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Die Erfindung betrifft ein Substrathandhabungssystem mit einem Zufuhrsystem zur Zufuhr gestapelter Substrate und mit einer Verarbeitungsmaschine zum Verarbeiten gestapelter Substrate und ein Verfahren zum Betreiben eines Substrathandhabungssystems mit einem Zufuhrsystem zur Zufuhr gestapelter Substrate und einer Verarbeitungsmaschine zum Verarbeiten gestapelter Substrate.
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Aus der
JP 60 - 48848 A ist es bekannt, Teilstapel eines Bogenstapels mittels Greifern unterschiedlich zu Handhaben.
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Aus der
JP 62 - 8936 A bzw. der
JP 62 - 8937 A ist es bekannt, Teilstapel mittels Greifern zu Handhaben.
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Aus der
DE 39 37 995 A1 ist es bekannt, zur Riesabtrennung bewegbare Gabeln einzusetzen.
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Aus der
EP 1 598 293 A1 ist ein Verfahren zum Beschicken eines Rütteltisches sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bekannt, wobei Teilstapel eines Gesamtstapels mittels Greifmitteln zum Rütteltisch gefördert werden.
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Aus der
EP 2 128 056 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Handhaben eines Stapels von Blättern oder eines Teilstapels davon bekannt, wobei zunächst die Lage und Höhe des Stapels erfasst wird, wonach der Stapel oder Teilstapel unter Verwendung der zuvor erfassten Lage- und Höhendaten abschnittsweise angehoben und von der Seite her gegriffen und dann gehandhabt wird.
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Aus der
EP 2 923 977 B1 bzw. der
EP 2 923 978 B1 ist es bekannt, zum Abtrennen eines Teilstapels von einem Gesamtstapel und zum Überführen dieses Teilstapels zu einem Rütteltisch eine manuell mittels eines Stick-Bedienelementes zu bedienende Greifeinrichtung einzusetzen.
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Aus der
WO 2012/069056 A1 ist eine automatische Handhabung und Belüftung eines Papierstapels bekannt, wobei ein Greifersysteme aufweisender Zwei-Arm-Roboter eingesetzt wird.
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Aus der
WO 2015/147724 A1 ist ein Greifer bekannt, der für eine Handhabung flexibler Substrate an einem Arm eines Roboters angebracht werden kann und dessen unterer Finger zum Einfahren in einen Gesamtstapel zum Trennen des Gesamtstapels in Teilstapel vorgesehen ist.
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Aus der
WO 2016/148618 A1 und bereits der
SE 1450359 A1 ist ein Verfahren zum Greifen eines oberen Bündels flexibler Substrate mittels Greifern an einem zweiarmigen Roboter bekannt, wobei Sensoren zum Abtasten des Substratstapels eingesetzt werden und wobei ein zweiter unterer Greiferfinger neben einem ersten unteren Greiferfinger eingesetzt wird und anschließend der zweite untere Greiferfinger entlang der Stapelkante in seine endgültige Griffposition verlagert wird.
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Aus der
WO 2015/147725 A1 ist ein Verfahren zum Handhaben von Stapeln flexibler Substrate bekannt, wobei die erfassten Teilstapel von Greifern eines Zwei-Arm-Roboters erst in eine vertikale Lage gebracht und dann abgelegt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein alternatives Substrathandhabungssystem bzw. ein alternatives Verfahren zum Betreiben eines Substrathandhabungssystems zu schaffen. Insbesondere soll ein teil- oder vollautomatisches System geschaffen werden, welches auf die vielfältigen Anforderungen anpassbar bzw. angepasst ist.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruches und ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruches gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Die Erfindung hat den Vorteil, dass ein alternatives Substrathandhabungssystem bzw. ein alternatives Verfahren zum Betreiben eines Substrathandhabungssystems geschaffen wird. Insbesondere wird ein teil- oder vollautomatisches System geschaffen, welches auf die vielfältigen Anforderungen anpassbar bzw. angepasst ist.
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Im Folgenden soll die Erfindung beispielhaft erläutert werden. Die dazugehörigen Zeichnungen stellen dabei schematisch dar:
- 1: Draufsicht auf ein Substrathandhabungssystem mit Zufuhrsystem, Roboterzelle und Verarbeitungsmaschine;
- 2: Seitliche Ansicht des Substrathandhabungssystems mit Verarbeitungsmaschine und Roboterzelle;
- 3: Rütteltisch mit nachgeordnetem Non-Stop-Anleger;
- 4: System zur automatischen Vorbereitung von Banknotenbogen;
- 5: Zufuhrsystem mit Logistiksystem zum Transport von Substratstapel enthaltenden Containern;
- 6: Einem Substrathandhabungssystem zuführbare Substratstapel;
- 7: Vom Substrathandhabungssystem bearbeiteter Substratstapel und gesammelte Stapelhilfen;
- 8: Vakuum-Zählscheibe zum Zählen von Substratbogen;
- 9: Zwei-Arm-Roboter mit Wechselgreifer;
- 10: Draufsicht auf eine Roboterzelle mit an einem Rahmen angeordneter Vakuum-Zählscheibe;
- 11: An Rahmen angeordnete Vakuum-Zählscheibe;
- 12: Perspektivische Ansichten einer Vakuum-Zählscheibe;
- 13: Handhabungsschritte von Substratbogen durch Greifersysteme eines Zwei-Arm-Roboters.
