DE102019105217A1

DE102019105217A1 - Faltmaschine für Faltschachtelzuschnitte und Verfahren zur Erfassung von Rillen und/oder Spalten eines Faltschachtelzuschnitts in Echtzeit

Info

Publication number: DE102019105217A1
Application number: DE102019105217.3A
Authority: DE
Inventors: Thomas Stober
Original assignee: Wilhelm Bahmueller Maschinenbau Praezisionswerkzeuge GmbH
Current assignee: Wilhelm Bahmueller Maschinenbau Praezisionswerkzeuge GmbH
Priority date: 2019-03-01
Filing date: 2019-03-01
Publication date: 2020-09-03
Also published as: EP3930992A2; WO2020178015A3; WO2020178015A2

Abstract

Es werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Falten von Faltschachtelzuschnitten vorgeschlagen, bei der zum frühestmöglichen Zeitpunkt im Produktionsprozess eine Erfassung von Rillen und Spalten erfolgt und immer dann, wenn eine dieser Rillen oder Spalten außerhalb einer vorgegebenen Toleranzgrenze liegen, diese unmittelbar danach ausgeschleust werden.

Description

In einer Faltmaschine werden Faltschachtelzuschnitte gerillt, gefaltet und anschließend im Bereich einer Klebekante verklebt. Diese flach liegenden Faltschachtzuschnitte werden später beim Kunden aufgestellt und entfaltet wird, so dass Kartons entstehen.
Wenn die in den Faltschachtelzuschnitt eingeprägten Rilllinien, nachfolgend auch als „Rillen“ bezeichnet, nicht parallel sind oder die Wellen eines Faltschachtelzuschnitts aus Wellpappe nicht parallel zu den Rillen verlaufen, dann wird der Faltschachtelzuschnitt nicht exakt dort gefaltet, wo es gewünscht wird und die Ränder des Faltschachtelzuschnitts verlaufen im Bereich der Klebekante nicht parallel zueinander. Die in der Verlängerung der Klebekante vorhandenen Spalten sind somit nicht rechteckig, sondern haben die Form eines Trapezes oder eines Dreiecks (sog. Fishtailing). In der 1 der US 2017/0348940 A1 ist das in Fishtailing illustriert und wird dort auch im Zusammenhang mit der 1 erläutert. Zur Erläuterung dieses Begriffs wird daher auf die genannte Druckschrift verwiesen.
Der in Transportrichtung vor der Klebekante befindliche Spalt wird im Zusammenhang mit der Erfindung als „Lead“-Spalt bezeichnet. Der in Transportrichtung hinter der Klebekante befindliche Spalt wird als „Trail“-Spalt bezeichnet. Im Idealfall sind der Lead-Spalt und der Trail-Spalt genau gleich groß und die Kanten beider Spalten verlaufen jeweils parallel zueinander.
Aufgrund der zunehmend schlechteren Qualität und der statischen Struktur der Wellpappe, die das Ausgangsmaterial vieler Faltschachtelzuschnitte bildet, aber auch der gestiegenen Anforderungen der Kunden an die Optik und Maßhaltigkeit der Kartons, ist ein nicht unerheblicher Anteil der gefalteten und verklebten Faltschachtelzuschnitte nicht gut genug und muss daher als „schlecht“ klassifiziert und aussortiert werden. Ein schlechter Faltschachtelzuschnitt kann, wenn er beim Kunden aufgestellt und befüllt werden soll, zu einer Betriebsstörung oder -unterbrechung von etwa 15 Minuten Dauer führen. Das ist nicht akzeptabel und muss daher unbedingt vermieden werden.
Herkömmliche Faltmaschinen können solche schlechten Faltschachtelzuschnitte nicht erkennen. Aus ihnen wird in einer nachgelagerten Umreifungsmaschine zusammen mit einer Vielzahl guter Faltschachtelzuschnitte ein Paket gebündelt, welches an den Kunden ausgeliefert wird. Aus einem schlechten Faltschachtelzuschnitt entsteht in der Regel ein nicht maßhaltiger Karton entsteht. Dieser nicht maßhaltige Karton lässt sich nicht richtig Befüllen, was erhebliche Probleme und einen erheblichen Zeitverlust verursacht.
Daher ist man bestrebt, nur gute Faltschachtelzuschnitte zu einem Paket zu bündeln und auf jeden Fall zu verhindern, dass schlechte, insbesondere nicht maßhaltige Faltschachtelzuschnitte an den Kunden ausgeliefert werden.
Aus der EP 0937573 A1 , bzw. der darauf basierenden DE 699 15 399 B2 , sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überprüfung der Präzision der Faltung einer quaderförmigen Schachtel und die Verwendung einer solchen Vorrichtung beschrieben. Bei dieser Vorrichtung und diesem Verfahren werden der Lead-Spalt und der Trail-Spalt mit Hilfe einer Lichtquelle und einer Kamera erfasst. Die Kamera wiederum ist mit einer Bildverarbeitungssoftware verbunden, welche es ermöglicht, den Ort des Spalts zu erkennen und die Breite des Spalts zu erfassen. Dieses System soll in der Lage sein, schlechte/fehlerhafte Faltschachtelzuschnitte bzw. Faltschachtelzuschnitte, deren Schlitze einer nicht näher definierten Norm nicht entsprechen, zu erkennen und solche nicht der Norm entsprechenden Faltschachtelzuschnitte auszuschleusen. Wie die von der Kamera erfassten Abmessungen der Spalte ausgewertet werden, wird in dieser Druckschrift nicht beschrieben.
Aus der US 2017/0348940 A1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Überprüfung von gefalteten und verklebten Faltschachtelzuschnitten bekannt. Dabei wird ein Stapel von übereinander gelegten Faltschachtelzuschnitten, die bereits fertig gefaltet und verklebt sind, auf Maßhaltigkeit geprüft.
Mit Hilfe einer Bildaufnahmevorrichtung werden der Anfang des Lead-Spalts und das Ende des Trail-Spalts vermessen werden. Auf Basis dieser zwei Messungen werden die Faltschachtelzuschnitte klassifiziert und gegebenenfalls anschließend aussortiert.
Nachteilig an diesem Verfahren ist, dass erst der fertige Faltschachtelzuschnitt, wenn er sich in einem Stapel mit mehreren anderen Faltschachtelzuschnitten befindet, vermessen und geprüft wird. Außerdem ist nachteilig, dass nur der Anfang des Lead-Gaps und das Ende des Trial-Gaps vermessen wird, da es die Zuverlässigkeit des Verfahrens einschränkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, welche die Nachteile des Standes der Technik vermeidet. Außerdem soll es möglich sein, Kontur bzw. Form, Abmessungen und Lage von Rillen in einem Faltschachtelzuschnitt vor dem Falten zu erfassen. Darüber hinaus soll es möglich sein, die Lead- und Trail-Spalte von gefalteten und verklebten Faltschachtelzuschnitte effektiv zu vermessen und aus den dabei gewonnen Messwerten eine zuverlässige Aussage über die geometrische Qualität (Maßhaltigkeit, Fishtailing) des fertigen Faltschachtelzuschnitts, bzw. der fertigen Faltschachtel zu ermitteln.
