschnitten (04) bei verschiedenen Zuschnittlayouts (A, B, C, D, E, F) in einer seriellen Ausbildung und
- 5 die schematische Aufbau-Draufsicht eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung für die Zuschnitthandhabung (01) gemäß 2 ergänzt um Einrichtungen für Weitertransport und Weiterverarbeitung (05, 06, 10) sowie Sensoriken (09, 11) und manueller Zuführung (03) und
- 6 die schematische Aufbau-Draufsicht eines vierten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung für die Zuschnitthandhabung (01) in serieller Ausbildung sowie ergänzt durch Depalettierungseinrichtungen.
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1 umfasst die schematische Aufbau-Draufsicht der Handhabung von Zuschnitten (04) bei verschiedenen Zuschnittlayouts (C1, C2, C3) gemäß dem Stand der Technik. Der aktuelle Stand der Technik sieht vor, dass Handhabung, Zuführung und Sortierung von Zuschnitten (04) mit wenigstens einem Zuschnittlayout (C1, C2, ...) manuell durch einen Mitarbeiter (03) erfolgt. Dazu werden die Zuschnittpaletten (02) benachbart und mit Zwischenraum für den Mitarbeiter (03) vor dem Voreinleger (05) abgestellt. Bei Zuschnittpaletten (02) mit nur einem Zuschnittlayout (C1) spricht man von sortenreinen Paletten - in diesem Fall ist nur eine Palette erforderlich. Bei gemixten Zuschnittlayouts (C1, C2, ...) pro Zuschnittpalette (02) sind wenigstens eine Zuschnittpalette (02) sowie zumindest eine Leerpalette für die Möglichkeit zur Umstapelung erforderlich.
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Der Mitarbeiter (03) transportiert den jeweils weiterzuverarbeitenden Zuschnitt (04) mit Zuschnittlayout (C1, C2, ...) von der Zuschnittpalette (02) zum Magazin des Voreinlegers (05). Bei gemixten Zuschnittlayouts (C1, C2, ...) pro Zuschnittpalette (02) kann eine Zwischenlagerung der noch nicht benötigten Zuschnitte (02) mit Zuschnittlayouts (C1, C2, ...) durch Umstapelung auf die wenigstens eine Leerpalette erfolgen müssen. Diese Arbeit ist sehr kraftaufwendig (mehrere Tonnen Material pro Schicht) und eintönig.
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Nach der Positionierung der Zuschnitte (02) in den Voreinleger (05) schließen sich Weiterbearbeitungsschritte an, die beispielsweise durch eine AFK (06) und eine Verpackungsstation (07) realisierbar sein können.
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2 zeigt beispielhaft die schematische Aufbau-Draufsicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung für die Zuschnitthandhabung (01) mit ihren wenigstens teilweise erforderlichen Vorrichtungen (08, 08', 12, 13, 14) und Bauteilkomponenten hinsichtlich Transport und Sortierung von Zuschnitten (04) bei verschiedenen Zuschnittlayouts (A, B, C, D, E, F) zur Transporteinrichtung (08') und, oder wenigstens einem Speicher (14). Der Handhabungsvorrichtung (01) können Zuschnitte (04) mit gleichem oder verschiedenem Zuschnittlayout (A, B, C, D, E, F) zugeführt werden. Dazu kann eine oder mehrere Transporteinrichtungen (08) beispielsweise in Form von Transportbändern verwendet werden. Gezeigt ist die Zuführsituation mit Zuschnittlayouts in regelmäßiger Abfolge A, B, C, ... Gleichfalls ist jede andere regellose Zuführabfolge von Zuschnittlayouts, zum Beispiel A, A, A, C, B, B, A, C, C, B, A, B .... möglich. Mit der Zuordnungseinrichtung (13) werden Zuschnitte (04) mit einem definierten Zuschnittlayout (im gezeigten Beispiel Typ A) an eine Transporteinrichtung (08') zur Weiterverarbeitung übergeben. Sofern die Zuführsituation wie gezeigt durch Zuschnitte (04) mit weiteren Zuschnittlayouts (A, B, C) gebildet ist werden die von dem definierten Zuschnittlayout (hier: A) abweichenden Zuschnittlayouts (hier: B, C) entweder jeweils wenigstens einem Speicher (14) zugeführt oder an eine andere Transporteinrichtung (08') - hier nicht gezeigt - übergeben.