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Die 1 bzw. 2 zeigen beispielsweise ein Substrathandhabungssystem mit einer beliebigen Verarbeitungsmaschine 1 und Roboterzelle 3. Als Verarbeitungsmaschine 1 kann beispielsweise eine bogenverarbeitende Maschine, insbesondere eine Bogendruckmaschine, vorgesehen sein. Die Verarbeitungsmaschine 1 kann auch eine Bogenoffsetrotationsdruckmaschine beispielsweise in Aggregat- und Reihenbauweise sein. Die Verarbeitungsmaschine 1 kann beispielsweise eine Druckmaschine sein, welche zugeführtes Substrat, insbesondere bogenförmiges Substrat, beispielsweise Bedruckstoffbogen, verarbeitet, beispielsweise bedruckt und/oder lackiert bzw. nummeriert, schneidet und/oder inspiziert. Bevorzugt wird das Substrathandhabungssystem zur Verarbeitung von Wert- bzw. Banknotenmaterial eingesetzt.
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Die Verarbeitungsmaschine 1 weist beispielsweise einen Anleger 1.1 auf, welchem bogenförmiges Substrat zuführbar ist. Dem Anleger 1.1 kann sich in Substratförderrichtung beispielsweise eine Anlage, ein oder mehrere Verarbeitungswerke wie Druckwerke 1.2 und eine Auslage 1.3 anschließen. Die Verarbeitungsmaschine 1 enthält bevorzugt ein nicht weiter dargestelltes Fördersystem, welches die zu verarbeitenden, beispielsweise zu bedruckenden bzw. zu lackierenden bzw. zu bearbeitenden usw. Substrate durch die Verarbeitungsmaschine 1 fördert. Das Fördersystem kann beispielsweise Förderbänder und/oder rotierende Bogenführungszylinder aufweisen, welche das Substrat mittels Greifern an der Vorderkante fixieren und im Greiferschluss übergeben. Die Maschine kann auch eine Wendeeinrichtung zum Wenden der Substrate aufweisen.
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In der Auslage 1.3 kann als Fördersystem beispielsweise ein Kettenfördersystem mit zwei jeweils seitlich am Gestell der Auslage 1.3 geführten Auslageketten ausgebildet sein, zwischen denen Greiferwagen angeordnet sind, welche das Substrat zu einem Auslagestapel fördern. Die Greiferwagen können dafür Bogenfixiersysteme aufweisen, mit denen die zu fördernden Substrate an der Vorderkante gegriffen werden können. Von den Auslageketten können die Greiferwagen auf einer Greiferwagenbahn in Förderrichtung bis über den Auslagestapel geführt werden, wo die Greiferwagen die Substrate zur Ablage freigeben. In der Auslage 1.3 kann ein oder können auch mehrere Bogenstapel gebildet werden.
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Das Substrathandhabungssystem weist neben der Verarbeitungsmaschine 1 zum Verarbeiten gestapelter Substrate ein Zufuhrsystem 2 zur Zufuhr gestapelter Substrate zur Verarbeitung durch die Verarbeitungsmaschine 1 auf. Das Zufuhrsystem 2 weist zumindest einen Bereitstellungsplatz 2.1 zur Bereitstellung von mindestens einem von der Verarbeitungsmaschine 1 zu verarbeitenden Substratstapel 4 aus einzeln gestapelten Substraten auf. Der Bereitstellungsplatz 2.1 des Substrates liegt dabei derart im Bereich einer Roboterzelle 3, also einem Arbeitsbereich eines Industrieroboters, dass dieser das bereitgestellte Substrat handhaben kann. Das Zufuhrsystem 2 stellt dabei bevorzugt gestapelte Substrate bereit, welche beispielsweise auf einer palettenförmigen Unterlage gestapelt zugeführt werden. Die vom Zufuhrsystem 2 bereitgestellten Substratstapel 4 können beispielsweise als Gesamtstapel oder auch als mittels Stapel- bzw. Trennhilfen getrennte Teilstapel zur Verfügung gestellt werden. Weiter können die zur Verfügung gestellten Substratstapel 4 auch verpackt bzw. versiegelt zur Verfügung gestellt werden. Die zur Verfügung gestellten Substratstapel 4 können beispielsweise in einem vorangehenden Druckdurchgang bedruckt worden sein.
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Das Substrathandhabungssystem weist weiterhin zwischen dem Zufuhrsystem 2 und der Verarbeitungsmaschine 1 die Roboterzelle 3 auf, welche insbesondere einen Zwei-Arm-Roboter 3.1 umfasst. Bevorzugt weist der Zwei-Arm-Roboter 3.1 zwei unabhängig voneinander bewegbare Arme mit jeweils Greifsystemen 3.2 auf, welche besonders bevorzugt mindestens über sechs Freiheitsgrade verfügen. Die Greifersysteme 3.2 des Zwei-Arm-Roboters 3.1 sind zur Handhabung jeweils einer Mehrzahl von Substraten ausgebildet. Beispielsweise können die Greifersysteme 3.2 jeweils mindestens zwei Greiferfinger umfassen, welche zum Greifen aufeinander zu bewegbar ausgebildet sein können. Die Greifersysteme 3.2 können weiterhin über pneumatische Anschlüsse, insbesondere Blasluftdüsen, verfügen. Einem oder beiden Greifersystemen 3.2 kann auch eine Trennhilfe zum Einfahren in den Substratstapel 4 zugeordnet sein.