Aus der daraus resultierenden Auswertung soll mit minimalem Eingriff in den Produktionsprozess ein fehlerhafter Faltschachtelzuschnitt ausgeschleust werden, so dass die Produktivität der Faltmaschine und aller vor- und nachgelagerten Prozesse maximiert wird, bei gleichzeitig minimalem Ausschuss.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Faltmaschine für Faltschachtelzuschnitte, umfassend mindestens ein Steuergerät, Mittel zum Befördern der Faltschachtelzuschnitte von einem Eingang zu einem Ausgang der Faltmaschine, Mittel zum Falten der Faltschachtelzuschnitte und eine Ausrichteinheit für gefaltete Faltschachtelzuschnitte, dadurch gelöst, dass die Faltmaschine mindestens eine Vorrichtung zur optischen Erfassung von Rillen und/oder Spalten der Faltschachtelzuschnitte aufweist, dass eine Vorrichtung zur optischen Erfassung von Rillen in einer Transportrichtung der Faltschachtelzuschnitte durch die Faltmaschine vor den Mitteln zum Falten der Faltschachtelzuschnitte angeordnet ist, und/oder dass eine Vorrichtung zur optischen Erfassung von Spalten in Transportrichtung gesehen nach den Mitteln zum Falten der Faltschachtelzuschnitte und vor der Ausrichteinheit angeordnet sind.
Wenn die Mittel zur optischen Erfassung von Rillen eingesetzt werden, werden diese Mittel nach einer Vorrichtung zum Rillen angeordnet. Dann können die zuvor mit Rillen versehenen Faltschachtelschnitte vermessen und überprüft werden. Es können ausgewählte oder alle Rillen jedes Faltschachtelzuschnitts mit Hilfe der erfindungsgemäßen Mittel zur optischen Erfassung von Rillen überprüft werden.
Wenn die Rillen bezüglich Form, Lage und Kontur nicht den Vorgaben entsprechen, kann der betreffende Faltschachtelzuschnitt als „schlecht“ klassifiziert werden und er wird ausgeschleust. Dies bedeutet, dass zum frühestmöglichen Zeitpunkt ein Faltschachtelzuschnitt mit fehlerhaften Rillen ausgeschleust wird, so dass die weitere Produktion nur noch mit „guten“ Faltschachtelzuschnitten und reduzierter Ausschussquote fortgeführt wird.
Wenn die erfindungsgemäßen Mittel zur optischen Erfassung von Spalten eingesetzt werden, dann werden diese Mittel nach einer Vorrichtung zum Falten von Faltschachtelzuschnitten angeordnet, so dass mindestens der Lead-Spalt und der Trail-Spalt im Bereich einer Klebekante erfasst und die erfassten Messwerte ausgewertet werden können. Ein dabei als „schlecht“ klassifizierter Faltschachtelzuschnitt kann unmittelbar danach durch eine Ausschleusstation aus dem Produktionsprozess ausgeschleust werden, so dass die weitere Produktion nur mit guten Faltschachtelzuschnitten fortgeführt wird. Dadurch wird die Zahl fehlerhafter Faltschachtelzuschnitte am Ende der Faltmaschine drastisch minimiert. Alle aus dem Vorhandensein einzelner fehlerhafter Faltschachtelzuschnitte in einer Vielzahl von guten Faltschachtelzuschnitten, die beispielsweise zu einem Bündel geschnürt werden, resultierenden Probleme werden minimiert oder sogar vollständig vermieden.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung der Vorrichtungen zur optischen Erfassung von Rillen und Spalten soll anhand einer einfachen Beispielrechnung veranschaulicht und quantifiziert werden.
Es wird angenommen, dass immer 100 gefaltete und verklebte Faltschachtelzuschnitte zu einem Stapel aufeinander geschichtet werden und anschließend in einer Umreifungsmaschine daraus ein Paket gebündelt wird. Diese Bündel á einhundert Faltschachtelzuschnitte werden an den Endkunden ausgeliefert.
Es sei weiter angenommen, dass aus verschiedensten Gründen jeder einhundertste Faltschachtelzuschnitt außerhalb der vom Kunden vorgegebenen Toleranzen liegt und infolgedessen ein Karton entsteht, der den Anforderungen des Kunden nicht entspricht. Das führt dazu, dass in jedem Bündel ein schadhafter bzw. schlechter Faltschachtelzuschnitt vorhanden ist. Das Aussortieren eines schlechten Faltschachtelzuschnitts erfolgt manuell und verursacht in vielen Fällen eine Zeitverzögerung von etwa 8 Minuten.
Wenn man, wie dies bei der US 2017/0348940 A1 der Fall ist, erst in diesem fortgeschrittenen Stadium diese Bündel darauf untersucht, ob sich in ihnen ein fehlerhafter Faltschachtelzuschnitt befindet, dann bedeutet dies in dem genannten Beispiel, dass nahezu jedes Bündel einen falschen Faltschachtelzuschnitt enthält. Infolgedessen müssen fast alle die Bündel wieder geöffnet werden, der schlechte Faltschachtelzuschnitt durch einen guten ersetzt werden und das Bündel erneut verschnürt werden. Es ist offensichtlich, dass der daraus resultierende Aufwand erheblich ist und eine störungsfreie Produktion auf diese Weise kaum möglich ist.
Wenn man - die gleichen Annahmen voraussetzend - nun die erfindungsgemäße Faltmaschine einsetzt, dann werden zum frühestmöglichen Zeitpunkt, nämlich unmittelbar nachdem die Faltschachtelzuschnitte gefaltet und verklebt wurden, der Lead-Spalt und der Trail-Spalt jedes Faltschachtelzuschnitts jeweils über deren gesamte Länge erfasst. Es wird zu jedem Lead-Spalt und zu jedem Trail-Spalt eine Vielzahl von Daten (Messwerten) erfasst. Aus dieser Vielzahl von Daten, die den Verlauf von Lead-Spalt und der Trail-Spalt repräsentieren, wird bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Vorhersagewert ermittelt, der Auskunft darüber gibt, ob der Faltschachtelzuschnitt am Ende des Produktionsprozesses innerhalb oder außerhalb der vorgegebenen Maß-Toleranzen liegen wird. Wenn die Auswertung ergibt, dass der Faltschachtelzuschnitt mit hoher Wahrscheinlichkeit schlecht werden wird, dann wird dieser Faltschachtelzuschnitt ausgeschleust und die Produktion ohne diesen Faltschachtelzuschnitt fortgeführt.
Wenn man nun unterstellt, dass fehlerhafte Faltschachtelzuschnitte mit einer 90%igen Erfolgsquote schon zu diesem frühen Zeitpunkt erkannt werden, dann bedeutet dies, dass von zehn Bündeln mit insgesamt eintausend Faltschachtelzuschnitten nur noch ein Bündel einen möglicherweise fehlerhaften Faltschachtelzuschnitt enthält. Die neun anderen Bündel enthalten nur gute Faltschachtelzuschnitte und können ohne weitere Maßnahmen an den Kunden ausgeliefert werden.