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Werden Zuschnitte (04) mit gleichem Zuschnittlayout (beispielsweise C, C, C, C, ...) oder werden Zuschnitte mit mehreren Zuschnittlayouts in regelmäßiger Abfolge (beispielsweise A, B, C, A, B, C, A, ...) zugeführt kann die Zuordnungseinrichtung (13) anhand eines voreingestellten Regelalgorithmus die Zuordnung bewerkstelligen. Bei der Zuführung von Zuschnitten (04) mit unterschiedlichen Zuschnittlayouts in regelloser Layoutabfolge kann eine Erkennungseinrichtung (13) vorgesehen sein um das Zuschnittlayout (A, B, ...) zu erkennen und durch eine geeignete Steuerung oder Informationsweitergabe an eine Steuereinheit die Zuordnungseinheit (13) zu steuern.
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Bevorzugt ist daran gedacht, die Zuordnungseinrichtung (13) als Drehteller oder Eckumsetzer und die Erkennungseinrichtung (12) als Sensorik und, oder als Kamera auszubilden.
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3 illustriert die schematische Aufbau-Draufsicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung für die Zuschnitthandhabung (01) gemäß 2 ergänzt um Einrichtungen für Weitertransport und Weiterverarbeitung (05, 06, 10). Von der in Materialflussrichtung gesehen nach der Zuordnungseinrichtung (13) angeordneten Nachfolgeeinrichtung (08') werden Zuschnitte (04) mit definiertem Zuschnittlayout (hier exemplarisch A) für einen Übersetzer (10) bereitgestellt, der den Voreinleger (05) für eine Weiterverarbeitungseinrichtung (06) beschickt. Die Nachfolgeeinrichtung ausgebildet als Transporteinrichtung (08') kann vorzugsweise durch ein kontinuierlich oder taktend arbeitendes Transportband realisiert sein. Als Übersetzer (10) kommen praktisch alle Vorrichtungen in Betracht, die geeignet sind Zuschnitte zu greifen und zu verschwenken: Schwenkhebel, Portalroboter, ein- oder mehrachsige ein- oder mehrarmige Roboter usw. Als mögliche Weiterverarbeitungseinrichtungen (06) kommen alle Vorrichtungen in Betracht, die zur Weiterverarbeitung von Zuschnitten (04) in einem Herstellungsprozess für Verpackungsmaterial und, oder Verpackungslösungen Anwendung finden: Stanzen, Aufrichter, Druck- oder Rillwerkzeuge, AFK'en (Automatische Faltschachtelklebemaschine), Fensterklebemaschinen, Schachtelformanlagen usw.
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4 zeigt beispielhaft die schematische Aufbau-Draufsicht einer zweiten Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung für die Zuschnitthandhabung (01) hinsichtlich Transport und Sortierung von Zuschnitten (04) bei verschiedenen Zuschnittlayouts (A, B, C, D, E, F) in einer seriellen Hintereinanderanordnung. Infolge der Mehrfachzuordnung von Zuschnitten (04) mit Zuschnittlayouts (A, B, C, D, E, F) zu einer Mehrzahl von Weiterverarbeitungseinrichtungen (06) können parallel Zuschnitte (04) mit jeweils gleichem Zuschnittlayout (A, B, C,...) weiterverarbeitet werden.