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Das Zufuhrsystem 2 wird insbesondere derart betrieben, dass mit diesem wahlweise verschiedenartig gestapelte Substrate zuführbar sind. Das heißt insbesondere, dass durch das Zufuhrsystem 2 gestapelte Substrate in den Wirkbereich der Roboterzelle 3, insbesondere in den Greifbereich des Zwei-Arm-Roboters 3.1, gebracht werden. Dabei können durch das Zufuhrsystem 2 insbesondere Substratstapel 4 aus ungetrennt gestapelten Substraten oder aus durch Stapelhilfen getrennte Substrate zuführt werden. Die aus ungetrennten Substraten bestehenden Substratstapel 4 bzw. die Substratstapel 4 aus durch Stapelhilfen getrennten Substraten werden bevorzugt durch das Zufuhrsystem 2 gefördert und auf einem definierten Bereitstellungsplatz 2.1 positioniert. Beispielsweise können Stapelbretter 6 bzw. Distanzbleche 7 als Stapelhilfen verwendet werden. Stapelbretter 6 können beispielsweise in einem vorangehenden Druckdurchgang zum Trennen einzelner Teilstapel in den weiterzuverarbeitenden Substratstapel 4 eingefügt werden.
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In der Roboterzelle 3, insbesondere mittels des Zwei-Arm-Roboters 3.1, kann jeweils ein Teilstapel des auf dem Bereitstellungsplatz 2.1 positionierten Substratstapels 4 ergriffen werden und damit die ergriffenen Substrate des Teilstapels vom restlichen Stapel getrennt werden. Dabei kann in der Roboterzelle 3 ein Teilstapel eines beispielsweise durch Stapelbretter 6 gebildeten Teilstapels gegriffen bzw. gehandhabt werden. Bei geeigneter Abmessung kann aber auch ein gesamter durch Stapelhilfen gebildeter Teilstapel gegriffen bzw. gehandhabt werden. Bevorzugt werden im Zusammenhang mit dem Ergreifen bzw. Trennen eines Teilstapels die einzelnen Substrate des Teilstapels untereinander getrennt, beispielsweise gelockert.
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In einem Substrathandhabungssystem ist weiterhin bevorzugt ein Ablagetisch vorgesehen, auf welchen die durch die Greifersysteme 3.2 gegriffenen Teilstapel ablegbar sind. Der Ablagetisch nimmt insbesondere durch Ablage eines oder mehrerer Teilstapel mittels der Greifersysteme 3.2 die anschließend von der Verarbeitungsmaschine 1 zu verarbeitenden Substrate auf. Vom Ablagetisch kann der aufgenommene Substratstapel 4 beispielsweise über Fördersysteme auf eine Palette 5, insbesondere eine Non-Stop-Systempalette 5, überführt werden. Insbesondere in der Ausbildung eines Non-Stop-Anlegers 1.1 können die auf einer Non-Stop-Systempalette 5 aufgenommenen Substratstapel 4 der Verarbeitungsmaschine 1 unterbrechungsfrei zugeführt werden. Bevorzugt erfolgt die Zufuhr der auf einer Palette 5 bzw. Non-Stop-Systempalette 5 gestapelten Bogen teil- oder vollautomatisiert, beispielsweise über ein Logistik- bzw. Transportsystem.
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Die 3 zeigt einen bevorzugt als Rütteltisch 8 ausgeführten Ablagetisch mit einem verlagerbaren bzw. schwenkbaren Anschlag 8.1. Die von Greifersystemen 3.2 auf dem Rütteltisch 8 abgelegten Substratbogen können an dem Anschlag 8.1 insbesondere während einer Rüttelbewegung ausgerichtet werden. Nach Ausrichtung kann der Anschlag 8.1 verlagert bzw. verschwenkt werden und der fertig gerüttelte Substratstapel 4 der Verarbeitungsmaschine 1 zugeführt werden. Insbesondere kann der fertig gerüttelte Substratstapel 4 auf eine Non-Stop-Systempalette 5 überführt werden. Zur Überführung kann beispielsweise ein Logistik- bzw. Transportsystem zum Einsatz kommen, welches die Non-Stop-Systempalette 5 in den Bereich des Rütteltisches 8 verlagert. Es können Fördersysteme, Greifersysteme und/oder Schubsysteme zur Überführung des fertig gerüttelten Substratstapels 4 auf eine Palette 5 bzw. Non-Stop-Systempalette 5 vorgesehen sein. Der Ablagetisch, insbesondere Rütteltisch 8, kann aber auch mehrere unterschiedlichen Seiten zugeordnete Anschläge aufweisen, welche auch durch entsprechende Auswahl zum Ausrichten genutzt werden können. Der Rütteltisch 8 kann dabei in seiner Ablagefläche auf die ausgewählte Anschlagseite eingestellt werden. Beispielsweise kann eine Auswahl einer oder zweier Anschlagseiten aus zwei, drei oder auch vier Anschlagseiten erfolgen.
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Der Anleger 1.1 der Verarbeitungsmaschine 1 ist vorzugsweise als Non-Stop-Anleger 1.1 ausgeführt, mittels welchem der Verarbeitungsmaschine 1 ununterbrochen Substratstapel 4 zur Verarbeitung zugeführt werden können. Ein solcher Non-Stop-Anleger 1.1 kann dafür einen Hilfsstapelträger mit Tragelementen aufweisen, welche einen Reststapel durch eine Non-Stop-Systempalette 5 hindurch untergreifen und zur weiteren Verarbeitung anheben. Während der Abarbeitung des Reststapels kann die leere Non-Stop-Systempalette 5 abgesenkt und ein neuer Substratstapel 4 eingesetzt werden. Dafür kann beispielsweise ein neuer insbesondere fertig gerüttelter Substratstapel 4 auf einer weiteren Non-Stop-Systempalette 5 unter dem Reststapel eingefahren und durch eine Stapeltragplatte angehoben werden. Damit kann durch den Non-Stop-Anleger 1.1 eine Stapelvereinigung unter Herausziehung der Tragelemente des Hilfsstapelträgers erfolgen. Der Verarbeitungsmaschine 1 können damit unterbrechungsfrei zu verarbeitende Substrate zugeführt werden.