In anderen Worten: Anstatt (wie beim Stand der Technik) nahezu jedes Bündel von Faltschachtelzuschnitten wieder öffnen zu müssen und einen fehlerhaften Faltschachtelzuschnitt gegen einen guten auszutauschen, ist es mit Hilfe der erfindungsgemäßen Faltmaschine nur bei sehr wenigen Bündeln notwendig, dieses wieder zu öffnen und einen schlechten Faltschachtelzuschnitt durch einen guten Faltschachtelzuschnitt zu ersetzen.
Daraus wird deutlich, dass mit Hilfe der erfindungsgemäßen Faltmaschine eine sehr viel stabilere Produktion mit einem höheren Qualitätsniveau realisierbar ist als mit dem aus der US 2017/0348940 A1 bekannten Verfahren.
Um das Ausschleusen der als schlecht erkannten Faltschachtelzuschnitte zu ermöglichen, umfasst die Faltmaschine mindestens eine Station zum Ausschleusen einzelner Faltschachtelzuschnitte. Diese Station ist bevorzugt nach der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur optischen Erfassung von Rillen und einer Vorrichtung zur optischen Erfassung von Spalten in den Faltschachtelzuschnitten angeordnet.
Die Station ist in Transportrichtung der Faltschachtelzuschnitte gesehen so weit vorne wie möglich in der Faltmaschine angeordnet, damit zum frühestmöglichen Zeitpunkt als fehlerhaft erkannte Faltschachtelzuschnitte ausgeschleust werden können.
Alternativ oder zusätzlich zu der Station zum Ausschleusen ist es auch möglich, eine Station zum Markieren einzelner Faltschachtelzuschnitte vorzusehen. Dann können die als schlecht klassifizierten Faltschachtelzuschnitte markiert werden und zu einem späteren Zeitpunkt manuell oder durch einen Greifer oder eine andere Vorrichtung aus dem Prozess ausgeschleust werden.
Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen zur optischen Erfassung von Rillen und/oder Spalten können jede aus dem Stand der Technik bekannte und geeignete Technik nutzen. Beispielsweise können diese Vorrichtungen eine Matrixkamera, eine Zeilenkamera oder ein Laserdistanzsensor sein. Wenn in einer bevorzugten Ausführungsform die Vorrichtung zur optischen Erfassung von Rillen und/oder Spalten ein Laserdistanzsensor ist, dann kann dieser Laserdistanzsensor nach dem Prinzip der Triangulation oder dem Prinzip der Lichtlaufzeit arbeiten. Beide Funktionsweisen sind geeignet sowohl zum Erfassen von Form, Kontur und Lage von Rillen, als auch zum Erfassen der Breite von Spalten.
Die eingangs genannte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zur Online-Überwachung von Rillen in einer Faltmaschine nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst:

- Erfassen mindestens einer Rille mit der Vorrichtung zur optischen Erfassung von Rillen,
- Ermitteln von Tiefe, Breite und/oder Kontur der Rille,
- Vergleich von Tiefe, Breite und/oder Kontur der Rille mit den im Steuergerät hinterlegten Referenzwerten und
- Klassifizieren des Faltschachtelzuschnitts in „gut“ oder „schlecht“ in Abhängigkeit des Vergleichs.

Durch dieses Verfahren ist es möglich, wesentliche geometrische Eigenschaften der in einen Faltschachtelzuschnitt eingeprägten Rillen zu erfassen und ihre Abmessungen und Lage festzustellen. Außerdem ist es durch die Erfassung der Kontur der Rille möglich, Risse in der Rille an der Decklage der Wellpappe im Bereich der Rille zu erfassen. Solche Risse sind unerwünscht, weil sie zu einem reduzierten Stauchdruck bzw. einer verringerter Belastbarkeit eines aufgestellten Kartons führen. Daher sind Risse im Bereich der Rille unbedingt zu vermeiden.
Durch die erfindungsgemäße Erfassung der Rillen ist es also möglich, in der laufenden Produktion Form, Breite und Kontur der Rillen zu erfassen und, falls Unregelmäßigkeiten auftreten, durch entsprechende manuelle oder automatische Stelleingriffe in die Maschine diese Unregelmäßigkeiten zu korrigieren.
Am Beispiel eines Risses in der Rille kann dies am Einfachsten veranschaulicht werden. Um eine möglichst gute Faltkante zu erreichen, ist man bestrebt, die Rille so tief wie möglich zu machen. Je tiefer die Rille, desto größer ist jedoch die Gefahr, dass die Decklage der Wellpappe einreißt. Daher ist die Rillung idealerweise so tief wie möglich, ohne jedoch dass die Decklage der Wellpappe reißt.
Wenn ein Maschinenführer die Tiefe der Rille etwas vergrößert, dann kann er unmittelbar sehen, ob dies zu einem Riss in der Decklage der Wellpappe führt oder nicht. Wenn die Wellpappe im Bereich der Rille reißen sollte, dann kann der Maschinenführer die Tiefe der Rille etwas reduzieren, bis keine Risse mehr auftreten. Dieser Vorgang kann auch mit Hilfe eines geschlossenen Regelkreises vollautomatisch und ohne Zutun des Maschinenführers erfolgen. Dadurch ist gewährleistet, dass die Rille so tief wie möglich ist, ohne jedoch das Risse in der Wellpappe auftreten. Dieser Effekt führt zu einer deutlichen Qualitätsverbesserung der Faltschachtelzuschnitte, ohne dass nennenswerter Ausschuss aufgrund von Rissen in der Wellpappe auftritt.
Die eingangs genannte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zur Überwachung in Echtzeit von Spalten in einer Faltmaschine nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst:

- Erfassen mindestens eines Lead-Spalts und eines Trail-Spalts mit der Vorrichtung zur optischen Erfassung von Spalten,
- Ermitteln einer charakteristischen Breite des Lead-Spalts und einer charakteristischen Breite des Trail-Spalts,
- Berechnen eines Vorhersagewerts der Maßhaltigkeit, insbesondere eines Spaltwerts des Faltschachtelzuschnitts nach der Ausrichteinheit auf Basis der charakteristischen Breiten von Lead-Spalt und Trail-Spalt,
- Klassifizieren in „gut“ oder „schlecht“ des Faltschachtelzuschnitts durch Vergleich des Vorhersagewerts mit einem oder mehreren in dem Steuergerät hinterlegten Referenzwerten.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht darauf, dass schon unmittelbar nach dem Falten eines Faltschachtelzuschnitts und zwar noch vor der Ausrichteinheit der Lead-Spalt und der Trail-Spalt idealerweise über ihre gesamte Länge vermessen werden und aus den dadurch gewonnenen Geometriedaten des Lead-Spalts und des Trail-Spalts eine Vorhersage ermittelt wird, ob der Faltschachtelzuschnitt nachdem er in der Ausrichteinheit ausgerichtet wurde, „gut“ oder „schlecht“ sein wird.
Es kann erfindungsgemäß ein Vorhersagewert der Maßhaltigkeit für jeden Karton ermittelt werden. Alternativ ist es auch möglich, dass ein Vorhersagewert für den Lead-Spalt und ein Vorhersagewert für den Trail-Spalt ermittelt wird.