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5 zeigt die schematische Aufbau-Draufsicht eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung für die Zuschnitthandhabung (01) gemäß 2 ergänzt um Einrichtungen für Weitertransport und Weiterverarbeitung (05, 06, 10) sowie Sensoriken (09, 11) und manueller Zuführung (03). Bei der Produktion von Verpackungsmaterial und, oder Verpackungslösungen können Störungen, Unterbrechungen oder Rüstzeiten für Produktumstellung vorliegen, deren Auswirkungen auf die Produktivität durch diese Variante der Erfindung reduziert wird. Die Anzahl der Speicher (14) ist abhängig von der Anzahl der Zuschnittlayouts (B1, B2, B3,...). Nach Auflegen der Zuschnitte (04) mit wenigstens einem Zuschnittlayout (B1, B2, B3,) durch einen Mitarbeiter (03) auf eine Transporteinrichtung (08) zum Transport in Richtung der Zuordnungseinrichtung (13). Durch die Erkennungseinrichtung (12) wird der jeweils vor der Zuordnungseinrichtung (13) anliegende Zuschnitt (04) hinsichtlich seines Zuschnittlayouts (B1, B2, B3) erkannt und die Zuordnungseinrichtung (13) derart gesteuert, dass ein zuvor definierter Typ von Zuschnittlayout (hier: B1) einer weiteren Transporteinrichtung (08') zugeordnet und einem Übersetzer (10) zugeführt wird. Optional kann ein Sensor (09) mit der Transporteinrichtung (08') und, oder dem Voreinleger (10) zusammenwirken und wenigstens eine der folgenden Funktionen realisieren:
- - Erfassung des Zuschnittlayouts (B1, B2, B3),
- - Signal geben an den Umsetzer (10), das ein einzelner oder ein Zuschnittpaket bereitliegt,
- - Signal zur Umsetzung von Zuschnitten (04) durch den Umsetzer (10) in den Voreinleger (05),
- - Signal geben an die Transporteinrichtung (08') zum Transportieren von Zuschnitten (04) in einer Greifposition des Umsetzers (10).
Weiterhin kann optional ein Sensor (11) mit dem Voreinleger (05) und, oder dem Übersetzer (10) zusammenwirken und wenigstens eine der folgenden Funktionen realisieren:
- - Erfassung des Zuschnittlayouts (B1, B2, B3),
- - Signal zur Umsetzung von Zuschnitten (04) durch den Umsetzer (10) in den Voreinleger (05).
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6 stellt die schematische Aufbau-Draufsicht eines vierten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung für die Zuschnitthandhabung (01) in serieller Ausbildung sowie ergänzt durch Depalettierungseinrichtungen (16, 17) dar. Grundaufbau hier ist ein erster Bereich mit wenigstens einer separaten automatischen Depalettierung (16) und, oder wenigstens einer manuellen Depalettierung (17), die als Versorgung für eine Mehrzahl von Weiterverarbeitungseinrichtungen (06) dient. Die erfindungsgemäße Vorrichtung für Zuschnitthandhabung (01) ist in serieller Weise der wenigstens einen Depalettierung (16, 17) und den Weiterverarbeitungseinrichtungen (06) zwischengeschaltet derart, dass wenigstens eine Vorrichtung für Zuschnitthandhabung (01) einer Weiterverarbeitungseinrichtung (06) und optional eine Verpackungsstation (07) zugeordnet ist. Wenigstens ein Überlaufband (15) kann optional ergänzt sein um
- - nicht oder fehlerhaft sensorisch erkannte Zuschnitte, Zuschnittpakete (04) auszuschleusen,
- - für den Weiterverarbeitungsprozess überschüssige, fehlerhafte und, oder nicht gebrauchte Zuschnitte, Zuschnittpakete (04) auszuschleusen,
- - einen Puffertransport bei Maschinenstörungen abzubilden.
Dieses erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel unterstützt insbesondere die Weiterverarbeitung mit reduziertem Personal (03) und verbessert die Ausnutzung der Produktionsfläche. Ein weiterer Vorteil ist die erhöhte Sicherheit für Mitarbeiter (03) dadurch, dass deren Arbeitsbereich außerhalb des direkten Umfeldes der Weiterverarbeitungseinrichtungen (06) und, oder einer Verpackungsstation (07) liegt und kürzere Fluchtwege unterstützt.