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Beim Betreiben des Substrathandhabungssystems erfolgt eine Zufuhr gestapelter Substrate mittels des Zufuhrsystems 2 zur Roboterzelle 3, welche die Substratstapel 4 zur Verarbeitung durch die Verarbeitungsmaschine 1 vorbereitet, welche die zugeführten Substrate insbesondere vollautomatisch weiter verarbeitet. Die zwischen dem Zufuhrsystem 2 und der Verarbeitungsmaschine 1 vorgesehene Roboterzelle 3 handhabt dabei mit Greifersystemen 3.2 jeweils eine Mehrzahl von Substraten, wobei durch das Zufuhrsystem 2 wahlweise verschiedenartig gestapelte Substrate zuführt werden. Es können dabei durch das Zufuhrsystem 2 Substratstapel 4 aus ungetrennt gestapelten Substraten oder aus durch Stapelhilfen getrennten Substraten zugeführt werden.
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Das oder die Greifersysteme 3.2 der Roboterzelle 3, insbesondere der Zwei-Arm-Roboter 3.1, entfernen besonders bevorzugt Stapelhilfen aus zugeführten Substratstapeln 4. Dafür kann ein Ergreifen der Stapelhilfen mittels eines oder beider Greifersysteme 3.2 des Zwei-Arm-Roboters 3.1 erfolgen. Die Stapelhilfen können beispielsweise Stapelbretter 6 bzw. Distanzbleche 7 sein, welche insbesondere verschiedene Teilstapel des Substratstapels 4 zumindest bereichsweise voneinander mechanisch trennen. Mittels des oder der Greifersysteme 3.2 der Roboterzelle 3, insbesondere des Zwei-Arm-Roboters 3.1, werden die Stapelhilfen, insbesondere Stapelbretter 6 und/oder Distanzbleche 7, aus den die Stapelhilfen enthaltenden Substratstapeln 4 entfernt. Die Stapelhilfen werden entsprechend bevorzugt auf einem Sammelplatz und/oder in einem Sammelbehälter abgelegt.
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Bevorzugt werden die Stapelhilfen wie Stapelbretter 6 und/oder Distanzbleche 7 aussortiert und/oder gesammelt. Zum Sammeln kann beispielsweise ein Sammelplatz und/oder ein Sammelbehälter vorgesehen sein, in welchem die Stapelhilfen, insbesondere Stapelbretter 6 bzw. Distanzbleche 7, von dem oder den Greifersystemen 3.2 der Roboterzelle 3 abgelegt werden. Die Stapelhilfen, insbesondere Stapelbretter 6 bzw. Distanzbleche 7, können beispielsweise mittels eines oder beiden Greifersystemen 3.2 des Zwei-Arm-Roboters 3.1 auf den Sammelplatz bzw. in den Sammelbehälter befördert werden. Es können auch mehrere beispielsweise für unterschiedliche Stapelhilfen vorgesehen Sammelplätze bzw. Sammelbehälter vorgesehen sein. Damit kann auch eine Trennung verschiedener Stapelhilfen bzw. verschiedener Arten von Stapelhilfen vorgenommen werden.
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Die 4 zeigt beispielsweise ein Substrathandhabungssystem zur automatischen Vorbereitung insbesondere von Banknotenbogen im Produktionsprozess von oben. Von einem Zufuhrsystem 2 kann ein zu verarbeitender Substratstapel 4 einer Roboterzelle 3 zugeführt werden. Der Zwei-Arm-Roboter 3.1 kann mit seinen Greifersystemen 3.2 den vom Zufuhrsystem 2 auf dem Bereitstellungsplatz 2.1 bereitgestellten Substratstapel 4 handhaben. Weiterhin ist ein Lager für Stapelbretten 6 und/oder ein Lager für Distanzbleche 7 im Handhabungsbereich des Zwei-Arm-Roboters 3.1 vorgesehen. Der Zwei-Arm-Roboter 3.1 kann im Handhabungsbereich aufgenommene Teilstapel beispielsweise ausrichten und/oder drehen bzw. wenden. Beispielsweise können gegriffene Teilstapel um 180° gedreht werden.
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Die 5 zeigt eine Draufsicht eines Zufuhrsystems 2 mit Logistiksystem 2.2 insbesondere zum Transport von Substratstapel 4 enthaltenden Containern 2.3. Das Logistiksystem 2.2 kann beispielsweise Fördersysteme wie Förderbänder enthalten, welche Paletten 5 und/oder einen oder mehrere Container 2.3 verlagern können. Eine Palette 5 bzw. ein Container 2.3 kann dabei vom Logistiksystem 2.2 insbesondere automatisiert zum Bereitstellungsplatz 2.1 gefördert bzw. im Bereitstellungsplatz 2.1 positioniert werden.