Die Vorhersagewerte können auf verschiedenste Arten und Weisen erfolgen. Beispielsweise kann der Mittelwert aller gemessenen Breiten des Lead-Spalts und des Trail-Spalts gebildet werden und daraus ein oder mehrere Vorhersagewerte für die zu erwartende Maßhaltigkeit des Kartons gebildet werden. Es kann beispielsweise aber nur jeder hundertste Messwert für die Ermittlung eines Vorhersagewerts herangezogen werden oder es ist möglich, auf Basis der Messwerte ein vereinfachtes geometrisches Modell von Lead-Spalt und Trail-Spalt zu ermitteln und daraus den Vorhersagewert zu ermitteln.
Ein Beispiel für ein solches vereinfachtes geometrisches Modell sieht vor, dass aus der Vielzahl von vorhandenen Messwerten eine Gerade berechnet wird für jede Seite eines Spalts. Im Ergebnis sind dann zwei Geraden für den Lead-Spalt und zwei Geraden für den Trail-Spalt vorhanden. Auf Basis des Abstandes dieser beiden Geradenpaare kann dann ein Vorhersagewert der Maßhaltigkeit des Kartons berechnet werden.
Die Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Methode oder eine bestimmte Berechnungsvorschrift zur Ermittlung des Vorhersagewerts beschränkt. Vielmehr wird man immer bestrebt sein, eine möglichst gute Aussagekraft des Vorhersagewerts bei geringen Anforderungen an die Qualität der Eingangsdaten und der Rechenleistung zu erreichen. Hierzu gibt es naturgemäß eine Vielzahl von Möglichkeiten.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung gibt das Steuergerät ein optisches und/oder ein akustisches Signal ab, wenn ein Faltschachtelzuschnitt als „schlecht“ klassifiziert wurde, Dadurch erfährt der Maschinenführer, dass ein schlechter Faltschachtelzuschnitt erkannt wurde und er kann geeignete Gegenmaßnahmen einleiten, wenn es sich dabei nicht nur um einen einzelnen Ausreißer handelt, sondern eine Vielzahl von Faltschachtelzuschnitten hintereinander als schlecht klassifiziert werden. Auch dadurch werden der Ausschuss minimiert und die Produktivität erhöht.
Die vorliegende Erfindung und ihre Vorteile werden anhand der Zeichnung und der zugehörigen Beschreibung verständlich, wobei die Zeichnungen und deren Beschreibung lediglich als nicht einschränkendes Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügte Abbildung dienen.
Figurenliste
Es zeigen:

1 einen ungefalteten Faltschachtelzuschnitt mit Spalten und Rillen;
2 den Faltschachtelzuschnitt gemäß 1 in gefaltetem und im Bereich der Klebekante verklebten Zustand;
3 ein Schema einer erfindungsgemäßen Faltmaschine bzw.
das Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
4 ein gemessener Schnitt durch einen Faltschachtelzuschnitt im Bereich eines Spalts;
5 ein gemessener Schnitt durch einen Faltschachtelzuschnitt im Bereich einer Rille;
6 einen gemessenen Schnitt durch einen Faltschachtelzuschnitt, bei dem die Wellpappe im Bereich der Rille gerissen ist;
7 Messwerte aus der Erfassung eines Spalts und die daraus errechneten Linienkanten des Spalts;
8 der Vergleich des Fishtailings fertig ausgerichteter Faltschachtelzuschnitte und die gemessenen Werte des Fishtailings unmittelbar nach dem Falten und Verkleben; und
9 der Vergleich gemessener Spaltbreiten und der Vorhersagewert von berechneten Spaltbreiten.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die 1 zeigt die Draufsicht auf einen Faltschachtelzuschnitt 1 mit Spalten und Rillen sowie einer Klebekante. Der Faltschachtelzuschnitt 1 wird in Richtung des Pfeils 3 durch eine erfindungsgemäße Faltmaschine bewegt. Die Richtung des Pfeils 3 entspricht der Transportrichtung des Faltschachtelzuschnitts 1 durch die Faltmaschine an.
Ausgehend von der Transportrichtung hat der Faltschachtelzuschnitt eine Vorderkante 5 und eine Hinterkante 7. Im angloamerikanischen Sprachraum wird die Vorderkante als „Lead“-Edge und die Hinterkante 7 als „Trail“-Edge bezeichnet. Infolgedessen wird der an der Vorderkante 5 vorhandene Spalte 9 als Lead-Spalt und der im Bereich der Hinterkante 7 vorhandene Spalt 11 wird als Trail-Spalt bezeichnet.
Des Weiteren sind drei in Transportrichtung verlaufende Rillen 15.1 bis 15.3 in den Faltschachtelzuschnitt 1 eingeprägt.
Diese Rillen 15 sind durch strichpunktierte Linien angedeutet. Sie verbinden jeweils einen Lead-Spalt 9 mit einem Trail-Spalt 11.
Parallel zu der Vorderkante 5, bzw. Hinterkante 7 sind zwei weitere Rillen 17 in den Faltschachtelzuschnitt 1 eingeprägt. Die Rillen 17 begrenzen die Klappen (ohne Bezugszeichen) des Faltschachtelzuschnitts 1, die später den Boden bzw. den Deckel eines aus dem Faltschachtelzuschnitt 1 gebildeten Kartons bilden.
Auf der in 1 linken Seite des Faltschachtelzuschnitts 1 ist eine Seitenkante 19 vorhanden. Auf der in 1 rechten Seite des Faltschachtelzuschnitts 1 ist eine Klebekante 13 ausgebildet. Die „rechte“ Seitenkante 21 besteht aus den Abschnitten 21.1 und 21.2.
In der 2 ist der Faltschachtelzuschnitt 1 aus der 1 in gefaltetem und verklebtem Zustand ebenfalls in einer Ansicht von oben dargestellt. Der Übergang von dem ebenen Faltschachtelzuschnitt 1 gemäß 1 zu dem gefalteten und verklebten Faltschachtelzuschnitt gemäß 2 erfolgt in einer Faltmaschine dadurch, dass der Faltschachtelzuschnitt 1 entlang der Rillen 15.1 und 15.3 jeweils um 180° gefaltet bzw. umgeschlagen wird. in der 2 wurde der rechte Teil des Faltschachtelzuschnitts 1 mit der Klebekante 13 zuerst umgeschlagen. Anschließend wurde der linke Teil des Faltschachtelzuschnitts 1 mit der Seitenkante 19 entlang der Rille 15.1 umgeschlagen, so dass der mittlere Abschnitt 19.3 der Seitenkante 19 auf der Klebekante 13 zu liegen kommt.
Im Bereich der Klebekante 13 und des mittleren Abschnitts 19.3 sind die Seiten des Faltschachtelzuschnitt 1 verklebt. Das Verkleben kann zum Beispiel dadurch erfolgen, dass an dem mittleren Abschnitt 19.3 des Faltschachtelzuschnitts 1 oder an der Klebekante 13 Klebstoff aufgetragen wird, bevor das linke Ende des Faltschachtelzuschnitts 1 auf der Klebekante 13 des Faltschachtelzuschnitts 1 anliegt und dort angepresst wird.
Nach dem Verkleben bilden die Kantenabschnitte 19.1 und 21.1 einen Lead-Spalt 9 und die Kantenabschnitte 19.2 und 21.2 einen Trail-Spalt 11. In der 2 sind der Lead-Spalt 9 und der Trail-Spalt 11 perfekt geformt. Das bedeutet, dass die Kanten 19.1 und 21.1 parallel zueinander verlaufen. Entsprechendes gilt auch für die Kanten 19.2. und 21.2 des Trail-Spalts 11. Außerdem ist eine Breite B des Lead-Spalts 9 und des Trail-Spalts 11 auf der Oberseite des Faltschachtelzuschnitts 1 gleich der Breite des Lead-Spalts 9 und des Trail-Spalts 11 an der Unterseite des Faltschachtelzuschnitts in der 2. Die an der Unterseite befindlichen Spalte 9, 11 sind durch unterbrochene Linien dargestellt.
In der 2 ist ein „perfekt“ gefalteter und verklebter Faltschachtelzuschnitt 1 dargestellt. Perfekt ist der Faltschachtelzuschnitt 1 weil die Breiten B der Spalte 9, 11 innerhalb der Toleranzen liegen und er kein Fishtailing aufweist. Solche „perfekten“ Faltschachtelzuschnitte 1 sind eher die Ausnahme als die Regel.
Eine Ursache für nicht perfekte Faltschachtelzuschnitte 1 kann sein, dass die Rillen 15.1. 15.2 und 15.3 nicht genau an der gewünschten Stelle auf dem Faltschachtelzuschnitt 1 positioniert sind. Eine weitere Ursache kann sein, dass der Faltschachtelzuschnitt nicht genau entlang der Rillen 15.1 und 15.3 abknickt, wenn er gefaltet wird. Das kann der Fall sein, wenn der Faltschachtelzuschnitt 1 aus Wellpappe hergestellt wird und die Wellen der Wellpappe nicht exakt parallel zu den Rillen 15.1 bzw. 15.3 verlaufen.
Schließlich kann es auch durch eine nicht gleichmäßig wirkende Faltkraft zu einer nicht perfekten Faltung des Faltschachtelzuschnitts kommen. Auch die Statik der Wellpappe und die Materialverdrängung beim Falten der Wellpappe kann zu einer nicht perfekten Faltung des Faltschachtelzuschnitts beitragen.
Im Ergebnis führen diese Effekte zu Maßabweichungen und/oder zum sogenannten Fishtailing. Als Fishtailing bezeichnet man den Effekt, dass die Kanten von Lead-Spalt und Trail-Spalt nicht parallel sind und die Breite von Lead-Spalt und Trail-Spalt nicht gleich sind.
Wenn das Fishtailing zu stark ausgeprägt ist, dann erfüllt der Faltschachtelzuschnitt die an ihn gestellten Anforderungen hinsichtlich Maßhaltigkeit nicht und er muss ausgesondert werden. Das gleiche gilt, wenn der wenn die Breiten B der Spalte 9, 11 außerhalb der Toleranzen liegen. Naturgemäß ist man immer bestrebt, die Ausschussquote so gering wie möglich zu halten, um die Produktivität zu erhöhen und die Ausschusskosten zu minimieren.
Hier setzt die Erfindung an.
In der 3 ist in Art eines Ablaufdiagramms das erfindungsgemäße Verfahren bzw. eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Zu jedem Verfahrensschritt gehört eine Vorrichtung, so dass die 3 auch eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Faltmaschine enthält. Ein Steuergerät ist nicht dargestellt. Das Steuergerät kommuniziert mit den Vorrichtungen 21 bis 39, indem es Daten abruft und/oder die Vorrichtungen ansteuert.
Der Weg der Faltschachtelzuschnitte durch die erfindungsgemäße Faltmaschine beginnt in 3 links oben und endet rechts unten (siehe die Pfeile 3). Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind Transporteinrichtungen, welche die Faltschachtelzuschnitte (nicht dargestellt) durch die Faltmaschine transportieren bzw. von einer Einrichtung zur nächsten Einrichtung transportieren nicht dargestellt. Als Transporteinrichtungen können alle aus dem Stand der Technik bekannten Fördereinrichtungen, wie beispielsweise Rollenförderer, Transportbänder, eingesetzt werden.
Der erste Block 21 repräsentiert eine Vorrichtung zum Rillen der Faltschachtelzuschnitte 1 bzw. den Verfahrensschritt „Rillen“.
In einem Block 23 wird erfindungsgemäß mindestens eine Rille 15.1, 15.2 und/oder 15.3 mit einer Vorrichtung zur optischen Erfassung erfasst. Demensprechend repräsentiert der Block 23 eine Vorrichtung zur optischen Erfassung von Rillen bzw. den Verfahrensschritt „optische Erfassung mindestens einer Rille“.
In einem Block 25 wird Klebstoff entweder auf die Klebekante 13 oder den Abschnitt 19.3 der Kante 19 des Faltschachtelzuschnitts aufgetragen. Das Bezugszeichen 25 steht somit für eine Klebevorrichtung bzw. den Verfahrensschritt „Auftragen von Klebstoff“.
Ein Block 27 repräsentiert eine erste Ausschleusstation bzw. den Verfahrensschritt „Ausschleusen eines fehlerhaften Faltschachtelzuschnitts“. Die erste Ausschleusstation 27 wird aktiviert, wenn in der Vorrichtung 23 zur optischen Erfassung von Rillen ein Faltschachtelzuschnitt als außerhalb der Toleranzen liegend oder „schlecht“ erkannt wurde.
Es ist auch möglich, die Reihenfolge der Klebevorrichtung 25 und der ersten Ausschleusstation 27 zu tauschen. Alternativ ist es auch möglich, anstelle der ersten Ausschleusstation 27 eine Vorrichtung zum Markieren eines fehlerhaften Faltschachtelzuschnitts, beispielsweise durch einen Aufdruck oder ein anderes Merkmal, anzuordnen. Diese markierten Faltschachtelzuschnitte können dann am Ende der Faltmaschine einfach erkannt und von den übrigen Faltschachtelzuschnitten getrennt werden.
In einem Block 29 werden die Faltschachtelzuschnitte entlang der Rillen 15.1 und 15.3 gefaltet. Das Bezugszeichen 29 steht somit für eine Vorrichtung zum Falten bzw. den Verfahrensschritt „Falten eines Faltschachtelzuschnitts“. Am Ende des Faltprozesses werden die Klebekante 13 und der Abschnitt 19.3 der Kante 19 des Faltschachtelzuschnitts 1 miteinander verklebt. Allerdings ist die Klebeverbindung nicht sofort endfest.