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Ein solcher Container 2.3 kann dabei zu verarbeitende Substratbogen enthalten. Bevorzugt werden durch den Container 2.3 mittels Stapelhilfen, insbesondere Stapelbrettern 6, getrennte Teilstapel zu Verfügung gestellt. Die Beschickung des Containers 2.3 mit Substratbogen bzw. mit Stapelbrettern 6 und Teilstapeln kann beispielsweise durch das Zufuhrsystem 2 oder vorgeordnet beispielsweise manuell oder automatisiert erfolgen. Ein derartig beschickter Container 2.3 mit Stapelbrettern 6 und Substratbogen kann beispielsweise auf ein Förderband gestellt werden. Mittels des Zufuhrsystems 2 fährt dieser Container 2.3 dann in die Bereitstellungsposition 2.1 zur Roboterzelle 3 zur automatisierten Stapelvorbereitung. Am Bereitstellungsplatz 2.1 kann dann jeweils ein Stapelbrett 6 mit beispielsweise 100 bis 500 Substratbogen insbesondere durch den Zwei-Arm-Roboter 3.1 entnommen werden. Bevorzugt entnimmt der Zwei-Arm-Roboter 3.1 dabei vom Stapelbrett 6 die Substratbogen und handhabt bzw. manipuliert (lüftet, lockert, etc.) diese. Anschließend kann der Zwei-Arm-Roboter 3.1 das Stapelbrett 6 zurück in den Container 2.3 schieben oder auch einem Sammelplatz bzw. einem Sammelbehälter zuführen.
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Bevorzugt kann eine leere Palette 5 bzw. ein leerer Container 2.3 durch ein oder das Logistiksystem 2.2 abgefördert bzw. entfernt werden. Dabei kann das Logistiksystem 2.2 derart ausgebildet sein, dass bereits eine neue Palette 5 bzw. ein neuer Container 2.3 zugeführt wird. Der Roboterzelle 3, insbesondere dem Zwei-Arm-Roboter 3.1, können so permanent zu handhabende Substrate auf Paletten 5 und/oder Containern 2.3 zur Verfügung gestellt werden.
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Insbesondere kann eine Palette 5 mit einem Substratstapel 4 beispielsweise von einem Operator auf ein Förderband des Logistiksystems 2.2 gestellt werden, welches die Palette 5 zur vertikalen Verlagerung einem Stellelement, insbesondere einem Hubelement, des Bereitstellungsplatzes 2.1 zuführt. Insbesondere wird die Palette 5 durch das Logistiksystem 2.2 in einen Hubrahmen im Bereich des Bereitstellungsplatzes 2.1 gefördert. Die Positionierung im Bereitstellungsplatz 2.1 kann dabei je nach Bogenformat erfolgen. Insbesondere kann über den Hubrahmen die Palette 5 auf eine Arbeitshöhe für den Zwei-Arm-Roboter 3.1 bzw. die Greifersysteme 3.2 angehoben werden. Der Zwei-Arm-Roboter 3.1 entnimmt insbesondere eine definierte Anzahl von Bogen je nach definiertem Griffmuster beispielsweise diagonal bzw. an der Vorderkante etc.. Dabei kann ebenfalls vorgesehen sein, die Substratbogen insbesondere bei einem Zählvorgang bzw. bei Entnahme durch Niederhalter gegen verrutschen zu sichern. Beispielsweise kann dies durch einen im Bereich des Hubrahmens vorgesehenen bewegbaren Niederhalter erfolgen. Dabei kann beispielsweise der jeweils oberste Substratbogen von oben durch ein oder mehrere Niederhalterelemente fixiert werden.
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Nach Ergreifen der Substratbogen kann der Zwei-Arm-Roboter 3.1 „Auflocker- und Lüftungsbewegung“ durchführen, während er die Substratbogen auf eine Ablageseite transportiert. Die Ablageseite kann bezüglich des Zwei-Arm-Roboters 3.1 beispielsweise in etwa rechtwinklig zum Bereitstellungsplatz 2.1 vorgesehen sein. Beispielsweise werden die Substratbogen dort auf einem Non-Stop-Rechen abgelegt. Bei der Ablage kann dabei beispielsweise mittels vierseitigem Rüttler der neue Substratstapel 4 ausgerichtet werden, wobei wahlweise auch verschiedene Referenzkanten anwählbar sein können. Der Non-Stop-Rechen kann sich insbesondere bei Ablage weiterer Teilstapel abwärts bewegen, so dass die Ablagehöhe für den Zwei-Arm-Roboter 3.1 konstant bleibt. Muss der neue Substratstapel 4 gewendet werden, kann eine Wendeeinrichtung zum Einsatz kommen. Die Wendeeinrichtung kann beispielsweise oberhalb des Non-Stop-Rechens vorgesehen sein. Bei der Wendeeinrichtung können die Bogen mit einer Kante zwischen Stäbe geführt werden, anschließend rotiert eine Wendestange zum Wenden. Diese Bewegung vermeidet vorteilhaft geknickte Bogenkanten und Eselsohren.
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Ist der auf dem Bereitstellungsplatz 2.1 positionierte Substratstapel 4 abgearbeitet, fährt der die gehandhabten Substratbogen tragende Non-Stop-Rechen bevorzugt auf eine am Boden befindliche neue Non-Stop-Systempalette 5. Bevorzugt wird der Non-Stop-Rechen vertikal abgesenkt, bis dessen Tragstäbe in die Aussparungen der Non-Stop-Systempalette 5 eintauchen, so dass die Substratbogen an die Non-Stop-Systempalette 5 übergeben werden. Nach Entfernung eines für den Non-Stop-Rechen vorgesehenen vorderen Tragbalkens kann die die von der Verarbeitungsmaschine 1 zu verarbeitenden Substratbogen tragende Non-Stop-Systempalette 5 bevorzugt automatisiert entnommen werden. Insbesondere wird auch die leere Palette 5 bzw. der leere Container 2.3 auf der Eingangsseite der Roboterzelle 3, insbesondere auf dem Bereitstellungsplatz 2.1, entfernt. Beispielsweise können leere Paletten 5 unter den Zwei-Arm-Roboter 3.1 insbesondere in ein Magazin, befördert werden. Dies kann ebenfalls durch das Logistiksystem 2.2 erfolgen.