Daran schließt sich eine weitere Vorrichtung 31 zur optischen Erfassung von Spalten an. Wenn in der Vorrichtung 31 zur optischen Erfassung von Spalten ein Faltschachtelzuschnitt als fehlerhaft oder schlecht erkannt wurde, insbesondere weil die Breite B des im Bereich der Klebekante 13 vorhandenen Lead-Spalts 9 und/oder des dort vorhandenen Trail-Spalts 11 außerhalb der vorgegebenen Referenzwerte liegt oder das Fishtailing zu stark ist, kann dieser Faltschachtelzuschnitt in einer zweiten Ausschleusstation 33 ausgeschleust werden.
Daran schließt sich eine Vorrichtung 35 zum Stapeln mehrerer Faltschachtelzuschnitte an. Ein Stapel von beispielsweise 20 oder 50 Faltschachtelzuschnitten wird in einer Ausrichteinheit 37 ausgerichtet. In der Ausrichteinheit 37 werden von allen Seiten Schieber oder andere bewegliche Anschläge gegen den Stapel von Faltschachtelzuschnitten gedrückt. Zu diesem Zeitpunkt (wenige Sekunden nach dem Auftrag des Klebstoffs in der Klebevorrichtung 25) ist der Klebstoff noch nicht ausgehärtet, so dass durch das Ausrichten in den allermeisten Fällen die Maßhaltigkeit signifikant verbessert und/oder das Fishtailing der Faltschachtelzuschnitte signifikant reduziert wird.
Anschließend gelangen die gestapelten und ausgerichteten Faltschachtelzuschnitte zu einer Vorrichtung 39 zum Bündeln; d.h. es wird ein Umreifungsband um den Stapel geschlungen. Dieses Umreifungsband wird automatisiert verschweißt oder auf andere Weise geschlossen, so dass ein Bündel von beispielsweise 50 oder 20 Faltschachtelzuschnitten in der Art eines Quaders entsteht.
Diese Aneinanderreihung von Vorrichtungen und Einrichtungen bzw. von Verfahrensschritten ist lediglich exemplarisch und nicht einschränkend zu verstehen. Beispielsweise ist es möglich, dass die Klebevorrichtung 25 und die erste Ausschleusstation 27 in der Reihenfolge vertauscht werden. Es ist auch möglich, die erste Ausschleusstation 27 ersatzlos entfallen zu lassen und lediglich eine Ausschleusstation, nämlich die zweite Ausschleusstation 33, vorzusehen. Dann werden die Faltschachtelzuschnitte mit fehlerhaften Rillen 15, die von der Vorrichtung 23 zur optischen Erfassung von Rillen erkannt wurden, und fehlerhafte Faltschachtelzuschnitte, die nicht maßhaltig sind und die von der Vorrichtung 31 zur optischen Erfassung von Spalten erkannt wurden, in der gleichen Ausschleusstation, nämlich der zweiten Ausschleusstation 33, aus dem Produktionsprozess ausgeschleust.
Es ist auch möglich, anstelle der zweiten Ausschleusstation 33 eine weitere Vorrichtung zum Markieren vorzusehen, so dass auch die Faltschachtelzuschnitte mit außerhalb der Toleranzen liegenden Abmessungen und/oder Fishtailing markiert und zu einem späteren Zeitpunkt aus dem Produktionsprozess herausgenommen werden.
Es ist auch möglich, dass weitere Vorrichtungen und Verfahrensschritte in die in 3 dargestellte Kette von Verfahrensschritten eingefügt werden. In der 3 sind nur die für die Beschreibung der Erfindung wesentlichen Vorrichtungen und Verfahrensschritte dargestellt.
Im Zusammenhang mit der Erfindung ist von Bedeutung, dass die Rillen unmittelbar nach dem Rillen (siehe das Bezugszeichen 21) durch eine Vorrichtung 23 zur optischen Erfassung überprüft werden. Wenn die Überprüfung Auffälligkeiten bei einer der Rillen 15 oder 17 ergibt, ist zu erwarten, dass der Faltschachtelzuschnitt 1, wenn er gefaltet wird, nicht innerhalb der geforderten Toleranzen liegt. Daher wird ein Faltschachtelzuschnitt, dessen Rillen 15 einen auffälligen Befund ergeben haben, direkt ausgeschleust.
Unmittelbar nach dem Falten in der Vorrichtung 29 werden der Lead-Spalt 9 und der Trail-Spalt 11 im Bereich der Klebekante 13 überprüft. Sollten sich hier Auffälligkeiten bezüglich der Breiten B und/oder des Fishtailings ergeben, wird auch dieser Faltschachtelzuschnitt direkt ausgeschleust.
Im Ergebnis gelangen fast nur Faltschachtelzuschnitte zur Vorrichtung zum Stapeln 35 und zur Ausrichteinheit 3 sowie zur Vorrichtung 39 zum Bündeln, die einen innerhalb der Toleranzen liegenden Faltschachtelzuschnitt bzw. Karton erwarten lassen.
In anderen Worten: In die Vorrichtung 39 zum Bündeln von Faltschachtelzuschnitten gelangen nahezu zu 100% einwandfreie Faltschachtelzuschnitte. Dies bedeutet, dass kaum ein Bündel, welches die Vorrichtung 39 zum Bündeln verlässt, wieder geöffnet werden muss, weil sich ein fehlerhafter Faltschachtelzuschnitt in dem Bündel befindet.
Darin liegt ein wesentlicher Vorteil gegenüber der aus der US 2017/0348940 A1 bekannten Vorgehensweise. Dort werden die Faltschachtelzuschnitte erst, wenn sie zu einem Bündel „geschnürt“ wurden, einzeln überprüft. Wenn dort ein fehlerhafter Faltschachtelzuschnitt erkannt wird, muss das Bündel aus der Produktionslinie herausgenommen, geöffnet und der fehlerhafte Faltschachtelzuschnitt durch einen einwandfreien ersetzt werden. Dies ist sehr aufwändig und verzögert den Produktionsfluss. Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Produktivität erhöht und die Fehlerquote signifikant reduziert.
Die Vorrichtungen 23 und 31 zur optischen Erfassung von Rillen und/oder Spalten können die gleiche Hardware verwenden. Es ist in manchen Fällen auch möglich, dass ein und die gleiche Vorrichtung abwechselnd Spalte und Rillen erfasst. Die in der 12 dargestellten Vorrichtungen 23, 31 erfassen zunächst einen Lead-Spalt 9, dann eine Rille 15 und anschließend einen Trail-Spalt 11.
Es sind viele der am Markt befindlichen digitalen Kameras, seien es Matrixkameras, CCD, Linienkameras, als Vorrichtungen 23, 31 zur optischen Erfassung von Rillen und/oder Spalten geeignet.
Besonders vorteilhaft sind Laser-Distanzsensoren, da mit diesen Laser-Distanzsensoren die Kontur der Rillen und auch Spalte 9 und 11 sehr gut und mit hoher Präzision erfasst werden können.
In der 4 ist beispielhaft das Messergebnis eines Laser-Distanzsensors im Bereich eines Spalts 9 oder 11 dargestellt. Eine Dicke der Wellpappe ist mit D angegeben. Dort wo der Spalt 9, 11 vorhanden ist, ist die Dicke des Faltschachtelzuschnitts gleich Null. Eine Breite des Spalts 9, 11 ist mit B angegeben.
Die Lage des Spalts 9, 11 kann zum Beispiel durch die Lage von der beiden Flanken des Spalts 9, 11 angegeben werden. Die Lage der in 4 linken Flanke ist durch einen Doppelpfeil 41 angedeutet. In der 4 ist ein Schnitt durch einen Spalt 9, 11 exemplarisch widergegeben; sie stellt sozusagen eine Momentaufnahme an einem bestimmten Ort des Spalts 9, 11 dar.
Es ist offensichtlich, dass durch eine solche Einzel-Messung des Spalts 9, 11 nicht die gesamte Geometrie des Spalts 9 oder 11 über seine Länge erfasst werden kann. Erfindungsgemäß erfolgt eine Vielzahl von Messungen, während sich der Faltschachtelzuschnitt 1 (siehe 1) in der Transportrichtung 3 unter einer Vorrichtung 31 zur optischen Erfassung von Spalten hindurchbewegt. In der 1 sind solche Vorrichtungen 31 in der Verlängerung der Spalte 9, 11 und der Rillen 15.1, 15.2 und 15.3 angeordnet.
Wenn der Faltschachtelzuschnitt 1 in Transportrichtung unter der Vorrichtung 31 zur optischen Erfassung von Spalten hindurchgeschoben wird, dann erfasst die Vorrichtung 31 zunächst den Lead-Spalt 9 mit Hilfe mehrerer Messwerte. Anschließend bewegen sich die Rillen 15.1, 15.3 unter der Vorrichtung 31 hindurch. In diesem Augenblick arbeitet die Vorrichtung als Vorrichtung 23 zur optischen Erfassung von Rillen.
Abhängig von der Länge der zu vermessenden Spalte werden 15 bis 20 Messwerte je Spalt erfasst. Bei langen Spalten können auch mehr als 30 Messwerte erfasst werden. Entsprechendes gilt auch für die Vermessung von Rillen. Die Erfassung von mehr als 60 Messwerten pro Spalt bzw. pro Rille ist in der Regel nicht erforderlich.
In der 5 ist ein Querschnitt durch die Rille 15.1 dargestellt. Ausgehend von einer Dicke D der Wellpappe in einem ungestörten Bereich ist die Rille 15.1 als Vertiefung mit einer Breite B und einer Tiefe T dargestellt. Die Breite B entspricht in etwa der Breite eines Rillrads, mit dessen Hilfe die Rille 15.1 in den Faltschachtelzuschnitt eingedrückt oder geprägt wird. Ein Übergangsbereich 43 zu beiden Seiten der eigentlichen Rille 15 verbindet die ungestörten Bereiche des Faltschachtelzuschnitts 1 und die Rille 15.1 in der Art einer „Böschung“. In den Übergangsbereichen 43 ist die Oberfläche des Faltschachtelzuschnitts etwas welliger als in den ungestörten Bereichen. Dies lässt sich mit dem Umformvorgang beim Rillen erklären.
Lage 41, Breite B und Tiefe T der Rille 15.1 und anderer Rillen 15 können, wie in der 5 dargestellt aus den von der Vorrichtung 23 gemessenen Werten ermittelt werden. Der Verlauf einer Rille 15,1 kann durch den Vergleich einer Vielzahl von aufeinander folgenden Messungen ermittelt werden. Wenn eine Rille parallel zu der Transportrichtung 3 verläuft, bleibt der Wert 41, der die Lage der Rille beschreibt, konstant. Bei einer schräg verlaufenden Rille 15 ändert sich der Wert 41.
Wenn beispielsweise die Lage der Rille 15.1 nicht korrekt ist, dann weicht der Wert 41 von dem gewünschten Sollwert ab. Entsprechendes gilt für die Tiefe T, die Breite B und die Kontur der Rille 15.
Um ein möglichst gutes Abknicken bzw. Falten des Faltschachtelzuschnitts zu erreichen, ist man bestrebt, die Rille 15 so tief wie möglich zu machen. Allerdings besteht mit zunehmender Tiefe T der Rille 15 die Gefahr, dass die Decklage der Wellpappe Risse bekommt. In der 6 ist beispielhaft eine Rille mit einem Riss 45 dargestellt. Dieser Riss 45 stellt sich als eine lokale Vertiefung im Bereich der Rille 15 dar. Wenn also ein solcher Riss 45 erkannt wird, dann kann erstens der zugehörige Faltschachtelzuschnitt ausgeschleust werden. Außerdem kann die Tiefe der Rille 15 reduziert werden. Dies erfolgt beispielsweise dadurch, dass das zugehörige Rillrad weniger weit zugestellt wird. Dieser Vorgang kann manuell vom Bediener der Maschine oder automatisch in einem geschlossenen Regelkreis erfolgen.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung 23 zur optischen Erfassung von Rillen können somit ohne die Gefahr von nennenswertem Ausschuss, die Tiefe T der Rillen 15 maximiert werden und somit das Falten der Faltschachtelzuschnitte 1 signifikant verbessert werden.
In der 7 ist beispielhaft dargestellt, wie die Geometrie eines Spalts 9, 11 erfasst und in idealisierte Kanten in Form von Geraden wird.
Wie man aus der 7 erkennen kann, weichen die Messwerte Daten, welche die Vorrichtung 31 zur optischen Erfassung von Spalten liefert, durchaus erheblich voneinander ab. In der 7 wird das durch eine „ausgefranste“ Kante des Spalts 9, 11 veranschaulicht. Eine Möglichkeit, zur Reduktion der Zahl der erfassten Messwerte auf einen oder wenige aussagekräftige Parameter, besteht darin, aus den Messwerten jeweils eine Gerade 47, 49 zu ermitteln, die ein rechnerisches Modell der Kanten des Spalts 9, 11 darstellt. Eine Breite B und die Parallelität der Geraden 47, 49 der Spalte 9 und 11 erlauben qualitative und quantitative Aussagen über die Maßhaltigkeit und das Fishtailing der Spalte 9 und 11 unmittelbar nach dem Falten.
Zu diesem Zeitpunkt sind diese Aussagen noch nicht sehr aussagekräftig im Hinblick darauf, ob der Faltschachtelzuschnitt nach dem Durchlaufen der Ausrichteinheit 37 innerhalb der geforderten Toleranzen oder außerhalb der geforderten Toleranzen liegt.
Deshalb ist bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, aus den in der Vorrichtung 31 gemessenen und ermittelten Geraden 47, 49 von Lead-Spalt 9 und Trail-Spalt 11 einen Vorhersagewert zu berechnen, der die Maßhaltigkeit der Spalte 9, 11 und/oder das Fishtailing nach der Ausrichteinheit 37 beschreibt.
Wenn dieser Vorhersagewert innerhalb der geforderten Toleranzen ist, dann bleibt der Faltschachtelzuschnitt im Produktionsprozess, selbst wenn er beim Durchlaufen der Vorrichtung 31 noch außerhalb der geforderten Toleranzen liegt.
Wenn der Vorhersagewert ergibt, dass der Faltschachtelzuschnitt aller Voraussicht nach auch nach der Ausrichteinheit 37 außerhalb der Toleranzen liegen wird, dann wird der betreffende Faltschachtelzuschnitt in der zweiten Ausschleusstation 33 ausgeschleust oder markiert und zu einem späteren Zeitpunkt aus dem Produktionsprozess herausgenommen.