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Die 6 zeigt beispielsweise im Substrathandhabungssystem vom Zufuhrsystem 2 zugeführte Substratstapel 4. Links ist dabei ein nicht vorbereiteter Substratstapel 4 dargestellt, wie dieser durch das Zufuhrsystem 2 zur Roboterzelle 3 gefördert werden kann. Beispielsweise kann der Substratstapel 4 schiefe bzw. wellige Kanten aufweisen und/oder überstehende Einzel- oder Mehrfachbogen enthalten. Rechts ist ein Substratstapel 4 mit Stapelhilfen dargestellt. Beispielsweise kann der Substratstapel 4 durch Stapelbretter 6 bzw. Distanzbleche 7 getrennte Teilstapel enthalten.
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Die 7 zeigt beispielsweise einen vom Substrathandhabungssystem bearbeiteten Substratstapel 4 und gesammelte Stapelhilfen. Der bearbeitete Substratstapel 4 kann auf einer Palette 5 bzw. Non-Stop-Systempalette 5 von der Roboterzelle 3 bzw. durch die Verarbeitungsmaschine 1 bereitgestellt werden. Der Substratstapel 4 kann dabei bevorzugt als ausgerichteter Bogenstapel ohne zwischengefügte Stapelhilfen bereitgestellt werden. Bei ursprünglich vorhandenen Stapelhilfen können diese von einem Sammelbehälter bzw. einem Sammelplatz insbesondere zur Wiederverwendung bereitgehalten werden. Beispielsweise können Stapelbretter 6 ebenfalls auf einer Palette 5 gesammelt werden. Distanzbleche 7 können beispielsweise in einem Lager bereitgestellt werden. Mittels eines Logistik- bzw. Transportsystems können die fertigen Substratstapel 4 und/oder die gesammelten Stapelhilfen, insbesondere auf einer Palette 5 gestapelte Stapelbretter 6 und/oder in einem Behälter gesammelte Distanzbleche 7, automatisiert verlagert bzw. transportiert werden.
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Eine Anlieferung eines neuen Substratstapels 4 im Substrathandhabungssystem erfolgt durch das Zufuhrsystem 2 auf dem definierten Bereitstellungsplatz 2.1. Dabei kann der Substratstapel 4 von einer Verarbeitungsmaschine, beispielsweise wie oben beschrieben, erzeugt bzw. gebildet worden sein. Bevorzugt werden bei der Handhabung der Substratstapel 4 durch die Roboterzelle 3 Teilstapel aus den zugeführten Substratstapeln 4 gegriffen und die Substrate des jeweiligen Teilstapels gehandhabt, insbesondere getrennt, gelockert und/oder gelüftet. Dabei kann ein zugeführter Substratstapel 4 im Substrathandhabungssystem auch sensorisch erfasst und entsprechend den Sensorwerten gehandhabt werden. Die Roboterarme bzw. Greifersysteme 3.2 der Roboterzelle 3, insbesondere des Zwei-Arm-Roboters 3.1, werden dabei bevorzugt in Abhängigkeit der ermittelten zugeführten Substratstapel 4 nach vorgegebenen Handlungsanweisungen gesteuert oder geregelt.
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Auf dem definierten Bereitstellungsplatz 2.1 platzierte Substratstapel 4 werden bevorzugt ggf. nach einem Freigabe- oder Startsignal durch bevorzugt optische Messsysteme einer Stapel-Eingangskontrolle unterzogen. Beispielsweise kann die Prüfung der Geometrie des Substratstapels 4 (Format, Größe Ladungsträger, Höhe, Welligkeit etc.) und/oder die Prüfung der Stapelqualität (z. B. auf herausstehende Bogen) durchgeführt werden. Die Geometrie des Substratstapels 4 kann mittels eines optischen Messsystems, beispielsweise mittels einer Kamera, insbesondere 3D-Kamera, und/oder eines Laserscanners, erfasst und mit einem Ideal verglichen werden. Sind dabei die Abweichungen größer als definiert, kann der betreffende Substratstapel 4 vom System zurückgewiesen werden bzw. nicht zur Verarbeitung freigegeben werden. Es ist außerdem möglich, dass das System den Substratstapel 4 bis zu der vom Ideal abweichenden Stelle bzw. Position verarbeitet und dann den Bediener informiert, damit dieser das vorhandene Problem löst (z. B. bei einem herausragenden einzelnen Bogen). Anschließend kann dann der Substratstapel 4 weiter vom System verarbeitet werden.
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Bevorzugt kann dabei oder in diesem Zusammenhang eine Bogenerkennung bevorzugt mit Übermittlung ermittelter Daten an die Roboterzelle 3 und/oder die Verarbeitungsmaschine 1, insbesondere eine Druckmaschine, erfolgen. Besonders bevorzugt kann eine Erkennung des oberen Substratbogens ggf. mit einer Ermittlung einer zugehörigen Losnummer erfolgen. Daraus kann insbesondere das Wissen über alle im aktuellen Los vorhandener Bogen bzw. Substrate resultieren. Bevorzugt erfolgt eine Übermittlung dieser Informationen an die Verarbeitungsmaschine 1, beispielsweise Druckmaschine, insbesondere wenn diese Inline angebunden ist. Alternativ oder zusätzlich kann eine Speicherung beispielsweise zu Dokumentationszwecken insbesondere im System erfolgen.