In der 8 wird verdeutlicht, wie stark die in der Vorrichtung 31 zur optischen Erfassung von Spalten ermittelten Werte (Breite B der Spalte oder Fishtailing) und die nach der Ausrichteinheit 37 tatsächlich vorhandenen Werte voneinander abweichen.
Mit 51 sind die Werte, wie sie von der Vorrichtung 31 zur optischen Erfassung von Spalten ermittelt wurden, gekennzeichnet. Mit 53 sind die Werte nach der Ausrichteinheit 37 gekennzeichnet. Eine Linie 55 zeigt die Differenz zwischen den Werten 51 und 53.
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, die Messwerte der Vorrichtung 31 zur optischen Erfassung von Spalten in Vorhersagewerte für die Breite B der Spalte 9, 11 und/oder des Fishtailings nach der Ausrichteinheit 37 umzuwandeln und auf Basis dieser rechnerisch ermittelten Vorhersagewerte, eine Entscheidung über „gut“ oder „schlecht“ zu treffen.
In der 9 ist der Vergleich der gemessenen Spalte nach der Ausrichteinheit 37 (siehe die Linie 57) und der mit den rechnerisch ermittelten Vorhersagewerten (siehe die Linie 59) dargestellt. Beide Linien 57 und 59 sind nahezu deckungsgleich. Das bedeutet, dass die Umwandlung der Ergebnisse der Vorrichtung 31 zur optischen Erfassung von Spalten in Vorhersagewerte eine hohe Übereinstimmung mit den tatsächlich nach der Ausrichteinheit 37 gemessenen Werten ergibt.
Daher ist das Ausschleusen von Faltschachtelzuschnitten 1 unmittelbar nach der Vorrichtung 31 zur optischen Erfassung von Spalten auf Basis der Vorhersagewerte sehr treffsicher und führt dazu, dass nur die Faltschachtelzuschnitte ausgeschleust werden, die mit sehr hoher Sicherheit oder Wahrscheinlichkeit nach der Ausrichteinheit 37 einen fehlerhaften Faltschachtelzuschnitt erwarten lassen. In Folge dessen wird die Ausschussquote gegenüber dem aus der EP 0937573 A1 bekannten Verfahren drastisch reduziert.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist in der Lage, die Ausschussquote zu minimieren, gleichzeitig sicherzustellen, dass ausschließlich gute Faltschachtelzuschnitte gebündelt werden bzw. die Zahl fehlerhafter Faltschachtelzuschnitte in einem Bündel um eine oder mehrere Größenordnungen gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren reduziert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2017/0348940 A1 [0001, 0007, 0019, 0023, 0075]
EP 0937573 A1 [0006, 0099]
DE 69915399 B2 [0006]

Claims

Faltmaschine für Faltschachtelzuschnitte (1) umfassend mindestens ein Steuergerät, Mittel zum Befördern der Faltschachtelzuschnitte von einem Eingang zu einem Ausgang der Faltmaschine, eine Vorrichtung zum Falten (29) der Faltschachtelzuschnitte (1) und eine Ausrichteinheit (37) für gefaltete Faltschachtelzuschnitte (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Faltmaschine mindestens eine Vorrichtung (23, 31) zur optischen Erfassung von Rillen (15) und/oder Spalten (9, 11) der Faltschachtelzuschnitte (1) aufweist, dass eine Vorrichtung zur optischen Erfassung (23) von Rillen in Transportrichtung vor den Mitteln zum Falten (29) der Faltschachtelzuschnitte (1) angeordnet sind, und/oder dass eine Vorrichtung zur optischen Erfassung von Spalten (9, 11) in Transportrichtung hinter den Mitteln zum Falten (29) der Faltschachtelzuschnitte (1) und vor der Ausrichteinheit (37) angeordnet sind.
Faltmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine mindestens eine Station (27, 33) zum Ausschleusen einzelner Faltschachtelzuschnitte (1) aufweist.
Faltmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens eine Vorrichtung zum Markieren einzelner Faltschachtelzuschnitte (1) aufweist.
Faltmaschine nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Vorrichtung (27, 33) zum Auschleusen und/oder die mindestens eine Vorrichtung zum Markieren in Transportrichtung hinter der oder den Vorrichtungen zur optischen Erfassung (23, 31) von Rillen (15) und/oder Spalten (9, 11) angeordnet ist.
Faltmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Vorrichtung zur optischen Erfassung (23, 31) von Rillen (15) und/oder Spalten (9, 11) eine Matrixkamera, eine Zeilenkamera, oder ein Laser-Distanzsensor ist.
Faltmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser-Distanzsensor nach dem Prinzip der Triangulation oder dem Prinzip der Lichtlaufzeit arbeiten.
Verfahren zur online-Überwachung von Rillen (15) in einer Faltmaschine nach einem der vorhergehenden VorrichtungsAnsprüche, umfassend folgende Verfahrensschritte: - Erfassen mindestens einer Rille (15) mit der Vorrichtung zur optischen Erfassung (23, 31) von Rillen, - Ermitteln von Lage, Tiefe (T), Breite (B) und/oder Kontur der Rille (15), - Vergleich von Lage (41), Tiefe (T), Breite (B) und/oder Kontur der Rille (15) mit in dem Steuergerät hinterlegten Referenzwerten - Klassifizieren (gut/schlecht) des Faltschachtelzuschnitts (1) in Abhängigkeit des Vergleichs.
Verfahren zur online-Überwachung von Spalten in einer Faltmaschine nach einem der vorhergehenden VorrichtungsAnsprüche, umfassend folgende Verfahrensschritte: - Erfassen mindestens eines Lead-Spalts (9) und eines Trail Spalts (11) mit der Vorrichtung zur optischen Erfassung (31) von Spalten, - Ermitteln einer charakteristischen Breite (B) des Lead-Spalts (9) und einer charakteristischen Breite (B) des Trail-Spalts (11), - Berechnen eines Vorhersagewerts der Maßhaltigkeit des Faltschachtelzuschnitts (1) nach der Ausrichteinheit (37) auf Basis der charakteristischen Breiten (B) von Lead-Spalt (9) und Trail-Spalt (11), - Klassifizieren (gut/schlecht) des Faltschachtelzuschnitts (1) durch Vergleich des Vorhersagewerts mit einem oder mehreren in dem Steuergerät hinterlegten Referenzwerten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein als „schlecht“ klassifizierter Faltschachtelzuschnitt (1) mit Hilfe der mindestens einen Ausschleusstation (27, 33) ausgeschleust wird und/oder mit Hilfe der mindestens einen Vorrichtung zum Markieren markiert wird.
Verfahren zur online-Überwachung von Spalten (9, 11) in einer Faltmaschine nach einem der vorhergehenden VerfahrensAnsprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät ein optisches und/oder ein akustisches Signal abgibt, wenn ein Faltschachtelzuschnitt als „schlecht“ klassifiziert wurde.