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Weiter kann ein Zählen von Bogen bzw. Substraten durchgeführt werden. Insbesondere kann die Bogenzählung mechanisch erfolgen. Dabei können die Substratbogen mittels eines mechanischen Fühlers, welcher an einer Linearachse oder einem Roboterarm bzw. einem Greifersystem 3.2 oder einem separaten Arm befestigt ist, auf einen zuvor eingestellten Wert abgezählt werden. Zum Beispiel in der Endverarbeitung kann eine exakte Anzahl an Substratbogen notwendig sein. Dies erfolgt insbesondere mit mechanischen Vakuum-Zählscheiben 9 und kann nicht über indirekte Messung (Stapelhöhe, optische Merkmale, etc.) erfolgen. Weiter kann diese Zählung zwecks lückenloser Nachverfolgbarkeit der Substrate bzw. Bedruckstoffe eingesetzt werden.
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Die 8 zeigt beispielsweise eine Vakuum-Zählscheibe 9, welche im Substrathandhabungssystem, insbesondere in der Roboterzelle 3, zur bogengenauen Zählung der Substratbogen eingesetzt werden kann. In diesem Zusammenhang bzw. gleichzeitig kann über ein Messsystem ein dem Substratstapel 4 zugeordnetes Merkmal wie eine Losnummer erkannt werden.
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Ein Separieren der Substratbogen mittels der Greifersysteme 3.2 vom Substratstapel 4 kann derart erfolgen, dass eine Anzahl genau gezählter Substratbogen vom Substratstapel 4 separiert und anschließend gegriffen wird. Für einen Zählvorgang kann dabei beispielsweise eine Lücke im Substratstapel 4 gebildet werden, wobei insbesondere eine beispielsweise keilförmig ausgeführte Platte einen Teilstapel vom Hauptstapel trennen kann. Dabei kann der zu zählende Teilstapel während des Zählvorgangs auch über die komplette Bogenbreite auf der Platte aufliegen. Anschließend kann über ein Messsystem, insbesondere die Vakuum-Zählscheibe 9, die definierte Anzahl an Substratbogen abgezählt und dabei bevorzugt abgetrennt bzw. zum Greifen separiert werden. Wenn nicht gezählt wurde, kann eine ungefähre Menge an Substratbogen entnommen bzw. gegriffen werden. Diese Menge kann aber auch z. B. durch eine optische Höhenmessung ermittelt werden.
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Je nach zugeführtem Substrat kann in der Roboterzelle 3, insbesondere vom Zwei-Arm-Roboter 3.1, eine zuvor insbesondere vom Bediener festgelegte Bewegung mit den Substratbogen ausgeführt werden. Diese Bewegung kann insbesondere zum Aufbrechen bzw. Entblocken der Substratbogen genutzt werden. Beispielsweise können derartige Informationen aus den detektierten Merkmalen wie der Losnummer ermittelt werden.
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Die 9 zeigt beispielsweise einen Zwei-Arm-Roboter 3.1 mit Wechselgreifer. Dabei ist eine Vakuum-Zählscheibe 9 als Wechselgreifer direkt am Roboter bzw. an einem Roboterarm angeordnet. Entsprechend kann dabei die Vakuum-Zählscheibe 9 aktiviert bzw. in Stellung gebrachten werden, so dass der Zwei-Arm-Roboter 3.1 mit der Vakuum-Zählscheibe 9 in den Substratstapel 4 fahren kann. Die Vakuum-Zählscheibe 9 bzw. der Roboterarm hält dabei nach einer definierten Anzahl an Substratbogen an. Anschließend kann beispielsweise der Substratstapel 4 nach unten fahren bzw. bewegt sich der Roboterarm mit der Vakuum-Zählscheibe 9 nach oben, derart, dass durch die Relativbewegung eine Lücke entsteht. Anschließend kann ein Greifersystem 3.2, beispielsweise das gegenüberliegende Greifersystem 3.2 des Zwei-Arm-Roboters 3.1, in den Substratstapel 4 greifen und den abgezählten Teilstapel handhaben. Es kann der den Wechselgreifer aufweisende Arm des Zwei-Arm-Roboters 3.1 in dieser Zeit beispielsweise mit einem Greifer-Revolver am Arm oder extern das Werkzeug wechseln und bei der Separierung weiter fortfahren.
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Die 10 zeigt eine Draufsicht auf eine Roboterzelle 3 mit an einem Rahmen 10 angeordneter Vakuum-Zählscheibe 9. Der Rahmen 10 kann beispielsweise benachbart des Bereitstellungsplatzes 2.1 vorgesehen sein und starr oder auch beweglich ausgeführt werden. Der Rahmen 10 kann beispielsweise eine oder mehrere Linearachsen zur beweglichen Aufnahme einer Vakuum-Zählscheibe 9 enthalten.
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Die 11 zeigt eine am Rahmen 10 angeordnete Vakuum-Zählscheibe 9 zum Zählen der Substratbogen des Substratstapels 4. Die Vakuum-Zählscheibe 9 ist hierbei extern an dem Rahmen 10 bzw. Halter angebracht. Die bewegbare Vakuum-Zählscheibe 9 fährt in den Substratstapel 4 bis eine definierte Anzahl an Substratbogen erreicht ist. Der zwischen zwei unmittelbar benachbarte Substratbogen eingeschobene mechanische Fühler fährt anschließend ein Stück hoch und/oder es wird der Substratstapel 4 ein Stück abwärts bewegt, derart, dass durch die Relativbewegung eine Lücke entsteht. Anschließend kann ein oder können beide Greifersysteme 3.2 in den Substratstapel 4 greifen und den abgezählten Teilstapel greifen und handhaben.
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Die 12 zeigt perspektivische Ansichten einer Vakuum-Zählscheibe 9 zum bogengenauen Abzählen der zu handhabenden Substrate. Mittels eines zwischen die Substrate einfahrenden mechanischen Fühlers, insbesondere einer Zählscheibe 9.1, werden die Substrate bogengenau gezählt und im Falle einer ausreichenden bzw. vorgesehenen Anzahl zur Bildung einer Lücke getrennt. Die Vakuum-Zählscheibe 9 kann dabei an einem Arm des Zwei-Arm-Roboters 3.1 oder am separaten Rahmen 10 oder auch einem separaten Arm vorgesehen sein.
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Eine Vakuum-Zählscheibe 9 kann beispielsweise einen Motor 9.3 aufweisen, welcher die Zählscheibe 9.1 rotatorisch antreibt. Mittels eines Vakuumschlauches 9.2 kann dabei der Zahlscheibe 9.1 ein Unterdruck zugeführt werden, welcher an der Unterseite der Zählscheibe 9.1 zum Ansaugen und Anheben des obersten Substratbogens genutzt wird. Die rotierend angetriebene Zählscheibe 9.1 weist an ihrem Umfangsrand wenigstens eine nicht weiter dargestellte spezielle Aussparung auf, um während ihrer Rotation jeden Substratbogen einzeln zu erfassen. Dabei wird insbesondere über eine Messeinrichtung 9.4 die Zählscheibenposition bestimmt. Da die Zählscheibe 9.1 während des Zählvorganges jeden Substratbogen einzeln untergreift kann bei einer definierten Anzahl von Substratbogen eine Lücke zum Handhaben des abgezählten Teilstapels durch den Zwei-Arm-Roboter 3.1 erzeugt werden.
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Die 13 zeigt einige durchführbare Bewegungen des Zwei-Arm-Roboters 3.1 für verschiedene Anwendungsfälle und Substrate. Die Auswahl der durchzuführenden Bewegungen kann beispielsweise vorgegeben sein bzw. aus Messwerten geschlossen werden. Außerdem können die Substratbogen vor dem Ablegen vertikal durch eine Konstruktion von zwei parallelen Rohren hindurchbewegt werden, die die definierte Anzahl an Substratbogen bevorzugt kontinuierlich während der Aufwärtsbewegung von vorn und hinten insbesondere abwechselnd biegt. Die dadurch entstehende Relativbewegung zwischen den einzelnen Substratbogen kann damit einen weiteren Separierungsschritt darstellen.
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Weiterhin kann auch ein Lüften der Substratbogen durchgeführt werden, beispielsweise während die Substratbogen durch die Greifersysteme 3.2 des Zwei-Arm-Roboters 3.1 entblockt werden. Dabei kann insbesondere Luft zwischen die Substratbogen geblasen werden, während die Substratbogen mittels der Greifersysteme 3.2 des Zwei-Arm-Roboters 3.1 durch die definierte Bewegung entblockt werden. Dadurch, dass die Substratbogen nur an zwei definierten Stellen durch die Greifersysteme 3.2 gehalten werden, „schwimmt“ die Lage der Substratbogen auf.
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Ein Ablegen, Sammeln und Ausrichten der Substratbogen kann durch die Ablage der gegriffenen Teilstapel auf dem Ablagetisch bzw. Rütteltisch 8 erfolgen. Es ist jedoch ebenfalls denkbar, dass eine Rütteleinrichtung auf dem Ablagetisch integriert ist. Dies stellt sicher, dass die Substratbogen registerhaltig auf einer Palette 5 bzw. Non-Stop-Systempalette 5 positioniert werden. Die Substratbogen können dabei auf einer Rütteleinrichtung, insbesondere dem Rütteltisch 8, zu Riesen von beispielsweise 1.000 - 10.000 Bogen gesammelt und ausgerichtet werden. Anschließend kann der Transfer der gesammelten Substratogen auf eine Palette 5 bzw. Non-Stop-Systempalette 5 und eine Zuführung der Palette 5 bzw. Non-Stop-Systempalette 5 in den Anleger 1.1 bzw. Non-Stop-Anleger 1.1 der Verarbeitungsmaschine 1 erfolgen. Dies kann ohne weitere Manipulation vom Bediener zum direkten Stapelwechsel im Anleger 1.1 bzw. Non-Stop-Anleger 1.1 der Verarbeitungsmaschine 1, insbesondere Druckmaschine oder Endverarbeitungsmaschine beispielsweise zum Schneiden und/oder Inspizieren, durchgeführt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verarbeitungsmaschine
- 1.1
- Anleger, Non-Stop-Anleger
- 1.2
- Druckwerk
- 1.3
- Auslage
- 2
- Zufuhrsystem
- 2.1
- Bereitstellungsplatz
- 2.2
- Logistiksystem
- 2.3
- Container
- 3
- Roboterzelle
- 3.1
- Zwei-Arm-Roboter
- 3.2
- Greifersysteme
- 4
- Substratstapel
- 5
- Palette, Non-Stop-Systempalette
- 6
- Stapelbretter
- 7
- Distanzbleche
- 8
- Rütteltisch
- 8.1
- schwenkbarer Anschlag
- 9
- Vakuum-Zählscheibe
- 9.1
- Zählscheibe
- 9.2
- Vakuumschlauch
- 9.3
- Motor
- 9.4
- Messeinrichtung
- 10
- Rahmen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 60048848 A [0002]
- JP 62008936 A [0003]
- JP 62008937 A [0003]
- DE 3937995 A1 [0004]
- EP 1598293 A1 [0005]
- EP 2128056 A1 [0006]
- EP 2923977 B1 [0007]
- EP 2923978 B1 [0007]
- WO 2012/069056 A1 [0008]
- WO 2015/147724 A1 [0009]
- WO 2016/148618 A1 [0010]
- SE 1450359 A1 [0010]
- WO 2015/147725 A1 [0011]
